引用本文： 侯建存, 張雅敏, 王連江, 史瑞, 李陽, 吳迪, 崔子林, 沈中陽. 肝臟影像解讀分析系統在精準肝切除手術規劃中的應用. 中國普外基礎與臨床雜志, 2014, 21(2): 142-145. doi: 10.7507/1007-9424.20140033 復制
隨著計算機技術及外科技術的快速發展，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。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則是實現肝臟精準手術操作的基礎。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，清晰顯示肝臟內脈管系統的走行及解剖關系，精確定位肝臟腫瘤病灶并了解病灶與肝臟血管的解剖關系，在此基礎上進行合理的手術設計，實施個體化的肝臟血管取舍分配方案及實施精準肝臟手術操作，降低患者手術風險，改善患者預后[1-3]。我院2012年1月1日至2013年6月30日期間共完成精準肝切除95例，術前均經肝臟影像解讀分析系統進行三維定量分析及模擬手術設計，現對其臨床病例資料進行回顧性分析總結，探討肝臟影像解讀分析系統在精準肝切除手術規劃中的意義。
1 資料與方法
1.1 一般資料
我院2012年1月1日至2013年6月30日期間共實施精準肝臟切除手術95例，其中原發性肝癌62例，轉移性肝癌5例，肝門膽管癌10例，肝血管瘤11例，肝局灶性結節增生6例，肝腺瘤1例。術前肝功能分級為Child A級79例，Child B級16例。男74例，女21例；年齡14～85歲，（52.6±19.2）歲。62例原發性肝癌患者中51例為乙肝表面抗原陽性且伴有肝硬變，腫瘤單發17例，多發45例，其中有3例行肝部分切除聯合術中微波治療根除腫瘤病灶。
1.2 方法
采用64排螺旋CT機（德國Siemens公司），行屏氣下肝臟平掃及動脈期、門靜脈期和肝靜脈期增強掃描。掃描從膈頂至肝臟下緣，一次屏氣10～15 s完成全肝掃描。對比劑為非離子型對比劑，采用高壓注射器經肘靜脈團注。動脈期掃描延時為20 s，靜脈期延時為45 s。原始數據經隨機工作站處理后以DICOM格式文件輸出。
1.3 肝臟三維重建及體積計算
將DICOM格式文件導入美國EDDA公司的IQQA肝臟CT影像解讀分析系統進行三維重建。通過任意角度或旋轉中心的解剖觀察，明確肝臟血管的解剖與變異，測量肝臟腫瘤與血管的距離，明確解剖關系，標記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、功能性殘余肝臟體積、標準化全肝體積等數據，并計算功能性殘余肝臟體積與標準化全肝體積的比值[4]。標準化全肝體積的計算：標準化全肝體積=全肝體積-腫瘤體積。功能性殘余肝臟體積的計算：①行半肝切除術時，功能性殘余肝臟體積=剩余側門靜脈一級分支所引流的肝臟體積；②行規則肝段切除術時，功能性殘余肝臟體積=全肝體積-切除肝臟體積；③良性血管瘤摘除術時，功能性殘余肝臟體積=全肝體積-腫瘤體積；④腫瘤局部切除術，功能性殘余肝臟體積=全肝體積-不同距離腫瘤切緣所包括的腫瘤及肝臟體積；⑤顯示距腫瘤2 mm、5 mm、10 mm、20 mm等不同腫瘤切緣時可能累及并需切除的主要血管及該血管所支配的肝臟區域體積，對功能性殘余肝臟體積進行各種情況的預估。
1.4 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、肝硬變程度、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根據肝臟體積、受體體質量等因素，結合肝臟主要血管解剖，制定相應肝臟血管的取舍方案。②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。③確定功能性殘余肝臟體積。計算出功能性殘余肝臟體積與標準化全肝體積的比值。對于正常肝臟，要求功能性殘余肝臟體積與標準化全肝體積的比值＞30%；對于存在肝硬變的肝臟，要求功能性殘余肝臟體積與標準化全肝體積的比值＞40%并且剩余肝臟質量與自身體質量比＞1.0%。④確定血管重建與否。對于鄰近腫瘤的血管結構，根據患者肝硬變程度及剩余肝臟體積，確定其切除后是否需要重建。
1.5 肝臟切除手術
所有手術患者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，應用超聲吸引刀及雙極電凝鑷沿預定肝臟分割平面離斷肝實質，完成肝臟切除手術。術中不進行非切除部分肝臟血流阻斷。
2 結果
2.1 三維重建結果及體積
經肝臟CT影像解讀分析系統重建，得到了清晰的肝臟、腫瘤和肝內脈管系統的三維圖像并可任意角度旋轉觀看，可以顯示距腫瘤2 mm、5 mm、10 mm、20 mm等不同腫瘤切緣時可能累及并需切除的主要血管及該血管所支配的肝臟區域體積。全肝體積為（1 776.4±998.5）cm3，擬切除肝體積為（1 026.2±811.5）cm3，腫瘤體積為（589.3±496.8）cm3，功能性殘余肝體積為（795.3±522.6）cm3。功能性殘余肝體積與標準化全肝體積的比值為（58.2±25.1）%，其中無肝硬變患者其比值均＞30%，肝硬變患者其比值均＞40%。
