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三维影像重建在马蹄肾合并肾积水中变异血管分析临床应用

2024-12-05 61 上传者：管理员

摘要：目的:探讨三维影像重建在评估马蹄肾合并肾积水中变异血管分析的临床应用价值。方法:收集2017年5月—2023年9月北京大学第一医院泌尿外科收治的25例马蹄肾合并肾积水患者病例资料，其中男9例，女16例，平均年龄(34.8±12.3)岁。25例患者术前均行泌尿系统增强CT,通过增强CT的原始数据重建三维影像模型，依据三维影像重建模型可清晰地观察到马蹄肾峡部供应动脉的数量、行径，掌握变异血管的数量、类型、走行以及与肾盂输尿管连接部毗邻关系。结果:25例患者中存在峡部供应动脉24例；存在变异血管13例，其中存在变异动脉的2例，变异静脉5例，同时存在动静脉变异的6例。25例患者手术均顺利完成，无一例中转开放手术，术中平均出血量为(32.6±24.8) mL,围手术期需输血治疗0例。结论:通过三维影像重建技术能识别马蹄肾合并肾积水中的变异血管，对于马蹄肾合并肾积水手术具有一定的临床应用价值。

关键词：
三维重建技术
变异血管
肾盂输尿管连接部梗阻
肾积水
马蹄肾
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马蹄肾是最常见的融合肾类型，正常人群的发病率为1∶400～1∶600,在约90%的病例中，峡部融合发生在下极[1]。相关研究发现马蹄肾的下极有更多的限制性解剖因素，因此，了解马蹄肾的下极空间解剖对于马蹄肾患者的手术治疗至关重要[2]。肾积水是马蹄肾最常见的并发症之一，占15%～30%,其主要病因是肾盂输尿管连接部梗阻[3]。在这类患者中，手术的难度与马蹄肾峡部血管异常分布、肾脏旋转不良、术者不熟悉峡部位置等因素密切相关[3]。为了提高手术成功率，有必要通过充分的术前影像学检查，评估马蹄肾变异血管的复杂性[4]。传统的影像学评估，如泌尿系CT和磁共振成像(MRI)等，均无法提供马蹄肾解剖学详细的三维立体信息。随着现代影像学技术及医学影像图像处理技术的发展，特别是近年来高分辨CT的应用，医学三维可视化技术得以快速发展。通过计算机图像处理技术对CT原始数据进行三维影像重建处理，我们可以观察到肾脏、集合系统、输尿管、血管、周围脏器和病变组织等目标的形态和空间分布的立体图像，借助直观、准确的三维影像重建模型，我们可以有效地进行术前评估[5]。目前在泌尿外科手术中，三维重建主要用于前列腺癌和肾癌的治疗，而在马蹄肾重建修复领域的探索相当有限[6]。本研究拟探讨三维影像重建在评估马蹄肾合并肾积水中变异血管分析的临床应用价值。

1、资料与方法

1.1临床资料

收集2017年5月—2023年9月北京大学第一医院泌尿外科收治的25例马蹄肾合并肾积水患者病例资料进行回顾性分析，其中男9例(36%),女16例(64%),平均年龄(34.8±12.3)岁。

1.2三维重建方法

将患者的增强CT原始相关数据以医学数字成像DICOM数据格式存储；通过医学影像处理软件IPS对相关的数据进行三维立体建模重建，将双侧肾脏、集合系统、输尿管、血管及周围脏器等用三维模型重现出来；通过数据图形处理工具对模型进一步修整；通过数字阅片平台Viewer2_2041观察重建后的模型，可根据需求对不同器官、组织通过不同颜色区分，并从不同角度去观察，也可以任意切割、抹除、旋转、缩放及透明化各个器官等；通过三维影像重建模型明确马蹄肾的供应血管、峡部供应动脉的数量、行径，掌握变异血管的数量、直径、类型、走行及与肾盂输尿管连接部毗邻关系等。

