基于MRI的三維重建技術(shù)在保留盆腔自主神經(jīng)的腹腔鏡直腸癌D3根治術(shù)中的應用價值

陳佳佳 柯映平 郭偉毅 楊熙 葉海璇 洪建文

【摘要】目的 評估利用MRI圖像三維重建直腸癌患者盆腔自主神經(jīng)以及周圍器官在腹腔鏡直腸癌D3根治術(shù)中的應用價值。方法 將56例直腸癌患者隨機分為重建組和對照組，重建組術(shù)前依照MRI三維重建結(jié)果制定手術(shù)方案，對照組按常規(guī)方式制定手術(shù)方案，比較2組術(shù)中及術(shù)后功能恢復相關(guān)指標。結(jié)果 重建的三維模型能個體化呈現(xiàn)患者盆腔自主神經(jīng)以及周圍器官分布關(guān)系。與對照組相比，重建組的手術(shù)時間縮短［（143.7±13.3）min vs.（151.5±12.1）min，

P = 0.040）］，失血量減少［（31.3±12.1）mL vs.（39.4±11.6） mL，P = 0.024）］，國際前列腺癥狀評分（IPSS）更優(yōu)［（6.0±1.3）分 vs.（7.9±2.6）分，P = 0.003）］。此外，重建組的術(shù)后拔除尿管時間較對照組短［2.0（2.0，2.0）d vs.

3.5（3.0，4.0）d，P < 0.001］。結(jié)論 基于MRI的盆腔自主神經(jīng)三維重建能準確呈現(xiàn)盆腔自主神經(jīng)及器官的解剖關(guān)系，提高了D3根治術(shù)的效率和安全性，可為術(shù)者制定精細化、個性化的手術(shù)方案提供重要參考。

【關(guān)鍵詞】直腸癌；腹腔鏡；D3根治術(shù)；盆腔自主神經(jīng)；三維重建技術(shù)

Application value of MRI-based 3D reconstruction technology in laparoscopic D3 radical resection

of rectal cancer with pelvic autonomic nerve preservation

CHEN Jiajia1， KE Yingping1， GUO Weiyi2， YANG Xi1， YE Haixuan1，3， HONG Jianwen1

（1.Department of Hepatobiliary Surgery， Chaozhou Central Hospital， Chaozhou 521000， China； 2.Department of Medical Imaging， Chaozhou Central Hospital， Chaozhou 521000， China； 3.The First Clinical Medical College， Southern Medical University，

Guangzhou 510515， China）

Corresponding author： HONG Jianwen， E-mail： HJW55688@sina.com

【Abstract】Objective To evaluate the application value of the MRI-based three-dimensional （3D） reconstruction of pelvic autonomous nerves and surrounding organs in laparoscopic D3 radical resection for rectal cancer. Methods Fifty-six

patients with rectal cancer were randomly divided into the reconstruction and control groups. In the reconstruction group， surgical plans were formulated based on preoperative MRI 3D reconstruction. In the control group， conventional surgical plans were formulated. Intraoperative and postoperative functional recovery-related indicators were compared between two groups. Results The 3D reconstruction model provided individualized visualization of the distribution relationship between the pelvic autonomous nerves and surrounding organs. Compared to the control group， patients in the reconstruction group had significantly shorter operation time （（143.7±13.3）min vs. （151.5±12.1） min， P = 0.040）， less blood loss （（31.3±12.1） mL vs. （39.4±11.6） mL， P = 0.024））， improved IPSS score （（6.0±1.3） vs. （7.9±2.6）， P = 0.003）， and shorter duration of urinary catheter removal （2.0（2.0， 2.0）d vs. 3.5（3.0， 4.0）d， P < 0.001）. Conclusions MRI-based 3D reconstruction of pelvic autonomous nerves provides a more precise visualization of the anatomical position of the pelvic autonomous nerves and surrounding organs， ultimately improving the efficiency and safety of D3 resection. It offers important reference for surgeons in formulating precise and individualized surgical plans.

