研究背景胰腺癌是一种,致命的恶性肿瘤,极少在早期阶段发现,因切除率低、易复发、侵袭性强,被称为“癌中之王”。在全球范围内居恶性肿瘤死亡率的第四位；在我国,也是死亡率最高的十大恶性肿瘤之一。胰腺癌具有早期转移的生物学特征,80%的胰腺癌患者就诊时已属晚期,手术切除率仅为10%-20%,中位生存时间6个月。但在手术切除的病例中,其五年生存率约可提高20%。目前比较公认的是：对于确诊为胰腺癌的患者,根治性手术切除是获得长期生存的唯一有效办法。而术前对胰腺肿瘤的定位诊断和可切除性评估是目前腹部外科的研究热点及难点之一。对临床上怀疑胰腺癌的病人和胰腺癌的高危人群,首选无创性检查手段进行筛查,如超声、CT、MRI、血清学肿瘤标记物等,在已经普遍运用的诸多诊断评估手段中,影像学在胰腺癌诊断、分期及预后中起着重要的作用。但是有部分胰腺肿瘤患者因为影像学特征不典型、影像再现技术缺陷等原因被临床医师或影像医师错误的诊断为不可切除的恶性肿瘤,因而放弃手术治疗。胰腺肿瘤术前的可切除性判断十分重要,准确的判断既可避免不必要的手术创伤及合理利用有限的医疗资源,又能让患者得到恰当的治疗、减少经济负担。本课题组在国家“863”等项目基金支持下,联合肝胆外科学、影像学、计算机学等领域专家,突破了中国活人体数据信息获取的技术瓶颈：将阈值法和试验注射法相结合,综合分析两者的扫描参数,区分出微细结构的影像学特征,较传统方法更能显影胰周血管及其属支细小分支。采用课题组前期自主研发的具有多功能的、多脏器同步立体显示的腹部医学图像三维可视化系统(MI-3DVS),应用于胰腺及壶腹周围肿瘤的诊断和可切除性评估的研究。目的1.采集胰腺及胰周血管高质量亚毫米数据；2.探讨一种基于MI-3DVS的胰腺及壶腹周围肿瘤可切除性评估的新标准；3.研究基于MI-3DVS的可切除性评估新标准的临床应用价值。方法：1.材料：1.1设备：(1)64排螺旋CT及其图像后处理工作站：荷兰PHILIPS公司64层螺旋CT；(2)双筒高压注射器及造影剂；(3)高配置计算机；(4)DICOM查看器；(5) ACDSee图片转换软件；(6)腹部医学图像三维可视化系统(MI-3DVS)(自行研制的医学图像处理软件)及3D工作站；(7)FreeForm Modeling System及其自带的PHANTOM设备；(8)HP刀片式服务器。1.2药品：德国先灵公司：优维显(300mg I/ml)2.研究对象：2009年11月至2011年8月期间我院及第三军医大学西南医院80例证实为胰腺及壶腹周围肿瘤患者,收集上腹部64-MSCT增强扫描检查的图像数据资料,男性49例,女性31例,年龄15～91岁,平均57.9±1.70岁,其中胰头肿瘤45例,壶腹周围肿瘤14例,胰体尾肿瘤21例。80例患者,均经手术探查。有远处器官如肝脏、骨骼转移的病例,未手术探查的病例不列入本组。3.胰腺及胰周血管高质量亚毫米数据的采集：常规平扫时患者取仰卧位,头足方向,扫描范围由膈顶至肝脏下缘,扫描条件120KV、300mAs;采用0.625×64排探测器组合.以层厚5mm、间隔5mm,螺距(Pitch)0.984,球管旋转一周时间0.5s。动脉期注射后扫描延迟时间20-25s,静脉期扫描延迟时间50-55s。扫描结束后将图像数据传至Mxview工作站。本项目均采用0.625mm超薄层扫描,将阈值法(团注跟踪法)和试验注射法(小剂量预注射法)相结合,综合分析两者的扫描参数,区分出微细结构的影像学特征,使得胰腺及胰周血管得以良好显影。