個體化肝靜脈、門靜脈三維重建在肝臟外科中的應用.pdf

1、背景：
　　 肝臟腫瘤以惡性為主，其中最為常見的是肝細胞肝癌。肝細胞肝癌是世界第五大常見腫瘤，也是第三大最容易致死的腫瘤。手術切除是目前最為有效的治療方法，然而，大部分肝癌患者伴有肝硬化，其肝功能儲備缺乏，再生能力下降，導致術后肝衰竭的風險大大增加。所以，如何選擇合適的手術方式，最大限度的保留術后功能肝體積成為目前關注的焦點。
　　 肝靜脈、門靜脈的走行對于肝臟腫瘤手術方式的選擇極為重要，其走行和分布有較大的個體化差異，

2、肝切除術后靜脈引流不暢是肝功能不全的重要影響因素。此外，肝癌有沿門靜脈播散的傾向，是肝內復發(fā)最重要的危險因素。因此，術前準確的評估靜脈系統(tǒng)的走行及分布情況對于保證術后保留完整流入流出道、完整移除受累的門靜脈系統(tǒng)格外重要，也是最大限度保留術后功能肝體積的前提。
　　 CT、MRI等影像學檢查方法可提供關于腫瘤浸潤、肝臟重要管道走行的有效信息。近期，有報道通過觀察CT肝靜脈走行選擇合適手術方式避免了術后肝淤血的發(fā)生。此外，也有研究通

3、過術中超聲觀察肝靜脈走行最大限度地保留了肝體積。上述研究對于減少肝切除術后并發(fā)癥及肝衰竭的發(fā)生提供了較好的方法，然而器官的連續(xù)性、直觀性依然不能得到很好的解決?，F(xiàn)今手術對可視化的需求越來越高，三維重建在肝臟外科的應用也越來越廣泛。在國家“863”等科研項目支持下，本研究運用自行研發(fā)的醫(yī)學圖像三維可視化系統(tǒng)(medical imagethree-dimensional visualization system，MI-3DVS)，基于活人體

4、的肝臟薄層CT圖像數據進行快速準確的三維重建，可在虛擬可視的情況下立體、直觀的顯示個體化靜脈系統(tǒng)的走行、分布及其與病灶的相互關系，根據肝內門靜脈和肝靜脈走行分布個體化劃分肝段定位腫瘤，運用可視化仿真手術系統(tǒng)對肝臟腫瘤進行仿真切割及體積計算，為外科醫(yī)師行小塊或大塊肝切除的術式選擇時提出一種安全可行的新方法。不僅改進了肝臟腫瘤疾病的傳統(tǒng)診斷方式，術前仿真手術還指導了實際手術操作，使更多正常肝組織得以保留，減少術后并發(fā)癥的發(fā)生，具有顯著的臨床

5、實用價值。
　　 目的：
　　 1、研究MI-3DVS重建個體化數字化肝靜脈、門靜脈的成像特點及變異情況;
　　 2、研究肝靜脈、門靜脈變異對肝臟分段的影響;
　　 3、比較研究基于三維圖像的手術規(guī)劃與基于CT圖像的手術規(guī)劃指導肝切除術的臨床效果。
　　 4、仿真手術與真實手術的相互指導研究。
　　 方法：
　　 1.研究對象
　　 這個回顧性分析包括2008.06至201

6、2.09本中心在MI-3DVS指導下進行的81例肝切除術，其中男性61例，女性20例。年齡中位數為46歲，范圍12-81。肝細胞癌66例，肝膽管細胞癌3例，肝細胞腺瘤1例，肝臟局灶性結節(jié)性增生4例，肝海綿狀血管瘤7例，其中41例伴有肝硬化。所有患者肝功能Child-Pugh分級為A級，惡性腫瘤患者無肝門部及遠處淋巴結轉移，無臨近器官的侵犯，無遠處器官轉移，無其他臟器器質性病變。所有患者均術前行64排螺旋CT增強掃描。
　　 2.

7、設備和材料
　　 (1)64排螺旋CT（PHILIPS BRILLIANCE64排螺旋CT掃描儀，探測器組合為0.625mm×64）及其后處理工作站Mxview（南方醫(yī)科大學珠江醫(yī)院影像中心）;(2)雙筒高壓注射器及造影劑;(3)惠普刀片式服務器;(4)計算機(CPU:4×Xeon2.8 GHz、主板:X6DAL-XG、內存:4×DDR2，400，2.0 G、顯卡:QuadroFX2000、硬盤:金鉆九代/6Y120P0250G

8、、顯示器:FP71G17寸寬屏顯示器、操作系統(tǒng):Windows XP);(5) DICOM CT圖片查看器;(6) ACDSee10.0圖片處理及轉換軟件;(7)腹部醫(yī)學圖像三維可視化系統(tǒng)(MI-3DVS)(8) FreeFormModeling System及其自帶的PHANTOM設備。
　　 3.CT數據采集所用參數，數據的分割，及肝臟和脈管系統(tǒng)的三維重建方法見文獻(方馳華，等.數字醫(yī)學技術在肝癌外科治療中的應用價值[J].

