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人体心脏薄层断面解剖和三维可视化与多平面TEE的对照研究

郭燕丽  
【摘要】: 心脏是人体内多腔室、多血管连接的重要器官,其内部结构众多、精细,对心脏进行细致、完整的薄层断面解剖学研究,掌握心脏的形态结构,无疑将有助于心脏疾病的诊断及治疗。经食道超声心动图(TEE)为多种心脏和大血管疾病的诊断提供了新的窗口。由于多平面TEE探头的频率较传统的经胸超声心动图(TTE)探头高,可显示以往TTE不能显示或显示不清的细微结构。与人体水平横断面呈0°和90°为传统的单平面和双平面TEE的扫描方位,分别与人体和食道的短轴和长轴平行,45°和135°分别与心脏本身的短轴和长轴相平行,包含有大量的解剖信息,也应视为多平面TEE的基本扫查角度,但是多方位扫查引起的大量切面往往使临床超声医师难以辨别其不断变换的解剖结构。将多平面TEE的断面图像和保留食道的心脏薄层断面解剖进行细致的对照研究,将有助于临床医师对多平面TEE各个方位切面上解剖结构的识别。另外,临床医师很难根据解剖断面、影像学检查等二维影像图像来清晰地想象心脏各个房室、瓣口及大血管间的空间方位和连续关系,心脏的三维重建可视化研究将有助于超声医师和心脏外科医师从多方位、任意切面了解心脏内部的解剖结构。 本研究首先采用冰冻薄层断面解剖技术,在保留食道的正常成人心脏上,分别与人体水平面成0o、45o、90o、135o的四个方位进行切割,同时采用首套中国男、女性可视化人体数据集,截取心脏及其相连大血管所在的胸部断面进行观察,对四个方位保留食道心脏连续薄层断面进行观察和分析。其次,采用多平面TEE技术,对正常成人的心脏进行检测(着重在上述四个方位),与相应的薄层断面解剖学进行对照研究,对四个方位的多平面TEE切面的形态学规律进行分析和总结。将二维断面解剖图像和超声图像分别输入SGI工作站和超声三维成像Tomtec Workstation工作站,完成心脏及相连大血管和心脏内部结构的三维重建,并将二者进行对照研究。采用香港中文大学提供的VRM可视化软件,进行心脏的可视化研究。最后,将薄层断面解剖和多平面TEE对照研究所确立的最佳显示切面和显示方位进行临床验证,即用于诊断心脏各种常见疾病,分析和总结多平面TEE诊断心脏常见疾病的常用方位和最佳显示切面。目的在于:(1)阐明与人体水平面成0o、45o、90o、135o四个方位保留食道的心脏断面形态学特征;(2)探讨和总结与人体水平面成0o、45o、90o、135o的多平面TEE切面的形态学规律,与保留食道心脏的薄层解剖断面对照,确立多平面TEE能显示心内及 WP=10 大血管各个主要结构的最佳方位和切面;(3)建立保留食道心脏三维可视化数字模型,阐明心脏重要结构的立体形态、三维空间位置及相互毗邻关系,为心脏的影像学诊断及外科手术提供形态学依据;(4)确立心脏各种常见疾病的多平面TEE最佳方位、常用切面及常见超声图像特征。本研究的主要结果和结论如下: 1. 首次同时从四个方位获得了保留食道的心脏连续薄层断面解剖学资料,完整地阐明了各方位心脏内部结构的形态学规律,为多平面TEE、MRI等影像学检查提供了多方位的断面解剖学依据。 2. 多方位、多切面一直是多平面TEE的特点,也是制约它进一步推广和普及的原因。本研究在心脏薄层断面解剖学的基础上,总结了多平面TEE检查心脏的常规方位和切面,有助于简化多平面TEE的操作程序,减少因操作而导致并发症的发生。 3. 多方位连续断面解剖学的研究可提高多平面TEE对心内细微结构(如室间隔膜部、房室瓣、近端冠状动脉及主要分支、肺静脉等)的显示率。 4. 建立在多平面TEE技术上的三维和四维(动态三维)重建,可清晰、生动地显示心内结构,能动态观察房室瓣、大动脉瓣及心内结构在心动周期中的活动。与心脏薄层断面解剖的三维可视化具有良好的对应关系。 5. 心脏的三维可视化研究对研究心脏复杂的解剖结构具有十分明显的优越性。三维立体模型真实地反映了心脏各个结构立体形态、空间位置及相互毗邻关系,可用于心脏的解剖学习及外科手术入路的设计。 6. 在首套中国可视化人体数据集的基础上完成的虚拟可视化心脏研究可围绕食道进行任意角度或方位的切割,解决了一直困绕超声心动图工作者的大量斜切面难以和薄层断面解剖进行精细对照的难题,为多平面TEE提供了任意方位的薄层断面解剖学基础,同时为虚拟心脏外科、心导管介入手术奠定了重要的基础


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