肝臟可視化與精準(zhǔn)肝切除的研究進(jìn)展

李凌霏綜述，李 愷審校

（第三軍醫(yī)大學(xué)：1.學(xué)員旅八隊(duì)；2.人體解剖學(xué)教研室，重慶400038）

隨著肝臟外科手術(shù)的不斷革新和生物信息學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、三維圖形技術(shù)學(xué)等在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的發(fā)展應(yīng)用，精準(zhǔn)肝切除理論應(yīng)運(yùn)而生。它以追求現(xiàn)代肝臟外科的3M（最小肝臟創(chuàng)傷、最大肝臟保護(hù)和最佳恢復(fù)效果）目標(biāo)而被醫(yī)學(xué)界人士廣為推崇［1－2］，但其也有自身的不足和缺陷。本文將著重對(duì)肝臟可視化與精準(zhǔn)肝切除的發(fā)展問(wèn)題和應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行闡述，并探討其在未來(lái)醫(yī)學(xué)及教育實(shí)踐中的研究前景。

1 精準(zhǔn)肝切除的發(fā)展歷程

自德國(guó)外科醫(yī)生Langenbuch于1888年成功完成世界首例擇期肝臟切除術(shù)，標(biāo)志著肝臟外科的誕生，而后在1955年Welch通過(guò)異位移植技術(shù)在狗身上進(jìn)行了第1例實(shí)驗(yàn)性肝臟移植，但因難以維持血供和足夠的膽汁引流而最終失敗，緊接著Moore和Siarzl于1959年分別在狗身上成功地進(jìn)行了原位肝臟移植手術(shù)。同年，Kasai和Suzuki也報(bào)道了第1例因膽管閉鎖進(jìn)行的肝門(mén)一小腸吻合術(shù)。1963年，Starzl又完成了第1例人肝移植手術(shù)，隨著科技的發(fā)展，Philippe Mouret于1987年完成了世界上首例電視腹腔鏡膽囊切除術(shù)，標(biāo)志著腹腔鏡技術(shù)正式應(yīng)用于肝臟外科領(lǐng)域。1989年，芝加哥大學(xué)的Broelsh和Emond成功地將健康雙親的左半肝移植給子女，更是肝切除術(shù)與肝移植術(shù)共同發(fā)展的重要事件。近百年來(lái)，肝臟外科經(jīng)歷了從以往的盲目肝切除，規(guī)則性肝切除，局部肝切除到現(xiàn)今的解剖性肝段切除，經(jīng)歷了從極量肝切除、危險(xiǎn)區(qū)域肝腫瘤切除到如今的肝移植、體外肝切除乃至巨大肝腫瘤切除，肝臟手術(shù)的“禁區(qū)”被一次又一次被攻破，肝切除的安全性和成功率也較以往有了很大進(jìn)步［3］。然而隨著科技浪潮在醫(yī)學(xué)中的飛速發(fā)展與應(yīng)用，人們已不再滿(mǎn)足于以往單純的追求手術(shù)病灶的徹底清除和手術(shù)速度的提升，而是邁向新的領(lǐng)域－精準(zhǔn)肝切除，繼而轉(zhuǎn)向追求對(duì)肝臟最小創(chuàng)傷、最大保護(hù)以及最佳恢復(fù)效果的目標(biāo)上去。

2 精準(zhǔn)肝切除的涵義及其建立的理論基礎(chǔ)

2.1 內(nèi)涵 精準(zhǔn)肝切除是指依托現(xiàn)代化生物信息技術(shù)和信息科學(xué)技術(shù)，以追求病灶的徹底清除，確保剩余肝臟結(jié)構(gòu)完整以及功能體積最大化，同時(shí)達(dá)到術(shù)中出血和創(chuàng)傷最小化以及患者恢復(fù)最佳化的一種全新的理念和技術(shù)體系［1］。

2.2 理論基礎(chǔ)

