应用数字化三维重建技术对女性盆腔器官功能性障碍疾病的精准诊断
2026-02-25
来源:中国实用妇科与产科杂志
作者:刘萍,白惠君,陈春林,南方医科大学南方医院,南京医科大学附属苏州医院
1 盆底功能障碍疾病(PFD)的现有诊断方法及其局限性
目前,PFD的临床评估主要依赖盆腔器官脱垂定量分度法(POP-Q)、二维和三维超声等传统技术[1]。然而,这些方法存在显著局限:(1)描述的是外在可见器官与处女膜缘的相对位置,平面的数据却需要空间想象能力,掌握困难,学习周期长,不同人的评估容易出现较大差别。(2)不能反映有无腹膜疝。(3)只能描述阴道前壁脱垂不能反应有无膀胱脱垂,只能反应阴道后壁脱垂,不能反应有无直肠脱垂。(4)子宫颈长度评估不准确,容易忽略子宫颈过长情况。(5)无法直观指出盆底支持结构损伤的部位,不利于医患沟通。(6)难以帮助建立空间想象力和理解三水平支持理论。(7)临床医生从评估结果到指导临床决策常需要较长周期的经验积累,其间常陷入困境。Shek等[2]发现,约57%的多腔室脱垂患者在常规检查中被漏诊,此外,对于非松弛性盆底功能障碍(NPFD),其核心表现为盆底肌无法在排尿或排便时有效放松,常规检查难以评估这种功能性异常,即便使用视频尿动力学和表面肌电图,也因缺乏标准化诊断标准而面临挑战[3]。
2 利用数字化三维重建技术对女性盆腔器官功能性障碍疾病的研究
三维重建与数字化技术通过将二维医学影像[如磁共振成像(MRI)和超声]数据转化为三维立体影像,为医学疾病诊断,尤其是妇科疾病诊断带来了革命性变化。常规影像资料为黑白2种颜色,通过颜色的灰阶区别组织。三维重建技术利用计算机的处理功能可以把不同结构用不同颜色勾勒填充,使临床医生即使在二维上也能轻松辨认组织器官以及病灶,在三维上轻松识别解剖结构的空间关系。计算机上虚拟的图像还能使用各种软件对结构进行任意精确测量和计算的研究,发现合并的器质性病变,临床常规检查难以发现的盆腔疝和容易忽略的子宫颈过长情况能明确提示,后壁脱垂是否合并肠脱垂能清晰显示,而这些诊断的缺陷往往影响临床决策和治疗后疗效。因此,三维重建技术的应用对临床应用和研究均有较高价值,其核心意义在于:实现了盆底结构的立体可视化、数字化和精准量化。
国际上,美国密歇根大学DeLancy团队最早开展盆底的解剖学研究,并在此基础上开展盆底肌肉和阴道的数字化研究,结合临床提出了多个关于女性盆底器官脱垂的病因学和临床治疗指导性学说。陈春林和刘萍团队在2010年开始同时对盆底结构的解剖学和三维重建可视化研究,首先是骨盆的研究[4-5],利用计算机断层扫描(CT)和MRI数据构建完整的骨盆并可以测量多条径线角度,而且无盲区,测量精确度极高(可精确到0.001 cm),骨盆重建的成功为后续的研究提供了载体,接着开展了盆腹腔骨骼组织,包括脊柱、肋骨、股骨的重建,盆底肌肉(图1)的三维重建[6-7],盆底盆壁肌肉和会阴肌肉[8-9],主韧带和子宫骶韧带的重建和测量[10],盆腔子宫、阴道、直肠肛管的重建[5],整个泌尿系统包括肾、输尿管、膀胱和尿道的重建(图2a)[11],腹盆腔血管的重建(图2b)[12-13]、神经的重建(图2c)[14],腹盆腔淋巴结的重建(图2b)[15],在基本构建了女性腹盆腔解剖后陆续开展了妊娠分娩对孕产妇盆底的研究[16]、胎儿(图2d)、头盆不称和骨产道数字化分娩预测[17]、妊娠分娩对盆腔器官影响[18-19]的系列研究、妇科手术切除子宫后盆底变化、动静态盆底肌肉变化(图2e)的系列研究[20]、会阴体三维研究、数字化导航手术的研究。本团队还在在体胎盘植入(图2f)模型[21]、子宫颈癌等恶性肿瘤、子宫肌瘤和子宫腺肌病等良性肿瘤、女性生殖道畸形方面有系列的研究。更聚焦于疾病相关的血管网,如子宫颈癌[22]、子宫肌瘤[23]与子宫腺肌病[24]的子宫动脉血管网,并将其应用于临床指导介入治疗[25]。国内还有马辛欣等[26]学者对脱垂患者的这些韧带进行了量化分析;同时,耿京等[27]利用三维盆底超声评估盆腔器官脱垂也取得了初步成果。这些研究共同构成了一个从宏观骨架到微观血管神经、从正常解剖到疾病模型的立体化、系统化的女性盆腔数字化研究体系。宋岩峰团队[28-30]主要聚焦在盆腔器官脱垂的手术治疗、诊断、发病机制3个方向,其团队的研究以临床实用为核心,既优化了 POP 的手术方案,也推动了病因的基础研究,为 POP 的个体化诊疗提供了支持。
