計(jì)算機(jī)輔助三維定量分析及模擬手術(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)在精準(zhǔn)肝切除中的應(yīng)用*

高 偉 朱志軍 魏 林 曾志貴 楊 濤 吳 迪 李俊杰 王 建

計(jì)算機(jī)輔助三維定量分析及模擬手術(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)在精準(zhǔn)肝切除中的應(yīng)用*

高 偉 朱志軍 魏 林 曾志貴 楊 濤 吳 迪 李俊杰 王 建

目的：探討計(jì)算機(jī)輔助三維定量分析及模擬手術(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)在精準(zhǔn)肝切除中的應(yīng)用。方法：應(yīng)用IQQA肝臟CT影像解讀分析系統(tǒng)對(duì)17例擬行精確肝切除的患者進(jìn)行肝臟三維重建，精確定位肝臟腫瘤并明確腫瘤與血管的解剖關(guān)系，計(jì)算全肝體積、擬切除肝臟體積、剩余肝臟體積，計(jì)算剩余肝臟體積與標(biāo)準(zhǔn)化全肝體積的比值（RSLVR），并據(jù)此設(shè)計(jì)手術(shù)方案。結(jié)果：17例患者的全肝體積平均為（1 744.5±881.6）cm3，擬切除肝體積平均為（919.2±884.4）cm3，剩余肝體積平均為（825.3±228.6）cm3，RSLVR平均為（67.6±22.3）%。所有患者均行解剖性肝切除，手術(shù)過程順利，術(shù)后并發(fā)癥包括膽漏1例，胸腔積液6例，中等量以上腹水4例，肺感染1例。結(jié)論：計(jì)算機(jī)輔助三維定量分析及模擬手術(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)可精確定位肝臟腫瘤，并輔助設(shè)計(jì)最優(yōu)化的手術(shù)方案。

肝切除術(shù) 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 成像，三維 肝腫瘤

近年來，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展以及循證醫(yī)學(xué)、人文醫(yī)學(xué)的興起，肝臟外科逐漸由傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)外科模式向現(xiàn)代精準(zhǔn)外科模式轉(zhuǎn)變。精準(zhǔn)肝切除的理念和技術(shù)涵蓋以手術(shù)為核心的外科治療全過程，包括術(shù)前評(píng)估、手術(shù)規(guī)劃、術(shù)中操作和術(shù)后管理等。其中基于數(shù)字外科平臺(tái)的肝臟三維定量分析及模擬手術(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)可建立肝臟三維解剖模型，精確定位肝臟腫瘤并了解腫瘤與肝臟血管的解剖關(guān)系，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行合理的手術(shù)設(shè)計(jì)，實(shí)施個(gè)體化的精準(zhǔn)肝切除手術(shù)，可降低患者手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，改善患者預(yù)后。本研究對(duì)我院2010年6月—2011年6月實(shí)施的精準(zhǔn)肝切除手術(shù)17例患者的臨床資料進(jìn)行分析，以期探討計(jì)算機(jī)輔助三維定量分析及模擬手術(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)在精準(zhǔn)肝切除中的應(yīng)用價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 17例中男13例，女4例，年齡32~74歲，平均（51.8±10.1）歲，原發(fā)疾病包括原發(fā)性肝癌11例，轉(zhuǎn)移性肝癌1例，肝門膽管癌1例，肝血管瘤4例。17例患者中11例腫瘤為單發(fā)，6例腫瘤為多發(fā)；其中16例患者腫瘤為單葉分布。17例中11例為乙肝表面抗原陽(yáng)性，且伴有肝硬化。術(shù)前肝功能分級(jí)為Child A級(jí)16例，Child B級(jí)1例；吲哚菁綠15 min滯留率均<10%。

