女性盆腔解剖结构复杂，与女性生殖、消化、泌尿功能关系密切，既往对于女性盆腔解剖的学习主要是基于解剖图谱以及各种手绘图，较为抽象，不够生动。尸体解剖虽说是学习盆腔解剖的有效方式，但是由于尸源紧张，往往是多个学生共用一具尸体，加之盆腔位置较深，解剖暴露困难，许多盆腔的脏器结构无法被真正解剖出来学习，对于盆腔解剖的学习仍然局限于书本图谱，需要靠想象三维还原于人体。近年来随着影像技术的发展，盆腔断层扫描成像分辨率较前明显增加，但其二维断面和灰白属性，增加了非影像专业人员对于二维断层解剖学习的难度。而解剖是外科医生手术的基础，对人体解剖的熟悉和掌握对成为一名好的外科医生至关重要。由骨盆与其内各种组织器官共同组成的盆腔是女性身体中解剖结构最为复杂的部位之一。目前盆腔解剖教学及手术训练迫切需要一个接近真实的仿真环境,近年来兴起的数字化三维重建技术，可将二维影像数据集转换为三维模型，在三维模型的基础上联合人工智能手段、导航技术、增强现实技术等，可为临床医师及医学生提供互动式的解剖学习模式，同时也可为手术模拟、术前风险评估、手术路径规划和训练、手术谈话沟通、术后疗效监测和评估等操作提供极佳的载体。本研究拟利用10例妇科患者的MRI影像数据集探索并介绍盆腔脏器的数字化三维重建和测量的方法。

资料与方法

一、研究对象

从2018年1月至2018年10月在南方医院妇科就诊的患者中选取10例已行磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)检查的无盆底器官脱垂、无压力性尿失禁症状以及无盆腔或会阴手术外伤史的病例作为研究对象。这10例患者平均年龄(23.6±2.9)岁，平均身体质量指数(body mass index，BMI)(20.4±1.7)kg/m2。

二、 盆腔MRI扫描前准备

扫描前嘱患者取下身上所有金属物品，穿检查服，签署相关检查知情同意书。嘱患者先排空膀胱,扫描前半小时嘱患者饮水200～300 mL，未予其他特殊处理。扫描过程中，检查者取仰卧位，正中矢状面与床面垂直，双手抱头，双腿并拢伸直。

三、 盆腔MRI扫描及数据保存

所有患者均采用美国GE公司生产的Signa Excite超导型3.0 T全身磁共振扫描仪进行扫描。先常规行冠状位、矢状位及横断位扫描，再对行快速自旋回波序列T2加权成像(FSE T2WI)轴位薄层扫描，为获取最佳扫描图像，所有患者均利用本团队前期已探索出的适合盆腔脏器扫描的最佳参数[1]进行扫描，扫描范围上至第五腰椎水平，下至会阴下1.0 cm。扫描参数具体如下：TR/TE 3000/102 ms，激励次数为3，翻转角 180°，FOV 260 mm×260 mm，矩阵512×512，层厚3.0 mm，层间距0 mm，体素大小0.50 mm×0.50 mm×2.0 mm。所有图像采集均由统一培训后的技师操作完成。

四、女性盆腔脏器数字化三维模型的构建

1.数据导入与处理

本研究成功获取10例高分辨率薄层MRI扫描数据，并对相关解剖结构进行标识(图1a,1b,1c,1d)。基于磁共振数据构建的女性盆腔脏器的数字化三维模型形态规则、边界清楚、层次分明。在计算机虚拟现实环境中，不仅可以直观地反映出子宫、内膜、附件、膀胱、尿道、直肠等单个脏器的形态、空间位置、大小等，还能通过各模型间配准融合显示各个脏器之间的毗邻关系(图2a,2b)。借助软件自带的透明化功能，可清晰显示宫腔内子宫内膜的情况。从侧面观，可以清晰地显示子宫呈倒置的梨形，后倾后屈位，子宫内膜线清晰可见，阴道前后穹窿包绕子宫颈，阴道前壁与尿道后壁紧贴，阴道后壁与直肠前壁之间可见道格拉斯窝(图2c,2d,2e)。该模型尚可进行360°旋转，以便观察盆腔脏器的毗邻关系，是研究女性盆腔脏器解剖的好方法。此外，Mimics软件自带的几何参数测量功能可计算出各脏器模型的形态信息，同时利用三维测量工具对盆腔脏器的径线或角度进行定量研究，如子宫的大小和体积、膀胱尿道相关角度，肛门直肠夹角等，上述模型的建立和相应的测量分析对研究女性盆腔脏器的精细解剖提供新的技术手段(图3a,3b,3c,3d)。

