基于計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)系統(tǒng)的兒童腎動(dòng)脈變異分型的初步研究

[中圖分類(lèi)號(hào)] R726.9 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A

A preliminary study on the clasification of pediatric renal artery variations based on the computerasisted surgical systemSHEN Jiaqi， XIA Nan，XU Ning，WANG Feifei， DONG Qian， HAO Xiuei（Department of Pediatric Surgery，The Affiliated Hospital of Qingdao University，Qingdao 266o03，China）

[ABSTRACT]ObjectiveTo investigate the status and classification of pediatric renal artery variations using the Hisense CAScomputer-assted surgerysystem.MethodsLoweradominalcontrast-enhanced CTimages werecollctedfromthechildrenwithnon-kidneydiseaseorhealthychildreninTheAfliatedHospitalofQingdao UniversityfromJanuary2Ol3toDecember 2024，and theimages were importedintothe HisenseCAS system to perform thre-dimensionalreconstructionandconstruct the modelofthekidney.Thestatusandclasificationofpediatricrenalarteryvariationsweresummarizedandanalyzed.Results Left renal artery variations accounted for 10.78% ，while right renal artery variations accounted for 10.28% ，with no significant difference between the two sides （ Pgt;0.05 ）. There were four types of renal artery variations，i.e.，prehilar renal artery branch type （typeI），accessoryrenalarterytype（typeII），iaraccessoryarterytype（typeIl），ndmixedtype（typeIV），ccoutingfor 16.79% ， 5.76% ， 3.01% ，and 0.50% ，respectively. Conclusion The model of the kidney constructed based on the Hisense CAS systemcanclearlyshowtheshapeoftherenalarteryandclarifythetypeofrenalarteryvariation，which providesananatomical basis for the preoperative planning of renal surgery and a reference for subsequent research.

[KEY WORDs]Renal artery；Vascular malformations；Imaging，thre-dimensional； Surgery，computer-asisted；Child

通常每側(cè)腎臟由發(fā)自腹主動(dòng)脈的單一腎動(dòng)脈支配，出現(xiàn)腎動(dòng)脈數(shù)量變化或額外動(dòng)脈分支的情況為腎動(dòng)脈變異[]。腎動(dòng)脈變異在臨床上廣泛多見(jiàn)，會(huì)影響腎臟手術(shù)術(shù)式選擇和增加手術(shù)并發(fā)癥的發(fā)生率[2-3]，尤其是對(duì)于手術(shù)耐受性差的兒童。因此，術(shù)前明確了解兒童腎臟的腎動(dòng)脈走行并歸納其腎動(dòng)脈變異類(lèi)型是必要的。目前對(duì)成人腎動(dòng)脈變異的評(píng)估，主要是依據(jù)多層螺旋CT（MSCT）、磁共振成像（MRI）等二維圖像結(jié)合三維圖像后處理軟件（如Mimics軟件、3DSlicer軟件、UroMedix-3D系統(tǒng)等[4-6]）的分析結(jié)果，精細(xì)程度不高，而關(guān)于兒童腎臟腎動(dòng)脈變異的評(píng)估目前尚未見(jiàn)相關(guān)研究。海信計(jì)算機(jī)輔助手術(shù)系統(tǒng)（HisenseCAS）是青島大學(xué)附屬醫(yī)院與海信醫(yī)療集團(tuán)聯(lián)合研發(fā)的手術(shù)規(guī)劃系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)可以清晰顯示出臟器內(nèi)血管及病灶等解剖位置關(guān)系[7-8]。本研究通過(guò)HisenseCAS（V4.O）構(gòu)建兒童腎臟模型，并通過(guò)該模型辨認(rèn)腎動(dòng)脈變異情況，歸納其變異類(lèi)型并分析各類(lèi)型構(gòu)成比，為兒童腎臟手術(shù)的術(shù)前規(guī)劃提供解剖學(xué)依據(jù)。

