三維可視化技術在復雜腹壁缺損修復重建術前規(guī)劃中的作用

吳巨鋼 韓 甫 董文培 楊董超 宋致成 楊建軍 顧 巖

復雜腹壁缺損(complex abdominal wall defect,CAWD)的修復與重建是困擾腹壁外科醫(yī)師的難題[1-2]。術前精準地判斷腹壁的缺損類型、缺損面積,以及缺損與周圍臟器、血管的毗鄰關系是手術成功的關鍵。腹壁缺損術前評估主要依賴于CT檢查等的二維圖像,存在直觀性不強、無法有效進行術前規(guī)劃等缺點。三維可視化(three dimensional visualization, 3DV)技術是一種將來自于CT、MRI 檢查等影像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成醫(yī)學數(shù)字成像和通信(digital imaging and communications in medicine, DICOM)格式文件,在圖形工作站上對相關圖像數(shù)據(jù)進行計算機分析、分割融合、渲染,對目標的形態(tài)、空間分布等進行描述和解釋,通過對二維醫(yī)學圖像進行邊界識別,重新還原出被檢組織和器官的三維解剖圖像,以獲得精細、直觀與準確信息的過程[3-4]。因此,3DV可將CT圖像轉(zhuǎn)化為三維模型,清楚顯現(xiàn)腹壁各層結(jié)構(gòu),精準呈現(xiàn)病變部位與周圍組織器官的空間位置關系[5]。本研究旨在評價3DV在CAWD修復重建術前規(guī)劃中的準確性,以及在臨床應用中的可行性和安全性。

1 對象與方法

1.1 研究對象 選擇2017年1月—2021年12月在上海交通大學醫(yī)學院附屬第九人民醫(yī)院普外二科因CAWD行手術治療的患者210例,其中男86例、女124例;年齡范圍25～75歲,年齡為(49.77±15.32)歲;其中疝致腹壁缺損46例、腹壁原發(fā)性腫瘤致腹壁缺損106例、腹壁繼發(fā)性腫瘤致腹壁缺損58例,均經(jīng)充分評估,可耐受全身麻醉手術。CAWD的診斷符合以下4種情況之一:①缺損寬度≥10 cm,疝與腹腔容積比≥15,腹壁功能不全,缺損發(fā)生在恥骨上或肋緣下等特殊部位;②伴有缺損腹壁組織感染或污染、腹壁多次手術后、植皮術后、伴有潰瘍及腸造口或腸瘺;③伴有肥胖、糖尿病、COPD、使用類固醇激素及全身營養(yǎng)狀況差等;④需同時行腸切除、需行補片取出或多發(fā)疝[2,6]。排除標準:①妊娠、哺乳期女性及計劃懷孕的患者;②正在進行放射治療(簡稱放療)或化學治療(簡稱化療)的患者;③合并嚴重內(nèi)分泌代謝性疾病、系統(tǒng)性免疫疾病、血液或呼吸系統(tǒng)疾病、肝腎功能不全或心腦血管疾病未控制,不能耐受手術者;④全身有未控制的感染者;⑤不能耐受增強CT檢查的患者;⑥人類免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus,HIV)抗體初篩陽性、酗酒、吸毒或其他藥物成癮者。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會審核并批準(批準號為SH9H-2020-T376-1),所有患者術前均簽署知情同意書。

1.2 分組 將210例患者分為兩組,分別應用CT影像(CT影像組)或3DV技術(3DV技術組)進行術前規(guī)劃,每組各105例,兩組中分別包括疝致腹壁缺損患者23例、腹壁原發(fā)性腫瘤致腹壁缺損患者53例、腹壁繼發(fā)性腫瘤致腹壁缺損患者29例。

1.3 術前CT檢查、三維重建及手術規(guī)劃 所有患者均行全腹部1 mm薄層增強CT檢查。CT影像組根據(jù)增強CT二維影像結(jié)果行術前規(guī)劃。3DV技術組將增強CT檢查影像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成DICOM格式文件,并導入Medraw軟件[中國影為醫(yī)療科技(上海)有限公司]行三維重建(圖1)。

