計算機輔助三維定量分析及模擬手術設計系統在精準肝切除中的應用*

高 偉 朱志軍 魏 林 曾志貴 楊 濤 吳 迪 李俊杰 王 建

計算機輔助三維定量分析及模擬手術設計系統在精準肝切除中的應用*

高 偉 朱志軍 魏 林 曾志貴 楊 濤 吳 迪 李俊杰 王 建

目的：探討計算機輔助三維定量分析及模擬手術設計系統在精準肝切除中的應用。方法：應用IQQA肝臟CT影像解讀分析系統對17例擬行精確肝切除的患者進行肝臟三維重建，精確定位肝臟腫瘤并明確腫瘤與血管的解剖關系，計算全肝體積、擬切除肝臟體積、剩余肝臟體積，計算剩余肝臟體積與標準化全肝體積的比值（RSLVR），并據此設計手術方案。結果：17例患者的全肝體積平均為（1 744.5±881.6）cm3，擬切除肝體積平均為（919.2±884.4）cm3，剩余肝體積平均為（825.3±228.6）cm3，RSLVR平均為（67.6±22.3）%。所有患者均行解剖性肝切除，手術過程順利，術后并發癥包括膽漏1例，胸腔積液6例，中等量以上腹水4例，肺感染1例。結論：計算機輔助三維定量分析及模擬手術設計系統可精確定位肝臟腫瘤，并輔助設計最優化的手術方案。

肝切除術 計算機輔助設計 成像，三維 肝腫瘤

近年來，隨著現代科學技術的快速發展以及循證醫學、人文醫學的興起，肝臟外科逐漸由傳統經驗外科模式向現代精準外科模式轉變。精準肝切除的理念和技術涵蓋以手術為核心的外科治療全過程，包括術前評估、手術規劃、術中操作和術后管理等。其中基于數字外科平臺的肝臟三維定量分析及模擬手術設計系統可建立肝臟三維解剖模型，精確定位肝臟腫瘤并了解腫瘤與肝臟血管的解剖關系，在此基礎上進行合理的手術設計，實施個體化的精準肝切除手術，可降低患者手術風險，改善患者預后。本研究對我院2010年6月—2011年6月實施的精準肝切除手術17例患者的臨床資料進行分析，以期探討計算機輔助三維定量分析及模擬手術設計系統在精準肝切除中的應用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 17例中男13例，女4例，年齡32~74歲，平均（51.8±10.1）歲，原發疾病包括原發性肝癌11例，轉移性肝癌1例，肝門膽管癌1例，肝血管瘤4例。17例患者中11例腫瘤為單發，6例腫瘤為多發；其中16例患者腫瘤為單葉分布。17例中11例為乙肝表面抗原陽性，且伴有肝硬化。術前肝功能分級為Child A級16例，Child B級1例；吲哚菁綠15 min滯留率均<10%。

1.2 肝臟三維重建及體積計算 采用64排多層螺旋CT進行上腹部平掃和三期增強獲得二維數據，應用美國EDDA公司的IQQA肝臟CT影像解讀分析系統進行三維重建，通過全方位多角度的解剖觀察，明確肝臟血管的解剖與變異、肝臟腫瘤與血管的解剖關系、擬切斷的重要血管結構等，在肝臟三維模型上計算出全肝體積、腫瘤體積、擬切除肝臟體積、剩余肝臟體積等數據，并計算剩余肝臟體積與標準化全肝體積的比值（RSLVR）。

1.3 計算機輔助手術設計 根據患者肝功能分級、肝臟儲備功能評估、肝硬化程度、肝臟影像解剖特點、腫瘤與肝內血管的解剖關系等，在計算機輔助下進行手術方案設計，其主要內容包括：（1）確定肝臟切除范圍。根據病灶的大小、位置以及鄰近的血管關系，確定需徹底切除的肝臟范圍。（2）確定剩余肝臟體積。對于正常肝臟，要求RSLVR>30%，對于存在肝硬化的肝臟，要求RSLVR>40%。（3）確定血管重建與否。對于鄰近腫瘤的血管結構，根據患者肝硬化程度及剩余肝臟體積，確定其切除后是否需要重建。

