引用本文： 鄭成紅, 蔣曉忠, 余鈺. 三維可視化技術應用于腹腔鏡精準肝切除術的研究進展. 中國普外基礎與臨床雜志, 2019, 26(3): 364-368. doi: 10.7507/1007-9424.201809063 復制
肝切除術是治療多種肝臟外科疾病的重要方法。與傳統開腹肝切除術相比，腹腔鏡精準肝切除術具有患者疼痛更輕、術中出血量更少、術后并發癥更少、住院時間更短等優點[1]。但腹腔鏡肝切除術的發展及推廣應用相對緩慢，復雜多變的肝內解剖結構、腹腔鏡下快速準確止血、術中精確定位病灶位置及肝切緣的準確判斷一直被認為是難點。三維可視化技術以其直觀、清晰和準確的圖像特點，以及強大的后處理程序，正逐步應用于腹腔鏡肝切除術的術前診斷、手術規劃、術中導航等方面，使腹腔鏡肝切除進一步向精準理念靠近。筆者現就三維可視化技術在腹腔鏡精準肝切除術中的研究進展進行綜述。
1 腹腔鏡精準肝切除術的發展歷程
自 1991 年由美國婦產科醫生 Reich 等[2]成功完成首例腹腔鏡肝切除以來，隨著研究的不斷深入和技術的持續改進，其安全性和有效性已得到證實。近 20 多年來，國內外逐漸將腹腔鏡肝切除術用于治療各種肝臟良、惡性疾病，并逐步形成了腹腔鏡精準肝切除的理論技術體系。
1.1 早期嘗試階段
自首例腹腔鏡肝切除術報道以來，國內外多個大型醫療中心進行了腹腔鏡肝切除術的嘗試，但在最初的 10 余年中發展緩慢。在該階段，腹腔鏡肝切除的應用范圍主要是肝邊緣性腫瘤和肝良性腫瘤，限制腹腔鏡肝切除治療肝臟疾病的主要原因是缺乏有效控制出血的方法及器械。
1.2 快速發展階段
2002–2005 年為腹腔鏡肝切除的快速發展階段[3]，在該階段病例數不斷增加，切肝方式由早期的非解剖性肝切除發展到解剖性肝切除、半肝切除術等。難以控制肝臟斷面出血和肝內脈管出血是限制腹腔鏡肝切除廣泛開展的重要原因之一[4]。國內劉榮等[5]首次應用了“先解剖、處理需切除部分肝臟的灌注血管和引流血管，再切斷肝實質”的腹腔鏡解剖性肝切除理念，使得出血的控制得到很大改善。
1.3 普及推廣階段
2006–2010 年為腹腔鏡肝切除的普及推廣階段[3]，經過前 2 個階段之后，腹腔鏡下的斷肝、止血技術及解剖性肝切除理論不斷成熟，將其用于治療各種肝良、惡性疾病變得更加安全而有效，并逐漸從大型醫療中心向基層醫院普及推廣。手術適應證再次擴大，病灶大小不再是絕對禁忌證，是否可行腹腔鏡肝切除更多的是評估第一和第二肝門是否受侵[6]。
1.4 理念升華階段
2011 年至今（2018 年），在手術實踐過程中腹腔鏡肝切除術不斷與精準肝切除理念融合，使腹腔鏡精準肝切除理念得到升華。腹腔鏡精準肝切除的目標是實現“最小創傷侵襲、最大臟器保護和最佳康復效果”。精準肝切除包括術前精確評估、術前精密規劃、術中精準操作和術后精細管理[7]。
2 三維可視化技術概述
近年來，隨著計算機技術的迅猛發展，將計算機技術與醫學影像相結合產生了計算機領域的一個重要分支—三維可視化技術。三維可視化技術通過三維重建二維數據達到重構人體器官組織及病灶圖像的目的，從而提高診斷和治療的精確性和科學性。其中包括將傳統二維醫學圖像重建為三維立體圖像的醫學圖像三維可視化重建技術以及將三維圖像實物化的 3D 打印技術。
2.1 傳統影像技術的局限性
一般情況下用于術前評估、制定手術方案以及術中指引外科醫生操作的影像資料幾乎都是基于二維橫斷面成像形成的影像資料，如超聲、CT、MRI 等。這需要外科醫生的空間想象力，將二維圖像轉化為頭腦中的三維圖像，因而很大程度上依賴于外科醫生的影像學理論基礎和影像判讀經驗，對空間想象能力有較高要求，從而限制了醫學圖像在診療過程中作用的發揮。