1對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

收集青島大學(xué)附屬醫(yī)院2013年1月—2024年12月非腎臟疾病患兒或健康兒童的下腹部增強(qiáng)CT影像資料。排除標(biāo)準(zhǔn)： ① 既往有腎臟疾病手術(shù)史者；② 患有泌尿系統(tǒng)感染、泌尿系統(tǒng)畸形者，或患有其他系統(tǒng)腫瘤影響腎臟形態(tài)者，或患有影響兒童正常生長(zhǎng)發(fā)育的疾?。ㄈ缏源x性疾病、內(nèi)分泌障礙性疾病、先天性高血壓等）者； ③ 下腹部增強(qiáng)CT圖像層厚 gt;0.625mm 者； ④ 無(wú)下腹部增強(qiáng)CT影像資料者。共納入兒童399例，其中男185例，女214例，年齡1月 ～18 歲，平均4.00（1.00，9.06）歲。

1.2 研究方法

1.2.1 兒童腎臟模型的構(gòu)建 ① 將399例兒童的增強(qiáng)CT影像資料導(dǎo)人HisenseCAS。 ② 調(diào)整窗位為 40Hu ，窗寬為 300Hu ；選取腎皮質(zhì)分割范圍和種子點(diǎn)，系統(tǒng)依據(jù)區(qū)域增長(zhǎng)分割算法自動(dòng)識(shí)別提取腎實(shí)質(zhì)（圖1A、B）。 ③ 繪制血管的提取范圍，進(jìn)行腎動(dòng)脈的提取（圖1C、D）。 ④ 將腎實(shí)質(zhì)與腎動(dòng)脈的提取結(jié)果進(jìn)行整合，對(duì)腎實(shí)質(zhì)與腎動(dòng)脈分別設(shè)置不同的顏色及透明度。

1.2.2判斷是否存在腎動(dòng)脈變異并分型通過(guò)構(gòu)建的兒童腎臟模型，對(duì)399例兒童的腎動(dòng)脈形態(tài)、起源位置、匯入腎臟的部位及有無(wú)動(dòng)脈分支等解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行識(shí)別，并歸納腎動(dòng)脈變異類(lèi)型。 ① 腎門(mén)前腎動(dòng)脈分支型（I型）：腎動(dòng)脈主干在匯入腎門(mén)之前發(fā)出的動(dòng)脈分支，根據(jù)其匯入腎臟的部位（腎上極、腎門(mén)、腎下極）分別形成3個(gè)對(duì)應(yīng)亞型，即腎門(mén)前腎上極動(dòng)脈型（IA型）、腎門(mén)前腎門(mén)動(dòng)脈型（IB型）、腎門(mén)前腎下極動(dòng)脈型（IC型）。 ② 腎副動(dòng)脈型（ⅡI型）：起源于腹主動(dòng)脈或其屬支（腎動(dòng)脈主干除外）、不經(jīng)腎門(mén)匯人腎臟的動(dòng)脈，根據(jù)其匯入腎臟的部位（腎上極、腎下極）分別形成對(duì)應(yīng)的2個(gè)亞型：腎副上極動(dòng)脈型（ⅡA型）、腎副下極動(dòng)脈型（ⅡB型）。③ 腎門(mén)副動(dòng)脈型（Ⅲ型）：起源于腹主動(dòng)脈或其屬支（腎動(dòng)脈主干除外）且經(jīng)腎門(mén)匯入腎臟的動(dòng)脈。 ④ 混合型（IN型）：?jiǎn)蝹€(gè)腎臟中同時(shí)出現(xiàn)上述3種類(lèi)型中的至少2種，其中ⅣA型為I型與 I 型混合， 型為I型與Ⅲ型混合， 型為 I 型與Ⅲ型混合，VD型為I型、Ⅱ型和Ⅲ型混合。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS27.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。偏態(tài)定量資料以 M（P₂₅，P₇₅） 表示，定性資料以例（率）表示。左右兩側(cè)腎動(dòng)脈變異發(fā)生率比較采用McNemar檢驗(yàn)。以 Plt;0.05 為差異有顯著性。