9、中華外科雜志，2009，47(7):523-6)。
　　 4.個體化肝臟分段
　　 根據患者肝靜脈、門靜脈特點以“第一肝段有獨立的血供及血液引流”為原則，以Couinaud分段為參考行個體化分段，將肝臟分為8個段。若出現(xiàn)肝右后靜脈變異，且右后靜脈位于門靜脈右支平面以上，則以右后靜脈為段邊界繼續(xù)分段，右半肝將多分出2個段，肝臟可分為10個段;若右后靜脈位于門靜脈右支平面以下，則右半肝將多分出1個段，肝臟可分為9個段。若出現(xiàn)

10、Ⅳ段肝靜脈，則以Ⅳ段肝靜脈為段邊界，將左內葉分為2個段，肝臟可分為9個段。若同時出現(xiàn)肝右后靜脈及Ⅳ段肝靜脈，分段原則同上，肝臟可分為10個段或11個段。將劃分好的每一肝段配以不同的顏色加以區(qū)分。
　　 5.仿真切割和實際手術
　　 從不同角度和平面立體觀察三維模型中肝靜脈系統(tǒng)及門靜脈系統(tǒng)的分布及變異情況，組合觀察血管與病灶和周圍組織的關系，在完全可視化的情況下運用可視化仿真手術系統(tǒng)進行仿真切割。當有三段或者更多肝段需要切

11、除時（按照經典Couinaud分段方法的肝段數量），我們認為是大塊肝切除，當切除小于兩段時（按照經典Couinaud分段方法的肝段數量），我們認為是小塊肝切除。對評估可行小塊肝切除術的患者，按照個體化分段中腫瘤位置劃定預切線行解剖性肝段切除或非解剖性局部切除，因預切除肝臟體積較小，無殘肝體積過小的影響，可不予體積計算;對需行大塊肝切除術者，在保證殘肝充足流入流出道的前提下選擇手術切面，進行仿真切割及體積計算，得出各種仿真術式殘肝體積百分

12、比(殘肝體積百分比=殘肝體積/功能肝體積×100％)。若仿真解剖性肝段切除術后剩余肝體積百分比小于50％（伴有肝硬化患者），則需根據腫瘤位置以及與周圍血管的毗鄰關系，改行非解剖性肝切除，而不以肉眼腫瘤邊界2cm為切除線，在最大限度減少瘤細胞負荷的情況下保留更多的正常肝臟組織，保證圍手術期患者安全性，而且保證剩余肝臟的各個完整或不完整的肝段都有各自的血液供應和回流通道，避免術后發(fā)生缺血壞死或淤血。這種情況下若測得剩余肝體積百分比大于等于5

13、0％，則實際手術按此方案進行，若不足50％，則放棄手術切除。對照術中實際解剖情況，指導手術操作。通過實際手術，對比術前三維與術中解剖所見，術前仿真手術與實際手術操作情況，評價3D技術指導肝切除術的臨床應用價值。
　　 6.隨訪與統(tǒng)計
　　 所有病理證實為惡性的腫瘤患者每3個月門診或住院行甲胎蛋白(AFP)和肝臟超聲檢查來監(jiān)控復發(fā)，懷疑復發(fā)的患者通過增強CT確診?；颊咧凶疃屉S訪時間為3個月，生存時間統(tǒng)計從手術時間至最后一次

14、隨訪時間或至2012年12月25日。生存率采用Life Table（壽命表法）來分析，使用的統(tǒng)計軟件是SPSS13.0。
　　 結果：
　　 1.肝靜脈、門靜脈變異情況
　　 肝靜脈、門靜脈重建模型清晰、逼真、立體感強。在81例重建中，肝左靜脈和肝中靜脈共干的情況占大多數(50/81，61.7％)，其余病例數均為肝左、肝中、肝右靜脈分別匯入下腔靜脈。有24人(29.6％)的肝右靜脈為一細小的短支，但均有周圍肝靜脈

15、代償性引流，其中10人(12.3％)出現(xiàn)粗大的肝右后下靜脈，8人(9.9％)出現(xiàn)副肝右靜脈，6人(7.4％)有發(fā)達的肝中靜脈代償引流右肝血液從而保證了肝血流的引流充分。共34(41.9％)人出現(xiàn)了Ⅳ段肝靜脈，其中18人(22.2％)的Ⅳ段肝靜脈匯入肝左靜脈，12人(14.8％)匯入肝中靜脈，4人(4.9％)直接匯入下腔靜脈。觀察門靜脈0-2級分支，門靜脈共可分為4種類型:Ⅰ型為常見型，64例，門靜脈主干在肝門處分為左支和右支;Ⅱ型，10