2.2 臨床治療結果
本組實施精準肝臟切除手術操作95例。根據殘余肝體積量、功能等綜合因素考慮，其中有13例改變手術方案，有4例擴大了切除范圍，有9例縮小了切除范圍。所有采取手術治療的肝癌患者無圍手術期死亡。擴大切除范圍的4例，其中1例患者為肝右葉巨塊型肝癌，侵及肝中靜脈主干，左半肝體積為710 cm3，左外葉體積為436 cm3，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，獲得足夠功能性肝體積；另外3例為腫瘤鄰近肝右靜脈，在保證足夠功能性肝體積的情況下，為保證陰性切緣擴大為右半肝切除。縮小切除范圍的9例，其中1例患者為肝右葉肝癌，病灶侵及肝右靜脈，肝功能Child B級，左半肝體積為590.9 cm3，若行右半肝切除則功能性殘余肝體積與標準化全肝體積的比值為38.5%，因患者存在粗大肝右后下靜脈，縮小切除范圍行肝Ⅶ、Ⅷ段切除術，切除肝右靜脈，保留肝Ⅴ、Ⅵ段（體積為575.4 cm3），患者手術安全性提高（圖 1）；其余8例則因功能性殘余肝體積不足而縮小切除范圍行肝局部切除術。
圖1
縮小切除范圍行肝Ⅶ、Ⅷ段切除術病例。1A：術前行三維重建提示存在較粗大肝右后下靜脈（箭頭）；1B：若行右半肝切除術，左側半肝體積為590.9 cm3，功能性余肝體積不足；1C：保留Ⅴ、Ⅵ段（紅色區域），體積為575.4 cm3，手術安全性提高
Figure1.
One case narrowed scope of resection and performedⅦ, Ⅷsegment resection. 1A: Three dimensional reconstruction showed exiting a inferior right hepatic veins (red arrow); 1B: If performed right hepatectomy, the left side liver volume was 590.9 cm3; 1C: ReservedⅤ, Ⅵsegment (red zone), the red zone volume was 575.4 cm3, so improved surgical safety
3 討論
精準外科理念在肝臟外科主要表現為精準肝切除，這一概念是以先進的計算機技術、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，最大限度地減少肝臟組織損傷和出血，確保剩余肝臟結構和功能的完整，使患者最大受益。本組95例精準肝切除患者，術前應用肝臟影像解讀分析系統進行三維重建，在計算機輔助三維分析及模擬系統指引下制定個體化的肝臟手術方案，精準肝切除，所有患者術后順利恢復，無圍手術期死亡病例。
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，對于伴有肝硬變的患者，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呈正相關，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[5-6]。因此，三維模擬手術設計系統對于年輕醫師外科手術操作具有明顯優勢。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，但二維方法影響測量誤差的人為因素較多且無規律性[7-8]。有報道[9]，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。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。
肝臟影像解讀分析系統進行三維定量分析及模擬手術設計，有助于進一步判斷腫瘤的可切除性并選擇手術徑路。若病灶位于肝臟邊緣，行肝臟楔形局部切除時應用三維定量分析及模擬手術設計則不能體現該軟件優勢；當病灶伴有肝臟主要血管侵及，需行半肝切除或擴大半肝切除以及肝中葉切除時，通過應用三維影像系統進行多角度、全方位地觀察，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，并結合體積測量，則能最大限度發揮其優勢[9-11]。肝臟CT影像解讀分析系統具備任意翻轉的三維影像，可以清楚地看到腫瘤與肝靜脈及門靜脈的關系，判斷出最佳的腫瘤切除入路，據此施行腫瘤局部切除，手術順利完成。
優質的CT原始數據是清晰三維重建的基礎，因此CT數據采集應結合肝臟血管強化影像的特點進行采集。此外，肝臟腫瘤患者常合并有血管侵犯并且伴有血管內栓子形成，以及肝臟動靜脈的自然分流等因素的存在，必然會導致重建圖像質量欠佳，一些主要血管無法顯示，此時需經驗豐富的外科醫生和放射科醫生進行仔細判定及識別并進行圖像處理。