A 腹部CT掃描橫斷位圖 B 腹部CT掃描矢狀位圖 C 三維重建圖 D 3DV技術模擬補片放置后的效果圖

臨床醫(yī)師和放射科醫(yī)師共同構(gòu)建包括骨、肌肉、血管、泌尿系統(tǒng)和腹壁腫瘤病變的三維模型。通過組合、拆卸、旋轉(zhuǎn)等方法顯示腹壁腫瘤與周圍重要器官的解剖關系,為制訂個性化手術方案提供理論支持。結(jié)合腹壁的分型、分區(qū)確定腹壁缺損類型[1-2],模擬腹壁腫瘤切除后腹壁缺損面積,根據(jù)腹壁腫瘤與毗鄰組織器官的解剖關系、切口情況及腫瘤有無轉(zhuǎn)移,完成精準的術前評估并制訂個性化的手術方案(圖2)。

A 腹部CT掃描橫斷位圖 B 三維選擇性重建圖(上下觀) C 腹壁繼發(fā)性腫瘤的立體位置及大小 D 3DV技術模擬腫瘤切除后的腹壁缺損圖

1.4 精準的腹壁缺損分型、分區(qū)及個性化手術方案 根據(jù)腹壁缺損修復與重建中國專家共識[1-2],將腹壁缺損程度分為3種類型:Ⅰ型,僅涉及皮膚及部分皮下組織缺失;Ⅱ型,以腹壁肌筋膜層組織缺失為主,但腹壁皮膚完整性依然存在;Ⅲ型,全層腹壁缺失。將腹壁缺損部位分為3個區(qū)域: M區(qū)(即正中區(qū)),前腹壁中央?yún)^(qū)域的腹壁缺損,上界為劍突,下界為恥骨聯(lián)合,外側(cè)界為二側(cè)腹直肌外緣,分別以M1、M2、M3區(qū)代表上1/3、中1/3、下1/3的M區(qū)缺損; U區(qū)(即外上象限區(qū)),M區(qū)以外側(cè)腹壁外上象限范圍的腹壁缺損;L區(qū)(即外下象限區(qū)),M區(qū)以外側(cè)腹壁外下象限范圍的腹壁缺損。U區(qū)與L區(qū)的分界為經(jīng)臍水平線。

CAWD的手術修復重建方式根據(jù)腹壁缺損的類型而定[7-10]。本研究采用加強修復技術和補片橋接修復技術修復腹壁缺損[1-2]。加強修復技術的核心是關閉腹壁缺損,包括基于補片和(或)組織結(jié)構(gòu)分離技術的加強修復技術、補片和自體組織移植的聯(lián)合修復技術。補片橋接修復技術則適用于肌筋膜層無法閉合的患者,要求補片覆蓋范圍至缺損邊緣外3 cm。

腹壁腫瘤患者先行腫瘤切除,根據(jù)腫瘤切除后產(chǎn)生的腹壁缺損類型,選擇相應的修復方式。腫瘤切除手術分為根治性擴大切除(R0切除)和姑息性手術(R2切除)。R0切除的目的是根治腫瘤,并要求切除范圍超過腫瘤邊緣肉眼可見正常組織3 cm,且術中快速病理學檢查示切緣陰性。R2切除的目的是處理腹壁腫瘤破潰、出血、感染等并發(fā)癥,其切緣肉眼或病理學檢查可見殘留病灶。手術遵循腫瘤減滅術原則,盡量去除腫瘤負荷,改善患者的生存質(zhì)量,為其接受進一步治療提供條件,以延長其生存時間[11-12]。

