引用本文： 陽丹才讓, 王志鑫, 任利, 張靈強, 王海久, 周瀛, 候立朝, 樊海寧. 三維重建技術在泡型肝包蟲病術前評估中的應用. 中國普外基礎與臨床雜志, 2016, 23(5): 526-529. doi: 10.7507/1007-9424.20160140 復制
泡型肝包蟲病是一種特殊類型的寄生蟲病，在臨床上較為罕見。該病慢性損害肝組織，多房棘球絳蟲幼蟲在肝內不斷出芽增殖，在肝內浸潤性生長，晚期像癌癥一樣轉移侵及其他臟器，常轉移至肺和腦，被稱為“蟲癌”，預后不容樂觀[1]。目前對泡型肝包蟲病的首選方法是根治性肝切除，但根治性切除率仍較低，主要是因為本病早期臨床癥狀輕微，就診時多在中晚期，病灶浸潤肝內管道，并且與門靜脈、肝靜脈、肝膽管關系密切，根治性切除很困難，對其的治療只能是最大限度地切除病灶[2-5]。因此，術前評估肝臟的大小和體積就非常重要。肝臟三維重建及虛擬手術系統可以精確計算肝臟及病灶的大小和體積，有助于外科醫師確定虛擬切割平面及制定切實可行的手術方案[6-8]，其在國內外肝臟占位的外科手術切除方面有了多次的成功使用。本研究利用三維重建技術對泡型肝包蟲病患者進行術前虛擬手術設計，評估該技術在泡型肝包蟲病術前評估中的應用價值，以期為臨床醫師術前評估提供科學依據。
1 資料與方法
1.1 研究對象
選擇青海大學附屬醫院肝膽胰外科2013年1月至2014年3月期間住院治療的泡型肝包蟲患者。納入標準：①術前影像學診斷為肝泡球蚴病；②未合并囊型肝包蟲病；③術前未發現肝外轉移；④既往未行上腹部手術；⑤無引起肝功能損害的其他因素；⑥病灶未直接侵犯大血管，且行肝切除治療；⑦術前行64排螺旋CT肝臟三期薄層（1 mm）增強掃描。
1.2 研究方法
1.2.1 虛擬肝臟體積相關參數計算
所有納入研究的患者肝臟三期動態薄層CT掃描圖像，以DICOM格式導入數字化肝臟三維重建軟件（由美國EDDA公司授權提供），計算患者三維重建后的全肝體積、病灶體積、病灶與各管道之間的距離、剩余肝臟體積、虛擬切除部分肝臟體積及剩余肝臟體積、剩余肝靜脈回流肝臟區域體積占健康肝臟組織體積的比例等。
1.2.2 虛擬手術方案的設計
觀察重建肝臟模型表面，對肝臟占位進行定位，調節透明系數，觀察肝臟內部管道走形分布特點，在距離腫瘤邊緣2～3 cm左右設定切除邊緣，找出最佳切割方向，啟動片面剪裁程序剪裁非病灶肝組織，得出虛擬手術切割的包括泡型包蟲病灶的肝組織。
1.2.3 手術切除的病灶體積計算
稱量實際手術切除的病灶及周圍肝臟組織質量，以“1 g=1 mL”換算得出切除的肝臟體積。
1.3 統計學方法
所有數據均采用SPSS 19.0軟件處理。利用一元線性回歸分析模擬手術切除組織體積與實際切除組織體積之間的相關性，3D重建計算所得病灶體積與實際切除病灶體積間進行配對t檢驗。檢驗水準α=0.05。
2 結果
2.1 患者一般資料
共收集21例診斷為泡型肝包蟲病病例，其中男9例，女12例；年齡13～57歲，（39.62±12.65）歲。所有患者均行手術切除治療，其中病灶位于肝右葉17例，肝左葉2例，侵犯左、右二葉2例。
2.2 CT三維重建、虛擬手術及實際手術切除情況
2.2.1 CT三維重建測定肝臟體積
21例患者全肝體積1 049.62～3 641.73 mL，（1 826.74±576.69） mL；病灶體積18.95～1 913.23 mL，（548.81±443.92） mL；病灶所占全肝比例1.2%～52.54%，（27.70±16.68）%。
2.2.2 虛擬肝切除情況