16、例，門靜脈主干在肝門處呈三叉狀直接分為左支、右前支和右后支;Ⅲ型，6例，門靜脈左支和右前支共干從主干分出，右后支單獨從主干發(fā)出;Ⅳ型，1例，門靜脈左支水平段缺如。
　　 2.個體化數字化肝臟分段情況
　　 單獨顯示肝臟、肝靜脈、門靜脈的3D模型，依據患者肝靜脈、門靜脈本身的生長特點及在肝臟占位的影響下所起的特異性變化進行肝臟個體化分段。其中符合傳統(tǒng)Couinaud肝臟分段法分成8段的病例有42例，由于Ⅳ段靜脈、右后下靜脈

17、的出現(xiàn)將肝臟分成11段的有1例，分成10段的有6例，分成9段的有31例;因為肝內占位侵蝕、擠壓等造成門靜脈部分分支萎縮、不顯影等原因將肝臟分成7段的有1例。
　　 3.實際手術規(guī)劃
　　 觀察3D模型中腫瘤與肝臟、肝靜脈、門靜脈關系，重建結果準確地顯示了肝臟腫瘤的大小、部位、形態(tài)、空間的立體位置、與肝內和周圍血管的關系，個體化肝臟分段結果為精細肝切除提供了空間立體結構信息?；诹Ⅲw直觀的三維重建結果，5例CT評估為需行大

18、塊肝切除術的患者經三維重建評估后認為可行小塊肝切除術。共有57例患者行小塊肝切除術，按照個體化分段中腫瘤位置劃定預切線，在三維重建指導下行解剖性肝段或非解剖性局部切除。24例行大塊肝切除術，其中10例患者行解剖性半肝切除術，1例患者術前3D評估行右半肝切除術，術中行非解剖性右半肝+尾狀葉切除，另有1例行非解剖性半肝切除，體積計算顯示中位殘肝體積比為52％(范圍，40％-82％);12例行非解剖性相對縮小的肝切除術，體積計算顯示中位殘肝體

19、積比為55％(范圍，44％-79％);7例無伴肝硬化的患者殘肝體積比均在40％-48％之間，評估可耐受手術。
　　 4.基于三維圖像的手術規(guī)劃與基于CT圖像的對比基于三維圖像的手術規(guī)劃結果與實際手術方式相符率為98.7％(80/81)，基于CT圖像的手術規(guī)劃結果與實際手術方式相符率為82.7％(67/81)。利用配對x2檢驗得出p＜0.05(雙側)，差異顯著，即基于三維圖像的手術規(guī)劃準確率顯著優(yōu)于基于CT圖像的手術規(guī)劃。

20、　　 5.實際手術及隨訪
　　 90天死亡率為0，5例惡性腫瘤患者失隨訪，惡性腫瘤患者中，行小塊肝切除者1年生存率83％，行相對縮小的大塊肝切除者1年生存率77％，常規(guī)大塊肝切除術者1年生存率75％。在MI-3DVS實時指導下，術中可以依靠位置及管徑大小輕易識別目標區(qū)域的靜脈，仿真切除中預切除區(qū)域的靜脈都已被標注，可以用這些結構來追蹤手術進程。實際手術按照仿真切除進行，醫(yī)師可以預測腫瘤位置，增加對靜脈的控制，也確保了圍繞腫瘤的

21、安全切緣。所有患者均實現(xiàn)RO切除。術后12例(14.8％)患者出現(xiàn)并發(fā)癥，均為胸腔積液，需放置胸腔閉式引流管進行治療。術后CT復查無肝淤血征象，術后均未見肝功能衰竭發(fā)生。
　　 結論：
　　 1.基于64排螺旋CT增強掃描的數據集，使用MI-3DVS進行數字化三維重建速度快、效果好，肝靜脈及門靜脈模型清晰、逼真、立體感強、可根據需要進行隨意旋轉、透明化等操作;可在術前評估個體化肝靜脈、門靜脈變異情況，在手術風險評估、手術

22、方式的選擇以及在臨床教學等方面都有很大的應用價值。
　　 2.3D技術的應用可避免部分基于二維CT的手術設計導致的剩余肝組織發(fā)生潛在血運障礙的風險，利用MI-3DVS進行三維重建可精確直觀反映肝臟內部病灶及其周圍正常肝臟組織與肝靜脈及門靜脈的關系，個體化肝臟分段可直觀顯示腫瘤位置，為精確肝切除奠定了基礎，在小塊或大塊肝切除術中為最佳手術方式的選擇提供了直觀的依據，可以降低手術風險，最大限度保留正常肝臟組織，防止術后肝衰竭的發(fā)生。