數位化肝臟外科學（簡體書）

數字醫學是一門邊緣性、交叉性的新型學科。編者將肝臟外科臨床的現實需求與影像學、解剖學、計算機學相結合，系統介紹了這一技術的基本概念、科學研究，以及腹部醫學圖像三維可視化系統和虛擬手術器械仿真系統的研發。此外，還對這一技術的臨床應用做了系統介紹，包括軟硬件平臺的搭建，肝臟外科疾病、肝膽管結石、肝移植等的可視化仿真手術。這一技術使腹部臟器模型更加明晰可視，能反映患者病變實況，使依據更加充分，有利于診斷，而且可以獲得術前設計能預演、術中操作可導航、精準微創少損傷、術后隨訪可及時的效果。《數字化肝臟外科學》是國際上第一部有關數字醫學的專著，適合普通外科、影像學、解剖學及相關交叉學科醫師閱讀參考。

方馳華　醫學博士，教授，主任醫師，博士生導師，博士后指導老師。現任南方醫科大學珠江醫院肝膽一科主任，南方醫科大學數字醫學臨床中心主任；中華醫學會數字醫學分會 方馳華　醫學博士，教授，主任醫師，博士生導師，博士后指導老師。現任南方醫科大學珠江醫院肝膽一科主任，南方醫科大學數字醫學臨床中心主任；中華醫學會數字醫學分會副主任委員，中華醫學會外科學分會膽道學組委員，國際肝膽胰協會中國分會委員、廣東省醫學會數字醫學分會主任委員；國家自然科學基金評審委員會專家、國家“863”評審委員會專家。《中國微創外科雜志》第一至第四屆編輯委員會副主編，《中華外科雜志》第十二至第十三屆編委，《中華消化外科雜志》《中國實用外科雜志》《中華實驗外科雜志》《中華肝臟外科手術學雜志》《中華普外科手術學雜志》《中華普通外科學文獻》等15種核心期刊編委。獲2012年全國衛生系統先進個人和中國醫師獎；獲2項軟件著作權、5項國家發明專利；以主研人身份獲省部級和軍隊科技獎12項，其中一等獎1項、二等獎2項、三等獎9項；四次榮立軍隊三等功。
方馳華教授從事肝膽胰外科基礎與臨床工作33年，運用數字醫學技術進行肝膽胰外科疾病的診治，其療效達到國際先進水平。自2002年起師從我國著名臨床解剖學家鐘世鎮院士，開始進行中國“數字人”研究。2004年，聯合肝膽胰外科專家、影像學專家、解剖學專家和計算機專家等建立起臨床數字醫學技術研究團隊，開展數字醫學技術（三維可視化和仿真手術技術）應用于肝膽胰外科疾病的診治，研發出具有自主知識產權的腹部醫學圖像三維可視化系統(medical image -3D visualization system，MI-3DVS)，改變了肝膽外科醫師傳統的診斷和治療模式，真正實現了活體個體解剖數字化、診斷程序化和手術可視化，極大提高了疾病診斷的正確率，降低了手術風險和并發癥發生率，并獲得了“十一五”和“十二五”國家高技術研究發展計劃（863計劃）項目、國家自然科學基金項目、廣東省自然科學基金團隊項目、廣東省中科院戰略合作項目、廣東省科技重大專項等12項資助。

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《數字化肝臟外科學》一書將肝臟外科臨床的現實需求與影像學、解剖學、計算機學相結合，系統介紹了這一技術的基本概念、科學研究，以及腹部醫學圖像三維可視化系統和虛擬手術器械仿真系統的研發。此外，還對這一技術的臨床應用做了系統介紹，包括軟硬件平臺的搭建，肝臟外科疾病、肝膽管結石、肝移植等的可視化仿真手術。這一技術使腹部臟器模型更加明晰可視，能反映患者病變實況，使依據更加充分，有利于診斷，而且可以獲得術前設計能預演、術中操作可導航、精準微創少損傷、術后隨訪可及時的效果。

上　篇

第1章　腹腔血管數字化影像 3

第一節　多層螺旋CT技術及其臨床應用 4
一、多層螺旋CT技術概述 4
二、CT對比劑及其臨床應用 10
第二節　肝臟血管多層螺旋CT成像技術 11
一、概述 11
二、肝動脈的三維重建 20
三、原發性肝細胞癌動脈供血分類 24
四、門靜脈系統三維重建 28
五、下腔靜脈肝段及肝靜脈MSCTA 33
六、胃左動脈MSCTA 37
七、膽總管供血小動脈MSCTA 40 上　篇