21例患者均行肝切除術，其中12例行半肝切除術，9例行肝部分切除術。虛擬切除肝臟體積47.75～2 191.78 mL，（761.94±505.77） mL；虛擬切除肝臟體積占全肝體積3.03%～65.70%，（39.27±18.75）%。
實際肝切除情況
根據三維重建后觀察到的病灶與管道關系，手術情況與三維重建圖像比較，部分管道與病灶關系在術中得到證實，與術前重建分析情況基本一致。21例患者真實手術術式均與虛擬手術規劃方案是一致的。21例行肝切除術的患者，術中實際切除肝臟體積105～2 350 mL，（756.19± 501.78） mL；切除肝臟體積占全肝體積6.67%～64.53%，（38.95±16.99）%，虛擬手術切除肝臟組織體積略大于實際手術切除肝臟組織體積，但差異無統計學意義（P>0.05），且二者具有明顯的相關性（r=0.989，P< 0.001）。
圖1
虛擬肝切除與實際肝切除所得病灶體積間的相關性
3 討論
目前針對泡型肝包蟲病的治療方法主要有根治性手術、姑息性切除術、肝移植術、病灶壞死腔內引流術、藥物治療等。隨著手術理念的不斷進步，泡型肝包蟲病的切除也逐漸向精準肝臟外科切除發展[9-11]。
對泡型肝包蟲病的病灶進行精確定位及準確測量的方法目前有很多，包括CT、CTA、MRI、三維成像技術等[12-17]。由于肝臟解剖復雜，存在動脈、靜脈、門靜脈及膽管四套管道系統，或患者存在肝硬化、個體變異、占位病灶侵犯、既往行手術史等，僅僅依靠腹部超聲及二維CT很難滿足精確病灶切除的要求。
現代影像技術和信息技術的結合產生了基于肝臟影像三維重建及虛擬手術的數字軟件，可以對肝段、腫瘤及肝內門靜脈、肝動脈、肝靜脈的解剖關系及相互毗鄰關系進行精確定位定量分析，設計出完整切除病灶且最大限度地保留正常肝組織，計算殘肝體積，評估肝臟代償功能[18, 19]，最大限度地減少泡型肝包蟲病手術患者的術中意外情況、阻斷肝門時間及術后并發癥。
肝臟三維重建及虛擬手術技術是將二維影像學的數據資料如CT圖像和MRI圖像，通過三維重建軟件進行三維重建立體分析，并模擬虛擬手術，重組形成具有空間立體結構的虛擬肝臟三維圖像[6-7, 20-21]。通過對三維重建后虛構出的可視化的肝臟模型的觀察，可以更加直觀地呈現肝臟整體解剖結構，立體化呈現肝內外管道系統的走形分布、占位病灶的精確定位，明確病灶與管道的關系，特別是與血管的關系，保證盡量切盡病灶組織后更多保留健康肝組織及肝功能，減少術后因殘留肝組織體積小而導致的肝功能衰竭的風險。相對于二維圖像來說，三維立體成像后，根據病灶與健康肝組織的解剖界限，確定模擬手術切除平面，虛擬手術操作，擬定手術切除方案，并比較不同擬手術方案的優缺點，以確定最佳切除方式，最大程度避免手術風險，減少出血量，減少阻斷肝門血流的時間與次數，為患者術后恢復提供了有效幫助。
肝臟三維重建及虛擬手術規劃在肝癌等占位性病變的應用已比較廣泛，其為實施精準肝臟手術創造了良好的技術條件[22-24]。張志偉等[25]對20例肝臟腫瘤患者術前行肝動脈、肝靜脈、門靜脈三維重建，測量占位病灶體積、擬切除部分肝臟體積，計算殘肝體積與標準肝體積之比，明確病灶與周圍脈管的關系，經三維重建后測得切除肝臟體積為478.75 cm3，腫瘤體積平均為374.65 cm3，與手術切除標本所測體積基本相符（P>0.05），其結果提示，多排螺旋CT三維重建技術對制定更完善的手術方案具有實用價值。蔡守旺等[26]回顧性分析12例肝細胞癌患者，術前常規行CT、MRI增強掃描檢查，然后行三維重建，隨后采用持久美蘭染色技術行精準解剖性肝切除術，其結果提示，三維重建所確定的腫瘤所在門靜脈區域及其與相應肝蒂解剖關系的準確性為12/12，三維重建肝段的形狀與美蘭染色后的目標肝段相符。