1.5 觀察指標 記錄患者的一般情況(年齡、性別構(gòu)成),腹壁缺損的面積、分型、分區(qū),以及缺損修復重建方式、腫瘤切除情況。記錄患者的手術時間(次要療效評估指標)。所有患者均于術后隨訪1年,行體格檢查、腹部CT檢查。體格檢查未見原發(fā)病復發(fā),以及腹部CT檢查未見原發(fā)病變與腹腔相通則判定為腹壁缺損臨床治愈,計算患者腹壁缺損的臨床治愈率(主要療效評估指標)。

2 結(jié) 果

2.1 患者一般情況和腹壁缺損情況 兩組間患者的性別構(gòu)成、年齡、腹壁缺損面積,以及缺損分型、缺損分區(qū)構(gòu)成的差異均無統(tǒng)計學意義(P值均>0.05)。兩組間各腹壁缺損患者的性別構(gòu)成、年齡,以及缺損面積、缺損分型、缺損分區(qū)情況見表1。

表1 兩組一般情況和腹壁缺損情況

2.2 患者腹壁缺損修復重建方式 CT影像組中疝致腹壁缺損患者的缺損重建方式分別為單層或雙層補片10例、組織分離技術+補片7例、“補片+大網(wǎng)膜瓣+補片”三層橋接4例、補片+組織瓣移植2例;腹壁原發(fā)性腫瘤致腹壁缺損患者的缺損重建方式分別為單層或雙層補片12例、單層或雙層補片+負壓封閉引流術(VSD)2例、組織分離技術+補片16例、“補片+大網(wǎng)膜瓣+補片”三層橋接13例、組織分離技術+補片+“補片+大網(wǎng)膜瓣+補片”三層橋接5例、組織分離技術+補片+大網(wǎng)膜瓣3例、補片+組織瓣移植2例;腹壁繼發(fā)性腫瘤致腹壁缺損患者的缺損重建方式分別為單層或雙層補片3例、單層或雙層補片+VSD 2例、組織分離技術+補片8例、“補片+大網(wǎng)膜瓣+補片”三層橋接8例、組織分離技術+補片+大網(wǎng)膜瓣3例、補片+組織瓣移植5例。

3DV技術組中疝致腹壁缺損患者的缺損重建方式分別為單層或雙層補片14例、單層或雙層補片+VSD 1例、組織分離技術+補片4例、“補片+大網(wǎng)膜瓣+補片”三層橋接2例、補片+組織瓣移植2例;腹壁原發(fā)性腫瘤致腹壁缺損患者的缺損重建方式分別為單層或雙層補片17例、組織分離技術+補片16例、“補片+大網(wǎng)膜瓣+補片”三層橋接12例、組織分離技術+補片+“補片+大網(wǎng)膜瓣+補片”三層橋接5例、組織分離技術+補片+大網(wǎng)膜瓣1例、補片+組織瓣移植2例;腹壁繼發(fā)性腫瘤致腹壁缺損患者的缺損重建方式分別為單層或雙層補片6例、單層或雙層補片+VSD 1例、組織分離技術+補片5例、“補片+大網(wǎng)膜瓣+補片”三層橋接6例、“補片+大網(wǎng)膜瓣+補片”三層橋接+VSD 1例、組織分離技術+補片+大網(wǎng)膜瓣4例、補片+組織瓣移植6例。

2.3 腫瘤患者腫瘤切除情況 CT影像組腹壁原發(fā)性腫瘤患者R0切除44例、R2切除9例;腹壁繼發(fā)性腫瘤患者R0切除21例、R2切除8例。3DV技術組腹壁原發(fā)性腫瘤患者R0切除46例、R2切除7例;腹壁繼發(fā)性腫瘤患者R0切除24例、R2切除5例。

