精準外科時代3 D可視化技術在肝癌切除術中的應用價值

張光亞，金鑫，王治偉，高王軍

安康市中心醫院普外科，陜西安康725000

肝癌是目前世界上病死率最高的惡性腫瘤之一，肝切除術是原發性肝癌的主要治療方法。由于肝內血管、膽管分支復雜且多變異以及肝腫瘤與大血管關系密切，使得肝癌手術難度大、風險高。隨著科技的不斷進步，包括影像學、數字外科等新技術的興起，外科實踐的確定性得到了顯著提升，有可能實現病灶清除、臟器保護和損傷控制這3個要素的平衡，從而最終實現外科治療的優化。精準外科這一新型外科范式的核心理念和科學內涵是立足于手術安全性、治療有效性、干預微創化和合理效費比4個維度的交集上，給予恰當的干預，獲取病灶清除、臟器保護和損傷控制3個外科要素的最大公約數，從而實現外科實踐最優化和患者獲益最大化的終極目標。隨著數字化技術的發展，3D可視化與醫學影像技術的相互融合使肝癌的早期診斷和治療有了明顯進步。本研究探討了精準外科時代3D可視化技術在肝癌切除術中的應用價值，現報道如下。

1 對象與方法

1.1 研究對象

選取2017年6月至2019年6月于安康市中心醫院接受治療的100例原發性肝癌患者。納入標準：①經病理檢查確診為原發性肝癌；②符合原發性肝癌切除術適應證；③首次確診，未接受過手術或放化療治療；④Child-Pugh分級為A或B級；⑤臨床資料完整。排除標準：①以往接受過腹部手術；②具有肝臟切除史；③合并其他惡性腫瘤或其他重大疾病；④肝癌細胞已發生遠處轉移；⑤近3個月內發生過呼吸道大出血和嚴重感染等疾病。采用隨機數字表法將患者分為3D組和常規組，每組50例，3D組患者實施3D可視化技術輔助肝癌切除術，常規組患者實施常規肝癌切除術。兩組患者的性別、年齡、肝炎病史、合并疾病情況等基線特征比較，差異均無統計學意義（

P

﹥0.05）（表1），具有可比性。本研究經醫院倫理委員會審核通過，所有患者及家屬均對本研究知情并簽署知情同意書。

表1 兩組患者的基線特征

1.2 治療方法

1.2.1 術前評估及手術規劃常規組：手術前對患者的身體機能進行檢查，檢查項目主要包括肝功能指標、凝血功能指標、心肺功能指標、上腹部增強CT等。測定肝功能指標的主要目的是對肝臟的儲備功能進行評估，肝臟切除術后對剩余肝臟體積的計算與評估需借助術前CT檢查，通過CT檢查以及術中主刀醫師對患者肝臟實際癌變情況和病變體積進行大致目測，選擇切除體積。術前規劃的制訂主要是通過觀察患者的術前CT圖像，憑借術者的臨床經驗及空間想象力進行大致估測，再結合術中情況臨時調整。

3D組：手術前對患者的身體機能進行檢查，在常規檢查的基礎上另增加以下檢查步驟。第一步，對患者進行個體化三維可視化建模，即先對患者進行上腹部增強CT掃描，掃描設備及參數如下：管電流250 mAs，管電壓120 kV，層厚和層間隔均為0.625 mm，雙筒高壓注射器勻速注射濃度較高（300～500 mg/ml）的非離子型碘對比劑，掃描時相包括平掃、動脈期、門脈期、靜脈期及延遲期。掃描完成后，重建和探測器準直寬度、層厚度相同的薄層圖像，16層CT層厚為1.000～1.500 mm，層間隔為0.800～1.000 mm，64層CT層厚為0.500～0.625 mm，層間隔為0.400～0.500 mm。將CT掃描圖像以DICOM格式保存后導入三維人體可視化成像系統進行重建，將薄層CT數據導入腹部醫學圖像三維可視化系統（medical imaging three dimensional visual system，MI-3DVS）進行肝臟實體、管道系統及腫瘤的三維可視化，通過旋轉、放大及透明化操作，在三維可視化模型上對肝動脈、肝靜脈、膽管系統的走行、是否存在變異、管道與腫瘤的空間關系進行觀察分析。第二步，對患者的肝臟進行個體化分段，根據患者體內肝靜脈及門靜脈的脈絡及行走方向，利用MI-3DVS對患者的肝臟進行個體化分段，對患者肝臟中腫瘤的位置進行精確定位。第三步，定位完成后對患者進行手術規劃，根據患者肝組織中肝癌細胞的位置以及動脈和靜脈管的關系，在3D可視化模型中進行預切線的劃定，并進行反復模擬，確保切除病變組織的同時，盡可能多地保留正常肝組織，在此操作原則下，確定采取3D可視化技術切取的最合理的肝面積。第四步，在模擬演練達到要求后進行仿真手術的演練，即將STL格式的三維重建文件導入虛擬手術器械仿真系統中，開始進行手術前的仿真練習手術，并明確、清晰地認識和了解手術中必須隔離和切斷及可以保留的管道、需要放棄或者保護的肝段及切緣等信息，便于手術中指導醫師進行操作，避免因術中操作不當導致的損傷。