2.2 三維可視化技術操作步驟
三維可視化技術的工作原理包括以下幾個步驟：① 收集合格的原始二維圖像數據，目前國內外多為收集薄層 CT 掃描圖像；② 對收集到的圖像數據進行降噪、改善失真等圖像預處理以改善圖像質量；③ 對收集到的數據進行個體化圖像分割；④ 結構毗鄰關系的圖像構建；⑤ 根據需要進行多種后期處理，如：對不同組織進行透明化處理、脈管清晰化處理、將不同器官組織以不同顏色標記、對器官設置虛擬切除面模擬手術、測算器官體積等處理；⑥ 將重建后所得的三維圖像導入到 3D 打印機上進行打印，國內方馳華團隊[8]采用的是 Spectrum ZTM 510（3D systems，美國）打印機打印的 1∶1 的 3D 物理模型。
3 三維可視化技術在腹腔鏡精準肝切除術中的應用
三維可視化技術在開腹肝切除中的應用研究相對較多，相關研究結果顯示，于開腹肝切除術中應用三維可視化技術，可達到清晰顯示肝內脈管系統走行情況及存在的變異、清晰顯示肝臟病灶與周圍組織之間的空間關系的效果[9]，結合虛擬肝切除選擇最佳手術方案，可使肝臟可切除性提高、術中出血更少及術后住院時間縮短[10-11]。然而，通過腹腔鏡進行肝臟切除時外科醫生不能通過手指壓迫進行緊急止血、喪失了三維視覺及深度覺、缺乏觸覺反饋、術中運動范圍有限等因素，導致了在腹腔鏡下行肝切除術需要更加精確和精準的術前評估及術中導航。國內邵賢等[12]通過對比三維重建組與非三維重建組發現，三維重建組與非三維重建組的手術時間 ［（141±36）min 比（207±66）min］ 和出血量［（274±88）mL 比（418±189）mL］ 比較差異均有統計學意義。賈萌[13]的研究中包含了三維重建技術聯合腹腔鏡精準肝除術組 30 例（聯合組）和腹腔鏡精準肝切除組 30 例（對照組），通過聯合組與對照組的比較，結果顯示：聯合組較對照組的術中出血量［（214.49±35.28）mL 比（379.57±42.89）mL］ 顯著減少，術后并發癥總發生率（13.33% 比 43.33%）、術后半年復發轉移率（3.33% 比 20.00%）及術后半年死亡率（3.33% 比 26.67%）顯著降低。腹腔鏡精準肝切除的核心理念是，以最少的創傷換取最佳的康復效果，具體體現在術前精確評估、術前精密規劃、術中精準操作、術后精細管理等方面[7]。三維可視化技術可應用術前以及術中對外科醫生的指導，使精準外科理念更好地融入到肝臟疾病的診治過程中。
3.1 術前精確評估
3.1.1 解剖展示
通過對二維影像資料進行三維重建并結合透明化處理技術可得到清晰的三維重建圖像，能直觀地顯示各個結構之間的空間位置關系，并且可以任意組合觀察（圖 1）。術前主刀醫師仔細觀察三維圖像可減少術中損傷。對肝門靜脈進行重建可清晰地顯示出肝門靜脈的 4 級分支[14]，進行肝臟個體化分段，對制定最優的個體化手術方案有益[15]。通過預知變異的血管，配合術中對血管進行預處理可有效減少出血。腹腔鏡下肝切除的一大難點就是術中出血的有效控制，雖然氣腹的壓力可以一定程度地減少術中創面的小血管出血，但對于較粗的血管作用甚微[16]。Cai 等[17]認為，出血是腹腔鏡肝切除術中最常見的并發癥，也是導致中轉開腹的常見原因。