2.4 患者療效評估 CT影像組疝致腹壁缺損患者與3DV技術組疝致腹壁缺損患者腹壁缺損臨床治愈率的差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。3DV技術組腹壁原發(fā)性腫瘤、腹壁繼發(fā)性腫瘤致腹壁缺損患者的腹壁缺損臨床治愈率分別顯著高于CT影像組腹壁原發(fā)性腫瘤、腹壁繼發(fā)性腫瘤致腹壁缺損患者(P值均<0.05)。3DV技術組疝、腹壁原發(fā)性腫瘤、腹壁繼發(fā)性腫瘤致腹壁缺損患者的手術時間分別有短于CT影像組疝、腹壁原發(fā)性腫瘤、腹壁繼發(fā)性腫瘤致腹壁缺損患者的趨勢,但差異均無統(tǒng)計學意義(P值均>0.05)。見表2。

表2 患者療效評估指標的比較

3 討 論

CAWD的修復重建耗時費力,在外科操作技術上仍存挑戰(zhàn)。因此,合理精準的術前評估和手術規(guī)劃尤為重要。傳統(tǒng)腹壁缺損的術前評估主要依靠CT或MRI等影像學檢查,結(jié)合術者的空間想象和臨床經(jīng)驗。但是,這種術前評估方法不能反映患者真實的腹腔內(nèi)情況,特別對于累及重要組織、臟器的復雜病例,甚至影響手術方式的選擇。3DV是一種新的技術手段,在術前評估和手術規(guī)劃中發(fā)揮著重要作用,已廣泛應用于肝臟外科和胰腺外科[13-14]。然而,3DV技術應用于腹壁缺損修復的相關研究很少,本研究基于目前的臨床現(xiàn)狀,探索3DV技術對CAWD的準確評估和術前規(guī)劃的指導作用。

三維重建技術具有以下優(yōu)勢:①通過對CT數(shù)據(jù)的三維重建和分析,臨床醫(yī)師可以立體、全面地觀察病灶的位置、形狀和大小,增強了對病灶空間立體感的認知;②通過精確的計算和模擬,可以準確地計算出腹壁缺損的面積、分類和分區(qū);③可將腹部網(wǎng)格化,確定腹壁腫瘤與周圍組織或器官的距離,繪制出最合適的網(wǎng)格尺寸,并模擬出手術切除的范圍;④術前結(jié)合局部切口及患者全身情況,制訂個性化的手術方案;⑤可呈現(xiàn)出患者三維動態(tài)的腹壁缺損模型,方便醫(yī)患之間的溝通交流,促進患者對CAWD復雜性的認知。

造成腹壁缺損的原因很多,本研究根據(jù)是否存在腹壁腫瘤及腹壁腫瘤的性質(zhì),將其分為疝致腹壁缺損、腹壁原發(fā)性腫瘤和腹壁繼發(fā)性腫瘤致腹壁缺損。疝致腹壁缺損患者入組時已存在腹壁缺損,無腹壁腫瘤,僅需單純修補腹壁缺損,腹壁原發(fā)性腫瘤和腹壁繼發(fā)性腫瘤致腹壁缺損患者則需先行腹壁腫瘤切除,再行腹壁缺損修補。本研究中,最常見的腹壁原發(fā)性腫瘤是侵襲性纖維瘤病,此外,還有軟組織肉瘤、皮膚鱗癌、惡性淋巴瘤和惡性間皮瘤。不規(guī)范的手術治療可刺激腫瘤細胞快速增殖,導致術后復發(fā)率非常高,患者預后差[15-16]。本研究中多例患者即因“腫瘤術后復發(fā)”就診。根據(jù)長期的臨床經(jīng)驗,本研究團隊對于能根治性切除腫瘤的患者,要求切除范圍超過腫瘤邊緣正常組織3 cm。腹壁腫瘤的物質(zhì)成分和密度與腹壁軟組織差別較大,CT或MRI影像能很好地區(qū)分。 而3DV技術具有以下優(yōu)點:①能更加準確地計算出腫瘤的大小、位置;②更加精確地測量出腫瘤邊緣3 cm的立體空間位置,設計出精準的手術切除范圍并模擬主要手術過程;③更準確地評估腫瘤切除后腹壁缺損的類型和分區(qū);④更好地了解切緣與鄰近器官、血管、神經(jīng)等的關系,做好相應組織器官切除的準備工作;⑤使手術方式的設計更加合理,對可能的手術風險評估更加精確。上述優(yōu)點對于提高手術成功率,提高手術醫(yī)師和患者的滿意度,減少術后并發(fā)癥發(fā)生具有重要意義。本研究中,3DV技術組腹壁原發(fā)性腫瘤致腹壁缺損患者的臨床治愈率為96.23%(51/53),顯著高于CT影像組腹壁原發(fā)性腫瘤患者的84.91%(45/53),且手術時間較短。