泡型肝包蟲病由于其獨特的生長方式，早期癥狀不明顯，來院就診的患者往往處在病情晚期，病灶常侵犯周圍軟組織、遠處轉移、壓迫肝后下腔靜脈，并與下腔靜脈管壁形成頑固性粘連，給完整切除病灶帶來極大困難，常常導致病灶不能根治性切除，殘留部分病灶。肝臟三維重建及虛擬手術規劃系統雖然在泡型肝包蟲病治療中的應用較少，但已有不少案例。何翼彪等[27]收集了13例泡型肝包蟲病患者肝臟多排薄層CT數據，對其進行三維重建及虛擬手術規劃，與術中情況對比，得出實際切除與術前三維重建結果基本一致，并且術后隨訪患者未出現肝功能衰竭、出血、膽汁漏等并發癥。
本研究對本組21例泡型肝包蟲病的數據分析，虛擬手術欲切除肝臟體積為（761.94±505.77） mL，實際手術切除肝臟體積為（756.19±501.78） mL，虛擬手術欲切除肝臟體積略大于實際手術切除肝臟體積，二者比較差異無統計學意義（P>0.05），但虛擬手術欲切除肝臟體積與實際手術切除肝臟體積呈高度正相關（r=0.989，P<0.001）。
從以上結果提示，肝臟三維成像及虛擬手術規劃對泡型肝包蟲病患者手術切除治療有良好的指導作用[28]。虛擬手術規劃與手術切除的病灶間有明顯的相關性，能指導手術醫師更加精準地實行肝切除。但是肝臟三維軟件（美國EDDA公司授權提供）對計算機的要求高，在沒有專業計算機基礎知識人員的幫助下，僅靠接受短期培訓的臨床醫師無法獲得更加優質的功能并開發出其他項目，導致血管成像不佳。肝臟三維軟件對影像學三期圖像要求較高，對各期成像時間有嚴格要求，使肝動脈、門靜脈及肝靜脈在各自期限內良好成像，否則三維軟件對血管成像不清楚，甚至不能成像[29]。
隨著計算技術的飛速發展，三維成像及模擬手術已愈來愈多地應用于手術治療，用于指導肝腫瘤的腹腔鏡切除、胰腺占位的輔助切除，以及由MRCP導入的膽管成像。三維成像軟件的不斷發展，給模擬手術的臨床應用提供了堅實的技術基礎。相信肝臟模擬手術憑借其優勢，可以越來越廣泛地運用于泡型肝包蟲病的術前評估中。
泡型肝包蟲病是一種特殊類型的寄生蟲病，在臨床上較為罕見。該病慢性損害肝組織，多房棘球絳蟲幼蟲在肝內不斷出芽增殖，在肝內浸潤性生長，晚期像癌癥一樣轉移侵及其他臟器，常轉移至肺和腦，被稱為“蟲癌”，預后不容樂觀[1]。目前對泡型肝包蟲病的首選方法是根治性肝切除，但根治性切除率仍較低，主要是因為本病早期臨床癥狀輕微，就診時多在中晚期，病灶浸潤肝內管道，并且與門靜脈、肝靜脈、肝膽管關系密切，根治性切除很困難，對其的治療只能是最大限度地切除病灶[2-5]。因此，術前評估肝臟的大小和體積就非常重要。肝臟三維重建及虛擬手術系統可以精確計算肝臟及病灶的大小和體積，有助于外科醫師確定虛擬切割平面及制定切實可行的手術方案[6-8]，其在國內外肝臟占位的外科手術切除方面有了多次的成功使用。本研究利用三維重建技術對泡型肝包蟲病患者進行術前虛擬手術設計，評估該技術在泡型肝包蟲病術前評估中的應用價值，以期為臨床醫師術前評估提供科學依據。
1 資料與方法
1.1 研究對象
選擇青海大學附屬醫院肝膽胰外科2013年1月至2014年3月期間住院治療的泡型肝包蟲患者。納入標準：①術前影像學診斷為肝泡球蚴病；②未合并囊型肝包蟲病；③術前未發現肝外轉移；④既往未行上腹部手術；⑤無引起肝功能損害的其他因素；⑥病灶未直接侵犯大血管，且行肝切除治療；⑦術前行64排螺旋CT肝臟三期薄層（1 mm）增強掃描。
1.2 研究方法
1.2.1 虛擬肝臟體積相關參數計算
所有納入研究的患者肝臟三期動態薄層CT掃描圖像，以DICOM格式導入數字化肝臟三維重建軟件（由美國EDDA公司授權提供），計算患者三維重建后的全肝體積、病灶體積、病灶與各管道之間的距離、剩余肝臟體積、虛擬切除部分肝臟體積及剩余肝臟體積、剩余肝靜脈回流肝臟區域體積占健康肝臟組織體積的比例等。
