CT平扫肾脏矢状位重建后认知影像融合在超微经皮肾镜取石术中的临床应用

尹冰德，何 昶，陆旭伟，郭锥锋，杨 帆，何敏坷，黄嘉琦，巫嘉文，王 杭

(1.复旦大学附属闵行医院泌尿外科，上海 211099；2.复旦大学附属中山医院泌尿外科，上海 200032)

经皮肾镜取石术(percutaneous nephrolitho-tomy,PCNL)是复杂性肾结石的一线治疗方式[1]。快速清除结石及较高的清石率是PCNL的显著优势，可能出现严重并发症是制约其推广的重要原因。经皮肾通道的大小通常与出血有关，随着通道直径的增大出血量会有一定的增多。精准目标肾盏穿刺是减少输血、介入止血甚至肾切除等严重出血并发症的关键所在。目前使用范围最广的经皮肾穿刺定位方式为术中X线造影和超声实时定位，各有优缺点其中超声定位时除了探查肾脏本身，还需辨别肾脏与邻近器官的关系、肾盂肾盏的相对立体结构及穿刺目标盏的结石清除效率等[2]。我们发现计算机断层扫描(computed tomography,CT)平扫肾脏矢状位重建时，其影像图像与术中超声引导时采用肾脏纵切探查的声像图高度符合，术前拟定穿刺目标肾盏，术中可通过认知融合超声引导下穿刺。本文将探讨CT平扫肾脏矢状位重建在认知影像融合(CT-US)指导术中超声实时引导下超微经皮肾镜取石术(super-mini PCNL，SMP)的临床应用，并介绍初步研究结果。

1 资料与方法

1.1 临床资料对2019年6月至2020年5月在我院行SMP的患者进行回顾性研究。观察两组的目标盏选择时间(从B超探查开始到成功穿刺目标盏)，手术时间(从穿刺开始至手术结束完成)等围手术期相关数据，主要观察指标为目标盏选择时间。患者术前完善中段尿培养及药敏、血常规、C反应蛋白、降钙素原及肾脏CT检査。术前合并感染患者使用抗菌药物复查提示感染控制后(中段尿培养转阴及各项指标明显好转如血常规、C反应蛋白、降钙素原等)手术。术后腹部平片(kidney ureter bladder,KUB)检查发现残余结石直径>4 mm为有意义结石残留。术后监测患者体温、神志、血压，如考虑有脓毒血症应立即给予心电监护、吸氧，泰能等特殊抗生素抗感染治疗，如低血压使用去甲肾上腺素，必要时使用糖皮质激素(如氢化可的松)。认知影像融合：术前基于CT平扫肾脏矢状位重建对肾脏穿刺目标盏、路径初步建立认知，术中应用于超声引导下经皮肾手术的方法。结石直径：取结石最大径(cm)。

1.2 主要设备64排螺旋CT(德国西门子公司)；上海瑞柯恩激光技术有限公司，型号H3B。

1.3 方 法

1.3.1CT平扫肾脏矢状位重建 CT-US组术前行CT平扫检査(图1A、B、C)，最小扫描层面为0.625 mm，术前、术中PCAS系统下行肾脏矢状位重建(图1D、E)。

1.3.2手术步骤 在截石位输尿管镜下逆行插入F5输尿管导管，接输液器逆行重力灌注充盈肾集合系统(术中发现结石坠入输尿管时改用人工注水)。然后改为俯卧位。CT-US组结合CT平时肾脏矢状位重建进行定位引导，即在B超初步定位后参考CT肾脏矢状位重建影像进行微调，根据拟定的目标盏进行穿刺。在成功穿刺目标盏见清亮尿液流出后置入“J”形导丝，拔除穿刺针外鞘，切开皮肤1 cm,使用筋膜扩张器逐级扩张通道至F12,更换F14金属扩张器，置入F14 SMP肾镜,连接负压清石系统，将结石清除，COOK超滑导丝引导下顺行留置F6输尿管支架管，根据术中清石情况考虑是否无管化,术毕。US组采用传统术中超声进行定位引下SMP(图1F)。

1.3.3统计学方法 采用SPSS 22统计软件处理数据。方差齐性的变量以均数表示。偏态分布定量变量以中位数表示;定性变量以率表示。两组样本均数比较釆用独立样本t检验。两组间定性变量比较采用χ2检验，必要时釆用Fisher’s精确检验。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

本研究共纳入53例患者。CT-US组28例，男性18例，女性10例;平均年龄50.46(25～77)岁；平均体重指数(body mass index,BMI)24.53(22～27)；平均结石最大径3.8(1.5～5.0)cm；部分鹿角形结石9例，非鹿角形结石12例，输尿管上段结石7例。B超组25例，男性14例，女性11例;平均年龄49(29～70)岁；平均BMI 23.8(20.5～27.05)；平均结石最大径2.9(1.5～4.2)cm；部分鹿角形结石10例，非鹿角形结石9例，输尿管上段结石6例。

A：CT平扫横断面；B：CT平扫肾脏矢状位重建示意;C：CT平扫冠状位重建示意;D：肾脏矢状位重建指肾脏纵轴方向重建；肾脏矢状位重建后提示术前拟定穿刺目标盏、穿刺深度、穿刺体表位置，更符合术中超声定位时图像，通过认知融合指导超声引导下穿刺；E：冠状位重建后影像图片提示肾脏与周围器官的关系不符合超声实时定位时的关系，不利于术前明确穿刺目标肾盏；F：同一患者实时超声定位图像。图1 CT平扫冠状位与肾脏矢状位重建的不同及超声实时定位图像