1.2.2 術中操作常規組：實施常規肝癌切除術，切除范圍主要依據對人體解剖的生理認知及主刀醫師的臨床經驗確定，切除肝癌組織的邊界需要距離正常肝組織≥1.5 mm，且根據切除組織的范圍及大小，需要采用超聲刀離斷肝實質，配合電灼、結扎、縫扎等臨床縫合方法，仔細處理肝組織的血管管道結構。

3D組：實施3D可視化技術輔助肝癌切除術，即肝癌切除術前需要詳細分析患者肝臟的3D可視化模型，確定即將要切除的肝組織，并將設計的肝組織模型帶到手術室，作為手術過程中的參考模型，進一步對患者的肝切除面及肝內脈管位置和走形進行定位，充分確定術中情況與3D可視化模型相互匹配后，離斷較大的管道系統，開始手術操作。

常規組與3D組在手術實施過程中均采用相同型號的超聲刀離斷肝實質，且由同組醫師進行操作。

1.3 觀察指標

1.3.1 手術情況比較兩組患者的手術情況，包括術中出血量、肝門阻斷時間、手術時間、實際切除肝體積。

1.3.2 肝功能指標分別于術后第1天、第3天、第5天抽取兩組患者的空腹靜脈血5 ml，置于抗凝管中，4000 r/min離心8 min，取上清液，檢測丙氨酸轉氨酶（alanine aminotransferase，ALT）、天冬氨酸轉氨酶（aspartate aminotransferase，AST）水平。

1.3.3 肝功能損傷程度分別于術后第3天、第7天、第10天、第14天抽取兩組患者的空腹靜脈血3 ml，置于抗凝管中，血液采集2 h內檢測凝血酶原時間和總膽紅素水平，同時監測肝性腦病、腹腔積液等術后并發癥的發生情況，以此評定術后肝功能損傷程度。依據總膽紅素水平評分：0分，總膽紅素水平為3.4～17.1 μmol/L；1 分，17.1 μmol/L﹤總膽紅素水平≤34.2 μmol/L；2分，34.2 μmol/L﹤總膽紅素水平≤51.3 μmol/L；3分，總膽紅素水平﹥51.3 μmol/L。依據凝血酶原時間（prothrombin time，PT）延長時間評分：0分，PT延長時間﹤3 s；1分，3 s≤PT延長時間﹤4 s；2分，4 s≤PT延長時間≤6 s；3分，PT延長時間﹥6 s。依據腹腔積液評分：0分，無腹腔積液；1分，僅有少量腹腔積液；2分，腹腔積液處于中等程度；3分，大量腹腔積液。依據肝性腦病評分：0分，無肝性腦病；1分，肝性腦病處于Ⅰ～Ⅱ期；2分，肝性腦病處于Ⅲ～Ⅳ期。各個指標的評分相加，0分為無損傷，1～2分為輕度損傷，3～4分為中度損傷，﹥4分則為重度損傷。

1.3.4 術后并發癥發生情況比較兩組患者的術后并發癥發生情況，主要包括切口感染、肺不張、肺部感染、腸梗阻、腹腔積液、胸腔積液、膽漏、單器官衰竭。

1.3.5 術后 1年生存及復發情況采用電話或門診方式對患者進行隨訪，患者出院后半年內每個月隨訪1次，半年后每3個月隨訪1次。隨訪內容主要包括甲胎蛋白檢測、上腹部CT或MRI檢查等。記錄兩組患者的1年生存及復發情況。

1.4 統計學方法

2 結果

2.1 手術情況的比較

3D組患者的術中出血量明顯少于常規組，肝門阻斷時間和手術時間均明顯短于常規組，差異均有統計學意義（

P

﹤0.01）。兩組患者的實際切除肝體積比較，差異無統計學意義（

P

﹥0.05）。（表2）

表2 兩組患者手術情況的比較

2.2 肝功能指標的比較

術后第1天、第3天、第5天，3D組患者的ALT和AST水平均低于常規組，差異均有統計學意義（

P

﹤0.05）。（表3）

表3 術后不同時間點兩組患者肝功能指標的比較（U/L，± s）

2.3 肝功能損傷程度的比較

3D組患者的肝功能損傷程度明顯小于常規組，差異有統計學意義（

Z

=29.899，

P

﹤0.01）。（表4）

表4 兩組患者的肝功能損傷程度[ n（%）]

