季渝軍

(陸軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院， 重慶 400000)

未經(jīng)切除的原發(fā)性和繼發(fā)性肝癌病人5年生存率約為3%。切緣陰性的手術(shù)切除可將5年生存率從20%增加到30%[1]。手術(shù)的關(guān)鍵在于能否去除足夠的組織以達(dá)到切緣陰性，同時(shí)保留足夠多的健康肝組織以減少切除后肝衰竭的風(fēng)險(xiǎn)。手術(shù)的基本點(diǎn)是找出與腫瘤和正常肝組織關(guān)系密切的血管支流[2,3]。當(dāng)前的手術(shù)計(jì)劃主要依賴于外科醫(yī)生對(duì)2D計(jì)算機(jī)斷層掃描成像(CT/MR)的理解和思維空間重建能力，這增加了認(rèn)知負(fù)荷，因?yàn)樗蕾囉贑T/MR解釋、解剖學(xué)和外科知識(shí)以及醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)和空間感[4,5]，會(huì)影響術(shù)前評(píng)估的準(zhǔn)確性，增加術(shù)中風(fēng)險(xiǎn)。而肝切除術(shù)最大的風(fēng)險(xiǎn)是術(shù)中大量出血，這與嚴(yán)重的術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率和較差的總生存率相關(guān)[6]。因此一些新技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，其中基于Amira軟件的三維立體重建技術(shù)可以模擬出人體內(nèi)部各個(gè)器官的三維結(jié)構(gòu)，立體顯示肝臟及其周圍毗鄰器官，顯示病灶與其周圍組織，協(xié)助醫(yī)生分析病灶可切除性，擬定最佳手術(shù)入路及手術(shù)切除范圍，大大減少手術(shù)區(qū)域損傷，減少毗鄰器官的意外誤傷，提高了手術(shù)的精準(zhǔn)性和安全性。此外，Amira是一款功能強(qiáng)大的軟件，可以直接導(dǎo)入標(biāo)準(zhǔn)的DICOM醫(yī)學(xué)圖像，并且可以全自動(dòng)進(jìn)行各種平面圖像處理、數(shù)據(jù)測(cè)算和三維模型設(shè)計(jì)。本實(shí)驗(yàn)結(jié)合肝臟解剖、肝臟動(dòng)脈期和延遲期CT呈像，進(jìn)行反復(fù)對(duì)比，并采取圖像人工分離及軟件自動(dòng)調(diào)整、修飾等方法，構(gòu)建出系統(tǒng)完整、個(gè)體匹配度極高的三維模型，其目的是確定術(shù)前肝臟及其周圍重要臟器和血管的3D重建能否協(xié)助術(shù)者選擇合適的肝切除方案并有效規(guī)避術(shù)中及術(shù)后并發(fā)癥。

1 材料與方法

1.1 一般資料

本項(xiàng)回顧性研究納入連續(xù)111例于2014年1月～2018年12月之間入院確診肝癌并進(jìn)行肝切除術(shù)的患者，納入標(biāo)準(zhǔn)：(1) 原發(fā)性肝癌患者；(2) 行開(kāi)腹切除手術(shù)；(3) 術(shù)前行上腹部平掃+多期增強(qiáng)CT。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1) 術(shù)前行新輔助治療患者；(2) 多發(fā)性肝癌患者；(3) 未在我院行術(shù)前CT患者；(4) 肝臟楔形切除患者；(5) 有其他肝臟疾病或腫瘤病史患者；(6) 因體質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)、腫瘤分期等原因無(wú)法行手術(shù)治療患者；(7) 腔鏡手術(shù)患者。其中2015年8月前的59例患者僅行術(shù)前CT(對(duì)照組)，我院引入3D重建技術(shù)后的52例行同期肝臟及周圍血管三維重建(觀察組)。兩組患者一般臨床資料包括性別、年齡、Child-Pugh評(píng)分、吲哚氰綠15 min滯留率、AFP、腫瘤體積等一般病理資料如表1所示。

表1 兩組間臨床資料對(duì)比

1.2 影像檢查方法

1.2.1圖像導(dǎo)入

將患者術(shù)前上腹部平掃+多期增強(qiáng)CT圖像(層厚不超過(guò)1.50 mm)導(dǎo)入Amira軟件，檢查圖像順序，設(shè)置合適的窗寬、窗位。

1.2.2圖像剪切

為更好地凸顯觀察區(qū)，去除無(wú)用信息，精簡(jiǎn)重建數(shù)據(jù)量，將原始圖片剪切為每張966×620像素。

1.2.3圖像分割

本研究采用的圖像分割方法為計(jì)算機(jī)自動(dòng)閾值分割加人工手動(dòng)圖像分割，先通過(guò)閾值分割法對(duì)靶器官進(jìn)行初步分割，當(dāng)自動(dòng)識(shí)別不足或過(guò)多時(shí)需要手動(dòng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆指睢D像分割具體包括肝臟、肝臟脈管系統(tǒng)、肝臟膽道系統(tǒng)及膽囊的圖像分割。