2.2.1 肝細(xì)胞的代償和再生能力是進(jìn)行精準(zhǔn)肝切除的生理學(xué)基礎(chǔ)［4］。

2.2.2 肝臟功能性分段以及對(duì)各脈管系統(tǒng)的分布和走形的認(rèn)識(shí)是施行精準(zhǔn)肝切除的解剖學(xué)基礎(chǔ)。

2.2.3 肝癌及肝膽管結(jié)石的病灶分別沿門(mén)靜脈分支和病變膽管樹(shù)呈荷瘤肝段內(nèi)播散及肝內(nèi)區(qū)段性分布的特點(diǎn)，奠定了解剖學(xué)肝段切除術(shù)的理想術(shù)式地位［5］。

2.2.4 肝臟血管阻斷的相關(guān)臨床及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)為精準(zhǔn)肝切除提供了安全保證［6］。隨著醫(yī)學(xué)人士對(duì)肝臟解剖結(jié)構(gòu)、生理和病理機(jī)制的發(fā)掘和深入了解，以及現(xiàn)代醫(yī)學(xué)模式對(duì)人文化和證據(jù)化的進(jìn)一步追求，肝臟外科已從以往傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ睫D(zhuǎn)向現(xiàn)代化的精準(zhǔn)模式，肝臟外科手術(shù)也從單純追求病灶清除轉(zhuǎn)向追求提高病人生命質(zhì)量上來(lái)。這都為精準(zhǔn)肝切除理論的建立和研究發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

3 肝臟可視化在精準(zhǔn)肝切除中的應(yīng)用現(xiàn)狀

數(shù)字化可視肝臟通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件對(duì)圖像的處理，同時(shí)通過(guò)對(duì)肝臟三維虛擬結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)模擬，可以多方位、多角度立體顯示肝臟各管道系統(tǒng)復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)及毗鄰關(guān)系［7］。范應(yīng)方等［8］通過(guò)對(duì)30例肝膽管結(jié)石患者的肝臟64排螺旋CT掃描原始數(shù)據(jù)，將獲取的數(shù)據(jù)通過(guò)文件格式轉(zhuǎn)化后導(dǎo)入其自行研制的腹部醫(yī)學(xué)圖像處理軟件醫(yī)學(xué)圖像三維重建可視化仿真手術(shù)系統(tǒng)（MIPS）中，對(duì)肝內(nèi)膽管及血管圖像進(jìn)行圖像分割并三維重建，而后采用染色法，動(dòng)態(tài)地將各膽道結(jié)石以及血管之間的空間分布立體呈現(xiàn)出來(lái)，以供手術(shù)醫(yī)師在術(shù)中對(duì)膽管的狹窄情況、結(jié)石的分布情況、血管之間的走形等等予清晰的重現(xiàn)。最后取得了模擬手術(shù)和實(shí)際手術(shù)符合率100%、模擬和實(shí)際手術(shù)方案符合率90%以及半年隨訪(fǎng)，疾病復(fù)發(fā)率7.4%的效果。三維可視化技術(shù)為精準(zhǔn)肝切除在肝膽管結(jié)石病治療中的精確診斷和精準(zhǔn)操作奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，同時(shí)有效地降低了手術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)性?？镢懙龋?］將對(duì)肝臟進(jìn)行CT掃描后所取得的資料導(dǎo)入三維模擬系統(tǒng)，該系統(tǒng)自動(dòng)將肝臟組織及肝內(nèi)血管自動(dòng)分割成并重建，重現(xiàn)肝臟的三維立體形態(tài)，幫助術(shù)者進(jìn)一步制定和優(yōu)化術(shù)前的模擬手術(shù)方案，同時(shí)指導(dǎo)術(shù)中對(duì)肝臟進(jìn)行切緣的選擇、血管結(jié)扎的取位以及預(yù)留肝臟體積大小的測(cè)定等。通過(guò)對(duì)85例準(zhǔn)備接受精準(zhǔn)切除肝臟手術(shù)的肝癌患者應(yīng)用三維手術(shù)模擬系統(tǒng)計(jì)算模擬切除肝腫瘤，取得了在術(shù)后30d內(nèi)無(wú)復(fù)發(fā)，住院期間無(wú)死亡病例的效果?？梢?jiàn)可視化技術(shù)的應(yīng)用為精準(zhǔn)肝切除在臨床中的應(yīng)用提供了技術(shù)支撐。同樣，利用對(duì)肝臟不同層面切割的圖像與肝臟可視化模型相結(jié)合，與臨床應(yīng)用中的肝臟斷面和計(jì)算機(jī)三維成像的肝臟圖像相對(duì)照，為肝膽疾病的影像學(xué)診斷、手術(shù)方案的制定提供了形態(tài)學(xué)參考［10］。在現(xiàn)代化肝臟外科手術(shù)中，可視化技術(shù)的應(yīng)用更是為肝臟體積的數(shù)字化測(cè)算，肝臟結(jié)構(gòu)的預(yù)留與功能保護(hù)，肝臟的血流阻斷、活體肝移植等提供了豐富的選擇基礎(chǔ)［11］。正是由于肝臟可視化技術(shù)的應(yīng)用，為精準(zhǔn)肝切除在臨床中的應(yīng)用提供了技術(shù)支持和指導(dǎo)。

