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      醫(yī)學(xué)影像技術(shù)在肝臟虛擬手術(shù)的應(yīng)用

      2013-08-15 00:42:51閆建平綜述樞審校
      東南國防醫(yī)藥 2013年6期
      關(guān)鍵詞:三維重建肝移植肝臟

      閆建平綜述,黃 樞審校

      (本文編輯:黃攸生)

      肝臟是人體的重要器官,具有多套管道系統(tǒng),是解剖結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜的實(shí)質(zhì)性器官,其代謝活動十分復(fù)雜,具有重要的功能,是腫瘤好發(fā)的主要器官之一。肝臟手術(shù)一直被認(rèn)為是很困難的[1]。該器官內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和變異性,增加了手術(shù)時間及并發(fā)癥的發(fā)生率。由于肝臟復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu),制定精準(zhǔn)的肝臟手術(shù)計劃很困難,這就要求外科醫(yī)生對肝臟的解剖結(jié)構(gòu)充分掌握,手術(shù)方案依賴于對肝內(nèi)血管樹和腫瘤三維空間關(guān)系的精確把握。而醫(yī)學(xué)影像技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展使之成為可能。肝臟虛擬手術(shù)系統(tǒng)主要包括以下幾方面。

      1 數(shù)字化虛擬肝對原位肝移植手術(shù)的指導(dǎo)價值

      肝移植手術(shù)復(fù)雜,肝動脈的變異率較高,可達(dá)20% ~50%[2],故肝臟移植手術(shù)的實(shí)施較復(fù)雜。肝臟的血供是防止膽道并發(fā)癥的必要條件,移植物的存活也需要有肝臟豐富的血液供應(yīng)。1985年Bismuth等[3]為1例慢性肝病患者成功實(shí)施了臨床首例輔助性部分原位肝移植。虛擬外科手術(shù)系統(tǒng)的使用,令醫(yī)務(wù)工作者較真實(shí)地對各種肝臟臨床手術(shù)的實(shí)際情況進(jìn)行體驗(yàn),從中學(xué)習(xí)如何應(yīng)對各種突發(fā)情況,包括肝臟血管變異,大出血等,使年輕醫(yī)生實(shí)施手術(shù)的風(fēng)險降低。這對臨床的教學(xué)意義重大,可以讓實(shí)習(xí)生在虛擬系統(tǒng)內(nèi)親自動手[4]。

      2 數(shù)字化虛擬肝應(yīng)用于腹腔鏡下肝臟切除手術(shù)

      在肝臟外科,由于腹腔鏡器械設(shè)備的不斷更新,腔鏡手術(shù)技巧的不斷提高,腹腔鏡手術(shù)已擴(kuò)展到肝臟部分切除直至目前的肝葉解剖性切除。但是,大多數(shù)原發(fā)性肝癌的患者存在慢性肝損害現(xiàn)象[5],受損的肝功能限制了手術(shù)切除肝組織的體積。應(yīng)用數(shù)字化虛擬肝技術(shù),可在術(shù)前明確肝靜脈、門靜脈和腫瘤血管的分布以及相互關(guān)系,有利于減少術(shù)中切肝時的出血量。此外,運(yùn)用數(shù)字化虛擬肝系統(tǒng)可進(jìn)行反復(fù)術(shù)前模擬仿真,顯示各種預(yù)切除方案的肝斷面及殘肝體積、需切除或保留的肝內(nèi)管道,從而選擇既能完整切除腫瘤又能保留足夠殘肝體積的最優(yōu)手術(shù)切除方案[6],最大程度減少術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生,準(zhǔn)確預(yù)測術(shù)后發(fā)生肝功能衰竭的可能性,提高手術(shù)的成功率。

      3 數(shù)字化虛擬肝對門靜脈栓塞術(shù)的指導(dǎo)價值

      在肝臟移植尚不能普及的今天,手術(shù)切除是目前治療肝癌的最有效方法。但是術(shù)后殘肝體積(future liver remnant,F(xiàn)LR)過少則是造成術(shù)后肝功能衰竭等并發(fā)癥的重要因素,限制了肝癌手術(shù)的進(jìn)行[7]。對于預(yù)切除肝體積和預(yù)留肝體積等,國外有免費(fèi)軟件和可供教學(xué)的網(wǎng)站[8-9],數(shù)字化虛擬肝有助于在三維空間上對門靜脈進(jìn)行直觀、準(zhǔn)確地劃分,準(zhǔn)確測定肝體積有助于門靜脈栓塞術(shù)后肝切除時機(jī)的選擇,從而最大限度地減少術(shù)后肝功能衰竭的發(fā)生,更加有利于術(shù)后患者的恢復(fù),體現(xiàn)了數(shù)字化虛擬肝技術(shù)對門靜脈栓塞術(shù)的指導(dǎo)價值。虛擬手術(shù)具有可交互操作、可預(yù)測、可重復(fù)等優(yōu)點(diǎn),且在手術(shù)之前可預(yù)先模擬其手術(shù)過程,預(yù)測在真實(shí)手術(shù)過程中可能出現(xiàn)的復(fù)雜及險要情況。該系統(tǒng)有助于完整地保留殘肝、血管及重要結(jié)構(gòu)的完整性,最大程度地減少術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生率,提高手術(shù)成功率。該系統(tǒng)通過測定擬切除肝臟的體積、殘余肝臟的體積、功能性肝臟的體積,完整地保留殘肝、血管及其重要結(jié)構(gòu),最大程度地減少術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生率,預(yù)測術(shù)后發(fā)生肝功能衰竭的風(fēng)險性,從而提高肝臟手術(shù)的成功率[10]。

