研究背景由于保乳手术既能提高生活质量又不影响远期生存率,目前已经成为发达国家早期乳腺癌的主要手术方式,而且保留乳房治疗的应用率已经被视为乳腺癌治疗水平的重要标志之一。而腔镜技术与乳腺癌保乳根治+一期大网膜重建手术相结合,仅在胸侧壁与乳晕边缘留下数个小疤痕,在保证根治肿瘤的情况下重塑女性形体,减少乳房切除对患者带来的心理创伤,使患者术后迅速的回归社会,重建生活信心,广受医患双方的欢迎。因此,为了开展腔镜微创技术在乳腺癌保乳+一期大网膜重建手术中的应用,术前评估是一个重要和关键的环节。术前必须了解腋窝淋巴结的状态,以选择前哨淋巴结活检或腋窝淋巴结清扫术；术前必须评估是否能够保乳,是否能够保证足够的阴性切缘；术前必须明确乳腺癌的大小、部位、血供,了解乳腺癌灶与乳头、皮肤、胸大肌的毗邻关系；计算乳腺腺体切除后所需填充组织的量,便于乳房重建的手术设计。由于目前常规的乳腺彩超、乳腺X线钼靶摄影、CT、MR等检查方法已远不能满足乳腺外科医生进行术前评估及术后评价的需求。寻找一种临床医生能清楚、直观的评估和分析的先进手段来辅助乳腺癌微创重建手术已十分必要。本研究运用数字三维技术,通过基于256层螺旋CT扫描数据对乳房及肿瘤进行三维重建,再现活人体“数字化”、“个性化”的乳腺及肿瘤、腋窝动静脉及淋巴结等三维模型,并对其数字化解剖模型进行研究及术前评估；探讨数字三维技术在乳腺肿瘤诊断、腋窝淋巴结转移评估的临床意义；探讨数字三维技术在腔镜前哨淋巴结活检、腋窝淋巴结清扫及带蒂大网膜一期重建中的应用价值。第一部分基于256层CT数字三维技术在乳腺肿瘤及腋窝淋巴结转移诊断的应用研究目的研究基于256层CT数字三维技术在乳腺肿瘤及腋窝淋巴结转移诊断的临床应用价值；方法1.研究对象：2012年12月至2014年6月期间,在我院就诊的乳腺疾病患者中,钼靶或彩超检查提示为Ⅳ级以上的80名患者纳入本组。予胸部256层CTA扫描,采集其CT数据；2.数据采集设备(1)256层螺旋CT(荷兰PHILIPS公司)、双筒高压注射器以及碘帕醇注射液370；(2)CT后处理工作站为PHILIPS 256层螺旋CT自带的Mxview工作站；(3)南方医科大学数字医学临床研究中心专用高配置计算机；(4)医学图像三维可视化系统及旭东医学影像处理软件；(5)FreeForm Modeling System及其配套的数字三维PHANTOM操作设备；3.扫描参数与CT数据收集：按照256层CTA标准扫描参数,采用团注追踪法进行CT扫描。扫描完成后将图像数据传至Mxview工作站,通过医院内部网络专线传送至南方医科大学数字医学研究中心服务器储存；4.图像分割与数字三维重建：将80例疑似乳腺肿瘤患者的CTA数据导入自主研发的医学图像三维可视化系统,将CT图像中的乳腺及肿瘤供血动脉、腋窝动静脉、淋巴结等目标脏器进行自动分割及三维重建,将重建后的个体化“活人体”乳腺及腋窝三维模型导出为STL格式,最后通过旭东医学影像处理软件及FreeForm Modeling Systen进行乳腺肿瘤及腋窝淋巴结转移诊断的评估；比较数字三维技术、彩超、钼靶在乳腺肿瘤及腋窝淋巴结转移的诊断价值；比较数字三维技术、彩超、铝靶与病理结果的符合率、灵敏度、特异度,所得数据用SPSS20.0统计软件进行分析。结果1.80例乳腺肿瘤患者病例特征分布入组80例患者,年龄28～72岁,原发肿块直径0.9～5.1cm,良性肿瘤患者21例,恶性肿瘤患者59例；恶性肿瘤临床0期2例,Ⅰ21例,Ⅱ期36例；病理类型为纤维腺瘤19例,乳腺腺病2例,浸润性导管癌55例,导管原位癌2例,多形细胞癌1例,浸润性小叶癌1例；2.256层CT数据采集结果总共采集CT平扫期(约110张)、动脉期(约600张)、静脉期(约600张)3个时期的DICOM图像80套,图像质量高,清晰的显示乳腺肿瘤的位置、形状、边缘、钙化灶以及与皮肤、乳头、胸大肌的关系；清晰的显示腋窝淋巴结的大小、数目、有无相互融合等；3.