同時(shí)，如何確保連續(xù)斷層的數(shù)據(jù)提取更加精確，如何使得可視化肝臟的形態(tài)和生理功能的完美結(jié)合，如何建立臨床需要的三維模型等等問(wèn)題，也都推動(dòng)了可視化肝臟的建立和完善，為其進(jìn)一步研究拓展空間。

4 精準(zhǔn)肝切除的發(fā)展中問(wèn)題

4.1 精準(zhǔn)肝切除手術(shù)較傳統(tǒng)手術(shù)的優(yōu)勢(shì)

4.1.1 精準(zhǔn)化 精準(zhǔn)肝切除能夠?qū)Ω闻K術(shù)前影像學(xué)情況、肝儲(chǔ)備功能、以及術(shù)后剩余肝體積做出準(zhǔn)確判斷，并且合理選擇術(shù)中肝血流阻斷方案，克服了以往傳統(tǒng)手術(shù)過(guò)度經(jīng)驗(yàn)化帶來(lái)的盲目性和隨意性，使得現(xiàn)代肝臟外科手術(shù)更趨于精準(zhǔn)化［12］。

4.1.2 微創(chuàng)化 精準(zhǔn)肝切除能夠通過(guò)現(xiàn)代科技將肝臟的各脈管走形和分布清晰形象的以三維動(dòng)態(tài)形式清晰呈現(xiàn)在術(shù)者面前，為精準(zhǔn)肝切除的微創(chuàng)化奠定了基石。

4.1.3 平衡化 精準(zhǔn)肝切除可以避免傳統(tǒng)手術(shù)追求病灶最大化切除而導(dǎo)致剩余肝臟功能不能滿(mǎn)足患者生理需要的不良后果，使得患者病理與生理狀態(tài)到達(dá)精準(zhǔn)的平衡狀態(tài)，符合人體的生理準(zhǔn)則［13］。

4.1.4 人文化 摒棄了傳統(tǒng)手術(shù)片面追求病灶徹底清除的陳舊觀(guān)念和單純手術(shù)治療的物理效果，重視患者整體健康和改善生命質(zhì)量的最優(yōu)化目的，符合現(xiàn)代化醫(yī)學(xué)模式的人文觀(guān)念［13］。

4.2 精準(zhǔn)肝切除自身面臨的挑戰(zhàn) 精準(zhǔn)肝切除有著傳統(tǒng)手術(shù)無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，同時(shí)也有一系列難題擺在每一位肝臟外科醫(yī)生的面前。例如，如何針對(duì)疾病選擇最優(yōu)化的治療方案；如何針對(duì)患者病情選擇最合理的手術(shù)方式；如何針對(duì)不同的手術(shù)狀況靈活選擇和運(yùn)用手術(shù)器械；如何提升手術(shù)者自身的臨床技能，都是目前精準(zhǔn)肝切除在臨床應(yīng)用中所迫切面臨的挑戰(zhàn)［14］。