2結(jié)果

2.1 兒童腎臟模型的構(gòu)建

將399例兒童腎臟的增強(qiáng)CT影像資料導(dǎo)入HisenseCAS中，構(gòu)建了兒童腎臟模型（圖2），其中腎實(shí)質(zhì)以淡黃色表示，腎動(dòng)脈以紅色表示，腎實(shí)質(zhì)與腎動(dòng)脈可以單獨(dú)或同時(shí)顯示；圖像可以進(jìn)行放大、縮小、旋轉(zhuǎn)等操作。通過(guò)該模型可清晰展示腎實(shí)質(zhì)與腎動(dòng)脈之間的空間位置關(guān)系。

2.2 腎動(dòng)脈變異側(cè)別分析

399例兒童當(dāng)中雙側(cè)腎臟均不存在腎動(dòng)脈變異者287例 （71.92% ），僅左側(cè)腎臟有腎動(dòng)脈變異者43例 （10.78%） ，僅右側(cè)腎臟有腎動(dòng)脈變異者41例（ 10.28% ，左右兩側(cè)腎臟的腎動(dòng)脈變異比例差異無(wú)顯著性（ ΔPgt;0.05） ；雙側(cè)腎臟均存在腎動(dòng)脈變異者28例 （7.02%） ，其中9例兒童雙側(cè)腎臟的腎動(dòng)脈變異類(lèi)型不同：左側(cè)腎臟Ⅱ型、右側(cè)腎臟I型者5例，左側(cè)腎臟I型、右側(cè)腎臟 I 型者2例，左側(cè)腎臟I型、右側(cè)腎臟Ⅲ型者1例，左側(cè)腎臟ⅣB型、右側(cè)腎臟I型者1例。

2.3腎動(dòng)脈變異類(lèi)型及各類(lèi)型構(gòu)成比分析

對(duì)399例兒童的腎動(dòng)脈變異類(lèi)型進(jìn)行分析，其中I型67例 （16.79%） ：?jiǎn)蝹?cè)55例，雙側(cè)12例，所有腎臟中共有80條腎動(dòng)脈存在I型變異，其中32條腎動(dòng)脈屬于IA型變異（圖3A），35條腎動(dòng)脈屬于IB型變異（圖3B），13條腎動(dòng)脈屬于IC型變異（圖3C）。Ⅱ型23例 （5.76% ）：?jiǎn)蝹?cè)19例，雙側(cè)4例。所有腎臟中共有30條腎動(dòng)脈存在Ⅱ型變異，其中13條腎動(dòng)脈屬于ⅡA型變異（圖4A），17條腎動(dòng)脈屬于ⅡB型變異（圖4B）；存在Ⅱ型變異的30條腎動(dòng)脈當(dāng)中，有1條來(lái)源于腹腔干（圖4C、D），剩余29條來(lái)源于腹主動(dòng)脈。Ⅲ型12例 （3.01% ：?jiǎn)蝹?cè)10例（圖4E），雙側(cè)2例。所有腎臟中共有14條腎動(dòng)脈存在Ⅲ型變異，其中的1條來(lái)源于腸系膜下動(dòng)脈的分支動(dòng)脈（圖4F），剩余13條來(lái)源于腹主動(dòng)脈。Ⅳ型2例 （0.50% ）：VA型（圖5A）1例，VB型（圖5B）1例。未發(fā)現(xiàn)VC和ⅣD型者。

3討論

腎動(dòng)脈變異在臨床上廣泛多見(jiàn)，而術(shù)前發(fā)現(xiàn)腎動(dòng)脈變異并明確分型可以提早進(jìn)行手術(shù)的術(shù)前規(guī)劃，而合理的術(shù)前規(guī)劃可以降低腎梗阻和出血的發(fā)生率[2-3]。兒童腎臟體積較成人小，腎動(dòng)脈更纖細(xì)，腎臟手術(shù)難度較大[9]。兒童腎臟代償能力有限，手術(shù)耐受性差。兒童腎動(dòng)脈變異情況較成人復(fù)雜，大多合并重復(fù)腎以及腎發(fā)育不良等先天性血管發(fā)育畸形[10-11]。因此，非常有必要術(shù)前確認(rèn)兒童腎臟是否存在腎動(dòng)脈變異，并進(jìn)一步明確具體變異類(lèi)型。本研究采用HisenseCAS構(gòu)建兒童腎臟模型，并通過(guò)該模型對(duì)兒童腎動(dòng)脈變異類(lèi)型進(jìn)行歸納分析，旨在為兒童腎臟手術(shù)的術(shù)前規(guī)劃提供解剖學(xué)依據(jù)。