3.数字化三维模型的构建

将二维图像导入Mimics软件后，借助MRI扫描图像对于盆腔软组织高分辨率的优势，在二维断层图像上清晰辨认组织脏器的边界轮廓，以及子宫腔内膜三线，故选择在各层MRI断层图像上识别子宫、内膜、阴道、双侧附件、膀胱、尿道及直肠等组织脏器的外轮廓(如图1a,1c)，再通过新建多个空白蒙版，在不同的蒙版上分别对不同脏器轮廓赋予不同色彩进行区分(如图1b,1d)。

2.盆腔脏器的识别和分割

图1 MRI二维断层图像

将薄层扫描所获取的Dicom 3.0原始二维图像直接导入计算机三维重建软件Mimics 19.0(Materialise 公司，比利时) 中，软件可自动生成矢状面、冠状面及横断面三类视图，本研究选取横断面图像进行图像分割和重建。

利用软件中模型的可显示或隐藏、实性或透明化等功能，可以采用不同组合方式显示各个盆腔脏器，并透明化选定脏器方便观察空间位置关系。所构建的模型可用图片、动画、工程学通用文件等格式导出。模型被导出后，可导入到其他工程学软件中进行进一步加工处理，可在此模型基础上进行更多设计和分析。

4.数字化三维模型的融合

利用蒙罩三维计算功能( calculate 3D from mask) 依次将各个蒙版上不同组织脏器计算成对应的数字化三维模型。随后通过光滑处理工具(smoothing) 消除模型的边缘锯齿，以增强其立体感和真实感。

5.盆腔脏器几何参数的测量

(7)做到读、议、讲、练相结合。“读”即在讲课前让学生预习本课内容，使学生对所学内容做到心中有数。“议”即针对教材设置的问题展开小组讨论或师生之间的讨论，通过讨论达成共识。“讲”即对教材中设置的问题，在教师的引导下以学生讲为主。“练”即教师根据所讲内容，精选一些习题让学生当堂练习，以检验学生对所学知识的掌握程度，便于教师及时优化教学策略。

结 果

综上所述，莱考夫非常强调概念隐喻在数学认知中的作用，认为概念隐喻是理解复杂数学思想的核心认知机制。概念隐喻是算术所需要的一种重要的认知能力。人们正是通过隐喻对数学中的概念进行认知和理解，概念隐喻使人们超越了极少的先天算术和简单的数数能力，延伸了人们的认知能力，获得了进一步的算术能力。物体集合隐喻、对象建构隐喻、量尺隐喻和沿路线运动隐喻是四种基本的基础隐喻，也是人们扩展算术的重要的隐喻能力。这四种基本的基础隐喻都是以隐喻描述了人们的日常经验与数字之间的映射关系。

软件自带二维和三维测量工具，可对盆腔脏器三维模型直接进行几何形态参数的测量分析。如子宫的大小(上下径、左右径、前后径)、子宫体积、子宫内膜的厚度、宫腔的容积、阴道的长度和宽度、膀胱的容积、尿道的管径、膀胱尿道夹角、肛直肠夹角等。