1.2 肝臟三維重建及體積計(jì)算 采用64排多層螺旋CT進(jìn)行上腹部平掃和三期增強(qiáng)獲得二維數(shù)據(jù)，應(yīng)用美國(guó)EDDA公司的IQQA肝臟CT影像解讀分析系統(tǒng)進(jìn)行三維重建，通過全方位多角度的解剖觀察，明確肝臟血管的解剖與變異、肝臟腫瘤與血管的解剖關(guān)系、擬切斷的重要血管結(jié)構(gòu)等，在肝臟三維模型上計(jì)算出全肝體積、腫瘤體積、擬切除肝臟體積、剩余肝臟體積等數(shù)據(jù)，并計(jì)算剩余肝臟體積與標(biāo)準(zhǔn)化全肝體積的比值（RSLVR）。

1.3 計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)設(shè)計(jì) 根據(jù)患者肝功能分級(jí)、肝臟儲(chǔ)備功能評(píng)估、肝硬化程度、肝臟影像解剖特點(diǎn)、腫瘤與肝內(nèi)血管的解剖關(guān)系等，在計(jì)算機(jī)輔助下進(jìn)行手術(shù)方案設(shè)計(jì)，其主要內(nèi)容包括：（1）確定肝臟切除范圍。根據(jù)病灶的大小、位置以及鄰近的血管關(guān)系，確定需徹底切除的肝臟范圍。（2）確定剩余肝臟體積。對(duì)于正常肝臟，要求RSLVR>30%，對(duì)于存在肝硬化的肝臟，要求RSLVR>40%。（3）確定血管重建與否。對(duì)于鄰近腫瘤的血管結(jié)構(gòu)，根據(jù)患者肝硬化程度及剩余肝臟體積，確定其切除后是否需要重建。

1.4 肝臟切除手術(shù) 所有患者均采用低中心靜脈壓麻醉，開腹后首先經(jīng)術(shù)中超聲驗(yàn)證術(shù)前影像學(xué)評(píng)估結(jié)果并確定肝內(nèi)主要血管走行，行半肝切除時(shí)先解剖第一肝門，然后應(yīng)用超聲吸引刀沿預(yù)定肝臟分割平面離斷肝實(shí)質(zhì)，完成肝臟切除手術(shù)。

2 結(jié)果

2.1 肝臟體積的測(cè)量 全肝體積平均為（1 744.5±881.6）cm3，擬切除肝體積平均為（919.2±884.4）cm3，剩余肝體積平均為（825.3±228.6）cm3，RSLVR平均為（67.6±22.3）%。其中6例無(wú)肝硬化患者，RSLVR均>30%；11例有肝硬化患者，RSLVR均>40%。

2.2 手術(shù)方案設(shè)計(jì)及實(shí)施 應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)設(shè)計(jì)，3例（17.6%）更改了原來手術(shù)方案，其中2例擴(kuò)大了肝切除范圍。1例增加了肝中靜脈重建。17例患者中行右半肝切除3例，左半肝切除5例，左外葉切除1例，右后葉肝切除2例，右前葉肝切除1例，右三葉聯(lián)合尾狀葉切除1例，Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ段切除1例，Ⅵ段肝切除1例，Ⅶ段肝切除1例，Ⅷ段肝切除1例。手術(shù)過程均較順利，術(shù)中出血量100~3 000 mL，平均（982±855）mL，其中11例不需要輸血。術(shù)后早期患者肝功能均順利恢復(fù)，術(shù)后主要并發(fā)癥包括：肝斷面膽漏1例，胸腔積液6例，中等量以上腹水4例，肺感染1例。本組1例患者為肝右葉巨塊型肝癌，腫瘤緊鄰肝中靜脈主干，腫瘤直徑9.3 cm，腫瘤體積897.9 cm3，全肝體積 2 214.3 cm3，標(biāo)準(zhǔn)肝體積 1 331 cm3，左半肝體積736 cm3，設(shè)計(jì)如下手術(shù)方案：右半肝切除同時(shí)切除肝中靜脈，以異體血管重建肝中靜脈，可獲得陰性切緣，并保證剩余肝臟回流完整，見圖1~6。