1.4 肝臟切除手術 所有患者均采用低中心靜脈壓麻醉，開腹后首先經術中超聲驗證術前影像學評估結果并確定肝內主要血管走行，行半肝切除時先解剖第一肝門，然后應用超聲吸引刀沿預定肝臟分割平面離斷肝實質，完成肝臟切除手術。

2 結果

2.1 肝臟體積的測量 全肝體積平均為（1 744.5±881.6）cm3，擬切除肝體積平均為（919.2±884.4）cm3，剩余肝體積平均為（825.3±228.6）cm3，RSLVR平均為（67.6±22.3）%。其中6例無肝硬化患者，RSLVR均>30%；11例有肝硬化患者，RSLVR均>40%。

2.2 手術方案設計及實施 應用計算機輔助手術設計，3例（17.6%）更改了原來手術方案，其中2例擴大了肝切除范圍。1例增加了肝中靜脈重建。17例患者中行右半肝切除3例，左半肝切除5例，左外葉切除1例，右后葉肝切除2例，右前葉肝切除1例，右三葉聯合尾狀葉切除1例，Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ段切除1例，Ⅵ段肝切除1例，Ⅶ段肝切除1例，Ⅷ段肝切除1例。手術過程均較順利，術中出血量100~3 000 mL，平均（982±855）mL，其中11例不需要輸血。術后早期患者肝功能均順利恢復，術后主要并發癥包括：肝斷面膽漏1例，胸腔積液6例，中等量以上腹水4例，肺感染1例。本組1例患者為肝右葉巨塊型肝癌，腫瘤緊鄰肝中靜脈主干，腫瘤直徑9.3 cm，腫瘤體積897.9 cm3，全肝體積 2 214.3 cm3，標準肝體積 1 331 cm3，左半肝體積736 cm3，設計如下手術方案：右半肝切除同時切除肝中靜脈，以異體血管重建肝中靜脈，可獲得陰性切緣，并保證剩余肝臟回流完整，見圖1~6。

另1例為第V段肝癌，腫瘤鄰近門靜脈右支，最初設計手術方案為第V段單段肝切除，由于要保留肝門血管、膽管結構，腫瘤切除范圍不夠，經測量左半肝體積為726 cm3，占標準肝質量的55.9%，最終選擇右半肝切除術，可獲得足夠的切除范圍，見圖7、8。

3 討論

1888年，德國外科醫生Langenbuch成功完成的世界首例擇期肝臟切除術,標志著現代肝臟外科的誕生。肝臟外科在百年演進歷程中，經歷了楔形肝切除、規則性肝葉切除、不規則局部肝切除、解剖性肝段切除等發展階段。近年來外科學理念發生了巨大改變，“以最小創傷獲取最佳康復”成為現代外科的追求目標，傳統經驗外科模式逐漸向現代精準外科模式轉變。精準外科理念在肝臟外科主要表現為精準肝切除，這一概念是以肝臟解剖學、生理學、病理學為理論基礎，以先進的IT技術、現代醫學影像學、外科技術進步為技術依托提出的現代肝臟外科新理論，倡導以患者的最佳預后為目標，徹底切除病灶，最大限度減少肝組織損傷和出血，確保剩余肝臟結構和功能的完整。

計算機輔助三維定量分析及模擬手術設計系統在精準肝切除中的應用價值首先表現為肝臟腫瘤的精確定位，提高手術的精確性。三維影像的應用可以顯著提高外科醫生對腫瘤定位的準確性，同時還可以顯著提高手術切除的精確性[1]。三維系統對腫瘤定位的優越性主要表現在亞段水平，對于伴有肝硬化的患者，解剖性亞段切除具有重要意義。在二維影像學基礎上對腫瘤定位判斷的準確率與醫師的臨床經驗水平成正相關，即臨床經驗越豐富的醫師，診斷率就越高，而運用三維影像學資料，經驗層次不同的醫師對腫瘤定位判斷的準確率差別不明顯[2]。

其次是肝臟容積的精確測量。應用二維和三維方法進行肝臟體積測量，其結果并無差異[3-4]，但二維方法影響測量誤差的人為因素較多，無規律性。有報道三維測量的肝臟容積較二維方法更加精確，這種差異與測量軟件的性能有關[5-6]。筆者更傾向于應用三維方法進行肝臟體積計算，原因是應用三維方法計算肝體積操作簡單，耗時較短，且三維方法可計算每支門靜脈和肝靜脈的供血和引流區域，從而實現肝段甚至亞段的肝臟體積測量，這是二維方法難以完成的。