總之，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，計算殘余的功能性肝臟體積，明確腫瘤鄰近的血管解剖關系，最終輔助設計最優化的手術方案，在精準肝臟外科領域前景廣泛。
隨著計算機技術及外科技術的快速發展，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。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則是實現肝臟精準手術操作的基礎。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，清晰顯示肝臟內脈管系統的走行及解剖關系，精確定位肝臟腫瘤病灶并了解病灶與肝臟血管的解剖關系，在此基礎上進行合理的手術設計，實施個體化的肝臟血管取舍分配方案及實施精準肝臟手術操作，降低患者手術風險，改善患者預后[1-3]。我院2012年1月1日至2013年6月30日期間共完成精準肝切除95例，術前均經肝臟影像解讀分析系統進行三維定量分析及模擬手術設計，現對其臨床病例資料進行回顧性分析總結，探討肝臟影像解讀分析系統在精準肝切除手術規劃中的意義。
1 資料與方法
1.1 一般資料
我院2012年1月1日至2013年6月30日期間共實施精準肝臟切除手術95例，其中原發性肝癌62例，轉移性肝癌5例，肝門膽管癌10例，肝血管瘤11例，肝局灶性結節增生6例，肝腺瘤1例。術前肝功能分級為Child A級79例，Child B級16例。男74例，女21例；年齡14～85歲，（52.6±19.2）歲。62例原發性肝癌患者中51例為乙肝表面抗原陽性且伴有肝硬變，腫瘤單發17例，多發45例，其中有3例行肝部分切除聯合術中微波治療根除腫瘤病灶。
1.2 方法
采用64排螺旋CT機（德國Siemens公司），行屏氣下肝臟平掃及動脈期、門靜脈期和肝靜脈期增強掃描。掃描從膈頂至肝臟下緣，一次屏氣10～15 s完成全肝掃描。對比劑為非離子型對比劑，采用高壓注射器經肘靜脈團注。動脈期掃描延時為20 s，靜脈期延時為45 s。原始數據經隨機工作站處理后以DICOM格式文件輸出。
1.3 肝臟三維重建及體積計算
將DICOM格式文件導入美國EDDA公司的IQQA肝臟CT影像解讀分析系統進行三維重建。通過任意角度或旋轉中心的解剖觀察，明確肝臟血管的解剖與變異，測量肝臟腫瘤與血管的距離，明確解剖關系，標記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、功能性殘余肝臟體積、標準化全肝體積等數據，并計算功能性殘余肝臟體積與標準化全肝體積的比值[4]。標準化全肝體積的計算：標準化全肝體積=全肝體積-腫瘤體積。功能性殘余肝臟體積的計算：①行半肝切除術時，功能性殘余肝臟體積=剩余側門靜脈一級分支所引流的肝臟體積；②行規則肝段切除術時，功能性殘余肝臟體積=全肝體積-切除肝臟體積；③良性血管瘤摘除術時，功能性殘余肝臟體積=全肝體積-腫瘤體積；④腫瘤局部切除術，功能性殘余肝臟體積=全肝體積-不同距離腫瘤切緣所包括的腫瘤及肝臟體積；⑤顯示距腫瘤2 mm、5 mm、10 mm、20 mm等不同腫瘤切緣時可能累及并需切除的主要血管及該血管所支配的肝臟區域體積，對功能性殘余肝臟體積進行各種情況的預估。
1.4 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、肝硬變程度、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根據肝臟體積、受體體質量等因素，結合肝臟主要血管解剖，制定相應肝臟血管的取舍方案。②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。③確定功能性殘余肝臟體積。計算出功能性殘余肝臟體積與標準化全肝體積的比值。對于正常肝臟，要求功能性殘余肝臟體積與標準化全肝體積的比值＞30%；對于存在肝硬變的肝臟，要求功能性殘余肝臟體積與標準化全肝體積的比值＞40%并且剩余肝臟質量與自身體質量比＞1.0%。④確定血管重建與否。對于鄰近腫瘤的血管結構，根據患者肝硬變程度及剩余肝臟體積，確定其切除后是否需要重建。
1.5 肝臟切除手術
所有手術患者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，應用超聲吸引刀及雙極電凝鑷沿預定肝臟分割平面離斷肝實質，完成肝臟切除手術。術中不進行非切除部分肝臟血流阻斷。
2 結果
2.1 三維重建結果及體積
經肝臟CT影像解讀分析系統重建，得到了清晰的肝臟、腫瘤和肝內脈管系統的三維圖像并可任意角度旋轉觀看，可以顯示距腫瘤2 mm、5 mm、10 mm、20 mm等不同腫瘤切緣時可能累及并需切除的主要血管及該血管所支配的肝臟區域體積。全肝體積為（1 776.4±998.5）cm3，擬切除肝體積為（1 026.2±811.5）cm3，腫瘤體積為（589.3±496.8）cm3，功能性殘余肝體積為（795.3±522.6）cm3。功能性殘余肝體積與標準化全肝體積的比值為（58.2±25.1）%，其中無肝硬變患者其比值均＞30%，肝硬變患者其比值均＞40%。