針對較粗的脈管，術者于手術前通過觀察三維重建圖像仔細分析脈管的走行方向及相互之間的空間位置關系，從而在手術過程中有目的地去顯露這些重要結構，達到預處理重要結構的目的，從而有效地減少術中出血及降低輸血率。控制術中出血和輸血是精準肝切除的核心內容之一，對患者術后的恢復有重要影響[18]。位于肝臟深部的病變在腹腔鏡視野下進行定位是腹腔鏡肝臟切除的又一大難點，通過三維重建可清晰地顯示病變的分布范圍，為病變在肝內定位提供重要支持，同時通過將肝臟實質及相關結構透明化處理可直觀地顯示病變與各脈管結構之間的位置關系及距離；另外，通過將病變與周圍重要結構打印成 3D 物理模型能更直觀地展示病變的空間位置關系，為腹腔鏡精準肝切除提供重要支持[10, 19]。精準肝切除是人文醫學、循證醫學及生物醫學相結合的產物，術前與患者及家屬的直觀有效的溝通對整個診療過程的影響也是不容忽視的，三維可視化技術在醫患之間直觀形象的溝通上也獨具優勢[20-21]。
圖1
示三維重建結果（a–e），其中棕色區域為肝組織，紅色區域為動脈，深藍色區域為肝靜脈及下腔靜脈，淺藍色區域為門靜脈，黃色區域為腫瘤組織，墨綠色區域為膽囊
3.1.2 肝臟體積測算
傳統方法進行肝臟儲備功能評估主要依靠：生化肝功檢查、Child 評分、終末期肝病模型（MELD）評分、吲哚氰綠排泄試驗、二維 CT 粗略估計肝臟體積等方法。二維 CT 粗略估計肝臟體積這種方法在評估病變可切除性與防止術后肝功能衰竭之間難以取得準確的平衡點[22]。“肝切除術前肝臟儲備功能評估的專家共識（2011 版）”[23]指出：“肝臟儲備功能的量化評估結合計算機輔助的肝體積精確測量，對于確定肝臟切除安全限量和合理選擇手術方式具有重要價值”。多數三維可視化軟件自帶有肝臟體積測算功能，可準確計算出總肝體積、病灶體積、待切除肝臟體積和殘肝體積（圖 1e），并計算出殘肝占功能性肝臟的百分比（殘肝百分比=殘肝體積/去瘤肝臟體積）。一般認為，正常肝臟最大可耐受 70%的肝臟體積切除，伴有肝硬變時可耐受 50%的肝臟體積切除[24]，這種精確的體積測算功能結合現有的肝臟儲備功能檢查，可有效降低術后肝功能衰竭的發生率，使得肝臟切除的安全性進一步提高[25-26]，同時在評估肝臟病變可切除性上具有一定的優勢[27-29]。
3.2 術前精密規劃
3.2.1 最佳手術方案的制定
21 世紀肝臟外科新理念倡導精準肝切除，其中精確的手術方案制訂是精準肝切除的重要組成部分。國外 Gruttadauria 等[30]的研究表明，與二維圖像相比，醫生于肝臟切除術中利用三維圖像確定的手術切除范圍的準確性提高了 31%，提示三維重建對肝臟手術方案的設計有重要的意義。在李連海等[31]的一項研究中，研究者在二維影像制定手術計劃的基礎上，再使用三維重建重新制定手術計劃，20 例患者中有 3 例患者更改了手術方案并在術中順利實施，其中 2 例為改變了手術切面、增加了殘肝體積保留；另外 1 例則是二維影像評估為不可切除但經三維重建評估為可切除的病例，按手術計劃順利完成手術。三維重建應用于術前評估手術切除面及殘肝體積的評估已相對成熟。Takamoto 等[32]在一項評估三維模擬軟件應用于解剖性肝葉切除可行性及有用性的研究中證實，術前預切肝臟體積與實際切除標本重量高度相關。國內項楠團隊[33]、方馳華團隊[34]進行的關于三維可視化技術聯合 3D 腹腔鏡應用于肝膽外科的研究結果顯示，所有患者行三維重建指導的手術規劃與實際手術方式一致；國外 Oshiro 等[35]進行的研究結果顯示，實際手術切面和規劃的虛擬手術切面高度一致。