最后是應用計算機進行輔助手術設計。應用三維影像系統可進行多角度、全方位的觀察，清晰分辨出肝臟器官的組織結構、解剖特點、病變部位及其與周圍正常肝臟血管、膽管等肝內管道系統的毗鄰關系[7-8]。文獻報道，應用三維影像系統進行輔助手術設計，33%的患者會更改手術方案（擴大切除范圍或增加肝內血管重建）[9]。本組17例患者應用計算機輔助三維定量分析及模擬手術設計系統進行輔助手術設計。

術前精確的影像學評估是精準肝臟外科的前提之一，計算機輔助三維定量分析及模擬手術設計系統可精確定位肝臟腫瘤，計算肝段或者亞段的肝臟體積，明確腫瘤臨近的血管解剖關系，最終輔助設計最優化的手術方案，在精準肝臟外科領域有著廣泛的應用前景。

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Application of Computer-Assisted 3-Dimensional Quantitative Assessment and Virtual Surgical System in Precise Hepatectomy

GAO Wei,ZHU Zhijun,WEI Lin,ZENG Zhigui,YANG Tao,WU Di,LI Junjie,WANG Jian

Department of Transplant Surgery,Tianjin First Center Hospital,Tianjin 300192,China

Objective:To assess the effect of computer-assisted 3-dimensional quantitative assessment and virtual sur?gical system for precise hepatectomy.Methods:The clinical data of 17 patients who had undergone precise hepatectomy were retrospectively analyzed.EDDA’s IQQA?-Liver was used for the constructed 3-dimensional imaging of liver.The ana?tomic relationship between hepatic vessel and tumor was analyzed.The total liver volume,predicted resection volume,the remnant liver volume and remnant-standard liver volume ratio(RSLVR)were calculated,and then the operative program was planned.Results:The mean value of total liver volume was(1 744.5±881.6)cm3，the predicted resection volume was(919.2±884.4)cm3.The remnant liver volume was(825.3±228.6)cm3,and RSLVR was(67.6±22.3)%in 17 patients.All patients re?ceived anatomical hepatectomy.The postoperative complications included 1 case of bile leak,6 of pleural effusion,4 of moder?ate or massive ascites and 1 of pulmonary infection.Conclusion:The computer-assisted 3-dimensional quantitative assess?ment and virtual surgical system helped to determine the tumor localization and to plan optimal liver resection operation.

hepatectomy computer-aided design imaging,three-dimensionalliver neoplasms

10.3969/j.issn.0253-9896.2012.02.005

*天津市科委重點項目（項目編號：102CGYSF00500）

300192 天津市第一中心醫院移植外科

（2011-07-28收稿 2011-08-01修回）

（本文編輯 閆娟）

Figure 1 Computed tomography imaging of tumour in right lobe of liver approach medium-sized vein圖1 CT影像提示肝右葉腫瘤臨近肝中靜脈

Figure 2 Three-dimensional comput?er reconstruction of the relationship between tumour and medium-sized vein of liver圖2 計算機三維重建顯示腫瘤與肝中靜脈的關系

Figure 3 Three-dimensional computer reconstruction of the congestion area(blue col?or)at the left of internal lobe after resection of medium-sized vein圖3 計算機重建切除肝中靜脈后左內葉的淤血區域（藍色）

Figure 4 The congestion area at IV after blocking medium-sized vein of liver圖4 阻斷肝中靜脈后第IV段區域淤血

Figure 5 Reconstruction of medi?um-sized vein of liver by variant blood vessel圖5 以異體血管重建肝中靜脈

Figure 6 Disappeared congestion area after reconstruction of medium-sized vein of liver圖6 重建肝中靜脈后淤血區域消失

Figure 7 Computed tomography imaging of position of tumour圖7 CT影像顯示肝臟腫瘤位置

Figure 8 Three-dimensional computer reconstruction of the relationship between tumour and blood vessel圖8 計算機三維重建顯示腫瘤與血管的關系