另1例為第V段肝癌，腫瘤鄰近門靜脈右支，最初設(shè)計(jì)手術(shù)方案為第V段單段肝切除，由于要保留肝門血管、膽管結(jié)構(gòu)，腫瘤切除范圍不夠，經(jīng)測(cè)量左半肝體積為726 cm3，占標(biāo)準(zhǔn)肝質(zhì)量的55.9%，最終選擇右半肝切除術(shù)，可獲得足夠的切除范圍，見圖7、8。

3 討論

1888年，德國(guó)外科醫(yī)生Langenbuch成功完成的世界首例擇期肝臟切除術(shù),標(biāo)志著現(xiàn)代肝臟外科的誕生。肝臟外科在百年演進(jìn)歷程中，經(jīng)歷了楔形肝切除、規(guī)則性肝葉切除、不規(guī)則局部肝切除、解剖性肝段切除等發(fā)展階段。近年來外科學(xué)理念發(fā)生了巨大改變，“以最小創(chuàng)傷獲取最佳康復(fù)”成為現(xiàn)代外科的追求目標(biāo)，傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)外科模式逐漸向現(xiàn)代精準(zhǔn)外科模式轉(zhuǎn)變。精準(zhǔn)外科理念在肝臟外科主要表現(xiàn)為精準(zhǔn)肝切除，這一概念是以肝臟解剖學(xué)、生理學(xué)、病理學(xué)為理論基礎(chǔ)，以先進(jìn)的IT技術(shù)、現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像學(xué)、外科技術(shù)進(jìn)步為技術(shù)依托提出的現(xiàn)代肝臟外科新理論，倡導(dǎo)以患者的最佳預(yù)后為目標(biāo)，徹底切除病灶，最大限度減少肝組織損傷和出血，確保剩余肝臟結(jié)構(gòu)和功能的完整。

計(jì)算機(jī)輔助三維定量分析及模擬手術(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)在精準(zhǔn)肝切除中的應(yīng)用價(jià)值首先表現(xiàn)為肝臟腫瘤的精確定位，提高手術(shù)的精確性。三維影像的應(yīng)用可以顯著提高外科醫(yī)生對(duì)腫瘤定位的準(zhǔn)確性，同時(shí)還可以顯著提高手術(shù)切除的精確性[1]。三維系統(tǒng)對(duì)腫瘤定位的優(yōu)越性主要表現(xiàn)在亞段水平，對(duì)于伴有肝硬化的患者，解剖性亞段切除具有重要意義。在二維影像學(xué)基礎(chǔ)上對(duì)腫瘤定位判斷的準(zhǔn)確率與醫(yī)師的臨床經(jīng)驗(yàn)水平成正相關(guān)，即臨床經(jīng)驗(yàn)越豐富的醫(yī)師，診斷率就越高，而運(yùn)用三維影像學(xué)資料，經(jīng)驗(yàn)層次不同的醫(yī)師對(duì)腫瘤定位判斷的準(zhǔn)確率差別不明顯[2]。

其次是肝臟容積的精確測(cè)量。應(yīng)用二維和三維方法進(jìn)行肝臟體積測(cè)量，其結(jié)果并無(wú)差異[3-4]，但二維方法影響測(cè)量誤差的人為因素較多，無(wú)規(guī)律性。有報(bào)道三維測(cè)量的肝臟容積較二維方法更加精確，這種差異與測(cè)量軟件的性能有關(guān)[5-6]。筆者更傾向于應(yīng)用三維方法進(jìn)行肝臟體積計(jì)算，原因是應(yīng)用三維方法計(jì)算肝體積操作簡(jiǎn)單，耗時(shí)較短，且三維方法可計(jì)算每支門靜脈和肝靜脈的供血和引流區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)肝段甚至亞段的肝臟體積測(cè)量，這是二維方法難以完成的。

最后是應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助手術(shù)設(shè)計(jì)。應(yīng)用三維影像系統(tǒng)可進(jìn)行多角度、全方位的觀察，清晰分辨出肝臟器官的組織結(jié)構(gòu)、解剖特點(diǎn)、病變部位及其與周圍正常肝臟血管、膽管等肝內(nèi)管道系統(tǒng)的毗鄰關(guān)系[7-8]。文獻(xiàn)報(bào)道，應(yīng)用三維影像系統(tǒng)進(jìn)行輔助手術(shù)設(shè)計(jì)，33%的患者會(huì)更改手術(shù)方案（擴(kuò)大切除范圍或增加肝內(nèi)血管重建）[9]。本組17例患者應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助三維定量分析及模擬手術(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行輔助手術(shù)設(shè)計(jì)。