数字三维技术重建乳房及腋窝结果将采集的80例患者的CT数据运用数字三维技术进行分割及重建。3D模型形态逼真、立体,可多方位任意旋转,清晰显示乳腺肿瘤与皮肤、乳头、胸大肌的关系,清晰显示腋窝淋巴结与腋动脉、腋静脉、腋神经的相互关系。统计80例患者乳腺肿瘤及腋窝淋巴结CT数字三维重建模型的特征；4.基于256层CT数字三维技术、彩超、钼靶在乳腺肿瘤诊断的比较在彩超、钼靶、数字三维技术3种方法中,数字三维技术与病理诊断无明显统计学差异；数字三维技术诊断乳腺恶性肿瘤的符合率、灵敏度、特异度及约登指数最高,表明数字三维技术的检查结果真实性、可靠性优于彩超及钼靶检查；5.基于256层CT数字三维重建、彩超在术前腋窝淋巴结转移诊断的比较以病理诊断为金标准,数字三维技术在符合率、灵敏度及约登指数均高于彩超,特异度略低于彩超,但总体上数字三维技术检查的准确性、可靠性优于彩超。结论基于256层CT数字三维技术在乳腺肿瘤及腋窝淋巴结转移诊断的真实性、可靠性高,具有明显的临床应用价值。第二部分 数字三维技术在乳腺癌腔镜前哨淋巴结活检及腋窝淋巴结清扫手术的应用研究目的研究数字三维技术在乳腺癌腔镜前哨淋巴结活检及腋窝淋巴结清扫手术的应用价值。方法1.研究对象：我院2012年12月至2014年6月期间,经外院或我院穿刺病理确诊为乳腺癌患者28例,年龄为33～68岁,平均年龄45.8岁；术前行胸部256层CTA扫描前先进行CT淋巴造影,采集其淋巴显影期、动脉期、静脉期数据。2.数据采集设备和扫描参数同第一部分；3.数据采集方法：患者取平卧位,患侧上肢屈曲外展,先用1%利多卡因1ml做局部麻醉,在乳晕3、6、9、12点处注射碘佛醇注射液各1ml,3min后行256层CT扫描,获取增强前哨淋巴结CT数据集,再常规行俯卧位胸部CTA扫描；4.图像分割及三维重建：计算方法同第一部分。以此方法对28例患者CT图像中的腋窝前哨淋巴结、Level Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ淋巴结、腋静脉、胸大肌、胸小肌、背阔肌、肋骨及皮肤等结构分别进行分割及三维重建,将三维模型导入FreeFormModeling System可视化手术平台；5.各类型腔镜乳腺癌手术器械的创建：利用VTK软件及FreeForm Modeling System创建各类型的手术器械,如手术刀、超声刀、抓钳、长注射针、注射器、吸脂棒,引流管等；6.前哨淋巴结的定位、可视化仿真手术及临床手术(1)前哨淋巴结的定位及良恶性判断：将沿着增强的淋巴管进入的第一个增强的淋巴结判定为前哨淋巴结,均匀显著增强的判定为良性淋巴结,灌注缺损的淋巴结判定为转移性淋巴结；造影结果由1位影像科主治医师及1位乳腺专业临床主治医师共同进行分析判断；(2)腔镜前哨淋巴结活检及腋窝淋巴结清扫可视化仿真手术步骤可视化手术系统中,分步骤进行可视化仿真手术研究：①预先导入与手术患者完全一致的3D模型,精准定位前哨淋巴结；②预设腔镜切口的位置；③由腔镜切口内置入长注射针头至前哨淋巴结及腋窝淋巴结,注射溶脂液溶除脂肪；④预先设计注射针置放的位置、方向、溶脂区域,判断溶脂的范围是否足够,了解前哨淋巴结的位置、腋窝淋巴结与腋静脉的关系,⑤置入3D腔镜器械进行腋窝前哨淋巴结活检术及腔镜腋窝淋巴结清扫；(3)在临床手术中,根据CT淋巴显影定位及可视化仿真手术步骤,进行腔镜乳腺癌腋窝前哨淋巴结活检术及腋窝淋巴结清扫。将前哨淋巴结与腋窝淋巴结病理结果对比分析,计算前哨淋巴结的符合率、灵敏度、假阴性率,评价CT淋巴造影三维定位技术在腋窝前哨淋巴结活检中的应用价值。结果1.