1.2.2 虛擬手術方案的設計
觀察重建肝臟模型表面，對肝臟占位進行定位，調節透明系數，觀察肝臟內部管道走形分布特點，在距離腫瘤邊緣2～3 cm左右設定切除邊緣，找出最佳切割方向，啟動片面剪裁程序剪裁非病灶肝組織，得出虛擬手術切割的包括泡型包蟲病灶的肝組織。
1.2.3 手術切除的病灶體積計算
稱量實際手術切除的病灶及周圍肝臟組織質量，以“1 g=1 mL”換算得出切除的肝臟體積。
1.3 統計學方法
所有數據均采用SPSS 19.0軟件處理。利用一元線性回歸分析模擬手術切除組織體積與實際切除組織體積之間的相關性，3D重建計算所得病灶體積與實際切除病灶體積間進行配對t檢驗。檢驗水準α=0.05。
2 結果
2.1 患者一般資料
共收集21例診斷為泡型肝包蟲病病例，其中男9例，女12例；年齡13～57歲，（39.62±12.65）歲。所有患者均行手術切除治療，其中病灶位于肝右葉17例，肝左葉2例，侵犯左、右二葉2例。
2.2 CT三維重建、虛擬手術及實際手術切除情況
2.2.1 CT三維重建測定肝臟體積
21例患者全肝體積1 049.62～3 641.73 mL，（1 826.74±576.69） mL；病灶體積18.95～1 913.23 mL，（548.81±443.92） mL；病灶所占全肝比例1.2%～52.54%，（27.70±16.68）%。
2.2.2 虛擬肝切除情況
21例患者均行肝切除術，其中12例行半肝切除術，9例行肝部分切除術。虛擬切除肝臟體積47.75～2 191.78 mL，（761.94±505.77） mL；虛擬切除肝臟體積占全肝體積3.03%～65.70%，（39.27±18.75）%。
實際肝切除情況
根據三維重建后觀察到的病灶與管道關系，手術情況與三維重建圖像比較，部分管道與病灶關系在術中得到證實，與術前重建分析情況基本一致。21例患者真實手術術式均與虛擬手術規劃方案是一致的。21例行肝切除術的患者，術中實際切除肝臟體積105～2 350 mL，（756.19± 501.78） mL；切除肝臟體積占全肝體積6.67%～64.53%，（38.95±16.99）%，虛擬手術切除肝臟組織體積略大于實際手術切除肝臟組織體積，但差異無統計學意義（P>0.05），且二者具有明顯的相關性（r=0.989，P< 0.001）。
圖1
虛擬肝切除與實際肝切除所得病灶體積間的相關性
3 討論
目前針對泡型肝包蟲病的治療方法主要有根治性手術、姑息性切除術、肝移植術、病灶壞死腔內引流術、藥物治療等。隨著手術理念的不斷進步，泡型肝包蟲病的切除也逐漸向精準肝臟外科切除發展[9-11]。
對泡型肝包蟲病的病灶進行精確定位及準確測量的方法目前有很多，包括CT、CTA、MRI、三維成像技術等[12-17]。由于肝臟解剖復雜，存在動脈、靜脈、門靜脈及膽管四套管道系統，或患者存在肝硬化、個體變異、占位病灶侵犯、既往行手術史等，僅僅依靠腹部超聲及二維CT很難滿足精確病灶切除的要求。
現代影像技術和信息技術的結合產生了基于肝臟影像三維重建及虛擬手術的數字軟件，可以對肝段、腫瘤及肝內門靜脈、肝動脈、肝靜脈的解剖關系及相互毗鄰關系進行精確定位定量分析，設計出完整切除病灶且最大限度地保留正常肝組織，計算殘肝體積，評估肝臟代償功能[18, 19]，最大限度地減少泡型肝包蟲病手術患者的術中意外情況、阻斷肝門時間及術后并發癥。
