三维重建技术与二维影像辅助肝切除术的Meta分析

乔婷，王峻峰，胡苹苹，晋云，杨超，石万红

（1.昆明理工大学附属医院&云南省第一人民医院肝胆外科/数字医学研究中心，云南昆明650034；2.昆明医科大学附属医院器官移植科，云南昆明650034）

肝脏是人体内脏里最大的器官，人体消化系统中最大的消化腺，尿素合成的主要器官，也是新陈代谢的重要器官，在生命活动中占很重要的地位[1]同时也是肿瘤好发部位之一。

病理学检查在指导临床治疗和评估，疾病预后方面仍然具有重要的地位和作用，特别是对疑难肝脏疾病的确诊至关重要[2]，因此诊断肝脏病灶是否为良、恶性的标准依然是活组织检查，但活检并不能全面评估病灶的信息，而影像学技术在一定程度上减少了肝穿刺活组织检查的需求[3]。

传统上，临床外科医师应用彩色多普勒超声、CT、MRI 等相关辅助检查[4]，对B 超、CT、MRI 提供的二维图像进行术前解剖定位和模拟切除。医生凭借经验和阅历对于患者的二维医学图像进行诊断和术前方案的制定，其主观性较强，但却具有很大的不确定性[5]。

计算机技术和影像技术的快速发展，使医学影像三维重建技术逐步应用于临床。三维重建借助计算机图像处理技术对B 超、CT、MRI 的二维断层图像序列高通量地提取大量影像信息，实现肿瘤分割、特征提取和模型建立，将二维影像转变为具有立体效果的三维图像，并凭借对海量影像数据信息进行更深层次的挖掘、预测和分析来辅助医师做出最准确的诊断。相比于传统的二维影像，三维重建能更好的描述肝脏病灶形态特征和三维解剖结构，可以对重建后的立体结构进行不同角度的观察测量、定位剖切，然后应用于诊断、术前方案制定和治疗、术后评估等各个环节，为诊疗手段提供更为准确的数字式信息，使检测结果更加直观清晰，弥补平面检测结果的不足。但三维重建技术是否在肝脏切除中更有优势，目前还缺乏高质量证据的支持。因此，本文系统评价应用三维重建技术与二维影像比较辅助肝切除术的临床效果，为临床治疗方案的选择提供参考。

1 资料与方法

1.1 纳入与排除标准

1.1.1 研究类型国内外公开发表的，在肝切除术中应用三维重建技术的临床研究。首选随机对照试验（randomized controlled trial，RCT），若无RCT，则纳入其他类型的临床对照试验。

1.1.2 研究对象经过临床诊断患有原发性肝脏良、恶性肿瘤、肝胆管结石病、肝脏转移性肿瘤或其他需要外科手术治疗疾病的患者。

1.1.3 干预措施试验组术前应用三维重建技术评估肝脏；对照组术前应用常规二维影像进行相关的术前评估。

1.1.4 结局指标⑴手术后并发症发生率；⑵手术后肝功能（衰竭）发生率；⑶术中出血量；⑷术后复发率；⑸术后1年生存率。

1.1.5 排除标准⑴重复发表的文献；⑵非中、英文文献；⑶原始研究数据无法提取；⑷干预措施不相符；⑸试验设计中未设置对照组（二维组）。

1.2 文献检索策略

计算机检索EMbase、PubMed、The Cochrane Library、CNKI、万方数据库及VIP 数据库，搜集国内外公开发表的有关三维重建技术与二维影像辅助肝切除术比较的临床试验，检索时限从建库至2018年12月。英文检索词包括：Three-Dimensional Reconstruction；3D Visualization、Hepatectomy；Hepatectomies。中文检索词包括：三维重建；三维可视化技术；3D（Three Dimensional）；肝切除术等。