3.2.2 術前虛擬仿真手術
術前虛擬仿真手術是將三維重建所得影像資料結合虛擬仿真手術系統，通過仿真腹腔鏡手術器械，如穿刺器、分離鉗、吸引器等，以建立起虛擬的手術操作環境。術者于術前結合個體化三維重建圖像進行反復手術演練，在虛擬手術過程中術者可不斷摸索選擇最佳的手術入路，從而減少手術入路創傷[36]。腹腔鏡肝臟切除手術入路的選擇主要體現在穿刺管的布位、肝臟游離的順序、入肝血流和出肝血流控制的處理順序、肝臟實質離斷時的入路、標本取出等方面。Aoki 等[37]的研究表明，三維可視化技術用于術前確定穿刺孔位置非常有用，可以有效避免手術鉗之間以及手術鉗與腹腔鏡之間相互干擾。另外，應根據不同的病變定位及病變性質進行手術入路的選擇，確定最佳的肝臟游離的順序、肝血流控制的處理順序、肝臟實質離斷入路等。手術入路的選擇對手術是否能成功實施有很大的關系。另外，在進行虛擬手術演練過程中可熟知在手術進程中將要面對的解剖結構，從而指導手術過程中對脈管的預處理，可縮短手術時間，進而減少再灌注損傷。
3.3 術中精準導航與精細操作
精準的術中導航是三維可視化技術應用于精準腹腔鏡肝切除術的一個重要環節，就目前的研究成果來看，術中導航是最有應用前景的技術，但同時也是最欠缺的一個環節。傳統的二維術中導航主要依靠腹腔鏡下超聲探查，另外還包括術中 CT 及磁共振，但使用較少。Kingham 等[38]的一項研究表明，應用三維可視化技術可將術前三維重建圖像借助解剖標志與實際手術操作視野相融合進行圖像配準，從而在術中實時直接引導手術操作。但在實際操作過程中，肝臟的外形及解剖位置會隨著呼吸運動、擠壓、操作等影響而發生形變[39]，而三維重建圖像顯示的是采集原始二維圖像時的情況，目前尚無術中實時隨肝臟形變而隨之改變的術中導航圖像。Lv 等[40]的一項研究中，將術前三維重建圖像與術中超聲導航相結合形成實時超聲成像技術，應用于患者的術前規劃及術中導航，結果顯示，術中手術切面與術前規劃一致，且切面都為陰性。目前已有的研究成果包括：方馳華等[8]將 3D 打印模型帶入手術室中與術中實時手術進行對比，不斷調整模型至最佳解剖位置，從而提供直觀的導航，有助于關鍵部位的解剖定位及斷面的脈管處理。Brice Gayet 團隊[28]使用增強現實技術，將虛擬圖像與術中所見圖像融合為一個增強現實圖像，并顯示到一塊新增加的顯示屏上，達到實時術中導航的目的。最理想的術中實時直接導航需要虛擬圖像與手術圖像之間的配準，并隨肝臟的形變而隨之變化。就目前的數字化技術來看，需要單獨的一個計算機科學家團隊參與到手術過程中，將三維重建模型與實際手術視野實時進行配準融合。醫學治療方案的選擇需要考慮成本-效益，這種虛擬圖像與術中圖像實時配準的方式雖能使患者獲益增加，但成本太高，暫不能廣泛推廣。另外 Kingham 等[38]應用激光測距掃描儀與術前三維模型進行術中配準，已成功應用于開腹肝切除術術中實時導航，但在腹腔鏡下由于缺乏直接的視覺技術，如肝臟激光測準，故發展基于探針的配準導航系統有望改善術中導航效果。
4 小結
總之，就目前的已有研究結果顯示：三維可視化技術應用于腹腔鏡精準肝切除術術前劃定手術切除面和評估殘肝體積已相對成熟，可提高病灶的可切除性，降低術后肝功能衰竭的風險；而在術中導航的應用上，因三維重建圖像顯示的是采集原始二維圖像時的情況，與實際操作過程中肝臟的外形及解剖位置存在差異，故實時而直觀的術中導航仍有待進一步發展。目前國內外多數研究均為三維重建組與既往病例做比較，未設置同期對照組，故三維重建對腹腔鏡精準肝切除增加患者獲益的證據仍然有限，仍需更嚴格的大宗病例的隨機對照研究證實。