【Key words】Rectal cancer； Laparoscopes； D3 radical resection； Pelvic autonomous nerve；

Three-dimensional reconstruction technology

直腸癌是我國發(fā)病率、病死率均位于前列的惡性腫瘤之一，對廣大群眾健康造成嚴重威脅［1］。1982年，Heald等［2］提出的全直腸系膜切除（total mesorectal excision，TME）是目前中低位直腸癌主要的治療方法。盡管保留盆腔自主神經(jīng)（pelvic autonomic nerve preservation，PANP）的TME可有效避免泌尿生殖功能障礙的發(fā)生，但仍有部分患者需要進一步行D3根治術(shù)，即腸系膜下動脈根部淋巴結(jié)（No.253淋巴結(jié)）清掃，以提高生存率［3］。該技術(shù)要求主刀醫(yī)師掌握更高水平的解剖分離技術(shù)和更精確的盆腔解剖結(jié)構(gòu)來避免腰內(nèi)臟神經(jīng)和腸系膜下神經(jīng)叢的損傷［4］。目前對盆底自主神經(jīng)及血管的解剖研究主要基于解剖學、胎兒組織胚胎學等，但各個血管、神經(jīng)的位置均存在一定比例的解剖變異及個體差異。在臨床上主要通過CT、MRI等斷層掃描數(shù)據(jù)來進行解剖定位及術(shù)前規(guī)劃，但用二維圖像去估計腫瘤與周圍器官組織之間的位置關(guān)系，容易對血管及神經(jīng)造成誤傷?；贛RI的術(shù)前三維（three dimensions，3D）重建技術(shù)可以實現(xiàn)術(shù)前神經(jīng)、血管及盆底器官影像重建，并能構(gòu)建腫瘤與器官組織間準確的解剖關(guān)系［5］，但其臨床應用價值尚不確定。因此，本研究分析并評價術(shù)前盆腔自主神經(jīng)3D重建技術(shù)在腹腔鏡直腸癌D3根治術(shù)中保護盆腔自主神經(jīng)的應用價值。

1 對象與方法

1.1 研究對象

以2020年8月至2023年6月在潮州市中心醫(yī)院住院擬進行腹腔鏡直腸癌D3根治術(shù)的患者為研究對象，采用隨機數(shù)表法將其分為重建組和對照組。納入標準：① 經(jīng)病理學檢查確診為原發(fā)性直腸中下段惡性腫瘤；② 術(shù)前國際抗癌聯(lián)盟（the Union for International Cancer Control， UICC）/美國癌癥協(xié)會（American Joint Committee on Cancer， AJCC）第八版TNM臨床分期為Ⅱ～Ⅲ期；③ 術(shù)中行直腸癌D3根治性切除術(shù)，未行經(jīng)肛或經(jīng)骶切除；④ 術(shù)前體格檢查、胸部X線片、肝臟彩色多普勒超聲檢查（彩超）或CT未發(fā)現(xiàn)明顯遠處轉(zhuǎn)移跡象。排除標準：① 多原發(fā)結(jié)直腸癌；② 因腫瘤急性梗阻、穿孔或出血等而行急診手術(shù)；③ 術(shù)中探查發(fā)現(xiàn)腫瘤巨大、廣泛侵犯周圍組織器官，需完全切除盆腔自主神經(jīng)，或無法達到根治性切除標準；④ 既往曾接受過腹部手術(shù)或泌尿系統(tǒng)手術(shù)；⑤ 心、肺、腦、血液等系統(tǒng)存在功能不全，無法耐受手術(shù)；⑥ 術(shù)前排尿功能評定異?；虼嬖谇傲邢佟螂椎让谀蛳到y(tǒng)相關(guān)疾?。虎?自覺無法完成MRI檢查（如金屬物留置或有幽閉恐懼癥等）；⑧妊娠。本研究獲得潮州市中心醫(yī)院倫理委員會批準（批件號：2019007），患者均知情同意且簽署知情同意書。