腎動(dòng)脈變異分型標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一，國(guó)內(nèi)外學(xué)者基于不同解剖學(xué)視角提出了多種理論，主要有腎臟五段論、腎動(dòng)脈前后兩干分支論及腎門(mén)周?chē)鷦?dòng)脈分支模式論等[4，12-13]，但均不能完整涵蓋所有變異類(lèi)型。以往部分研究根據(jù)腎動(dòng)脈的起源位置與匯人腎臟的部位進(jìn)行分類(lèi)，例如公佩友等[14]基于16層CTA的影像資料將成人的腎動(dòng)脈變異類(lèi)型分為四類(lèi)：腎門(mén)前腎動(dòng)脈分支類(lèi)（I類(lèi)： 56.7% ）、腎副動(dòng)脈類(lèi)（Ⅱ類(lèi)：35.1% ）、混合類(lèi)（Ⅲ類(lèi)： 7.2% ）及其他類(lèi)（IN類(lèi)：1.0% 。MAJOS等[15]則基于64層CTA的影像資料將成人的腎動(dòng)脈變異類(lèi)型簡(jiǎn)單歸納為門(mén)前腎動(dòng)脈型與多動(dòng)脈型兩種類(lèi)型。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)于腎副動(dòng)脈的定義存在分歧，國(guó)內(nèi)學(xué)者多依據(jù)腎副動(dòng)脈匯入腎臟的部位（腎門(mén)或非腎門(mén)）進(jìn)行定義[16]，國(guó)外學(xué)者比較側(cè)重于腎副動(dòng)脈的起源位置（腹主動(dòng)脈及其屬支）進(jìn)行定義[17-18]，而且關(guān)于不同類(lèi)型的命名各不相同，因此臨床實(shí)際參考價(jià)值不大。

A：IIA型;B：IB型;C：俯視圖，左側(cè)Ⅱ型變異，起源于腹腔干;D：正視圖，左側(cè)Ⅱ型變異，起源于腹腔干;E：左側(cè)Ⅲ型變異;F：右側(cè)Ⅲ型變異，起源于腸系膜下動(dòng)脈的分支