      精準(zhǔn)肝臟虛擬手術(shù)主要依靠三維影像技術(shù)及虛擬手術(shù)系統(tǒng)。三維圖像可視化重建技術(shù)又被稱為非損傷性立體解剖,其利用計算機(jī)圖像處理技術(shù)對二維切面圖像進(jìn)行分析和處理實(shí)現(xiàn)了對人體器官、軟組織和病變組織的分割提取、三維重建和三維圖像的顯示,不需對二維圖像進(jìn)行綜合想象,對肝臟、管道系統(tǒng)的分支走形及病灶的空間位置信息的顯示更加直觀、準(zhǔn)確??奢o助外科醫(yī)生對病變區(qū)域進(jìn)行分析,為手術(shù)方案設(shè)計提供了準(zhǔn)確的個體化信息,大大提高了診斷的準(zhǔn)確性和可靠性,比二維斷層圖像的臨床應(yīng)用價值更高。三維可視化重建基礎(chǔ)上的虛擬手術(shù)技術(shù)是肝臟外科手術(shù)有效的輔助工具之一,這對制定合理的手術(shù)預(yù)案具有重要的臨床價值[11]。2004年起我們進(jìn)行中國女性一號數(shù)字化虛擬肝臟三維重建及虛擬手術(shù)研究并得到了令人滿意的結(jié)果,為今后數(shù)字化虛擬肝臟及虛擬各種肝臟手術(shù)的研究做了積極探索[12]。這些方法主要是利用CT進(jìn)行三維重建,先進(jìn)的螺旋CT帶有三維軟件和重建功能,對收集的二維圖像通過計算機(jī)處理重建出三維圖像,對疾病的診斷和手術(shù)方案的制訂具有一定的指導(dǎo)作用。三維圖像可供外科醫(yī)生對肝臟進(jìn)行多方位、多角度的觀察,有利于肝臟正確分段、肝內(nèi)病變術(shù)前定位和肝內(nèi)血管變異情況的觀察,降低手術(shù)的風(fēng)險[13-16]。文獻(xiàn)報道應(yīng)用三維腫瘤治療系統(tǒng)同樣是提高放療的精確定位和安全性的方法[17],說明三維影像技術(shù)具有精確定位和精確引導(dǎo)的作用。

      三維超聲具有更加準(zhǔn)確、直觀的特點(diǎn)[18],尤其是三維斷層超聲模式可根據(jù)實(shí)際需要任意調(diào)整最小層間距[19-20],更加有利于分層及準(zhǔn)確定位,對于肝臟的病變有更加準(zhǔn)確的定位。三維超聲能提供許多二維超聲不能提供的信息[21-22]。可根據(jù)肝臟腫瘤內(nèi)部血管的走形及空間位置關(guān)系進(jìn)行準(zhǔn)確的定位,從不同角度觀察手術(shù)區(qū)域,同時能從二維超聲不易得到的冠狀切面進(jìn)行觀察,提高了手術(shù)的精確性。超聲造影可以作為評估肝癌治療療效的可靠方法[23],可評估虛擬各種肝臟手術(shù)的效果。醫(yī)生可借助術(shù)前進(jìn)行超聲影像技術(shù)的檢查,制定最佳手術(shù)路徑、切除肝段的大小、阻斷肝內(nèi)管道的預(yù)案,達(dá)到減小手術(shù)損傷、預(yù)測治療效果的目的。由于CT價格昂貴且對人體產(chǎn)生輻射,雖然現(xiàn)在的防輻射技術(shù)有所提高,但是仍不適宜為外科醫(yī)生常用的手術(shù)方法。相比較之下,三維超聲具有無輻射的特點(diǎn),可以反復(fù)操作,且其對血流具有較高的敏感性,更加有利于定位時趨避血管。在肝臟虛擬手術(shù)應(yīng)用中,是一種具有廣泛發(fā)展前景的方法。

      4 開展醫(yī)學(xué)影像技術(shù)在肝臟虛擬手術(shù)的展望

      通過醫(yī)學(xué)影像技術(shù)在肝臟虛擬手術(shù)的應(yīng)用,可以在手術(shù)前進(jìn)行肝臟手術(shù)規(guī)劃,起到減小組織損傷的目的,經(jīng)三維重建的肝臟腫瘤虛擬手術(shù)系統(tǒng)免去了臨床醫(yī)生復(fù)雜的圖形綜合空間想象過程,可以直觀、清晰、任意角度地顯示肝臟各段的解剖及肝內(nèi)管道系統(tǒng)的走行,以及肝臟病灶的定位及大小,提高了定性、定位診斷的準(zhǔn)確性和可靠性,可望為臨床制定精確的手術(shù)方案提供個體化的信息。

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