个体化数字三维重建模型与可视化手术器械的创建28例患者腋窝三维模型与患者完全符合,解剖结构正确,清晰显示前哨淋巴结、腋窝淋巴结与腋静脉、胸大肌、胸小肌、背阔肌等的相互关系；自主创建腔镜乳腺癌所需要的手术器械,如手术刀、超声刀、抓钳、长注射针、注射器、吸脂棒,引流管等。各类型手术工具形状与真实手术器械完全一致,操作灵活,满足可视化仿真手术的需求。2.可视化腔镜前哨淋巴结活检及腔镜腋窝淋巴结清扫仿真手术及临床手术将28例患者三维模型导入FreeForm Modeling System手术平台进行可视化腔镜前哨淋巴结活检及腔镜腋窝淋巴结清扫手术。实际临床手术中,按照可视化手术流程,快速、顺利地找到前哨淋巴结,临床手术过程基本与可视化仿真手术一致,术中配合默契,出血少；本组患者前哨淋巴结活检的符合率为96.43%(27/28),灵敏度为92.31%(12/13),假阴性率为7.69%(1/13)。术后随访28例患者均未发现患侧肢体疼痛、肿胀、创面感染、皮下积液等并发症。结论1.数字三维技术联合亚甲蓝腔镜前哨淋巴结活检术可准确反映乳癌患者腋窝状况,可作为前哨淋巴结活检的一种新方法；2.可视化腋窝淋巴结清扫手术有助于临床医师的术前规划、术中准确清扫腋窝淋巴结,缩短手术时间,减少并发症的发生,增强医患的沟通。第三部分数字三维技术在乳房体积的计算及乳腺癌一期大网膜重建手术的研究目的研究数字三维技术在乳房体积的计算及乳腺癌一期大网膜重建手术的应用价值。方法1.研究对象：2012年12月至2014年6月期间,本课题第二章入选的28例乳腺癌患者中,18例患者符合乳房大网膜重建入选标准,纳入本研究；2.数据采集设备、扫描参数及数字三维技术重建同第一部分；3.乳房体积的分割及计算本研究将符合入选标准的18例患者的256层CT数据导入至自主研发的医学图像三维可视化系统,逐层阅片,确定乳腺范围并设定区域生长兴趣点,然后进行图像分割及三维重建,再将三维模型导入至可视化手术平台,进行乳腺体积的计算、拟定切除乳腺体积的范围并计算其体积；如拟切除腺体体积大于1/2乳房体积,则建议患者选择其他乳房重建手术方式；4.乳腺癌大网膜一期重建手术前评估及临床手术本研究按照三维模型术前评估的结果,手术前按照预定方案在患者体表标记肿瘤位置,乳房轮廓、皱褶及腺体切除范围,了解双侧乳房形态并进行临床乳腺癌大网膜一期重建手术。术后根据乳房美学评价标准,评价乳房重建效果及三维技术在乳腺癌大网膜一期重建手术的应用价值；5.术后辅助治疗及美学评价所有患者根据病理情况,按照美国NCCN指南进行6个疗程的化疗、放疗及内分泌治疗,Her2(+++)患者予赫赛汀治疗1年；术后6个月随访患者,对乳房外观进行美学评价；随访6～24月,未发现乳腺癌复发病例。结果1.18例患者乳房、肿瘤及拟切除腺体测算体积结果测算18例患者患侧乳房体积、肿瘤体积及拟切除腺体体积,确保乳房腺体切缘距肿瘤边缘大于2cm。2例患者由于肿瘤体积过大,需切除腺体体积超过乳房的体积的1/2,最终1例患者行带蒂大网膜联合转移背阔肌瓣重建术,1例患者行全乳房切除术。其余16例患者经过严格术前评估后,符合大网膜重建手术指征,顺利进行临床手术,术后乳房重建效果良好；2.数字三维技术在乳房重建应用效果的评价17例乳房重建患者术后6个月腹部、侧胸壁及乳房切口疤痕不明显,腋窝均无变形,外观自然；乳房美学评价满意,重建后乳房大小与术前差异不明显,与健侧乳房对称,质软圆润,动感自然。重建之乳房放疗前后均无明显增大或缩小,质地柔软,未出现皮肤溃疡及坏死等。1例乳房全切除患者恢复良好。结论1.腔镜乳腺癌大网膜一期重建手术疤痕小,重建后乳房形态好、质地柔软；2.数字三维技术计算乳房体积准确,术前可准确规划乳房切除范围,计算拟切除腺体体积,可准确测量肿瘤距切缘的距离,在腔镜乳腺癌大网膜重建手术中有重要的应用价值。