術(shù)前精確的影像學(xué)評(píng)估是精準(zhǔn)肝臟外科的前提之一，計(jì)算機(jī)輔助三維定量分析及模擬手術(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)可精確定位肝臟腫瘤，計(jì)算肝段或者亞段的肝臟體積，明確腫瘤臨近的血管解剖關(guān)系，最終輔助設(shè)計(jì)最優(yōu)化的手術(shù)方案，在精準(zhǔn)肝臟外科領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

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Application of Computer-Assisted 3-Dimensional Quantitative Assessment and Virtual Surgical System in Precise Hepatectomy

GAO Wei,ZHU Zhijun,WEI Lin,ZENG Zhigui,YANG Tao,WU Di,LI Junjie,WANG Jian

Department of Transplant Surgery,Tianjin First Center Hospital,Tianjin 300192,China

Objective:To assess the effect of computer-assisted 3-dimensional quantitative assessment and virtual sur?gical system for precise hepatectomy.Methods:The clinical data of 17 patients who had undergone precise hepatectomy were retrospectively analyzed.EDDA’s IQQA?-Liver was used for the constructed 3-dimensional imaging of liver.The ana?tomic relationship between hepatic vessel and tumor was analyzed.The total liver volume,predicted resection volume,the remnant liver volume and remnant-standard liver volume ratio(RSLVR)were calculated,and then the operative program was planned.Results:The mean value of total liver volume was(1 744.5±881.6)cm3，the predicted resection volume was(919.2±884.4)cm3.The remnant liver volume was(825.3±228.6)cm3,and RSLVR was(67.6±22.3)%in 17 patients.All patients re?ceived anatomical hepatectomy.The postoperative complications included 1 case of bile leak,6 of pleural effusion,4 of moder?ate or massive ascites and 1 of pulmonary infection.Conclusion:The computer-assisted 3-dimensional quantitative assess?ment and virtual surgical system helped to determine the tumor localization and to plan optimal liver resection operation.

hepatectomy computer-aided design imaging,three-dimensionalliver neoplasms

10.3969/j.issn.0253-9896.2012.02.005

*天津市科委重點(diǎn)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：102CGYSF00500）

300192 天津市第一中心醫(yī)院移植外科

（2011-07-28收稿 2011-08-01修回）

（本文編輯 閆娟）

Figure 1 Computed tomography imaging of tumour in right lobe of liver approach medium-sized vein圖1 CT影像提示肝右葉腫瘤臨近肝中靜脈

Figure 2 Three-dimensional comput?er reconstruction of the relationship between tumour and medium-sized vein of liver圖2 計(jì)算機(jī)三維重建顯示腫瘤與肝中靜脈的關(guān)系

Figure 3 Three-dimensional computer reconstruction of the congestion area(blue col?or)at the left of internal lobe after resection of medium-sized vein圖3 計(jì)算機(jī)重建切除肝中靜脈后左內(nèi)葉的淤血區(qū)域（藍(lán)色）

Figure 4 The congestion area at IV after blocking medium-sized vein of liver圖4 阻斷肝中靜脈后第IV段區(qū)域淤血

Figure 5 Reconstruction of medi?um-sized vein of liver by variant blood vessel圖5 以異體血管重建肝中靜脈

Figure 6 Disappeared congestion area after reconstruction of medium-sized vein of liver圖6 重建肝中靜脈后淤血區(qū)域消失

Figure 7 Computed tomography imaging of position of tumour圖7 CT影像顯示肝臟腫瘤位置

Figure 8 Three-dimensional computer reconstruction of the relationship between tumour and blood vessel圖8 計(jì)算機(jī)三維重建顯示腫瘤與血管的關(guān)系