第1章　腹腔血管數字化影像 3

第一節　多層螺旋CT技術及其臨床應用 4
一、多層螺旋CT技術概述 4
二、CT對比劑及其臨床應用 10
第二節　肝臟血管多層螺旋CT成像技術 11
一、概述 11
二、肝動脈的三維重建 20
三、原發性肝細胞癌動脈供血分類 24
四、門靜脈系統三維重建 28
五、下腔靜脈肝段及肝靜脈MSCTA 33
六、胃左動脈MSCTA 37
七、膽總管供血小動脈MSCTA 40

第2章　肝臟管道灌注后（離體）數字化肝臟研究 44

第一節　肝臟管道灌注后薄層CT掃描 44
一、數據收集與分析 44
二、CT自帶軟件的灰度三維重建 46
三、CT自帶軟件的偽彩色三維重建 48
四、圖像數據計算機三維重建 48
第二節　肝臟管道灌注后數字化虛擬肝臟研究 49
一、肝臟管道灌注技術 49
二、數字化虛擬肝臟 50

第3章　中國女性一號（尸體）數字化肝臟研究 54

第一節　標本收集及處理 54
一、標本的收集 54
二、尸體標本的預處理 54
三、標本的灌注 54
第二節　標本的包埋及固定 55
一、模具制作 55
二、包埋劑配制 55
三、低溫冷凍包埋固定 55
第三節　標本銑切及肝臟數據收集 55
一、冷凍包埋體固定 55
二、銑切準備 55
三、標本銑切 56
四、肝臟數據收集 56
第四節　肝臟圖像整理及分析 56
第五節　肝臟圖像三維重建 57
一、VCH-F1肝臟圖像的配準 57
二、VCH-F1肝臟圖像的分割 58
三、VCH-F1肝臟圖像的三維重建 58

第4章　活體人數字化肝臟研究 61

第一節　肝臟的生理解剖基礎 61
一、肝臟的大致解剖 61
二、肝臟的韌帶 61
三、肝臟的表面解剖標志 61
四、肝臟的分葉分段 61
第二節　正常活體人數字化肝臟 62
一、正常活體人肝臟數據的采集 62
二、肝臟CT圖像數據收集 63
三、MI-3DVS肝臟圖像三維重建 63
第三節　活體人肝臟腫瘤數字化 66
一、肝臟腫瘤概述 66
二、活體人肝血管瘤和原發性肝癌的數據收集 67
三、活體人肝臟腫瘤CT圖像數據 69
四、MI-3DVS原發性肝癌三維重建 70
五、MI-3DVS肝血管瘤三維重建 75
第四節　活體人肝門部膽管癌數字化 76
一、肝門部膽管癌概述 76
二、活體人肝門部膽管癌數據收集與分析 77
三、MI-3DVS肝門部膽管癌三維重建 79
第五節　原發性肝膽管結石解剖數字化 80
一、原發性肝膽管結石概述 80
二、原發性肝膽管結石數據采集 83
三、原發性肝膽管結石數據分析與分割 85
四、數字化原發性肝膽管結石圖像的三維重建 86
附：《肝膽管結石診斷治療指南》中肝膽管結石的分型 88

第5章　活體人個體化肝臟分段研究 90

第一節　肝臟分段概述 90
第二節　活體人個體化肝臟分段的研究設備和方法 92
一、研究對象和設備 92
二、CT數據采集方法 92
三、活體人個體化肝臟分段數據分析與分割 92
四、個體化肝臟分段顯示 92
第三節　活體人個體化肝臟分段的臨床意義及應用 95
一、數字化個體化肝臟分段與Couinaud分段的區別 95
二、數字化個體化肝臟分段的優勢 96
三、數字化肝臟分段的臨床指導意義 98
四、活體人個體化肝臟分段應用實例 99

第6章　活體人個體化肝臟體積計算的研究 122

第一節　活體人個體化肝臟體積計算方法 122
一、數據錄入 122
二、計算原理 122
三、計算軟件演示 123
四、計算實例演示 125
第二節　活體人肝臟體積計算的臨床應用 127
一、解剖性肝段切除的肝臟體積測算 127
二、非解剖性肝段切除的肝臟體積測算 131