1.3统计学方法

应用SPSS 29.0软件处理数据，计量资料用±S表示，分类变量以例(%)表示。

2、结果

2.1总体结果

25例患者中存在峡部供应动脉24例，存在变异血管13例。25例患者手术均顺利完成，无中转开放手术，术中平均出血量(32.6±24.8) mL,无一例围手术期需输血治疗。

2.2峡部的供应动脉

25例中存在峡部供应动脉有24例，共计49支动脉，供应动脉主要起源腹主动脉并走行于峡部后方。见表1。马蹄肾峡部供应动脉起源、走行的三维重建模型见图1。

表1峡部供应动脉情况

2.3变异血管

25例患者中存在肾盂输尿管连接部变异血管的有13例。见表2。其中存在变异动脉的2例(图2a)、变异静脉5例(图2b)、同时存在动静脉变异的6例(图2c)。

图1马蹄肾峡部供应动脉起源及走行的三维重建模型

a: 2支动脉起源腹主动脉，均走行峡部后方；b:起源肠系膜下动脉，后分为2支走行峡部前方；c: 1支动脉起源左髂总动脉，走行后峡部后方；d: 3支动脉起源腹主动脉、1支动脉起源左髂总动脉。

表2 25例马蹄肾变异血管分布情况

3、讨论

马蹄肾合并肾积水的梗阻原因包括：①变异血管压迫；②输尿管高位插入肾盂，导致排空延迟和淤滞；③先天性肾盂输尿管连接部狭窄；④输尿管近端流经峡部而变窄[1]。马蹄肾解剖学在影像学上的表现常因肾积水等发生变异[1],加之马蹄肾本身的解剖复杂性和多变性，以及对于解剖结构的不熟悉，使马蹄肾合并肾积水的手术更具有挑战性，即使对于有经验的术者，马蹄肾合并肾积水重建手术也具有很高的技术难度[7]。充分掌握马蹄肾的解剖特点，特别是马蹄肾血管分布情况及血管与肾盂输尿管的毗邻关系，对于手术成功尤为重要。目前临床上评估马蹄肾的血管解剖特点主要是通过CT肾动脉造影(CTA)等影像学手段，其虽然可以显示血供情况、毗邻关系，但存在一定的局限性，无法提供精细、准确的三维空间结构[8]。三维影像重建技术是近年来发展起来的一项新兴技术，它基于CT的原始数据，使用软件进行三维重建后，在计算机或移动应用程序上可以直观显示手术区域周围的解剖关系[9]。同时可以对立体化、可视化三维重建模型图像进行有效分割，对器官组织抹除，使结构透明化，并对不同时相的重建模型进行融合，从而直观地反映肾集合系统、周围血管、毗邻组织解剖变异关系，有助于明确血管的位置、类型及走行[10]。

图2马蹄肾合并肾积水变异血管三维重建模型

a:右肾积水合并异位动脉；b:左肾积合并异位静脉；c:左肾积水合并异位动静脉。

马蹄肾峡部的血供通常由单独的血管，如主动脉、髂总动脉或肠系膜下动脉分支等供应，且存在变异性[11-12]。马蹄肾合并肾积水的传统手术方式是峡部离断联合肾盂成形术[13]。Roshandel等[12]报道由于马蹄肾峡部供应动脉的复杂性，马蹄肾手术的出血量相对非马蹄肾手术的出血量明显增多。因此，在马蹄肾合并肾积水手术之前，更需要准确地评估并判断肾脏峡部供应动脉情况。CTA作为马蹄肾血管评估的首选检查[14],存在一定局限性。我们通过三维重建可以清晰观察到峡部供应动脉及其走行(表1、图1)。通过观察术前三维影像重建图像中发现24例患者存在峡部供应动脉，其中供应动脉64%起源于主动脉，12%起源肠系膜动脉，12%起源髂总动脉；52%走行峡部后方，12%走行峡部前方。相关文献表明[15-16],与使用传统CT相比，术前使用三维重建技术，有助于术者更快地识别肾动脉，减少肾肿瘤行肾部分切除的手术时间、热缺血时间，更有助于实施选择性肾动脉阻断手术，能更好地保护肾功能。马蹄肾相对普通肾脏的肾动脉解剖更复杂，更需要术前精准地识别肾动脉，特别是识别下极供应动脉解剖的特异性[1],本研究中发现通过术前三维重建我们可以精准识别马蹄肾的峡部供应动脉，术中更容易识别、解剖峡部供应动脉，有效地减少术中出血，平均出血量仅为(32.6±24.8) mL。