1.2.4肝臟表面重建

經(jīng)過(guò)人工修飾及計(jì)算機(jī)處理后便可獲得由立體體素顯示的三維模型。其中包括識(shí)別并提取出的肝實(shí)質(zhì)、腫瘤、肝動(dòng)脈、門(mén)靜脈和肝靜脈的圖像信息，可以從各個(gè)方向清楚地觀察到腫瘤的位置和大小以及鄰近的脈管系統(tǒng)。根據(jù)三維重建圖像，設(shè)計(jì)手術(shù)切除目標(biāo)區(qū)域(至少5 mm的無(wú)腫瘤邊緣)。但在某些情況下，由于鄰近的脈管系統(tǒng)、腸或膽囊，不可能達(dá)到這樣的安全范圍。

1.3 肝切除術(shù)

入組病人均根據(jù)原發(fā)性肝癌診療規(guī)范(2011版)制定手術(shù)方式，采用開(kāi)腹式手術(shù)，術(shù)式分為：半肝切除、肝葉切除、肝段切除。手術(shù)采用左側(cè)腹部反“L”形切口入路，探查腹腔后，由前方入路，解剖游離肝門(mén)下方GLISSON韌帶，實(shí)施GLISSON蒂橫斷術(shù)。當(dāng)腫瘤位于IV段時(shí)，術(shù)中需行超聲檢查，以確認(rèn)腫瘤確切位置及其與大血管關(guān)系，并使用肝門(mén)板鞘外法放置選擇性半肝入肝血流阻斷帶；當(dāng)腫瘤位于其他肝段時(shí)，根據(jù)術(shù)中需要，選擇性行超聲檢查以確定手術(shù)切緣，并保證殘肝血供及靜脈回流。最后放置術(shù)區(qū)腹腔引流管。

1.4 觀察內(nèi)容

觀察組分別通過(guò)術(shù)前三維重建及傳統(tǒng)二維影像學(xué)檢查兩種方法評(píng)估計(jì)算術(shù)中預(yù)計(jì)肝切除體積，對(duì)比兩種測(cè)量方法與實(shí)際肝切除體積間的差異；比較觀察組與對(duì)照組間術(shù)前一般資料、手術(shù)時(shí)間、肝門(mén)阻斷時(shí)間、實(shí)際肝切除體積(術(shù)后排水法測(cè)量)、術(shù)中出血量及術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率間是否存在差異，并根據(jù)Child-pugh評(píng)分系統(tǒng)、血清丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(ALT)、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶(AST)、總膽紅素(TBIL)、白蛋白(ALB)和凝血酶原時(shí)間(PT)水平對(duì)術(shù)前術(shù)后肝功能進(jìn)行評(píng)估；根據(jù)吲哚氰綠15 min時(shí)的滯留率(ICG15)評(píng)估術(shù)前存留的肝功能；參考術(shù)后病理結(jié)果分別計(jì)算觀察組、對(duì)照組的R0切除率(R0切除為鏡下病理無(wú)殘留；R1切除為肉眼下無(wú)腫瘤殘留，但鏡下存在殘留；R2是肉眼和鏡下均有殘留)。

術(shù)后主要并發(fā)癥的定義如下：(1) 肝切除術(shù)后腹腔出血：術(shù)后血紅蛋白水平降低> 3 g/dL；需要進(jìn)行介入止血(例如栓塞術(shù))和/或手術(shù)止血；通過(guò)腹腔引流管或影像學(xué)檢查證實(shí)腹腔內(nèi)進(jìn)行性出血；(2) 膽漏：是指在術(shù)后3天由于膽源性腹膜炎而進(jìn)行二次手術(shù)患者，或引流液膽紅素與血清膽紅素之比> 3；(3) 肝切除術(shù)后肝衰竭：為手術(shù)第5天之后國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化比率(INR)和血膽紅素持續(xù)升高；(4) 膿毒血癥的臨床診斷定義為有明確感染的全身炎癥反應(yīng)綜合征，需滿足以下4個(gè)變量中的2個(gè)或2個(gè)以上陽(yáng)性指標(biāo)：①體溫過(guò)高(> 38.3 ℃)或體溫過(guò)低(<36 ℃)；②心動(dòng)過(guò)速(> 90次/min)；③呼吸急促(速率≥20次/ min)或缺氧[指脈氧飽和度<90%或需要吸入氧氣分?jǐn)?shù)(FiO2)≥0.4的氧氣以保持足夠的氧飽和度]；④白細(xì)胞增多癥[白細(xì)胞(WBC)計(jì)數(shù)> 12.0×109細(xì)胞/ L]，白細(xì)胞減少癥：白細(xì)胞計(jì)數(shù)<4×109細(xì)胞/ L，或未成熟白細(xì)胞> 10%。術(shù)后如上述全身感染陽(yáng)性指標(biāo)少于2個(gè)，輔助檢查或查體發(fā)現(xiàn)局部感染證據(jù)，可分為：切口感染、肺部感染、腹腔感染[7,8]。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 Amira三維重建技術(shù)用于肝切除體積的估算