A：雙側(cè)VA型，I與Ⅱ型混合;B：左側(cè)ⅣB型，I與Ⅲ型混合

本研究將399例兒童的下腹部增強(qiáng)CT影像資料導(dǎo)入HisenseCAS，構(gòu)建了兒童腎臟模型，該模型可全方位清晰地展示腎動(dòng)脈的走行，以及腎動(dòng)脈與腎實(shí)質(zhì)之間的位置關(guān)系。本研究基于該模型對(duì)腎動(dòng)脈的變異情況進(jìn)行分析和統(tǒng)計(jì)，并歸納分為 I～N 型四種類(lèi)型，其中腎門(mén)前腎動(dòng)脈分支型（工型）占比最高，為 16.79% ，該分型主要是依據(jù)腎動(dòng)脈主干在匯入腎門(mén)前是否存在動(dòng)脈分支定義的，同時(shí)又按動(dòng)脈分支匯入腎臟的部位細(xì)分為IA型、IB型、IC型三個(gè)亞型，使得分型更加精細(xì)準(zhǔn)確。腎門(mén)處有腎動(dòng)靜脈、腎盂、神經(jīng)等結(jié)構(gòu)匯入，所以腎門(mén)周?chē)悄I臟手術(shù)需要密切關(guān)注的解剖位置[12]。例如，在進(jìn)行腎臟部分切除術(shù)時(shí)，需要明確腎門(mén)前腎動(dòng)脈分支從腎動(dòng)脈主干發(fā)出的位置，以免鈍性分離或結(jié)扎動(dòng)脈時(shí)誤傷引起的出血；在腎移植術(shù)中，需要明確腎門(mén)前腎動(dòng)脈分支的準(zhǔn)確位置，并至少預(yù)留 1.5～2cm 的腎動(dòng)脈長(zhǎng)度，以用于后續(xù)血管吻合[19]。同時(shí)本研究的分析結(jié)果還顯示，腎副動(dòng)脈型（Ⅱ型）和腎門(mén)副動(dòng)脈型（Ⅲ型）占比分別為 5.76% 和 3.01% 。為使分型更加準(zhǔn)確，本研究首先定義了Ⅱ型和Ⅲ型的起源位置為腹主動(dòng)脈及其屬支（腎動(dòng)脈主干除外），再根據(jù)它們匯入腎臟的部位（腎門(mén)或非腎門(mén)）進(jìn)行了細(xì)分。其中Ⅱ型參考了《中國(guó)人解剖學(xué)數(shù)值》中對(duì)腎副動(dòng)脈的定義（不經(jīng)腎門(mén)匯入腎臟）[16]，又進(jìn)一步細(xì)分為腎副上極動(dòng)脈型（IA型）和腎副下極動(dòng)脈型（ⅡB型）兩個(gè)亞型；Ⅲ型參考了MAJOS等[15]對(duì)多動(dòng)脈的定義（匯入腎門(mén)）。這兩個(gè)分型對(duì)腎臟手術(shù)方式的決策非常重要，尤其是Ⅱ型，如在腎部分切除術(shù)中，腎上極腫瘤占位者合并ⅡA型腎動(dòng)脈變異時(shí)，在阻斷腎動(dòng)脈主干前需先鉗夾腎副上極動(dòng)脈主干確定缺血邊界；而合并ⅡB型腎動(dòng)脈變異時(shí)，可選擇性鉗夾腎副下極動(dòng)脈[20]。在腎移植術(shù)中，需要吻合血管重建腎臟血流，當(dāng)腎臟存在ⅡA型腎動(dòng)脈變異時(shí)，腎副上極動(dòng)脈可與髂外動(dòng)脈行端側(cè)吻合；當(dāng)腎臟存在ⅡB型腎動(dòng)脈變異時(shí)，腎副下極動(dòng)脈可與腹壁下動(dòng)脈行端端吻合[21]。本研究的分析結(jié)果顯示，混合型（IV型）占比最低 （0.50%） ，該分型屬于前三種類(lèi)型的復(fù)合形式，為使分型更加詳細(xì)具體，又根據(jù)不同的組合方式細(xì)分為 IVA 型、 IVB 型、VC型、VD型四種亞型。N型涵蓋了多起源-多匯入的復(fù)雜變異病例，于臨床少見(jiàn)，有研究曾發(fā)現(xiàn)但未對(duì)這些病例做系統(tǒng)性地歸納[13，22]，需術(shù)前規(guī)劃個(gè)體化的手術(shù)方案以降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。

綜上所述，本研究基于HisenseCAS構(gòu)建了兒童腎臟模型，可以清晰顯示腎臟內(nèi)血管與腎實(shí)質(zhì)的空間位置關(guān)系；同時(shí)通過(guò)該模型分析歸納了兒童腎動(dòng)脈變異分型及各分型的構(gòu)成比，為腎臟手術(shù)方案的設(shè)計(jì)提供了參考依據(jù)。

倫理批準(zhǔn)和知情同意：本研究涉及的所有試驗(yàn)均已通過(guò)青島大學(xué)附屬醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)（文件號(hào)QYFYWZLL29358）。所有試驗(yàn)過(guò)程均遵照《赫爾辛基宣言》的條例進(jìn)行。受試對(duì)象或其親屬已經(jīng)簽署知情同意書(shū)。

作者聲明：沈佳淇、徐寧、王菲菲參與了研究設(shè)計(jì)；沈佳淇、夏楠、董蒨、郝希偉參與了論文的寫(xiě)作和修改。所有作者均閱讀并同意發(fā)表該論文，且均聲明不存在利益沖突。

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（本文編輯耿波）