图2 盆腔脏器的三维模型

图3 盆腔脏器三维模型几何参数的测量

讨 论

一、盆腔脏器分割与重建的方法

医学图像的三维重建不同于计算机图形学的三维作图，它不能应用现存的几何体经数学运算交并而成，而需要依据真实解剖结构的连续断面图像，经对位、配准、分割等图像处理，在二维屏幕上显示出三维结构。目前真实解剖结构的断面图像获取途径有几种：“ 数字人”整体数据集、局部组织或器官冰冻铣切切片数据集、基于超声、CT或MRI的影像数据集。前两种方式都是基于尸体的研究，但是数字人制作方式复杂，费时费力，主要原因是尸体标本有限，采集数据难度大，且缺乏个性化特点，无法体现患者的个体化特点，基于尸体获取的断层图像及重构的三维模型主要适用于临床解剖教学，而临床使用价值度不高。超声、CT及MRI检查均为临床常用的影像学检查，来源广泛、获取容易，且具有患者个性化特点，是进行医学三维重建的良好素材。尤其随着近些年CT/MRI成像技术的快速发展，二维断层图像的分辨率越来越高，二维图像的质量直接影响三维模型的重建的精度，作者研究团队自2006年开始进行数字医学在妇产科的应用研究，2010年刘萍等[2]利用CT数据集完成骨盆三维模型的重建，并结合工程学软件，发现一种精确的骨盆测量方法，弥补了既往二维断层图像无法测量的参数，为女性骨盆的数字化研究奠定了基础。2012年陈春林等[3]利用CTA数据集重建宫颈癌动脉血管网，并利用软件自带的切割功能，可以将宫颈血管网进行左右分割和血流情况对比，为宫颈癌术前动脉化疗提供个性化指导。由于CT及MRI对于不同组织的显示有所差异，CT的显示优势为骨盆及血管等结构，而MRI在盆腔脏器、盆底肌肉等软组织结构上分辨率更高。2012年刘萍等[4]开始利用MRI数据进行盆底肌肉的三维重构探索，根据肌肉的纤维走向和肌肉间腱性间隔，对肛提肌、尾骨肌、闭孔内肌、坐骨海绵体肌、球海绵体肌、会阴浅横肌、肛门外括约肌等肌纤维进行分割和重建。盆腔脏器不同于盆底肌肉，有典型的肌纤维走向，但是脏器有典型的轮廓结构，如膀胱内有尿液填充，在磁共振T2加权成像里面表现为高亮信号，非常容易与其他组织结构进行区分；子宫壁有三层结构，由内向外分别为子宫内膜层、子宫肌层、子宫浆膜层，在磁共振图像上能够清晰显示，故而能够较好的分辨出子宫的轮廓，并与周围组织相区分；而直肠位于子宫的后方，直肠里面的气体在磁共振图片上表现为黑色信号，与直肠壁有着明显的区别，两者相结合故能很好地识别出直肠的轮廓。由于子宫肌层、直肠壁与周围的盆底肌肉存在着相似阈值范围，无法用软件自带的阈值分割法分割出来，虽然阈值分割是目前最常见、最简单的区域分割法，但是并不适用于盆腔脏器的重建，故本研究选择基于手动轮廓分割的方式对不同盆腔脏器进行勾画和赋予不同色彩后，进行三维重建。再用一些平滑技术对模型表面的进行光顺处理。这种重建方式需耗费一定的人力和时间，有待分割技术的进步、成像技术的提高、人工智能的开发，尚需要工程人员开发更简单的三维重建软件或者是妇产科专用的三维重建软件，以实现图像自动识别和分割，大大节省医务人员的时间，提高工作效率。目前常用的局部阈值分割法虽然能改善分割效果，但不适应于特征值相差较小的图像，对于图像中不存在明显边界灰度差异的物体和灰度值范围重叠较大的图像难以得到准确的分割结果。目前绝大部分用于图像处理的商业软件都能提供阈值分割方法，如Photoshop，Amira，Mimics等等。当然，除外阈值分割法，尚有基于区域的分割法、基于边缘的分割方法、基于特定理论的分割方法、基于小波变换的分割方法以及基于神经网络的分割方法[5]。针对不同的组织结构和图像特点，可采用不同的分割方法进行三维重建，但是上述多种分割方法仍然没有达到自动分割的目的。