1.2 治療過程

術(shù)前完善相關(guān)檢查并填寫國際前列腺癥狀評分（International Prostate Symptom Score，IPSS）問卷，IPSS用于評估患者下尿路癥狀，總分0～35分，0～7分為輕度癥狀，8～19分為中度癥狀，20～35分為重度癥狀。重建組完善MRI檢查后利用Mimics軟件重建盆腔自主神經(jīng)，手術(shù)醫(yī)師根據(jù)術(shù)前重建模型以及解剖標志制定手術(shù)方案后進行手術(shù)。對照組術(shù)前完善常規(guī)的MRI等影像學檢查，手術(shù)醫(yī)師根據(jù)檢查結(jié)果及臨床經(jīng)驗制定手術(shù)方案后進行手術(shù)。2組手術(shù)均由我院同一普外科手術(shù)團隊實施。術(shù)后根據(jù)醫(yī)師臨床經(jīng)驗及患者恢復情況決定拔管、恢復飲食以及出院時間，術(shù)后3個月通過門診或電話完善IPSS問卷內(nèi)容。

1.3 MRI圖像采集及重建

1.3.1 MRI圖像采集條件

MRI檢查采用飛利浦Ingenia 3.0 T醫(yī)用MRI系統(tǒng)?；颊呓邮躆RI檢查前禁食4～6 h，檢查前30 min肌內(nèi)注射消旋山莨菪堿10 mg。進行MRI檢查時囑患者屏住呼吸并保持膀胱適當充盈，根據(jù)患者骶骨的傾斜角度變化進行掃描。除進行常規(guī)的MRI序列檢查外，還進一步行3D-STIR-SPACE序列檢查，用于盆腔自主神經(jīng)的3D重建和觀察。3D-STIR-SPACE序列參數(shù)：TR 2 000 ms，TE 175 ms，切片厚度1 mm，掃描范圍40 cm，矩陣384×384，切片數(shù)量145。

1.3.2 Mimics軟件重建盆腔自主神經(jīng)3D模型

采用Mimics 21.0軟件進行盆腔自主神經(jīng)以及周圍解剖器官的區(qū)域半自動分割以及3D重建?；谠糓RI序列以及額外的3D-STIR-SPACE序列，通過人工判斷MRI信號強度、周圍解剖標志和神經(jīng)連續(xù)性以及Mimics軟件自帶的閾值分割功能，進行半自動的盆腔自主神經(jīng)以及周圍器官的圖像分割。圖像分割完成后使用Mimics軟件的3D計算以及平滑功能對分割圖像進行3D模型重建以及平滑處理。

1.4 觀察內(nèi)容

觀察內(nèi)容包括以下，基線數(shù)據(jù)：年齡、性別、BMI、美國麻醉醫(yī)師協(xié)會（American Society of Anesthesiologists，ASA）分級、TNM分期、IPSS； 手術(shù)情況：手術(shù)時間、出血量、腫瘤位置、術(shù)中血管損傷情況、總淋巴結(jié)清掃個數(shù)、No.253淋巴結(jié)情況；術(shù)后恢復情況：術(shù)后住院時間、術(shù)后并發(fā)癥情況（吻合口出血、腸梗阻、肺部感染、切口感染等）、術(shù)后3個月的IPSS、術(shù)后拔除尿管的日數(shù)。

1.5 樣本量計算

本研究主要指標為IPSS分值，檢驗水準（α）=

0.05，檢驗效能（1-β）為0.80，根據(jù)既往文獻報道設(shè)定重建組均數(shù)為3.24，對照組均數(shù)為4.05，假設(shè)方差齊性，樣本標準差均為1，樣本量之比為1∶1。利用臨床試驗統(tǒng)計網(wǎng)StatBox的樣本量計算功能進行計算，2組分別入組至少25例患者。

1.6 統(tǒng)計學處理

本研究所有數(shù)據(jù)采用SPSS 21.0處理。符合正態(tài)分布的計量資料用表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗，術(shù)前術(shù)后比較采用配對樣本t檢驗；不符合正態(tài)分布的計量資料用M（P25，P75）表示，組間比較采用Mann-Whitney U檢驗。計數(shù)資料用n（%）表示，組間比較采用 χ 2檢驗；當2×2列聯(lián)表中20%單元格理論頻數(shù)<5時，采用Fisher確切概率法；當2×C列聯(lián)表中20%單元格理論頻數(shù)< 5時，采用Fisher-Freeman-Halton法檢驗。雙側(cè)P < 0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié) 果