患者行64排螺旋CT上腹部平扫和动脉期、胰腺期、静脉期增强扫描后,在Mxview图像后处理工作站上将该四期图像数据通过专线内网传输至数字医学研究中心临床部HP刀片式服务器,导出存盘。4.CT图像数据三维重建：将数据导入个人计算机,利用DICOM查看器将原始数据的格式转化为JPG格式；利用ACDSee软件调整图片大小并转换为BMP格式；导入自主开发的腹部医学图像三维可视化系统(MI-3DVS)进行程序分割重建,并输出为STL格式；将STL模型导入到MI-3DVS进行平滑、去噪、配色等处理后同步立体显示腹腔脏器及血管。5.肿瘤的诊断及可切除性评估：术前依据个体化疾病三维模型的血管与肿瘤关系将研究对象分型：Ⅰ型：肿瘤与大血管间存在明显可见间隙,未见管腔受推挤变形；Ⅱ型：肿瘤(或淋巴结)贴附大血管,管腔受或不受推挤,管腔形态仍为圆形或类圆形、血管截面积无减小；Ⅲ型：肿瘤(或淋巴结)贴附并压迫大血管,管腔失去类圆形形态,肿瘤相邻血管截面积减少,贴附面的血管壁光滑；Ⅳ型：肿瘤(或淋巴结)贴附并压迫大血管,血管僵硬,管腔狭窄或血管失光滑呈虫蚀状改变；V型：肿瘤完全包绕大血管,连续性中断,伴或不伴胰周小静脉扩张；或腹腔淋巴结广泛转移超出切除范围。Ⅰ、Ⅱ型评估为肿瘤可切除；Ⅲ型评估为肿瘤可能切除,或在联合血管切除或重建的情况下可能切除(依手术准备条件决定,如血管重建材料是否可用、患者家属是否同意等)；IV、V型评估为不可切除。6.术前CTA影像学评估：本组病例均在术前行MSCT检查,按照中华医学会外科分会胰腺外科学组制定的《胰腺癌诊治指南》,根据CTA影像学判断胰腺的可切除性。增强CT判断不可切除的标准为：(1)肿瘤与腹腔干及其主要分支、腹主动脉、下腔静脉、门静脉、肠系膜上动脉间无明显间隙,关系密切；(2)低密度肿瘤完全包绕邻近血管,但尚未造成管腔变化；(3)低密度肿瘤包绕邻近血管,二者之间无脂肪存在或侵润血管致使管腔狭；(4)低密度肿瘤阻塞血管。7.术前仿真手术：将重建出的三维模型导入FreeForm Modeling System中,利用力反馈设备PHANTOM和自行开发设计的虚拟手术器械在FreeForm Modeling System中对重建模型进行各种类型的仿真手术,通过多种仿真手术方式的模拟和比较确定最终手术方案,以提供术前手术规划及在实际手术中提供实时指导。8.实际手术：对所有评估可切除和可能切除的肿瘤由经验丰富的胰腺外科医师行手术探查及切除并全程录像；术中上述胰周血管与肿瘤粘连紧密,无法分离是手术切除的禁忌证。术中切缘送冰冻切片检查,手术后标本送病理检查。9.术后随访：行肿瘤切除患者术后随访3个月至2年不等,随访行CT检查以及MI-3DVS三维重建。10.数据处理：将上述评估结果与剖腹探查术中血管的实际受侵情况和切除情况相比较,用构成比分别计算出CTA及MI-3DVS评估胰腺癌手术可切除的阳性预告值、假阳性率以及假阴性率。CTA及MI-3DVS可切除性评估结果的判对率进行对比,采用SPSS13.0对数据进行统计分析,统计推断用配对卡方检验。P<0.05为差异有统计学意义。结果1.胰腺及胰周血管高质量亚毫米CT数据的采集：80例患者均成功完成胰腺多期增强扫描。CT图像显示胰头肿瘤47例,壶腹周围肿瘤12例,胰体尾肿瘤21例。采集的图像数据均可清晰显示胰腺、肿瘤、胰周血管。较传统方法更能显影细小分支,由此满足了胰腺及胰周血管重建的要求。2.