張海燕 王捷 張小明 周燁 趙華福

男性后尿道狹窄是泌尿外科的常見(jiàn)病，處理棘手。既往尿道狹窄的診斷，常根據(jù)尿道膀胱造影(排泄性或逆行造影)。采用尿道探子、膀胱鏡或輸尿管鏡也僅能做出初步診斷。而器械的應(yīng)用有發(fā)生穿破尿道壁或形成假道的風(fēng)險(xiǎn)，行膀胱尿道造影也只能獲取某一截面的解剖信息，因此在術(shù)前獲得尿道狹窄的三維立體資料對(duì)臨床的診斷和治療有重要意義。本文采用64排CT斷層數(shù)據(jù)集建立男性后尿道狹窄的三維圖像，探討后尿道狹窄的數(shù)字化三維重建過(guò)程及臨床應(yīng)用。

1 資料與方法

1.1 一般資料 患者，男，20歲，車(chē)禍傷致骨盆骨折后尿道斷裂，骨盆骨折已行鋼板固定。排尿困難，已行恥骨上膀胱造瘺。膀胱尿道造影檢查示后尿道閉鎖。

圖1 骨盆環(huán)(恥骨上有鋼板)

圖2 骨盆和膀胱、尿道

圖3 骨盆(一側(cè))和膀胱、尿道(側(cè)面觀)

圖4 膀胱和尿道(側(cè)面觀)

圖5 膀胱和尿道(底面觀)

1.2 材料與設(shè)備 DICOM格式CT掃描斷層數(shù)據(jù)。64排螺旋CT(SOMATOM Definition，西門(mén)子，德國(guó))。造影劑:泛影葡胺。計(jì)算機(jī)硬件:英特爾(R)雙核處理器，2 G內(nèi)存，250 G硬盤(pán)，265 M顯存，19寸液晶顯示器;計(jì)算機(jī)環(huán)境:Windows XP Professional操作系統(tǒng)。醫(yī)學(xué)3D圖像編輯處理軟件Mimics 10.0軟件(Materialise Software，Belgium)。

1.3 掃描方法 CT掃描前從膀胱造瘺管注入造影劑200～300 ml，再在前尿道舟狀窩留置尿管，緩慢滴入造影劑，數(shù)分鐘后囑患者用力排尿。采用64排螺旋CT掃描。掃描范圍從膀胱上緣至尿道外口遠(yuǎn)側(cè)1cm，數(shù)據(jù)以DICOM格式直接存儲(chǔ)。

1.4 建立后尿道狹窄及其周?chē)Y(jié)構(gòu)數(shù)字模型 Mimics軟件讀入DICOM格式的CT斷層圖像，軟件自動(dòng)設(shè)定CT原始掃描參數(shù)，以MCS文件格式保存。根據(jù)數(shù)據(jù)集分別重建骨骼、膀胱及尿道三維模型，以STL格式導(dǎo)出進(jìn)行三維模型立體配對(duì)。

1.4.1 骨性結(jié)構(gòu)數(shù)字模型的建立:根據(jù)傅棟等［1，2］的方法建立骨性結(jié)構(gòu)數(shù)字模型，界定骨組織閾值在226～3071亨氏單位。Mimics軟件自動(dòng)形成各層面骨組織表面輪廓線，圖像經(jīng)編輯處理，去除無(wú)關(guān)邊緣雜點(diǎn)和冗余數(shù)據(jù)，經(jīng)區(qū)域增長(zhǎng)3D計(jì)算建立骨盆及股骨骨骼結(jié)構(gòu)的三維數(shù)字模型。

1.4.2 膀胱及尿道數(shù)字模型的建立:用高密度造影劑使膀胱及尿道顯影(排泄性和逆行尿道造影)，界定閾值在471～3071亨氏單位。經(jīng)區(qū)域增長(zhǎng)3D計(jì)算建立三維模型。用Mimics軟件二維、三維修改工具及布爾計(jì)算分割出不含骨骼結(jié)構(gòu)的膀胱及尿道三維模型。