肝切除術是治療多種肝臟外科疾病的重要方法。與傳統開腹肝切除術相比，腹腔鏡精準肝切除術具有患者疼痛更輕、術中出血量更少、術后并發癥更少、住院時間更短等優點[1]。但腹腔鏡肝切除術的發展及推廣應用相對緩慢，復雜多變的肝內解剖結構、腹腔鏡下快速準確止血、術中精確定位病灶位置及肝切緣的準確判斷一直被認為是難點。三維可視化技術以其直觀、清晰和準確的圖像特點，以及強大的后處理程序，正逐步應用于腹腔鏡肝切除術的術前診斷、手術規劃、術中導航等方面，使腹腔鏡肝切除進一步向精準理念靠近。筆者現就三維可視化技術在腹腔鏡精準肝切除術中的研究進展進行綜述。
1 腹腔鏡精準肝切除術的發展歷程
自 1991 年由美國婦產科醫生 Reich 等[2]成功完成首例腹腔鏡肝切除以來，隨著研究的不斷深入和技術的持續改進，其安全性和有效性已得到證實。近 20 多年來，國內外逐漸將腹腔鏡肝切除術用于治療各種肝臟良、惡性疾病，并逐步形成了腹腔鏡精準肝切除的理論技術體系。
1.1 早期嘗試階段
自首例腹腔鏡肝切除術報道以來，國內外多個大型醫療中心進行了腹腔鏡肝切除術的嘗試，但在最初的 10 余年中發展緩慢。在該階段，腹腔鏡肝切除的應用范圍主要是肝邊緣性腫瘤和肝良性腫瘤，限制腹腔鏡肝切除治療肝臟疾病的主要原因是缺乏有效控制出血的方法及器械。
1.2 快速發展階段
2002–2005 年為腹腔鏡肝切除的快速發展階段[3]，在該階段病例數不斷增加，切肝方式由早期的非解剖性肝切除發展到解剖性肝切除、半肝切除術等。難以控制肝臟斷面出血和肝內脈管出血是限制腹腔鏡肝切除廣泛開展的重要原因之一[4]。國內劉榮等[5]首次應用了“先解剖、處理需切除部分肝臟的灌注血管和引流血管，再切斷肝實質”的腹腔鏡解剖性肝切除理念，使得出血的控制得到很大改善。
1.3 普及推廣階段
2006–2010 年為腹腔鏡肝切除的普及推廣階段[3]，經過前 2 個階段之后，腹腔鏡下的斷肝、止血技術及解剖性肝切除理論不斷成熟，將其用于治療各種肝良、惡性疾病變得更加安全而有效，并逐漸從大型醫療中心向基層醫院普及推廣。手術適應證再次擴大，病灶大小不再是絕對禁忌證，是否可行腹腔鏡肝切除更多的是評估第一和第二肝門是否受侵[6]。
1.4 理念升華階段
2011 年至今（2018 年），在手術實踐過程中腹腔鏡肝切除術不斷與精準肝切除理念融合，使腹腔鏡精準肝切除理念得到升華。腹腔鏡精準肝切除的目標是實現“最小創傷侵襲、最大臟器保護和最佳康復效果”。精準肝切除包括術前精確評估、術前精密規劃、術中精準操作和術后精細管理[7]。
2 三維可視化技術概述
近年來，隨著計算機技術的迅猛發展，將計算機技術與醫學影像相結合產生了計算機領域的一個重要分支—三維可視化技術。三維可視化技術通過三維重建二維數據達到重構人體器官組織及病灶圖像的目的，從而提高診斷和治療的精確性和科學性。其中包括將傳統二維醫學圖像重建為三維立體圖像的醫學圖像三維可視化重建技術以及將三維圖像實物化的 3D 打印技術。
2.1 傳統影像技術的局限性
一般情況下用于術前評估、制定手術方案以及術中指引外科醫生操作的影像資料幾乎都是基于二維橫斷面成像形成的影像資料，如超聲、CT、MRI 等。這需要外科醫生的空間想象力，將二維圖像轉化為頭腦中的三維圖像，因而很大程度上依賴于外科醫生的影像學理論基礎和影像判讀經驗，對空間想象能力有較高要求，從而限制了醫學圖像在診療過程中作用的發揮。
