计算机辅助三维定量分析及模拟手术设计系统在精准肝切除中的应用*
2012-11-28朱志军曾志贵李俊杰
高 伟 朱志军 魏 林 曾志贵 杨 涛 吴 迪 李俊杰 王 建
计算机辅助三维定量分析及模拟手术设计系统在精准肝切除中的应用*
高 伟 朱志军 魏 林 曾志贵 杨 涛 吴 迪 李俊杰 王 建
目的:探讨计算机辅助三维定量分析及模拟手术设计系统在精准肝切除中的应用。方法:应用IQQA肝脏CT影像解读分析系统对17例拟行精确肝切除的患者进行肝脏三维重建,精确定位肝脏肿瘤并明确肿瘤与血管的解剖关系,计算全肝体积、拟切除肝脏体积、剩余肝脏体积,计算剩余肝脏体积与标准化全肝体积的比值(RSLVR),并据此设计手术方案。结果:17例患者的全肝体积平均为(1 744.5±881.6)cm3,拟切除肝体积平均为(919.2±884.4)cm3,剩余肝体积平均为(825.3±228.6)cm3,RSLVR平均为(67.6±22.3)%。所有患者均行解剖性肝切除,手术过程顺利,术后并发症包括胆漏1例,胸腔积液6例,中等量以上腹水4例,肺感染1例。结论:计算机辅助三维定量分析及模拟手术设计系统可精确定位肝脏肿瘤,并辅助设计最优化的手术方案。
肝切除术 计算机辅助设计 成像,三维 肝肿瘤
近年来,随着现代科学技术的快速发展以及循证医学、人文医学的兴起,肝脏外科逐渐由传统经验外科模式向现代精准外科模式转变。精准肝切除的理念和技术涵盖以手术为核心的外科治疗全过程,包括术前评估、手术规划、术中操作和术后管理等。其中基于数字外科平台的肝脏三维定量分析及模拟手术设计系统可建立肝脏三维解剖模型,精确定位肝脏肿瘤并了解肿瘤与肝脏血管的解剖关系,在此基础上进行合理的手术设计,实施个体化的精准肝切除手术,可降低患者手术风险,改善患者预后。本研究对我院2010年6月—2011年6月实施的精准肝切除手术17例患者的临床资料进行分析,以期探讨计算机辅助三维定量分析及模拟手术设计系统在精准肝切除中的应用价值。
1 资料与方法
1.1 一般资料 17例中男13例,女4例,年龄32~74岁,平均(51.8±10.1)岁,原发疾病包括原发性肝癌11例,转移性肝癌1例,肝门胆管癌1例,肝血管瘤4例。17例患者中11例肿瘤为单发,6例肿瘤为多发;其中16例患者肿瘤为单叶分布。17例中11例为乙肝表面抗原阳性,且伴有肝硬化。术前肝功能分级为Child A级16例,Child B级1例;吲哚菁绿15 min滞留率均<10%。
1.2 肝脏三维重建及体积计算 采用64排多层螺旋CT进行上腹部平扫和三期增强获得二维数据,应用美国EDDA公司的IQQA肝脏CT影像解读分析系统进行三维重建,通过全方位多角度的解剖观察,明确肝脏血管的解剖与变异、肝脏肿瘤与血管的解剖关系、拟切断的重要血管结构等,在肝脏三维模型上计算出全肝体积、肿瘤体积、拟切除肝脏体积、剩余肝脏体积等数据,并计算剩余肝脏体积与标准化全肝体积的比值(RSLVR)。
1.3 计算机辅助手术设计 根据患者肝功能分级、肝脏储备功能评估、肝硬化程度、肝脏影像解剖特点、肿瘤与肝内血管的解剖关系等,在计算机辅助下进行手术方案设计,其主要内容包括:(1)确定肝脏切除范围。根据病灶的大小、位置以及邻近的血管关系,确定需彻底切除的肝脏范围。(2)确定剩余肝脏体积。对于正常肝脏,要求RSLVR>30%,对于存在肝硬化的肝脏,要求RSLVR>40%。(3)确定血管重建与否。对于邻近肿瘤的血管结构,根据患者肝硬化程度及剩余肝脏体积,确定其切除后是否需要重建。
1.4 肝脏切除手术 所有患者均采用低中心静脉压麻醉,开腹后首先经术中超声验证术前影像学评估结果并确定肝内主要血管走行,行半肝切除时先解剖第一肝门,然后应用超声吸引刀沿预定肝脏分割平面离断肝实质,完成肝脏切除手术。
2 结果
2.1 肝脏体积的测量 全肝体积平均为(1 744.5±881.6)cm3,拟切除肝体积平均为(919.2±884.4)cm3,剩余肝体积平均为(825.3±228.6)cm3,RSLVR平均为(67.6±22.3)%。其中6例无肝硬化患者,RSLVR均>30%;11例有肝硬化患者,RSLVR均>40%。
2.2 手术方案设计及实施 应用计算机辅助手术设计,3例(17.6%)更改了原来手术方案,其中2例扩大了肝切除范围。1例增加了肝中静脉重建。17例患者中行右半肝切除3例,左半肝切除5例,左外叶切除1例,右后叶肝切除2例,右前叶肝切除1例,右三叶联合尾状叶切除1例,Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ段切除1例,Ⅵ段肝切除1例,Ⅶ段肝切除1例,Ⅷ段肝切除1例。手术过程均较顺利,术中出血量100~3 000 mL,平均(982±855)mL,其中11例不需要输血。术后早期患者肝功能均顺利恢复,术后主要并发症包括:肝断面胆漏1例,胸腔积液6例,中等量以上腹水4例,肺感染1例。本组1例患者为肝右叶巨块型肝癌,肿瘤紧邻肝中静脉主干,肿瘤直径9.3 cm,肿瘤体积897.9 cm3,全肝体积 2 214.3 cm3,标准肝体积 1 331 cm3,左半肝体积736 cm3,设计如下手术方案:右半肝切除同时切除肝中静脉,以异体血管重建肝中静脉,可获得阴性切缘,并保证剩余肝脏回流完整,见图1~6。