5 肝臟可視化與精準(zhǔn)肝切除的研究前景

可視化技術(shù)的應(yīng)用為精準(zhǔn)肝切除提供了精確的數(shù)據(jù)支持，提供了動(dòng)態(tài)的圖像顯示，為精準(zhǔn)肝切除在臨床中的應(yīng)用提供了有效的技術(shù)支撐。范應(yīng)方等［8］、匡銘等［9］分別將可視化技術(shù)應(yīng)用于肝膽管結(jié)石及肝癌患者的治療中，并且取得了良好的治療效果，有效反映出可視化技術(shù)在幫助制定手術(shù)方案、清晰顯示術(shù)中解剖結(jié)構(gòu)、提升治療效果、降低手術(shù)并發(fā)癥中的應(yīng)用前景，對(duì)于今后指導(dǎo)更為復(fù)雜的肝臟手術(shù)、突破肝臟手術(shù)所謂的禁區(qū)等奠定了基石。同時(shí)，依托可視化技術(shù)，建立可交互式肝臟虛擬手術(shù)平臺(tái)，可以為術(shù)者在術(shù)前模擬和對(duì)比不同的手術(shù)方案，為患者在精準(zhǔn)肝切除中選擇合理的手術(shù)方式提供了新的契機(jī)，并且給手術(shù)者提供了模擬練習(xí)的平臺(tái)。韋楊年等［15］通過(guò)對(duì)132例肝膽管結(jié)石患者實(shí)施術(shù)前精確評(píng)估、術(shù)中精細(xì)操作和術(shù)后妥善管理，與傳統(tǒng)手術(shù)患者的治療效果對(duì)比，取得了術(shù)中出血少、手術(shù)并發(fā)癥比率低、結(jié)石清除率高的效果，反映出肝臟可視化與精準(zhǔn)肝切除在未來(lái)微創(chuàng)外科發(fā)展應(yīng)用前景的同時(shí)也為如何在精準(zhǔn)肝切除中制定合理手術(shù)方案和靈活使用手術(shù)器械提供了參考。有學(xué)者闡述了可視化技術(shù)為肝膽胰疾病的精確診斷、手術(shù)方案的制定與評(píng)估、手術(shù)解剖結(jié)構(gòu)的清晰暴露以及降低手術(shù)并發(fā)癥提供了有力的技術(shù)支持［16－18］。在教學(xué)中，應(yīng)用可視化技術(shù)提供的三維動(dòng)態(tài)圖像，能夠清晰的幫助醫(yī)科生認(rèn)識(shí)肝臟各部分解剖結(jié)構(gòu)，更好的理解精準(zhǔn)肝切除理念在未來(lái)臨床中的發(fā)展和應(yīng)用前景。涉及到可視化技術(shù)在精準(zhǔn)肝切除應(yīng)用中對(duì)數(shù)據(jù)的提取，依然是基于患者二維影像學(xué)檢查的數(shù)據(jù)來(lái)源，并不能夠完全滿(mǎn)足真正的臨床需要［19－20］，同樣，可視化肝臟也只是單單提供了形態(tài)學(xué)基礎(chǔ)，并不具有生理、生化的功能和形態(tài)的完美結(jié)合，因此，能否建立符合人體功能與形態(tài)相結(jié)合的可視化肝臟模型，能否建立一套可以自動(dòng)精確采集連續(xù)斷層數(shù)據(jù)集、準(zhǔn)確完成三維重建可視化的智能計(jì)算機(jī)，對(duì)于可視化肝臟與精準(zhǔn)肝切除在未來(lái)臨床中的應(yīng)用指明了新的研究方向，提供了新的發(fā)展空間。

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