本研究腹壁繼發(fā)性腫瘤的原發(fā)灶包括胃癌、結(jié)直腸癌、膽管癌、宮頸癌、子宮內(nèi)膜癌,轉(zhuǎn)移途徑主要為切口種植和腫瘤直接侵犯腹壁。目前,腹壁惡性轉(zhuǎn)移瘤的治療主要為化療、放療、靶向治療、免疫治療等,但效果均不佳,患者預后差[17]。本研究團隊的前期研究[11-12]發(fā)現(xiàn),結(jié)直腸癌腹壁轉(zhuǎn)移行擴大切除可延長患者的生存時間,減少腹壁腫瘤相關并發(fā)癥發(fā)生,提高患者的生存質(zhì)量。擴大切除術的切除范圍應超出腫瘤邊緣3 cm,并配合術中快速病理學檢查,確保切緣陰性。

繼發(fā)性腹壁腫瘤常累及附近組織、器官,包括血管、神經(jīng)、腸管、膀胱、子宮、肋骨、髂骨、骶骨、恥骨等,增加了手術的復雜性。手術前需要考慮腹壁腫瘤局部情況及患者的全身情況兩大因素[1]。腹壁腫瘤局部情況包括腫瘤的位置、腫瘤周圍軟組織的情況、有無感染或污染、腹腔臟器或鄰近臟器受到侵犯的程度等?；颊叩娜砬闆r是另一個重要因素,腫瘤是否有廣泛轉(zhuǎn)移或患者能否耐受手術是關鍵。對于巨大的腹壁腫瘤或特殊部位的腫瘤,擴大切除后常引起巨大腹壁缺損,術者將面臨嚴峻的挑戰(zhàn)。采用傳統(tǒng)術前評估方法不能直觀、準確地呈現(xiàn)缺損的類型和分區(qū),無法模擬操作過程。3DV技術可對腹壁腫瘤進行三維重建,將二維圖像轉(zhuǎn)化為立體圖像,全方位、多角度、透明地顯示腹壁腫瘤與周圍組織或器官的相鄰關系?？蛇x擇并有針對性地觀察特定病變,尤其是腹壁腫瘤對鄰近組織或器官的侵襲,可旋轉(zhuǎn)觀察病變與腸管、血管或輸尿管在三維平面上多角度的距離,實現(xiàn)術前準確的預判。因此,3DV技術的優(yōu)勢在繼發(fā)性腹壁腫瘤患者術前規(guī)劃中更能體現(xiàn)。本研究中,3DV技術組腹壁繼發(fā)性腫瘤致腹壁缺損患者的臨床治愈率為89.66%(26/29),顯著高于CT影像組腹壁繼發(fā)性腫瘤患者的68.97%(20/29),且手術時間較短。

綜上所述,3DV技術可創(chuàng)建一個安全的手術切除范圍,準確評估腹壁缺損的類型和分區(qū),指導手術方案的制訂,避免術中操作對重要器官造成損傷。3DV技術作為一種新的臨床疾病診療模式,為臨床醫(yī)師提供三維、直觀、全面的圖像信息,明確腹壁腫瘤與鄰近組織或器官間的關系,為高難度腹壁手術提供更可靠的保護。然而,由于技術的限制,三維重建仍存在一些不足,如基于圖像信息,神經(jīng)與周圍軟組織的邊界無法準確區(qū)分;診斷不能由計算機自動完成;需要放射科醫(yī)師和外科醫(yī)師的參與等。