2.2 三維可視化技術操作步驟
三維可視化技術的工作原理包括以下幾個步驟：① 收集合格的原始二維圖像數據，目前國內外多為收集薄層 CT 掃描圖像；② 對收集到的圖像數據進行降噪、改善失真等圖像預處理以改善圖像質量；③ 對收集到的數據進行個體化圖像分割；④ 結構毗鄰關系的圖像構建；⑤ 根據需要進行多種后期處理，如：對不同組織進行透明化處理、脈管清晰化處理、將不同器官組織以不同顏色標記、對器官設置虛擬切除面模擬手術、測算器官體積等處理；⑥ 將重建后所得的三維圖像導入到 3D 打印機上進行打印，國內方馳華團隊[8]采用的是 Spectrum ZTM 510（3D systems，美國）打印機打印的 1∶1 的 3D 物理模型。
3 三維可視化技術在腹腔鏡精準肝切除術中的應用
三維可視化技術在開腹肝切除中的應用研究相對較多，相關研究結果顯示，于開腹肝切除術中應用三維可視化技術，可達到清晰顯示肝內脈管系統走行情況及存在的變異、清晰顯示肝臟病灶與周圍組織之間的空間關系的效果[9]，結合虛擬肝切除選擇最佳手術方案，可使肝臟可切除性提高、術中出血更少及術后住院時間縮短[10-11]。然而，通過腹腔鏡進行肝臟切除時外科醫生不能通過手指壓迫進行緊急止血、喪失了三維視覺及深度覺、缺乏觸覺反饋、術中運動范圍有限等因素，導致了在腹腔鏡下行肝切除術需要更加精確和精準的術前評估及術中導航。國內邵賢等[12]通過對比三維重建組與非三維重建組發現，三維重建組與非三維重建組的手術時間 ［（141±36）min 比（207±66）min］ 和出血量［（274±88）mL 比（418±189）mL］ 比較差異均有統計學意義。賈萌[13]的研究中包含了三維重建技術聯合腹腔鏡精準肝除術組 30 例（聯合組）和腹腔鏡精準肝切除組 30 例（對照組），通過聯合組與對照組的比較，結果顯示：聯合組較對照組的術中出血量［（214.49±35.28）mL 比（379.57±42.89）mL］ 顯著減少，術后并發癥總發生率（13.33% 比 43.33%）、術后半年復發轉移率（3.33% 比 20.00%）及術后半年死亡率（3.33% 比 26.67%）顯著降低。腹腔鏡精準肝切除的核心理念是，以最少的創傷換取最佳的康復效果，具體體現在術前精確評估、術前精密規劃、術中精準操作、術后精細管理等方面[7]。三維可視化技術可應用術前以及術中對外科醫生的指導，使精準外科理念更好地融入到肝臟疾病的診治過程中。
3.1 術前精確評估
3.1.1 解剖展示
通過對二維影像資料進行三維重建并結合透明化處理技術可得到清晰的三維重建圖像，能直觀地顯示各個結構之間的空間位置關系，并且可以任意組合觀察（圖 1）。術前主刀醫師仔細觀察三維圖像可減少術中損傷。對肝門靜脈進行重建可清晰地顯示出肝門靜脈的 4 級分支[14]，進行肝臟個體化分段，對制定最優的個體化手術方案有益[15]。通過預知變異的血管，配合術中對血管進行預處理可有效減少出血。腹腔鏡下肝切除的一大難點就是術中出血的有效控制，雖然氣腹的壓力可以一定程度地減少術中創面的小血管出血，但對于較粗的血管作用甚微[16]。Cai 等[17]認為，出血是腹腔鏡肝切除術中最常見的并發癥，也是導致中轉開腹的常見原因。針對較粗的脈管，術者于手術前通過觀察三維重建圖像仔細分析脈管的走行方向及相互之間的空間位置關系，從而在手術過程中有目的地去顯露這些重要結構，達到預處理重要結構的目的，從而有效地減少術中出血及降低輸血率。