个体化胰腺肿瘤3D：80例全部成功完成三维模型重建,其中胰头肿瘤47例,壶腹周围肿瘤12例,胰体尾肿瘤21例。三维模型清晰、逼真、立体感强,肿瘤形态、范围、与大血管毗邻关系清晰可辨；病灶边缘显示清楚,瘤体直径2.0-10.5cm。重建后的模型可以全维度旋转,可任意缩放、组合显示,并可透明化或隐藏目标脏器模型,清楚显示肿瘤的大小及形态、血管的走行及形态、肿瘤与脏器及血管的解剖关系、肿瘤波及的范围及部位。3. MI-3DVS评估分级结果：MI-3DVS评估为可切除切除60例(Ⅰ型21例,Ⅱ型22例,Ⅲ型17例),包括3例外院CT检查被评估为“胰腺癌晚期”不可切除患者(Ⅱ型1例,Ⅲ型2例)。20例评估为不可切除(IV型14例、V型6例),其中胰头肿瘤15例,胰体尾肿瘤5例。4.CTA评估可切除性结果：经CTA判断可切除50例,包括胰头肿瘤25例；胰腺体尾部肿瘤14例,壶腹部肿瘤11例；CTA评估不可切除30例,其中有7例显示肿瘤包绕腹腔干；6例门静脉主干、肠系膜上静脉被侵犯,导致长距离种断；17例肿瘤侵犯门静脉,使门静脉主干管腔狭窄。5.仿真手术：在FreeForm Modeling System中,通过力反馈设备PHANTOM和虚拟手术器械可方便地对重建模型进行各种类型的仿真手术,包括胰十二指肠切除术、胰腺中段切除术、胰体尾切除术等。可视化仿真手术观察肿瘤与门静脉主干、脾静脉、肠系膜上静脉的解剖关系,避免真实手术中损伤；了解腹腔动脉变异患者胃十二指肠动脉走形,避免术中损伤肝动脉；还可以对肿大的淋巴结三维重建评估指导规范化淋巴结清扫,通过多个手术方案的优化筛选确定最佳手术方案。6.手术结果：80例患者全部行手术探查,行肿瘤切除60例,切除率为75%。其中行标准whipple手术44例,胰体尾肿瘤切除14例,中段胰腺切除2例；20例经手术探查不可切除,行姑息性手术,改善患者生存质量。经探查不可切除的20例中,有4例肿瘤包绕腹腔干；9例门静脉及肠系膜上静脉被癌肿包裹,呈长距离的线形狭窄,其中有3例胰腺周围小静脉扩张；6例门静脉主干、肠系膜上静脉被侵犯,导致长距离中断,其中有2例肿瘤包绕腹腔干；1例肠系膜上静脉、脾静脉远端、门静脉近端,联合腹腔干动脉受侵犯。7. MI-3DVS及CTA评估结果与术中所见相对比：80例患者中,经MI-3DVS评估可切除的60例(Ⅰ型21例,Ⅱ型22例,Ⅲ型17例),手术均成功切除肿瘤,评估为不可切除的20例(IV型14例、V型6例),术中证实肿瘤侵犯大血管严重无法切除,与术前评估相一致。经CTA判断可切除50例,其中2例术中发现不可切除,假阳性率为10%(2/20),CTA判断不可切除30,其中有12例术中成功切除肿瘤,假阴性率为20%(12/60)。经MI-3DVS评估可切除的60例患者中有12例CTA评估不可切除,评估不可切除的20例患者中有2例可切除,两者比较MI-3DVS评估准确率明显高于CTA,两者有统计学差异。8.术后随访：行肿瘤切除患者术后随访3个月至2年不等,随访行MI-3DVS三维重建,3D模型显示术前呈凹形压迹的门静脉或下腔静脉均恢复正常走形。结论1.成功完成胰腺及胰周血管高质量亚毫米图像数据的收集。2. MI-3DVS三维重建可较为精确直观的反映胰腺及壶腹周围肿瘤与毗邻大血管的关系,并准确再现肿瘤形态及生长范围及周围脏器受波及程度。3.基于MI-3DVS的可切除性评估新标准具有显著临床意义。4. MI-3DVS在胰腺及壶腹周围肿瘤临床诊治中有较高应用价值。