一种基于MRI困难气道三维重建方法及应用技术

本发明专利技术公开一种基于MRI困难气道三维重建方法及应用，在基于上气道MRI扫描图片，并结合逆向工程软件重建出真实的上气道及其周围结构的三维数字模型；可真实的展现上气道及周围的结构和形态，可进行一定量的荷载分析从而进行相关力学和唯一的测量分析奠定基础；并且可通过上气道三维数字模型标示出气道的准确位置，测量出下颌骨长度；下颌角角度；门齿点、咽后壁最高点、声门裂中点组成的齿咽声角来预测正常气道和困难气道解剖学上的差异从而做到全面、精确的量化困难气道的解剖学的特异性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于MRI困难气道三维重建方法及应用
本专利技术涉及临床医学
，具体的涉及一种基于MRI困难气道三维重建方法及应用。
技术介绍
临床麻醉中，保持患者呼吸道的通畅是麻醉医师需要达到的最关键的目的之一，也是临床麻醉工作中最为基本的一项技能和操作。一旦处理不当或者处理不及时将引起患者的严重缺氧，甚至导致窒息，引起全身各脏器缺氧改变，严重情况下将诱发心律失常甚至室颤和心搏骤停。研究表明：面罩通气困难和气管插管困难在全麻中发生率分别是2-7％和6％。不论是面罩通气困难或是气管插管困难都是威胁生命的，连续出现的面罩通气困难和气管插管困难足以令一个麻醉医生感到心惊。一个来自美国麻醉学会的分析中指出：困难气管插管占反常的呼吸系统事件的17％，其中有85％引起了脑损伤和死亡。困难程度越高,脑损害或死亡的危险性越大，全世界每年有600多人死于复杂的插管，所以术前对全麻患者进行准确的评估十分必要。术前若能对患者气道进行全面、科学的评估，再采取相应的措施可能就会避免这些严重的后果。美国麻醉医师协会(ASA)将受过常规训练的麻醉科医师所经历的面罩给氧困难和/或气管内插管困难的临床情况称为气道管理困难。该协会定义的气管插管困难为直接喉镜下试插3次以上或者插管时间大于10分钟。自口腔(或鼻腔)至气管之间可划为3条解剖轴线，彼此相交成角：口轴线即从口腔(或鼻腔)至咽后壁的连线；咽轴线即从咽后壁至喉头的连线；喉轴线即从喉头至气管上段的连线。正常情况下，通过调整在喉镜暴露下能使上呼吸道3条轴线重叠然后完成气管插管。如果无法使这3条轴线重叠，声门显露不出，就会发生气管插管困难，困难气道的预测非常重要，是避免意外的最好方法。常用检查预测方法如下：1)一般表现：术前访视病人有无颈粗短、腭裂、牙齿突出、颞颌关节强直以及颈部肿物、疤痕、气管移位等；如有气短、声嘶的症状，提示可能喉头有肿物；医生应该主动问及病人的手术、麻醉史，亲人中有无麻醉意外史等情况，力求获得较为完整的病史资料；2)张口度：指最大张口时上下门齿间的距离，正常值为3.5～5.6cm，小于3cm应予注意提示气管插管有困难，小于1.5cm无法用常规喉镜进行插管；3)舌咽解剖结构采用Mallampntis试验进行评估，舌是口咽腔最大的器官，舌根部紧靠喉头开口，它与喉头的邻近关系及相对大小对插管有非常实际的意义；4)头颈部活动度：下巴不能接触胸骨或不能伸颈提示气管插管困难；5)甲颏距离：是头在完全伸展位时甲状软骨切迹上缘至下颚尖端的距离，甲颏距离小于6cm或小于检查者三横指的宽度，提示气管插管可能困难；6)喉镜显露分级：Cormack和Lehane把喉镜显露声门的难易程度分为四级：该喉镜显露分级为直接喉镜显露下的声门分级，Ⅲ～Ⅳ级提示插管困难；7)咬唇试验：即患者用下切牙尽量去咬上唇，如果超过上唇线则为一级，如果下切牙低于上唇线则为二级，不能咬住上唇则为三级，Khan等认为该试验还可反映下颌半脱位和暴牙的情况，明显地提高了它的预测值和可信度。比改良的Mallampati评分系统对于预测困难插管有更高的特异性和准确度，因此认为此项可以作为一项独立、简易的预测指标。目前为止，没有一项单一的预测因素在预测困难气管插管中是充分有效的。医学图像三维重建，是计算机图形学和数字图像处理技术在生物医学工程中的重要应用，在医学诊断、手术规划、模拟仿真、整形及假肢外科、解剖教学等方面都有重要的应用。其主要研究包括核磁共振成像(MRI)，计算机断层扫描(CT)，正电子辐射断层摄影(PET)，超声(US)等种医疗成像设备获取二维图像序列构建组织或器官的三维几何模型，并在计算机屏幕上“真实”绘制与显示，有着不可替代的作用和优势，在三维可视化状态下研究人体结构及其内在的解剖位置、参数可克服诸多传统人体解剖学中的诸多不足；基于多层螺旋CT三维重建需要大型、昂贵的数字设备支持，因此只能在影像中心的工作站中完成和使用，适用于临床诊断和治疗，而基于MRI(核磁共振图像)三维重建图像色彩丰富、信息量大，其全面性、多维性、对软组织的成像有着其他影像技术不可逾越的优势。然而，气道影像学评估在麻醉气道管理方面的应用仅仅处于探索阶段。利用影像数据对困难气道的评估，主要集中在口咽腔的解剖结构上。范莉琼等研究得出结论，困难气道患者上气道三维CT图像的改变主要表现为伸舌时口咽腔内空腔容积和截面积减小，伸舌前与伸舌时空腔容积/舌体体积比的差值增大；耿清胜等认为模拟气管插管体位上气道CT三维重建图像是预测困难气道的较理想方法之一，口腔截面积(OA)、咽腔截面积(PA)、上气道总面积(UA)的95％可信区间最小值是预测困难气道的有效定量指标。