2.2 臨床治療結果
本組實施精準肝臟切除手術操作95例。根據殘余肝體積量、功能等綜合因素考慮，其中有13例改變手術方案，有4例擴大了切除范圍，有9例縮小了切除范圍。所有采取手術治療的肝癌患者無圍手術期死亡。擴大切除范圍的4例，其中1例患者為肝右葉巨塊型肝癌，侵及肝中靜脈主干，左半肝體積為710 cm3，左外葉體積為436 cm3，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，獲得足夠功能性肝體積；另外3例為腫瘤鄰近肝右靜脈，在保證足夠功能性肝體積的情況下，為保證陰性切緣擴大為右半肝切除。縮小切除范圍的9例，其中1例患者為肝右葉肝癌，病灶侵及肝右靜脈，肝功能Child B級，左半肝體積為590.9 cm3，若行右半肝切除則功能性殘余肝體積與標準化全肝體積的比值為38.5%，因患者存在粗大肝右后下靜脈，縮小切除范圍行肝Ⅶ、Ⅷ段切除術，切除肝右靜脈，保留肝Ⅴ、Ⅵ段（體積為575.4 cm3），患者手術安全性提高（圖 1）；其余8例則因功能性殘余肝體積不足而縮小切除范圍行肝局部切除術。
圖1
縮小切除范圍行肝Ⅶ、Ⅷ段切除術病例。1A：術前行三維重建提示存在較粗大肝右后下靜脈（箭頭）；1B：若行右半肝切除術，左側半肝體積為590.9 cm3，功能性余肝體積不足；1C：保留Ⅴ、Ⅵ段（紅色區域），體積為575.4 cm3，手術安全性提高
Figure1.
One case narrowed scope of resection and performedⅦ, Ⅷsegment resection. 1A: Three dimensional reconstruction showed exiting a inferior right hepatic veins (red arrow); 1B: If performed right hepatectomy, the left side liver volume was 590.9 cm3; 1C: ReservedⅤ, Ⅵsegment (red zone), the red zone volume was 575.4 cm3, so improved surgical safety
3 討論
精準外科理念在肝臟外科主要表現為精準肝切除，這一概念是以先進的計算機技術、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，最大限度地減少肝臟組織損傷和出血，確保剩余肝臟結構和功能的完整，使患者最大受益。本組95例精準肝切除患者，術前應用肝臟影像解讀分析系統進行三維重建，在計算機輔助三維分析及模擬系統指引下制定個體化的肝臟手術方案，精準肝切除，所有患者術后順利恢復，無圍手術期死亡病例。
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，對于伴有肝硬變的患者，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呈正相關，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[5-6]。因此，三維模擬手術設計系統對于年輕醫師外科手術操作具有明顯優勢。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，但二維方法影響測量誤差的人為因素較多且無規律性[7-8]。有報道[9]，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。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。
肝臟影像解讀分析系統進行三維定量分析及模擬手術設計，有助于進一步判斷腫瘤的可切除性并選擇手術徑路。若病灶位于肝臟邊緣，行肝臟楔形局部切除時應用三維定量分析及模擬手術設計則不能體現該軟件優勢；當病灶伴有肝臟主要血管侵及，需行半肝切除或擴大半肝切除以及肝中葉切除時，通過應用三維影像系統進行多角度、全方位地觀察，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，并結合體積測量，則能最大限度發揮其優勢[9-11]。肝臟CT影像解讀分析系統具備任意翻轉的三維影像，可以清楚地看到腫瘤與肝靜脈及門靜脈的關系，判斷出最佳的腫瘤切除入路，據此施行腫瘤局部切除，手術順利完成。
優質的CT原始數據是清晰三維重建的基礎，因此CT數據采集應結合肝臟血管強化影像的特點進行采集。此外，肝臟腫瘤患者常合并有血管侵犯并且伴有血管內栓子形成，以及肝臟動靜脈的自然分流等因素的存在，必然會導致重建圖像質量欠佳，一些主要血管無法顯示，此時需經驗豐富的外科醫生和放射科醫生進行仔細判定及識別并進行圖像處理。
總之，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，計算殘余的功能性肝臟體積，明確腫瘤鄰近的血管解剖關系，最終輔助設計最優化的手術方案，在精準肝臟外科領域前景廣泛。