2.1 基線資料

共有56例患者被納入本研究，重建組與對照組各28例。重建組中有7例患者因無法配合完成MRI檢查、MRI檢查圖像質(zhì)量不佳等原因最終退出研究。最終納入分析的患者中重建組21例、對照組28例。2組患者年齡、性別、BMI、ASA分級、腫瘤TNM分期（均為M0）、IPSS等基線資料具可比性，見表1。

2.2 盆腔自主神經(jīng)3D模型重建

對患者MRI圖像進行測量和分析，重建盆腔自主神經(jīng)以及周圍器官的3D模型。如圖1所示，腸系膜下神經(jīng)叢及其分支進入系膜、支配乙狀結(jié)腸以及直腸，而后繼續(xù)下行，在第5腰椎和骶嵴前方形成上腹下神經(jīng)叢，并逐漸在第2骶孔水平分出左右腹下神經(jīng)。左右腹下神經(jīng)在盆腔內(nèi)與起源于第2～4骶神經(jīng)的盆腔內(nèi)臟神經(jīng)匯合，形成下腹下神經(jīng)叢，在盆腔側(cè)壁內(nèi)走行，支配膀胱以及生殖器官。術(shù)前基于MRI圖像重建的3D模型可以個體化地呈現(xiàn)患者盆腔自主神經(jīng)以及周圍器官的分布和毗鄰關(guān)系，與手術(shù)探查情況相對應，術(shù)中圖例見圖2。

2.3 手術(shù)情況

在分析重建盆腔自主神經(jīng)對手術(shù)過程的影響時發(fā)現(xiàn)，重建組的手術(shù)時間短于對照組，出血量也更少（P均< 0.05），而2組術(shù)中血管損傷情況、淋巴結(jié)清掃個數(shù)比較差異均無統(tǒng)計學意義（P均>

0.05），見表2。

2.4 患者術(shù)后功能恢復情況

患者術(shù)后功能恢復情況以及手術(shù)后IPSS的變化見表3、4。2組術(shù)后3個月的IPSS均高于術(shù)前（重建組術(shù)后3個月與術(shù)前比較，t=-16.028，P < 0.001；對照組術(shù)后3個月與術(shù)前比較，t=-14.446，P < 0.001）。重建組拔除尿管的時間早于對照組，重建組術(shù)后3個月的IPSS低于對照組，其中尿頻、夜尿次數(shù)比較差異有統(tǒng)計學意義（P均< 0.05）。

2組術(shù)后住院日數(shù)以及術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率比較差異無統(tǒng)計學意義（P均> 0.05）。

3 討 論

區(qū)域淋巴結(jié)清掃是中低位直腸癌根治術(shù)的重要環(huán)節(jié)。針對中晚期的直腸癌患者，除了進行TME清除系膜內(nèi)淋巴結(jié)以外，仍有部分患者需行D3根治術(shù)以達到根治性切除的目的。然而，傳統(tǒng)D3根治術(shù)的淋巴結(jié)清掃圍繞腸系膜下動脈周圍展開，若對解剖結(jié)構(gòu)不熟悉則易導致淋巴結(jié)清掃過度，損傷盆腔自主神經(jīng)，尤其是腸系膜下神經(jīng)叢，致患者術(shù)后出現(xiàn)泌尿生殖系統(tǒng)障礙［6］。為此，有學者提出了開展PANP的TME及D3根治術(shù)，這類術(shù)式在保護泌尿和生殖功能上體現(xiàn)出了顯著優(yōu)勢［7-8］，但仍須結(jié)合腫瘤的部位以及系膜內(nèi)腫瘤浸潤、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移等高危因素，在遵循無瘤原則的前提下來決定是否開展［9］。因此，如何精準、有效地達到腫瘤根治性切除和PANP之間的平衡是新時代直腸癌手術(shù)中亟需解決的問題之一。