第7章　活體人腹腔血管系統三維重建 135

第一節　活體人腹腔血管系統數據采集 135
一、數據采集對象 135
二、數據采集設備 135
第二節　活體人腹腔血管數據分析 136
一、數據轉換 136
二、數據分割分析 137
第三節　MI-3DVS腹腔血管三維重建 139
一、腹腔動脈系統數字化三維重建 139
二、肝臟門靜脈系統數字化三維重建 147
三、肝段下腔靜脈、肝靜脈數字化三維重建 151

第8章　腹部醫學圖像三維可視化系統 163

第一節　概述 163
一、基本流程 163
二、基本技術 164
三、系統組成 164
四、優勢 164
第二節　圖像配準 165
一、模板匹配 165
二、配準步驟 166
第三節　圖像分割 168
一、CT序列圖像的相似性特征 168
二、序列化分割模型 169
三、自適應區域生長算法 169
四、肝臟及其管道的分割實驗 169
第四節　三維重建 171
一、可視化工具包VTK 171
二、表面重建法 172
三、體積重建法 172
第五節　系統圖像的實現 173
一、系統功能簡介 173
二、CT序列圖片導入模塊 173
三、醫學圖像分割模塊 175
四、醫學圖像三維重建模塊 176
五、三維模型導出模塊 177

下　篇

第9章　虛擬手術器械仿真系統 181

第一節　虛擬手術器械的建模方式 181
一、幾何建模 182
二、運動建模 182
三、物理建模 184
第二節　肝膽胰脾外科虛擬仿真手術數據庫的建立 184
一、數據庫基本組成 186
二、數據庫功能 186
第三節　仿真手術軟件、硬件平臺及應用舉例 186
一、硬件系統 187
二、軟件系統 188
三、應用舉例 190
四、小結 192

第10章　肝臟外科疾病可視化仿真手術 194

第一節　右半肝切除可視化仿真手術 194
一、右半肝切除術 194
二、前入路右半肝切除術 199
三、Ⅴ段、Ⅵ段、Ⅶ段肝切除術 205
四、Ⅵ段、Ⅶ段、Ⅷ段肝切除術 210
五、肝右三葉切除術 224
第二節　左半肝切除可視化仿真手術 230
一、左半肝切除術 230
二、肝左三葉切除術 234
第三節　右半肝切除聯合尾狀葉切除可視化仿真手術 244
一、右半肝切除聯合尾狀葉切除臨床手術常規 244
二、右半肝切除聯合尾狀葉切除主要仿真手術過程 245
三、右半肝切除聯合尾狀葉切除可視化仿真手術舉例 245
第四節　肝中葉切除可視化仿真手術 253
一、肝中葉切除臨床手術常規 253
二、肝中葉切除主要仿真手術過程 253
三、肝中葉切除可視化仿真手術舉例 254
第五節　肝Ⅷ段切除可視化仿真手術 261
一、肝Ⅷ段切除臨床手術常規 261
二、肝Ⅷ段切除可視化仿真手術步驟 262
三、肝Ⅷ段切除可視化手術舉例 262
第六節　肝門部膽管癌可視化仿真手術 266
一、肝門部膽管癌概述 266
二、肝門部膽管癌三維重建及仿真手術實例 273
第七節　其他肝臟腫瘤可視化仿真手術 298
一、肝血管瘤可視化仿真手術 298
二、肝臟局灶結節性增生 311
三、肝破裂數字化三維重建 319
四、門靜脈高壓征三維重建 326

第11章　肝膽管結石病可視化仿真手術 335

第一節　肝膽管結石病臨床診治現狀 335
一、概述 335
二、肝膽管結石病各種術式的優、缺點 340
三、術中輔助措施的應用價值 341
四、復發性肝膽管結石病再次手術的決策 342
五、肝膽管結石病常見并發癥的診斷及治療 343
第二節　肝膽管結石病三維重建及可視化仿真手術 344
一、肝膽管結石病64層CT數據MI-3DVS三維重建 345
二、左肝膽管結石病可視化仿真手術 352
三、右肝膽管結石病可視化仿真手術 365
四、肝膽管狹窄整形可視化仿真手術 367
五、膽腸吻合可視化仿真手術 379
第三節　再次膽道可視化仿真手術 382
一、膽腸吻合術后64層CT數據MI-3DVS三維重建 382
二、膽腸吻合術后再次可視化仿真手術 387

第12章　肝移植可視化仿真手術 396

第一節　活體肝移植 396
一、應用價值 396
二、典型病例 397
第二節　背馱式肝移植 402
一、應用價值 402
二、典型病例 403
第三節　原位肝移植 407
一、應用價值 407
二、典型病例 407

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