与普通肾脏的肾盂输尿管连接部梗阻手术相比，马蹄肾肾盂输尿管连接部梗阻初次手术的成功率更低[4]。目前相关研究报道既往开放性肾盂成形术失败后复发的原因多半是由于术中变异血管处理不当引起[7]。因而我们有必要术前对变异血管的解剖学特点进行充分了解。40%～80%的马蹄肾合并肾盂输尿管连接部梗阻患者存在变异血管[1,13]。如何妥善处理好变异血管一直是术者在行肾盂成形术中不可避免的难题。一方面，由于术前未能准确评估是否合并变异血管的压迫，导致术中在游离肾盂输尿管连接部时容易损伤到周围的变异血管，导致大出血。另一方面，由于马蹄肾解剖的复杂性，且术者缺乏变异血管处理经验，往往会选择直接离断变异动脉[17]。CTA虽然可以帮助外科医生在手术前初步观察变异血管情况，然而，由于肾盂输尿管连接部周围的结构复杂，使用传统CT的图像重建往往不能令人满意[9],三维重建模型有效弥补了二维影像下血管变异所带来的影响，可以充分识别马蹄肾变异血管的情况[18]。本研究的病例中有52%合并变异血管，其中合并变异动脉占8%,变异静脉占20%,变异动静脉占24%。相关文献建议机器人手术处理马蹄肾合并肾积水可采取经肠系膜入路，对于存在变异血管的建议采取经腹膜入路[3],因而术前精准识别存在的变异血管对于手术入路的选择至关重要。我们术前通过三维重建能够精准识别马蹄肾变异血管的情况，在手术入路上采用经腹膜入路，精准地处置变异血管，有效减少了术中出血量，有助于保护肾功能及局部血供。

综上所述，通过三维影像重建技术识别马蹄肾合并肾积水中的变异血管，对于马蹄肾合并肾积水手术具有一定的临床应用价值。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突

参考文献:

[5]郑蒙蒙,丁光璞,朱伟杰,等.术前三维影像重建在治疗肾盂输尿管连接部梗阻中的应用[J].北京大学学报(医学版),2020,52(4):705-710.

[8]赵伟,曹龙滨,高辉,等.基于3D Slicer软件的三维重建技术在腹腔镜肾切除术处理肾血管中的应用[J].现代泌尿外科杂志,2022,27(5):404-407.

[15]马权,陈永良,何建松,等.三维可视化重建联合肾周冰水降温技术在腹腔镜肾部分切除术中的应用[J].临床泌尿外科杂志,2023,38(8):584-588,595.

[16]付坚,王聪,何鹏,等.全息影像CT三维重建技术在机器人辅助腹腔镜肾部分切除术中的应用研究[J].临床泌尿外科杂志,2022,37(9):698-701,707.

[17]赵海岳,叶雄俊,陈伟男,等.腹腔镜肾盂成型术中异位血管的处理方法[J].北京大学学报(医学版),2019,51(4):660-664.

文章来源:许剑锋,郭璇骏,李志华,等.三维影像重建在马蹄肾合并肾积水中变异血管分析的临床应用[J].临床泌尿外科杂志,2024,39(12):1086-1090.