目前，在直腸癌根治術(shù)中最常用于保留盆腔自主神經(jīng)的方法是基于膜平面的解剖［10-12］。例如，保留鄧氏筋膜不僅能夠更好地保留泌尿和生殖功能，亦不會增加術(shù)后復發(fā)和轉(zhuǎn)移的風險［13-14］；又例如，通過筋膜定位，分離泌尿腹下神經(jīng)筋膜、閉孔內(nèi)肌和肛提肌表面筋膜可以實現(xiàn)側(cè)方淋巴的完整切除［15］。此外，術(shù)中神經(jīng)監(jiān)測也被逐步應用于直腸癌術(shù)中識別神經(jīng)結(jié)構(gòu)［16-20］。但以上方法仍需要術(shù)者熟練掌握盆腔解剖結(jié)構(gòu)及神經(jīng)支配結(jié)構(gòu)以辨清神經(jīng)走行，避免損傷腫瘤周邊重要結(jié)構(gòu)。近年來，數(shù)字化技術(shù)已在臨床治療中展現(xiàn)出巨大的潛力與價值［21-27］?；贛RI的盆腔自主神經(jīng)成像可以在術(shù)前清晰、個體化地展示盆腔自主神經(jīng)解剖走行，但MRI圖像展現(xiàn)的二維平面缺少立體感、無法直觀地展示盆腔自主神經(jīng)與盆腔其他器官的毗鄰關(guān)系。因此，已有相關(guān)研究初步報道了基于MRI的盆腔自主神經(jīng)3D重建技術(shù)在盆腔手術(shù)中的應用效

果［28-31］。Zhong等［29］率先進行了MRI盆腔自主神經(jīng)3D重建技術(shù)應用于腹腔鏡TME的回顧性對照研究，結(jié)果顯示，術(shù)前MRI圖像重建主要呈現(xiàn)了神經(jīng)血管束和盆腔內(nèi)臟神經(jīng)，有助于提高手術(shù)實施效果，保護男性患者術(shù)后6個月的泌尿和性功能以及女性患者的性功能。

本研究團隊重點關(guān)注3D重建技術(shù)在腹腔鏡直腸癌D3根治術(shù)中的作用。不同于傳統(tǒng)的TME，D3根治術(shù)中關(guān)于No.253淋巴結(jié)的清掃主要圍繞腸系膜下動脈展開。在前期研究中，本研究團隊利用3D重建圖像闡明了腸系膜下動脈及其分支的類型和解剖定位［32］。腸系膜下動脈鞘膜質(zhì)地致密，與腰內(nèi)臟神經(jīng)和腸系膜下神經(jīng)叢關(guān)系緊密，進行清掃時容易損傷這些神經(jīng)結(jié)構(gòu)［3］。本研究結(jié)果表明，個性化的盆腔自主神經(jīng)3D模型重建縮短了手術(shù)時間、減少了失血量，患者術(shù)后3個月的IPSS也較術(shù)前改善。進一步行重建組與對照組的比較顯示，2組排尿癥狀的差異主要體現(xiàn)在尿頻、夜尿次數(shù)以及術(shù)后拔除尿管時間。這提示基于MRI圖像的3D重建技術(shù)有助于保護盆腔自主神經(jīng)和泌尿功能。

本研究存在一定局限性。基于問卷對泌尿功能的評估存在主觀性，會受患者的情緒、感知和認知水平的影響。術(shù)后泌尿功能仍需進一步用神經(jīng)監(jiān)測、尿流動力學等客觀指標進行評估。此外，本研究納入樣本量較少，長期的臨床價值有待大樣本量、多中心的隨機對照研究深入驗證。

綜上，基于MRI的盆腔自主神經(jīng)3D重建技術(shù)可在術(shù)前更加準確地呈現(xiàn)盆腔自主神經(jīng)及器官的解剖關(guān)系，在術(shù)前為術(shù)者制定精細化、個性化的手術(shù)方案提供重要參考，提高腹腔鏡直腸癌D3根治術(shù)的效率和安全性，具有潛在的臨床應用價值。

參 考 文 獻

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（責任編輯：洪悅民）