三维重建盆腔器官和组织构建虚拟数字化的模型帮助医生精确诊断并优化治疗策略。推动了诊疗的数字化与智能化转型。例如,人工智能(AI)机器视觉辅助的三维扫描技术,能精准测量骨盆角度,探索骨盆形态学与盆底肌功能的关联[31],为产后女性及妇科术后患者制定个性化康复方案。深化了对盆底系统整体机制的理解。通过构建三维有限元模型,可以模拟盆底在生理条件下的生物力学行为,从而更好地理解PFD的发病机制[32]。
在PFD诊断方面,三维重建技术的优势尤为突出,主要体现在以下4点:(1)直观体现盆底损伤出现的部位,Ⅰ、Ⅱ水平是否有损伤,前、中、后盆腔哪一个腔室出现损伤,之间的轻重关系一目了然。(2)精准识别解剖缺陷:DeLancey等[33]的研究证实三维超声或MRI重建能清晰显示肛提肌裂孔等关键结构,实现精准测量,为诊断提供了客观依据。这对于识别肛提肌撕脱等细微损伤至关重要。(3)实现动态功能评估:新兴的快速动态多序列MRI三维重建技术,首次实现了在体器官(如膀胱)实时三维形变场的量化分析,能直观展示排尿或用力过程中盆底器官的非可逆性变形,这是传统二维影像无法实现的[34]。(4)协助临床诊疗全流程:例如,基于动作捕捉的数字阴道内装置指导的盆底肌训练(PFMT)显著优于传统家庭训练方案,在压力性尿失禁(SUI)治疗中6个月和12个月随访时症状改善率提高2.45倍[95%置信区间(CI) 1.49~4.00][35-36]。磁共振动态排粪造影(MRDP)技术结合标准化报告模板,实现了对后盆腔脱垂病变的多学科评估,能清晰显示与排便障碍相关的解剖异常,三维经会阴超声(TPUS)和三维阴道内超声(EVUS)与MRI的联合应用,为制定个体化治疗方案提供了更全面的影像学基础。
3 数字化三维重建技术应用于女性盆腔器官功能性障碍疾病临床所面临的问题和未来展望
利用数字化与三维重建技术的盆腔器官脱垂诊断方法的应用也存在若干局限和困难。第一,上述诊断所依赖的径线数据均来源于影像学检查,而影像学检查的准确率在一定程度上可能受到个体差异及检查体位的影响。例如,妇科检查中的POP-Q评分往往高于动态MRI在患者屏气用力后所获得的评分。这可能是由于妇科检查时患者采取截石位,双脚有受力支撑,且检查床使患者处于头高脚低位,更有利于患者在屏气时使器官脱垂至更接近真实疾病状态的程度。而MRI检查时患者通常为平卧位,不便用力,导致检查所反映的脱垂程度有可能低于实际情况。第二,影像学检查的质量与设备型号、扫描序列以及医技人员的具体操作密切相关,受人为因素影响较大。目前,在图像获取、图层质量控制等方面,仍缺乏统一、标准化的操作流程,难以实现高质量影像数据的同质化,目前也没有统一的诊断标准。第三,数字化三维成像技术需要由经过严格训练、具备扎实医学背景并能熟练操作工程软件的专业人员执行。这对重建人员的综合能力提出了更高要求:他们不仅需深入理解疾病本质、准确辨识影像特征,还要掌握相关工程软件的使用技能。这种复合型人才的稀缺,无疑加大了实现三维重建数字化诊断的推广难度。第四,由于应用临床需要面临医保付费和定价未在全国范围统一,甚至有无相关收费规定的情况,使临床应用受限。
不管该技术在临床推广的难度有多大,随着AI时代的到来和逐渐深入渗透,未来AI的进程速度会越来越快,影像数字化诊断具有的特质目前已成为医学临床领域最容易融入AI的进行蜕变的项目。
利益冲突 所有作者均声明不存在利益冲突
作者贡献声明 刘萍:论文撰写;白惠君,陈春林:论文修改
参考文献略
来源:刘萍,白惠君,陈春林.应用数字化三维重建技术对女性盆腔器官功能性障碍疾病的精准诊断[J].中国实用妇科与产科杂志,2026,42(1):31-35.
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