2 結(jié)果

成功建立了男性后尿道狹窄及其周?chē)Y(jié)構(gòu)的三維數(shù)字模型(圖1～5)，通過(guò)對(duì)3D模型進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、平移及縮放等操作，結(jié)合觀察軸狀位、冠狀位和矢狀位二維圖像，可以從不同的角度和方向觀察后尿道狹窄的情況及測(cè)量有關(guān)的數(shù)據(jù)，如尿道閉鎖長(zhǎng)度(0.8cm)，與肛周及會(huì)陰部的位置(位于尿道膜部)及后尿道其他段稍擴(kuò)張及膀胱無(wú)憩室，膀胱頸開(kāi)放。臨床醫(yī)生據(jù)此檢查行經(jīng)會(huì)陰后尿道狹窄段切除端端吻合術(shù)，術(shù)后排尿通暢。

3 討論

男性后尿道狹窄的臨床處理一直是難點(diǎn)，其中術(shù)前準(zhǔn)確的診斷對(duì)于制定手術(shù)方案，有非常重要的意義。Chou等［3］2005年首次報(bào)道采用16排CT對(duì)尿道病變進(jìn)行三維重建，但由于CT機(jī)僅16排，圖像不是很清晰，只作了初步報(bào)告。也有學(xué)者采用核磁共振顯示男性后尿道狹窄及其周?chē)Y(jié)構(gòu)［4，5］，而本文病例因骨盆嚴(yán)重骨折已植入鋼板，不適合進(jìn)行核磁共振檢查。近年來(lái)將多排螺旋CT獲取的斷層圖像進(jìn)行三維重建和顯示，成為國(guó)際醫(yī)學(xué)影像學(xué)和醫(yī)學(xué)形態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)之一，三維重建技術(shù)在醫(yī)學(xué)診斷及研究領(lǐng)域的應(yīng)用日益增多，目前在骨科和整形外科應(yīng)用較為廣泛。

我們利用64排螺旋CT掃描數(shù)據(jù)，將后尿道狹窄二維的圖像重建成三維圖像，針對(duì)泌尿外科的難題后尿道狹窄，在術(shù)前進(jìn)行深入檢查，為臨床醫(yī)生制定手術(shù)方案及治療措施時(shí)提供依據(jù)。此外，重建的三維模型使術(shù)者在術(shù)前對(duì)后尿道狹窄的情況有充分的認(rèn)識(shí)并做好手術(shù)預(yù)案，術(shù)中輕松應(yīng)對(duì)，對(duì)狹窄和擴(kuò)張進(jìn)行恰當(dāng)?shù)奶幚?，減少術(shù)后復(fù)發(fā)［6，7］。

總之，術(shù)前進(jìn)行相關(guān)結(jié)構(gòu)的三維重建對(duì)于術(shù)中選擇最佳手術(shù)路徑、減小手術(shù)損傷、減少對(duì)臨近組織損害、提高定位精度、執(zhí)行復(fù)雜外科手術(shù)和提高手術(shù)成功率等具有十分重要的意義。隨著計(jì)算機(jī)和醫(yī)學(xué)技術(shù)手段的不斷進(jìn)步，醫(yī)用三維圖像可視化重建軟件的進(jìn)一步研究和開(kāi)發(fā)，將使該先進(jìn)技術(shù)在臨床應(yīng)用中發(fā)揮更大的作用，并成為外科醫(yī)師不可缺少的輔助工具［8］。后尿道狹窄的數(shù)字化三維重建及其臨床的應(yīng)用需積累更多的資料與經(jīng)驗(yàn)，有待進(jìn)一步研究。

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7 徐鵬宇，鮑旭東，張林.正頜外科顱面三維虛擬手術(shù)系統(tǒng)的建立.中國(guó)醫(yī)學(xué)影像技術(shù)，2003，19:1739-1741.

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