肝臟三維重建及虛擬手術技術是將二維影像學的數據資料如CT圖像和MRI圖像，通過三維重建軟件進行三維重建立體分析，并模擬虛擬手術，重組形成具有空間立體結構的虛擬肝臟三維圖像[6-7, 20-21]。通過對三維重建后虛構出的可視化的肝臟模型的觀察，可以更加直觀地呈現肝臟整體解剖結構，立體化呈現肝內外管道系統的走形分布、占位病灶的精確定位，明確病灶與管道的關系，特別是與血管的關系，保證盡量切盡病灶組織后更多保留健康肝組織及肝功能，減少術后因殘留肝組織體積小而導致的肝功能衰竭的風險。相對于二維圖像來說，三維立體成像后，根據病灶與健康肝組織的解剖界限，確定模擬手術切除平面，虛擬手術操作，擬定手術切除方案，并比較不同擬手術方案的優缺點，以確定最佳切除方式，最大程度避免手術風險，減少出血量，減少阻斷肝門血流的時間與次數，為患者術后恢復提供了有效幫助。
肝臟三維重建及虛擬手術規劃在肝癌等占位性病變的應用已比較廣泛，其為實施精準肝臟手術創造了良好的技術條件[22-24]。張志偉等[25]對20例肝臟腫瘤患者術前行肝動脈、肝靜脈、門靜脈三維重建，測量占位病灶體積、擬切除部分肝臟體積，計算殘肝體積與標準肝體積之比，明確病灶與周圍脈管的關系，經三維重建后測得切除肝臟體積為478.75 cm3，腫瘤體積平均為374.65 cm3，與手術切除標本所測體積基本相符（P>0.05），其結果提示，多排螺旋CT三維重建技術對制定更完善的手術方案具有實用價值。蔡守旺等[26]回顧性分析12例肝細胞癌患者，術前常規行CT、MRI增強掃描檢查，然后行三維重建，隨后采用持久美蘭染色技術行精準解剖性肝切除術，其結果提示，三維重建所確定的腫瘤所在門靜脈區域及其與相應肝蒂解剖關系的準確性為12/12，三維重建肝段的形狀與美蘭染色后的目標肝段相符。
泡型肝包蟲病由于其獨特的生長方式，早期癥狀不明顯，來院就診的患者往往處在病情晚期，病灶常侵犯周圍軟組織、遠處轉移、壓迫肝后下腔靜脈，并與下腔靜脈管壁形成頑固性粘連，給完整切除病灶帶來極大困難，常常導致病灶不能根治性切除，殘留部分病灶。肝臟三維重建及虛擬手術規劃系統雖然在泡型肝包蟲病治療中的應用較少，但已有不少案例。何翼彪等[27]收集了13例泡型肝包蟲病患者肝臟多排薄層CT數據，對其進行三維重建及虛擬手術規劃，與術中情況對比，得出實際切除與術前三維重建結果基本一致，并且術后隨訪患者未出現肝功能衰竭、出血、膽汁漏等并發癥。
本研究對本組21例泡型肝包蟲病的數據分析，虛擬手術欲切除肝臟體積為（761.94±505.77） mL，實際手術切除肝臟體積為（756.19±501.78） mL，虛擬手術欲切除肝臟體積略大于實際手術切除肝臟體積，二者比較差異無統計學意義（P>0.05），但虛擬手術欲切除肝臟體積與實際手術切除肝臟體積呈高度正相關（r=0.989，P<0.001）。
從以上結果提示，肝臟三維成像及虛擬手術規劃對泡型肝包蟲病患者手術切除治療有良好的指導作用[28]。虛擬手術規劃與手術切除的病灶間有明顯的相關性，能指導手術醫師更加精準地實行肝切除。但是肝臟三維軟件（美國EDDA公司授權提供）對計算機的要求高，在沒有專業計算機基礎知識人員的幫助下，僅靠接受短期培訓的臨床醫師無法獲得更加優質的功能并開發出其他項目，導致血管成像不佳。肝臟三維軟件對影像學三期圖像要求較高，對各期成像時間有嚴格要求，使肝動脈、門靜脈及肝靜脈在各自期限內良好成像，否則三維軟件對血管成像不清楚，甚至不能成像[29]。
隨著計算技術的飛速發展，三維成像及模擬手術已愈來愈多地應用于手術治療，用于指導肝腫瘤的腹腔鏡切除、胰腺占位的輔助切除，以及由MRCP導入的膽管成像。三維成像軟件的不斷發展，給模擬手術的臨床應用提供了堅實的技術基礎。相信肝臟模擬手術憑借其優勢，可以越來越廣泛地運用于泡型肝包蟲病的術前評估中。
