三維可視化作為數字醫學技術的一種影像學工具,采用計算機圖像處理技術將CT或MRI圖像數據經過工作站處理,導入三維可視化成像軟件系統對數據進行分割、融合、計算、渲染等操作,構建出立體的三維模型。該模型可對目標病灶、相關臟器和脈管系統的精確位置、空間解剖結構、形態及容積等信息進行多角度和全方位的描述和解釋,可為臨床醫師提供直觀的視覺體驗和全量化信息,對術前準確診斷、個體化手術方案的規劃和手術風險的預估具有很高價值。
經過數年的發展,三維可視化技術在保留腎單位手術、尿路重建手術、經皮腎鏡碎石術以及活體腎移植中均有著廣泛應用。北京大學泌尿外科研究所從2018年1月開始采用三維可視化技術評估手術患者,并深入應用到臨床實踐之中。
為更好地規范三維可視化技術在泌尿外科的應用,我們根據經驗總結了三維可視化操作流程,并從三維可視化技術的數據輸入、處理以及報告輸出三個方面建立了三維可視化臨床技術標準,供臨床參考。
(1)推薦64排及以上CT掃描,包含平掃+增強(腎皮髓質期、腎實質期及排泄期)掃描。(2)患者取仰臥位,頭足方向掃描,深吸氣后屏住呼吸;掃描矩陣512×512,機架旋轉速度0.5~0.75 s/圈,掃描條件120 kV、200~250 mA(建議采用管電流自動調制技術);掃描范圍為膈肌至恥骨聯合;對比劑采用碘造影劑(碘海醇,350 mg I/mL),以3 mL/s速率注射。(3)掃描層厚1.0 mm、層間距1.0 mm,普通層厚2.5 mm、層間距2.5 mm,薄層標準層厚0.6 mm、層間距0.6 mm。(4)腎皮髓質期延時時間為20~25 s,腎實質期延時時間為60~70 s,腎排泄期延時時間為3~5 min,必要時排泄期可延長更長時間。(5)保存DICOM數據格式,數據層厚0.625~1.500 mm。
(1)推薦1.5 T及以上MRI設備進行平掃+增強掃描,先行T1WI及T2WI平掃,后增強掃描。(2)檢查前患者在檢查床上反復訓練,能良好屏氣20 s以上,取仰臥位,頭足方向掃描,視野為420 mm×300 mm,掃描層厚2.0~3.0 mm,層間距2.0~3.0 mm。(3)MRI平掃:①T1WI:橫斷位,T1WI采用屏氣二維相擾梯度回波序列,雙回波擾相回波序列(正相位:TR 190 ms,TE 4.4 ms;反相位:TR 190 ms);②脂肪抑制T2WI:橫斷位,T2WI呼吸觸發脂肪抑制快速恢復自旋回波掃描(TR/TE:5 000/81 ms)。(4)MRI增強:薄層動態增強掃描,采用T1WI序列,如需包含全泌尿系,建議動態增強采用冠狀位掃描;注射造影劑后三期掃描:動脈期12~40 s,靜脈期40~75 s,延遲期85~110 s。(5)保存DICOM數據格式,數據層厚0.625~1.5 mm。
軟件資質需取得國家食品藥品監督管理總局等注冊認證,且為便于下級醫院使用,手術規劃功能應支持Web操作瀏覽,支持移動多終端查閱。
2.1.1三維可視化重建模塊 (1)實體臟器:腎、腎上腺成像模塊;(2)空腔臟器:輸尿管、膀胱和血管三維成像模塊。
2.1.2手術規劃模塊 可以自定義擴大占位病變輪廓邊界,從而更好地設計R0切除方案。具備三維圖像和二維圖像的映射交互功能,方便交互查看二維和三維圖形。
2.1.3軟件系統性能指標 (1)實體臟器體積測量:誤差在±5%內;(2)血管成像:根據臨床需求和影像質量情況,血管實現3~5級以上成像;(3)輸尿管系統成像:根據臨床需求和影像質量,擴張輸尿管系統,實現2~3級以上成像;(4)腎切除手術規劃測量:占位擴展半徑0~20 mm,立體空間距離測量誤差在±5%內,映射成像誤差≤±5%;
具有醫學影像、臨床醫學專業背景的技術人員以及具備臨床經驗的醫生在軟件培訓后均可進行三維可視化圖像處理操作,或可根據實際情況委托專業第三方機構開展。
常規重建范圍為目標病變(占位、囊腫、結石等)、腹腔及盆腔臟器(包括腎上腺、腎、輸尿管、膀胱、胰腺、脾、十二指腸、空回腸與結直腸等)、相應脈管系統(主要為腹主動脈、下腔靜脈、髂內和髂外動靜脈及其分支等,特別注意應包括腎動靜脈以及性腺動靜脈,同時對于增大的淋巴結也應重建出來),另外也應包括相鄰的皮膚、肌肉以及骨骼。值得注意的是,凡有變異血管,特別是影響手術規劃的變異血管應納入重建范圍。此外,為更準確地完成重建,還應結合患者病史、相關檢查、體征、CT報告等,特殊情況或者合并疾病需以個體化診療需求為準,單獨考慮重建范圍。
影像報告應包括:(1)醫院、科室、患者等基本信息;(2)三維可視化模型正、反面整體視圖(圖1);(3)各組織臟器、病變、結石等體積信息;(4)占位與周邊組織器官以及血管的關系(圖2);(5)血管及輸尿管如有變異需在報告中特別指出并提示(圖3);(6)對原始影像資料的評估分析;(7)條件允許的情況下應標記變異分型;(8)條件允許的情況下應提供模擬手術方案供參考。

圖1 三重建模形整體視圖(馬蹄腎、雙腎積水)

圖2 占位與腎實質、腎盂、腎盞以及血管的關系(左腎腫瘤)

圖3 腎實質、腎盂、腎盞及輸尿管與動脈、靜脈的關系(右腎積水,箭頭示左腎下極異位動脈)
總之,泌尿外科和影像科醫生可參考本規范,使三維可視化結果同質化,具有可比性和可信度,為建設標準化疾病大數據和樣本庫平臺奠定基礎,提高泌尿系疾病診療技術水平。