另1例为第V段肝癌,肿瘤邻近门静脉右支,最初设计手术方案为第V段单段肝切除,由于要保留肝门血管、胆管结构,肿瘤切除范围不够,经测量左半肝体积为726 cm3,占标准肝质量的55.9%,最终选择右半肝切除术,可获得足够的切除范围,见图7、8。
3 讨论
1888年,德国外科医生Langenbuch成功完成的世界首例择期肝脏切除术,标志着现代肝脏外科的诞生。肝脏外科在百年演进历程中,经历了楔形肝切除、规则性肝叶切除、不规则局部肝切除、解剖性肝段切除等发展阶段。近年来外科学理念发生了巨大改变,“以最小创伤获取最佳康复”成为现代外科的追求目标,传统经验外科模式逐渐向现代精准外科模式转变。精准外科理念在肝脏外科主要表现为精准肝切除,这一概念是以肝脏解剖学、生理学、病理学为理论基础,以先进的IT技术、现代医学影像学、外科技术进步为技术依托提出的现代肝脏外科新理论,倡导以患者的最佳预后为目标,彻底切除病灶,最大限度减少肝组织损伤和出血,确保剩余肝脏结构和功能的完整。
计算机辅助三维定量分析及模拟手术设计系统在精准肝切除中的应用价值首先表现为肝脏肿瘤的精确定位,提高手术的精确性。三维影像的应用可以显著提高外科医生对肿瘤定位的准确性,同时还可以显著提高手术切除的精确性[1]。三维系统对肿瘤定位的优越性主要表现在亚段水平,对于伴有肝硬化的患者,解剖性亚段切除具有重要意义。在二维影像学基础上对肿瘤定位判断的准确率与医师的临床经验水平成正相关,即临床经验越丰富的医师,诊断率就越高,而运用三维影像学资料,经验层次不同的医师对肿瘤定位判断的准确率差别不明显[2]。
其次是肝脏容积的精确测量。应用二维和三维方法进行肝脏体积测量,其结果并无差异[3-4],但二维方法影响测量误差的人为因素较多,无规律性。有报道三维测量的肝脏容积较二维方法更加精确,这种差异与测量软件的性能有关[5-6]。笔者更倾向于应用三维方法进行肝脏体积计算,原因是应用三维方法计算肝体积操作简单,耗时较短,且三维方法可计算每支门静脉和肝静脉的供血和引流区域,从而实现肝段甚至亚段的肝脏体积测量,这是二维方法难以完成的。
最后是应用计算机进行辅助手术设计。应用三维影像系统可进行多角度、全方位的观察,清晰分辨出肝脏器官的组织结构、解剖特点、病变部位及其与周围正常肝脏血管、胆管等肝内管道系统的毗邻关系[7-8]。文献报道,应用三维影像系统进行辅助手术设计,33%的患者会更改手术方案(扩大切除范围或增加肝内血管重建)[9]。本组17例患者应用计算机辅助三维定量分析及模拟手术设计系统进行辅助手术设计。
术前精确的影像学评估是精准肝脏外科的前提之一,计算机辅助三维定量分析及模拟手术设计系统可精确定位肝脏肿瘤,计算肝段或者亚段的肝脏体积,明确肿瘤临近的血管解剖关系,最终辅助设计最优化的手术方案,在精准肝脏外科领域有着广泛的应用前景。
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Application of Computer-Assisted 3-Dimensional Quantitative Assessment and Virtual Surgical System in Precise Hepatectomy
GAO Wei,ZHU Zhijun,WEI Lin,ZENG Zhigui,YANG Tao,WU Di,LI Junjie,WANG Jian
Department of Transplant Surgery,Tianjin First Center Hospital,Tianjin 300192,China