2.4 術后并發癥發生情況的比較

3D組患者的術后并發癥總發生率為18.0%（9/50），明顯低于常規組的56.0%（28/50），差異有統計學意義（

χ

=15.487，

P

﹤0.01）。（表5）

表5 兩組患者的術后并發癥發生情況[ n（%）]

2.5 生存及復發情況的比較

3D組患者的1年生存率高于常規組，1年復發率低于常規組，差異均有統計學意義（

P

﹤0.05）。（表6）

表6 兩組患者生存及復發情況的比較[ n（%）]

3 討論

精準外科是以對患者病情的精確評估和預后的準確判斷為基礎，依據循證醫學法則，結合患者需求與醫者經驗進行最優化的臨床決策，繼而通過高精度、高效度和可控性手術作業及圍手術期處理實現預期的治療目標。肝癌切除術的3D可視化技術是將CT或MRI二維影像數據進行重建，然后轉化為數字化三維可視化肝模型。這種技術便于直觀、全方位地進行肝實質、脈管系統及目標病灶的信息采集，清晰、透明地呈現各管道、病灶及組織的空間位置、毗鄰關系等，解決了CT、MRI圖像模糊、不穩定、抽象的問題。更為重要的是3D可視化技術可根據病灶切除的需要，對各個部位進行旋轉、縮放、切割、拖拽、隱藏等操作，將計算機技術、醫學成像技術及圖像處理技術結合，劃定手術切除線，建立切除平面，自動計算切除病灶體積、殘余肝體積及標準全肝體積，評估切除的可行性和風險。

本研究采用3D可視化技術對患者的三維影像數據進行處理，使目標病灶、肝內膽管、肝靜脈、肝動脈、門靜脈等結構重建成像，依靠三維成像圖分析其分支走形、空間位置，確定各脈管的支配區域；應用虛擬手術功能，劃定手術切除線，沿最小損傷、最大獲益的路徑切除病灶，且自動評估切除的可行性與風險。本研究對患者的術前基線特征進行比較，結果發現，兩組患者的性別、年齡、肝炎病史、合并疾病情況、肝功能指標等比較，差異均無統計學意義（

P

﹥0.05），表明本研究具有可操作性。本研究結果顯示，3D組患者的術中出血量明顯少于常規組，肝門阻斷時間和手術時間均明顯短于常規組，差異均有統計學意義（

P

﹤0.01）。兩組患者的實際切除肝體積比較，差異無統計學意義（

P

﹥0.05）；術后第1天、第3天、第5天，3D組患者的ALT和AST水平均低于常規組，差異均有統計學意義（

P

﹤0.05）；3D組患者的肝功能損傷程度明顯小于常規組，差異有統計學意義（

P

﹤0.01）。說明將3D可視化技術應用于肝癌切除術中能夠有效減輕對機體造成的損傷，減少術中出血量，縮短肝門阻斷時間和手術時間，增加了手術的安全性。分析原因主要是3D可視化技術能夠全方面地對病變部位和大小、全肝體積、殘肝體積等相關參數進行評定，同時又結合術前其他資料，進一步提高了術前評估的準確性，同時也由于3D模型能夠清晰直觀地顯示肝組織的解剖結構，使肝臟的脈絡管及病變部位清晰地呈現，有利于精準切除方案的制訂與實施。本研究結果與Fang等的研究結果一致，均表明3D可視化技術能夠有效地提高肝癌切除術的準確度。本研究結果還顯示，3D組患者的術后并發癥總發生率明顯低于常規組，差異有統計學意義（

P

﹤0.01），3D組的并發癥種類和發病人數均少于常規組；3D組患者的1年生存率高于常規組，1年復發率低于常規組，差異均有統計學意義（

P

﹤0.05）。表明將3D可視化技術應用于肝癌切除術中可以有效降低術后并發癥發生率，提高生存率，降低復發率，與Kawaguchi等研究結果相符，通過3D可視化技術構建模型對患者病變部位進行精確定位，進一步提高了手術的可操作性與精準度。本研究通過3D可視化技術對患者的肝臟進行建模，通過術前精確評估、完善手術規劃以及反復進行虛擬手術練習，并將構建的3D可視化模型帶入手術室指導手術，使手術操作的精準度得到有效提升，從而有效降低了術后并發癥發生率，延長了患者的生存時間。

綜上所述，將3D可視化技術應用于肝癌切除術中能夠有效減輕患者肝組織的損傷程度，減少術后并發癥，延長患者的生存時間，具有良好的應用價值。