控制術中出血和輸血是精準肝切除的核心內容之一，對患者術后的恢復有重要影響[18]。位于肝臟深部的病變在腹腔鏡視野下進行定位是腹腔鏡肝臟切除的又一大難點，通過三維重建可清晰地顯示病變的分布范圍，為病變在肝內定位提供重要支持，同時通過將肝臟實質及相關結構透明化處理可直觀地顯示病變與各脈管結構之間的位置關系及距離；另外，通過將病變與周圍重要結構打印成 3D 物理模型能更直觀地展示病變的空間位置關系，為腹腔鏡精準肝切除提供重要支持[10, 19]。精準肝切除是人文醫學、循證醫學及生物醫學相結合的產物，術前與患者及家屬的直觀有效的溝通對整個診療過程的影響也是不容忽視的，三維可視化技術在醫患之間直觀形象的溝通上也獨具優勢[20-21]。
圖1
示三維重建結果（a–e），其中棕色區域為肝組織，紅色區域為動脈，深藍色區域為肝靜脈及下腔靜脈，淺藍色區域為門靜脈，黃色區域為腫瘤組織，墨綠色區域為膽囊
3.1.2 肝臟體積測算
傳統方法進行肝臟儲備功能評估主要依靠：生化肝功檢查、Child 評分、終末期肝病模型（MELD）評分、吲哚氰綠排泄試驗、二維 CT 粗略估計肝臟體積等方法。二維 CT 粗略估計肝臟體積這種方法在評估病變可切除性與防止術后肝功能衰竭之間難以取得準確的平衡點[22]。“肝切除術前肝臟儲備功能評估的專家共識（2011 版）”[23]指出：“肝臟儲備功能的量化評估結合計算機輔助的肝體積精確測量，對于確定肝臟切除安全限量和合理選擇手術方式具有重要價值”。多數三維可視化軟件自帶有肝臟體積測算功能，可準確計算出總肝體積、病灶體積、待切除肝臟體積和殘肝體積（圖 1e），并計算出殘肝占功能性肝臟的百分比（殘肝百分比=殘肝體積/去瘤肝臟體積）。一般認為，正常肝臟最大可耐受 70%的肝臟體積切除，伴有肝硬變時可耐受 50%的肝臟體積切除[24]，這種精確的體積測算功能結合現有的肝臟儲備功能檢查，可有效降低術后肝功能衰竭的發生率，使得肝臟切除的安全性進一步提高[25-26]，同時在評估肝臟病變可切除性上具有一定的優勢[27-29]。
3.2 術前精密規劃
3.2.1 最佳手術方案的制定
21 世紀肝臟外科新理念倡導精準肝切除，其中精確的手術方案制訂是精準肝切除的重要組成部分。國外 Gruttadauria 等[30]的研究表明，與二維圖像相比，醫生于肝臟切除術中利用三維圖像確定的手術切除范圍的準確性提高了 31%，提示三維重建對肝臟手術方案的設計有重要的意義。在李連海等[31]的一項研究中，研究者在二維影像制定手術計劃的基礎上，再使用三維重建重新制定手術計劃，20 例患者中有 3 例患者更改了手術方案并在術中順利實施，其中 2 例為改變了手術切面、增加了殘肝體積保留；另外 1 例則是二維影像評估為不可切除但經三維重建評估為可切除的病例，按手術計劃順利完成手術。三維重建應用于術前評估手術切除面及殘肝體積的評估已相對成熟。Takamoto 等[32]在一項評估三維模擬軟件應用于解剖性肝葉切除可行性及有用性的研究中證實，術前預切肝臟體積與實際切除標本重量高度相關。國內項楠團隊[33]、方馳華團隊[34]進行的關于三維可視化技術聯合 3D 腹腔鏡應用于肝膽外科的研究結果顯示，所有患者行三維重建指導的手術規劃與實際手術方式一致；國外 Oshiro 等[35]進行的研究結果顯示，實際手術切面和規劃的虛擬手術切面高度一致。
3.2.2 術前虛擬仿真手術