独活为伞形科植物重齿毛当归(Angelica pubescens Maxim.f.biserrata Shan et Yuan)的干燥根，被收载于《中国药典》[1]，被《神农本草经》列为上品，“久服，轻身、耐老”，具有祛风除湿、通痹止痛之功效。在甘肃、湖北、重庆、四川均有分布，并在湖北省巴东、恩施、资丘、长阳、五峰等地有大面积种植，已有300多年的栽培历史。现代研究发现，独活还具有抗心律失常、抗肿瘤、抗胃溃疡等作用，具有更远大的药用前途；其乙醇提取物具有很好的抑制植物病菌作用，在植物源农药领域的应用前景广阔；此外独活油还被应用在化妆、保健等领域[2]。

赋能这一概念的产生，是20世纪20年代出现的“赋权”理论的扩展，在英文中，“赋权”和“赋能”二者皆对应单词“empowerment”，但却也有明显的差别。赋权强调组织内部权力的分配问题，而赋能则重视如何给予员工(或组织)某种行动能力，让正确的人在正确的时间做正确的事情。二者并不是对立的，而是相辅相成的关系，“权”意味着行动的空间，而“能”是空间的行动能力，空间制约着行动能力，行动能力却也在不断扩展空间的大小。从社会工作的意义来讲，赋权只是赋予了某种资格，而赋能是通过个体表达、交往以及认知能力的提升，增加其自信心，激发个体的才智和潜能，从而满足想要的目标。

二、盆腔脏器三维重建的意义

三维重建技术是手术模拟的基础，它可以帮助医生将二维断层图像构建出立体的三维模型。人体计算机数字化研究在医学上的应用源于医务人员对复杂的三维医学解剖数据的可视化需求。妇产科是一门偏外科的学科，需要熟悉并掌握盆腔的精细解剖，方可提高术者对于手术的自信。相较于传统的盆腔解剖学习，基于患者个人的盆腔三维模型，具有无法替代的优势和重要意义。第一，以三维模型为载体，在妇产科手术前可以明确生殖系统和周围结构之间的三维空间关系，模拟手术操作过程、制定手术方案、规划手术路径、探讨手术风险以及为如何规避手术风险提供预案甚至提前演练。上述预先进行的手术设计和风险预案可以减少术中大出血、输尿管损伤、膀胱损伤等并发症的发生。第二，通过盆腔数字化三维模型，可以将患者的病情直观的展现出来，对着患者自己的三维模型进行病情及手术风险的讲解，可以让患者及其家属更容易理解自己病情以及即将进行的手术的利与弊，以及潜在的可能风险，大大增加了医患沟通的有效性，降低患者因听不懂病情而产生误解的概率。第三，近二十年腹腔镜在女性妇科疾病的治疗中的应用日益广泛，与经腹手术不同，腹腔镜手术主要通过医生监视屏幕的二维图像，双手操纵手术器械进行手术，如果医生缺乏通过屏幕二维图像获得有限信息了解整个解剖结构的三维空间关系的经验，操作就容易失误[6-8]。而若能结合人工智能及导航技术，我们可以将三维模型应用于手术中，实时指导手术操作的进行，实时提醒手术风险，医生也可以主动360度旋转三维模型，了解手术区域的解剖特点和特殊变异，做到心中有数后再下刀，可以明显增强术者的信心[9-10]。第四，在外科手术教学和仿真训练等方面，三维模型具有可重复利用，可进一步加工和设计，相比其他教学模型具有不可替代和令人鼓舞的应用前景[11-13]。

（94）卷叶羽苔 Plagiochila gregaria（Tayl.）Hook.刘胜祥等（1999）

目前三维医学图像可视化的应用几乎涉及了人体的所有结构，它使信息技术和医学相结合，更加强调学科间的合作，使走向成熟的三维重建技术以空前的速度普及应用于各个科室。本研究实现了对女性盆腔内主要脏器结构的三维可视化，为妇科疾病的辅助诊断、术前规划、术中操作、术后随访均提供了参考和指导，也为解剖教学和医学科研提供了新的研究平台和思路。

参 考 文 献

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