3 讨 论

精准的肾盏穹窿穿刺是PCNL成功的关键,成功的穿刺可以最大限度地减少围术期并发症的发生并提高清石率[3]。超声定位下PCNL穿刺相比于X线定位更有优势,可避免射线辐射造成的潜在损伤，也可降低邻近器官组织的损伤,但由于B超影像的特殊性及专业性,学会判别超声下的组织器官声像图需要专业的学习及长时间的超声操作积累。PCNL术中穿刺需要泌尿外科医生对肾盂、肾盏的三维结构及穿刺路径与肾周组织器官关系有深刻的理解，而传统超声定位穿刺术前判读IVP及CTU对术中超声定位的帮助相对有限。复杂性肾结石依肾盏复杂的解剖结构分布，KUB、IVU、及CTU不能全面清晰地显示结石形态及与周围组织器官的三维关系，不能精确拟定穿刺通道方向和路径[4]。

PCNL术中超声定位穿刺时需要找到最佳的穿刺平面，此穿刺平面为肾脏矢状位在体表的投射(图1B)。CT平扫重建采用肾脏矢状位(肾脏纵轴方向)可以显露此穿刺平面，且符合术中超声探查肾脏纵轴时完整展现肾盂及各个肾盏时的穿刺原则。此时CT影像截面与超声定位时肾脏纵轴探查的声像图高度符合，重建的方向与穿刺时超声探头平行，尤其对于习惯采用头端穿刺方法时，术前明确目标肾盏穿刺路径是否有损伤肝脏、脾脏及胸膜的风险。术前拟定体表穿刺点及体表标志，减少术中超声探查定位时间，显著缩短定位时间，精准建立皮肾通道，减少术中术后出血。相对于传统的超声定位穿刺方法，术前CT平扫肾脏矢状位重建，确定更为合理的穿刺目标盏、穿刺点与重要体表标记的关系及穿刺路径，可显著减少术中、术后出血量。

本研究结果(表1)提示CT-US组术前、术后血红蛋白差值显著低于B超组,术前肾脏矢状位重建后的CT平扫图像利于术中认知融合穿刺，更能精准穿刺肾盏穹隆，减少穿刺肾柱或直接穿刺肾盂导致出血甚至血肿形成的发生[5]。SMP手术一般出血量较少，超声引导精准肾盏穹窿穿刺及多普勒超声可避开穿刺路径的血管时出血会更少[6]。结果提示血红蛋白下降幅度稍高，考虑与术后输液血液稀释有关。精准的肾盏穹窿穿刺更利于术中结石清除及手术时间，两组病例我们应用SMP，皮肾通道常规采用F14，我们认为结石清除率和手术时间与目标肾盏的选择有关，术中出血及血块形成影响手术视野，一定程度上影响结石的清除。因此，我们认为减少术中、术后出血及提高结石清除率更得益于术中精准穿刺，术前拟定合理目标肾盏并确定穿刺路径有利于术中穿刺的实施。

表1 CT-US组与US组的相关指标比较

CT平扫肾脏矢状位重建的优点在于：①术前模拟了经皮肾穿刺时超声定位肾脏纵轴，利于术前了解肾脏集合、前后组肾盏分布，利于肾盏精准穿刺；②术前熟悉肾脏邻近器官分布，确定穿刺目标肾盏路径，减少穿刺术中邻近脏器损伤(肝、脾、肺、胸膜及肠管)；③CT平扫肾脏矢状位重建部分符合经皮肾穿刺窗口，利用体表标志，可初步确定体表穿刺点及穿刺进针方向。④CT平扫肾脏矢状位重建可以基本了解肾输尿管结石、肾积水及肾盂肾盏分布情况，不需要注射造影剂、对肾功能无影响、无需二次甚至多次扫描检查、耗时短等优势，人体接受的放射剂量远低于CT尿路造影，可以在短期内重复检查随访[7]。SMP的优势在于术中、术后出血相对较少，且术中联合负压吸引装置，手术过程中保持肾盂低压状态，能大幅降低术中、术后感染及脓毒血症的发生，但精准的肾盏穹窿穿刺仍然是手术成败及降低手术并发症发生率的决定因素[8]。SMP在治疗直径<2 cm的肾结石方面优势更大，且安全性更高，对于大负荷结石可考虑分期手术。虽然SMP手术时间较长，但出血和术后疼痛的发生率明显较低，住院时间较短[9]。

融合影像技术以往更多应用在前列腺活检及肝脏肿瘤射频消融中，此技术可以使穿刺更加精准[10-13]。融合影像技术可融合CT与B超的优点，增加空间定位能力，在解剖结构上更加形象具体[14]。但融合影像技术目前仍然不能完全依赖融合技术，需要发挥人的主观能动性进行调整，依靠人的肉眼进行图像的对比和调整，在对位精度上还无法做到完全精准，尚无法在高度精确的数字领域实现CT与超声影像的完全统一。我们认为肾脏矢状位重建后的CT影像可进行术中连续翻页播放，术中使用认知影像融合进行超声定位，基层医院同样容易实现，更有利于术中超声定位，减小PCNL的手术难度，降低手术并发症发生率[15]。

综上所述,我们初步研究发现，采用CT平扫肾脏矢状位重建后认知影像融合指导术中超声定位技术进行SMP是安全有效的，尤其对于初学者来说可以显著缩短穿刺定位的学习时间，相对于传统超声定位,具有更加精准的定位效果。认知影像融合技术具有操作简单、成本低的优势，设备优势低的基层医院也可应用。本研究属于回顾性研究且认知影像融合具有较强的主观能动性，客观评价较弱。我们拟进一步整合CT影像输入计算机软件进行术中超声融合，研究对影像融合及人工智能辅助穿刺系统进行深入。