術前虛擬仿真手術是將三維重建所得影像資料結合虛擬仿真手術系統，通過仿真腹腔鏡手術器械，如穿刺器、分離鉗、吸引器等，以建立起虛擬的手術操作環境。術者于術前結合個體化三維重建圖像進行反復手術演練，在虛擬手術過程中術者可不斷摸索選擇最佳的手術入路，從而減少手術入路創傷[36]。腹腔鏡肝臟切除手術入路的選擇主要體現在穿刺管的布位、肝臟游離的順序、入肝血流和出肝血流控制的處理順序、肝臟實質離斷時的入路、標本取出等方面。Aoki 等[37]的研究表明，三維可視化技術用于術前確定穿刺孔位置非常有用，可以有效避免手術鉗之間以及手術鉗與腹腔鏡之間相互干擾。另外，應根據不同的病變定位及病變性質進行手術入路的選擇，確定最佳的肝臟游離的順序、肝血流控制的處理順序、肝臟實質離斷入路等。手術入路的選擇對手術是否能成功實施有很大的關系。另外，在進行虛擬手術演練過程中可熟知在手術進程中將要面對的解剖結構，從而指導手術過程中對脈管的預處理，可縮短手術時間，進而減少再灌注損傷。
3.3 術中精準導航與精細操作
精準的術中導航是三維可視化技術應用于精準腹腔鏡肝切除術的一個重要環節，就目前的研究成果來看，術中導航是最有應用前景的技術，但同時也是最欠缺的一個環節。傳統的二維術中導航主要依靠腹腔鏡下超聲探查，另外還包括術中 CT 及磁共振，但使用較少。Kingham 等[38]的一項研究表明，應用三維可視化技術可將術前三維重建圖像借助解剖標志與實際手術操作視野相融合進行圖像配準，從而在術中實時直接引導手術操作。但在實際操作過程中，肝臟的外形及解剖位置會隨著呼吸運動、擠壓、操作等影響而發生形變[39]，而三維重建圖像顯示的是采集原始二維圖像時的情況，目前尚無術中實時隨肝臟形變而隨之改變的術中導航圖像。Lv 等[40]的一項研究中，將術前三維重建圖像與術中超聲導航相結合形成實時超聲成像技術，應用于患者的術前規劃及術中導航，結果顯示，術中手術切面與術前規劃一致，且切面都為陰性。目前已有的研究成果包括：方馳華等[8]將 3D 打印模型帶入手術室中與術中實時手術進行對比，不斷調整模型至最佳解剖位置，從而提供直觀的導航，有助于關鍵部位的解剖定位及斷面的脈管處理。Brice Gayet 團隊[28]使用增強現實技術，將虛擬圖像與術中所見圖像融合為一個增強現實圖像，并顯示到一塊新增加的顯示屏上，達到實時術中導航的目的。最理想的術中實時直接導航需要虛擬圖像與手術圖像之間的配準，并隨肝臟的形變而隨之變化。就目前的數字化技術來看，需要單獨的一個計算機科學家團隊參與到手術過程中，將三維重建模型與實際手術視野實時進行配準融合。醫學治療方案的選擇需要考慮成本-效益，這種虛擬圖像與術中圖像實時配準的方式雖能使患者獲益增加，但成本太高，暫不能廣泛推廣。另外 Kingham 等[38]應用激光測距掃描儀與術前三維模型進行術中配準，已成功應用于開腹肝切除術術中實時導航，但在腹腔鏡下由于缺乏直接的視覺技術，如肝臟激光測準，故發展基于探針的配準導航系統有望改善術中導航效果。
4 小結
總之，就目前的已有研究結果顯示：三維可視化技術應用于腹腔鏡精準肝切除術術前劃定手術切除面和評估殘肝體積已相對成熟，可提高病灶的可切除性，降低術后肝功能衰竭的風險；而在術中導航的應用上，因三維重建圖像顯示的是采集原始二維圖像時的情況，與實際操作過程中肝臟的外形及解剖位置存在差異，故實時而直觀的術中導航仍有待進一步發展。目前國內外多數研究均為三維重建組與既往病例做比較，未設置同期對照組，故三維重建對腹腔鏡精準肝切除增加患者獲益的證據仍然有限，仍需更嚴格的大宗病例的隨機對照研究證實。