国外一些学者通过采集健康志愿者的不同体位的上气道影像，来比较不同插管体位的解剖结构变化，为最佳插管体位的选择提供客观的解剖学证据。Adnet等对比平卧位、后仰位和嗅物位的磁共振影像，测量口轴、咽轴、喉轴的角度，对经典三轴线理论中嗅物位可使三轴线趋于重叠的观点提出质疑。Takenaka比较分析健康志愿者单纯头后仰和嗅物位的X线图像，认为嗅物位能使寰枕关节更舒展。也有学者用超声辨认气道的骨性标志，尝试用超声来进行气道评估。利用虚拟仿真技术研究生物力学机制，不但可以提高运动物体的真实感，满足运动生物力学专家的计算要求，还可以大大节约研发成木，降低数据分析难度，提高研发效率。这一技术现已广泛应用于外科医学、运动医学、康复医学、人体工学、创伤与防护学等领域。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于MRI困难气道三维重建方法及应用，基于上气道MRI扫描图片，结合逆向工程软件重建出真实的上气道及其周围结构的三维数字模型；并计算出气管插管中平卧位到鼻嗅位的气道形态学的改变从而分析出困难气道解剖结构的特异性，为临床应用提供参考依据。为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术是通过以下技术方案实现：一种基于MRI困难气道三维重建方法，包括以下步骤：1)DICOM图像获取和DICOM格式文件转换基于MRI对平卧位和后仰位上气道进行扫描，将扫描得到矢状位MRI图像以DICOM格式输出文件，以CD光盘刻录，标记受试者编号备用；2)三维数字模型重建将DICOM格式数据文件导入Mimics10.01软件，自动区分扫描方向，设置相应视图方向，读入数据；确定需要进行三维成像的组织范围；利用软件将所需的组织通过不同灰度进行边缘自动识别，将所需组织在MRI图片中追张进行识别与处理，并进行三维图像生成及处理；3)三维数字模型填充通过软件对步骤2)生成的线条式的三维数字模型进行填充处理，填充后得到立体结构的气道三维模型。4)三维数字模型测量利用软件自动测量三维数字模型下颌骨体部、升支部各个标志点三维空间距离及角度关系，包括下颌体及升支不同部位的长度、角度，门齿点、咽后壁最高点、声门裂中点组成的齿咽声角相关解剖指标数值。5)三维数字模型可靠性和有效性验证优选的，所述步骤4)通过对下颌骨轮廓描记，分别记录为髁突顶点B、下颌角点C、颏下前沿中点M，利用量角器和游标卡尺分别进行三次测量精确测量下颌骨长度CM、CM＇；下颌角角度∠BCM、∠BCM＇，最后取其平均值记录为最终测量值，记录所有测量值绘制图表。一种基于MRI困难气道三维重建方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于MRI困难气道三维重建方法，其特征在于：包括以下步骤：1)DICOM图像获取和DICOM格式文件转换基于MRI对平卧位和后仰位上气道进行扫描，将扫描得到矢状位MRI图像以DICOM格式输出文件，以CD光盘刻录，标记受试者编号备用；2)三维数字模型重建将DICOM格式数据文件导入Mimics10.01软件，自动区分扫描方向，设置相应视图方向，读入数据；确定需要进行三维成像的组织范围；利用软件将所需的组织通过不同灰度进行边缘自动识别，将所需组织在MRI图片中追张进行识别与处理，并进行三维图像生成及处理；3)三维数字模型填充通过软件对步骤2)生成的线条式的三维数字模型进行填充处理，填充后得到立体结构的气道三维模型。4)三维数字模型测量利用软件自动测量三维数字模型下颌骨体部、升支部各个标志点三维空间距离及角度关系，包括下颌体及升支不同部位的长度、角度，门齿点、咽后壁最高点、声门裂中点组成的齿咽声角相关解剖指标数值。5)三维数字模型可靠性和有效性验证。

【技术特征摘要】
1.一种基于MRI困难气道三维重建方法，其特征在于：包括以下步骤：1)DICOM图像获取和DICOM格式文件转换基于MRI对平卧位和后仰位上气道进行扫描，将扫描得到矢状位MRI图像以DICOM格式输出文件，以CD光盘刻录，标记受试者编号备用；2)三维数字模型重建将DICOM格式数据文件导入Mimics10.01软件，自动区分扫描方向，设置相应视图方向，读入数据；确定需要进行三维成像的组织范围；利用软件将所需的组织通过不同灰度进行边缘自动识别，将所需组织在MRI图片中追张进行识别与处理，并进行三维图像生成及处理；3)三维数字模型填充通过软件对步骤2)生成的线条式的三维数字模型进行填充处理，填充后得到立体结构的气道三维模型。4)三维数字模型测量利用软件自动测量三维数字...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文栋，马莉，邵建林，毕春，赵霜艳，谢雨晨，
申请(专利权)人：昆明医科大学第一附属医院，
类型：发明
国别省市：云南,53