Objective:To assess the effect of computer-assisted 3-dimensional quantitative assessment and virtual sur⁃gical system for precise hepatectomy.Methods:The clinical data of 17 patients who had undergone precise hepatectomy were retrospectively analyzed.EDDA’s IQQA®-Liver was used for the constructed 3-dimensional imaging of liver.The ana⁃tomic relationship between hepatic vessel and tumor was analyzed.The total liver volume,predicted resection volume,the remnant liver volume and remnant-standard liver volume ratio(RSLVR)were calculated,and then the operative program was planned.Results:The mean value of total liver volume was(1 744.5±881.6)cm3,the predicted resection volume was(919.2±884.4)cm3.The remnant liver volume was(825.3±228.6)cm3,and RSLVR was(67.6±22.3)%in 17 patients.All patients re⁃ceived anatomical hepatectomy.The postoperative complications included 1 case of bile leak,6 of pleural effusion,4 of moder⁃ate or massive ascites and 1 of pulmonary infection.Conclusion:The computer-assisted 3-dimensional quantitative assess⁃ment and virtual surgical system helped to determine the tumor localization and to plan optimal liver resection operation.
hepatectomy computer-aided design imaging,three-dimensionalliver neoplasms
10.3969/j.issn.0253-9896.2012.02.005
*天津市科委重点项目(项目编号:102CGYSF00500)
300192 天津市第一中心医院移植外科
(2011-07-28收稿 2011-08-01修回)
(本文编辑 闫娟)
Figure 1 Computed tomography imaging of tumour in right lobe of liver approach medium-sized vein图1 CT影像提示肝右叶肿瘤临近肝中静脉
Figure 2 Three-dimensional comput⁃er reconstruction of the relationship between tumour and medium-sized vein of liver图2 计算机三维重建显示肿瘤与肝中静脉的关系
Figure 3 Three-dimensional computer reconstruction of the congestion area(blue col⁃or)at the left of internal lobe after resection of medium-sized vein图3 计算机重建切除肝中静脉后左内叶的淤血区域(蓝色)
Figure 4 The congestion area at IV after blocking medium-sized vein of liver图4 阻断肝中静脉后第IV段区域淤血
Figure 5 Reconstruction of medi⁃um-sized vein of liver by variant blood vessel图5 以异体血管重建肝中静脉
Figure 6 Disappeared congestion area after reconstruction of medium-sized vein of liver图6 重建肝中静脉后淤血区域消失
Figure 7 Computed tomography imaging of position of tumour图7 CT影像显示肝脏肿瘤位置
Figure 8 Three-dimensional computer reconstruction of the relationship between tumour and blood vessel图8 计算机三维重建显示肿瘤与血管的关系