觀察組通過(guò)三維重建評(píng)估的肝切除體積相較于傳統(tǒng)影像學(xué)方法，更接近于術(shù)中實(shí)際肝切除體積：2D預(yù)計(jì)切除體積為(514.73±173.60)cm3；3D預(yù)計(jì)切除體積為(537.96±183.23)cm3；術(shù)中實(shí)際切除體積為(556.31±183.16)cm3。但通過(guò)方差分析證實(shí)三者之間的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=0.645，P=0.526)，如圖1a所示，因此三維重建對(duì)于肝切除范圍的評(píng)估并不遜色于傳統(tǒng)方法。用Amira三維立體重建技術(shù)對(duì)肝臟體積進(jìn)行測(cè)算的圖像見(jiàn)圖2。

圖2 基于Amira軟件的三維立體重建技術(shù)進(jìn)行肝臟測(cè)算a. 橫斷面肝臟下界；b. 橫斷面肝臟上界；c. Amira軟件自動(dòng)測(cè)量冠狀面肝臟大??；d. Amira軟件于矢狀面對(duì)肝臟進(jìn)行測(cè)量

2.2 術(shù)前三維重建有助于提高R0切除率

在性別、年齡、Child-Pugh評(píng)分、腫瘤大小、ICG R15等指標(biāo)無(wú)明顯差異的兩組樣本中(表1)，雖然通過(guò)三維重建得出的肝臟預(yù)切除體積與傳統(tǒng)方式差異不大(圖1)，但該技術(shù)卻顯著提高了手術(shù)患者的R0切除率(88.46%vs71.19%,P=0.025，見(jiàn)表2)，這與更加完善的術(shù)前評(píng)估相關(guān)，提高了非R0切除患者的術(shù)前檢出率。

2.3 精準(zhǔn)肝切除術(shù)的術(shù)中參數(shù)對(duì)比

經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)，觀察組手術(shù)平均時(shí)間稍短于對(duì)照組，但該差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.330)。而肝門(mén)阻斷時(shí)間和術(shù)中出血量在觀察組中得到了有效控制，如表2和圖1b。

圖1 (a) 3D重建和2D技術(shù)制定的手術(shù)切除體積與實(shí)際切除體積大小差異不大(ANVOA test)；(b) 兩種不同術(shù)前評(píng)估方案，術(shù)中出血量存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(Student’s t test)

表2 精準(zhǔn)肝切除術(shù)中參數(shù)的對(duì)比

2.4 兩組患者術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生率

使用三維重建技術(shù)明顯減少了術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生率(P=0.042)，如表3所示，該技術(shù)可以發(fā)現(xiàn)術(shù)前解剖變異，提醒術(shù)者規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，也更加完善術(shù)前評(píng)估，準(zhǔn)確評(píng)估手術(shù)難度，甚至可以發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)方法不能發(fā)現(xiàn)的相對(duì)手術(shù)禁忌癥。

表3 術(shù)后并發(fā)癥發(fā)病率及住院時(shí)間對(duì)比

3 討論

人體最大的實(shí)體器官——肝臟，其解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，擁有肝動(dòng)脈及門(mén)靜脈兩套獨(dú)立供血系統(tǒng)，因此，僅有的一套靜脈回流系統(tǒng)顯得尤為重要，進(jìn)行肝臟手術(shù)時(shí)保護(hù)肝靜脈的重要性不言而喻。而尾狀葉又有單獨(dú)的一套血流系統(tǒng)，這又增加了肝臟解剖的復(fù)雜性及肝臟外科手術(shù)難度。Couinaud[9]根據(jù)肝動(dòng)脈和門(mén)靜脈的血液供應(yīng)將肝臟分為8個(gè)功能部分，即8個(gè)分段，由于肝癌手術(shù)要在切緣陰性的前提下保留最大的肝體積，以防止術(shù)后肝衰竭，所以術(shù)者了解肝臟的復(fù)雜解剖結(jié)構(gòu)，對(duì)于制定手術(shù)切除范圍至關(guān)重要。尤其對(duì)于那些新輔助化療后或潛在肝損傷的病人，術(shù)前掌握肝中靜脈解剖，對(duì)于術(shù)中避免損傷靜脈主干、移植手術(shù)中選取供肝標(biāo)準(zhǔn)、確保殘肝靜脈回流通暢、是否需靜脈重建等問(wèn)題具有重要意義。但肝臟靜脈解剖變異率較高，術(shù)前并不能預(yù)知手術(shù)難度及準(zhǔn)確的肝臟血管走行，這便對(duì)現(xiàn)行的手術(shù)理念提出了挑戰(zhàn)，精準(zhǔn)肝切除術(shù)也就應(yīng)運(yùn)而生。

隨著現(xiàn)代肝膽外科與影像技術(shù)及計(jì)算機(jī)科技的不斷交叉融合，外科醫(yī)師的診療手段也有翻天覆地的變化，三維重建技術(shù)便是臨床應(yīng)用較為廣泛的新型科技之一。以往手術(shù)前如果僅通過(guò)傳統(tǒng)2D方法主觀判斷圖像中的肝血管分支和肝實(shí)質(zhì)，醫(yī)生必須通過(guò)空間思維重建3D結(jié)構(gòu)并制定手術(shù)計(jì)劃，以整合多重信息來(lái)源，這種高頻率的思維交互必定會(huì)產(chǎn)生大量認(rèn)知負(fù)擔(dān)，導(dǎo)致注意力分散[10-12]。認(rèn)知負(fù)荷量是一個(gè)人同一時(shí)間內(nèi)能處理的最大信息量[13]，因此減少信息量可以減輕醫(yī)師的認(rèn)知壓力，更有效率地處理手術(shù)信息。Amira就是這樣一款功能強(qiáng)大、使用便捷、重建模型匹配度高的醫(yī)學(xué)影像處理軟件，其重建的圖像清晰逼真，可以隨意旋轉(zhuǎn)、調(diào)換角度、層次虛化以觀察肝臟內(nèi)部各層次結(jié)構(gòu)。然而靠近肝門(mén)的肝左葉位置與胃壁、第三肝門(mén)、大網(wǎng)膜等組織相鄰，不可過(guò)分依賴程序所分離出的圖像，需要再次手工修飾，以保證重建后模型的匹配率。

本研究結(jié)果提示,術(shù)前三位重建有助于提高R0切除率，這不僅說(shuō)明肝臟的精準(zhǔn)切除術(shù)確有成效，更說(shuō)明了完善的術(shù)前評(píng)估能提高非R0切除患者的術(shù)前檢出率。與本研究相似，有報(bào)道稱3D重建提高了醫(yī)師制定手術(shù)切除計(jì)劃的準(zhǔn)確性，提高了他們的手術(shù)能力和信心，并且高年資醫(yī)生也無(wú)法通過(guò)2D圖像始終如一地制定正確的手術(shù)切除計(jì)劃[14]，因此3D重建技術(shù)不限于肝臟的精準(zhǔn)治療，對(duì)于所有外科治療品質(zhì)的提升均具有幫助。文獻(xiàn)指出三維重建技術(shù)能讓肝膽外科醫(yī)師更精確地了解肝臟血液灌注情況，改善傳統(tǒng)2D平面術(shù)前評(píng)估策略，優(yōu)化手術(shù)方案[15]。本研究也證實(shí)了這一點(diǎn)，通過(guò)3D重建的觀察組術(shù)中出血量明顯減少，這與更精確的術(shù)前規(guī)劃密不可分，術(shù)中不僅規(guī)避了解剖變異的血管和血流豐富的血竇，也可以完整地、符合切緣要求地切除瘤體，從而減少了術(shù)中誤傷主要血管、膽管的風(fēng)險(xiǎn)，降低了術(shù)中、術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生率。

綜上所述，基于Amira軟件的三維立體重建技術(shù)有助于提高肝癌患者的R0切除率，術(shù)前明確患者肝臟解剖變異，優(yōu)化手術(shù)方案，指導(dǎo)個(gè)體化治療，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)治療。本研究為單中心、回顧性研究，入組病例較少，得出結(jié)論可能存在偏倚，且沒(méi)有長(zhǎng)期隨訪數(shù)據(jù)，無(wú)法評(píng)估觀察組與對(duì)照組手術(shù)治療效果是否存在差異，期待更大樣本量的多中心前瞻性隨機(jī)對(duì)照實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證及補(bǔ)充。

4 結(jié)論

三維重建技術(shù)用于肝臟的術(shù)前評(píng)估能減小術(shù)者的認(rèn)知負(fù)擔(dān)，提高醫(yī)師制定切除方案的合理性，提高R0切除率，降低術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生率，是一種安全、有效的臨床輔助檢查手段。