1.3 文献筛选与资料提取

首先筛除重复发表的文献，然后通过阅读标题进行文献筛选，在排除明确不相关的文献后，进一步阅读文献摘要和全文，最终确定是否纳入。资料提取主要内容包括：⑴基本资料。第一作者、发表年份、研究时间、研究设计类型、样本量、所研究的疾病类型。⑵研究对象的基本特征。年龄、性别和疾病状况等。⑶干预措施。术前评估方法和术后实际测量指标等。⑷偏倚风险评价的关键要素。⑸所关注的结局指标和结果测量数据。术后并发症发生率、术中出血量、术后肝功能衰竭发生率、术后复发率和生存率。

1.4 纳入研究的偏倚风险评价

因未检索到RCT，所以使用纽卡斯尔-渥太华量表[6]（The Newcastle-Ottawa scale，NOS）对纳入研究的偏倚风险进行评价。

1.5 统计学处理

应用Cochrane 协作网提供的RevMan 5.3 软件对数据进行分析。连续性变量采用均数差（mean difference，MD）为效应统计量，二分类变量采用比值比（odds ratio，OR）和95% 置信区间（confidence interval，CI）衡量效应分析统计量，以漏斗图判断发表偏倚，并利用Stata 15.0 进行Egger分析检验。以P<0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 文献筛选结果

初检共获得相关文献601 篇，经过逐层筛选后，最终纳入12 个临床研究。文献筛选流程及结果见图1。

图1 文献筛选流程图Figure 1 Literature screening process

2.2 纳入文献的基本特征

共纳入有效文献12 篇[7-18]。其中9 篇[7-15]涉及术后并发症发生率，5 篇[8-9,11,15-16]涉及术后肝功能衰竭发生率，9 篇[7-8,11-17]涉及术中出血量，6 篇[7,9,12,15,18]涉及生存率。共包括1 428 例患者，其中二维组705 例，三维组723 例。纳入研究的基本特征见表1，偏倚风险评价结果见表2。

表1 纳入研究的基本特征Table 1 Basic characteristics of the included studies

表2 纳入研究的偏倚风险评价结果Table 2 Results of the bias risk evaluation in the included studies

2.3 Meta分析结果

2.3.1 术后并发症发生率共纳入9 个研究[7-15]。固定效应模型Meta 分析结果显示，三维组术后并发症发生率低于二维组（OR=0.69，95%CI=0.51～0.92，P=0.01），两组差异有统计学意义（图2）。

图2 三维组与二维组术后并发症发生率比较的Meta分析Figure 2 Meta-analysis of comparison of postoperative complications between three-dimensional group and two-dimensional group

2.3.2 术中出血量共纳入9 个研究[7-8,11-17]。随机效应模型Meta 分析结果显示，三维组术中出血量少于二维组（MD=-63.85，95%CI=-98.66～-29.04，P=0.000 3），两组差异有统计学意义（图3）。

图3 三维组与二维组术中出血量比较的Meta分析Figure 3 Meta-analysis of the comparison of intraoperative blood loss between three-dimensional group and two-dimensional group

2.3.3 术后肝功能衰竭发生率共纳入5 个研究[8-9,11,15-16]。固定效应模型Meta 分析结果显示，三维组术后肝功能衰竭的发生率低于二维组（OR=2.19，95%CI=0.96～5.00，P=0.06），两组差异有统计学意义（图4）。

图4 三维组与二维组术后肝功能衰竭发生率比较的Meta分析Figure 4 Meta analysis of the comparison of the incidence of liver failure between three-dimensional group and two-dimen‐sional group

2.3.4 术后复发率共纳入5 个研究[7-8,15,17-18]。固定效应模型分析结果显示，三维组少术后复发率低于二维组（OR=0.29，95%CI=0.16～0.53，P<0.000 1），两组差异有统计学意义（图5）。

图5 三维组与二维组术后1年复发率比较的Meta分析Figure 5 Meta-analysis of the comparison of the postoperative 1-year recurrence rates between three-dimensional group and two-dimensional group

2.3.5 术后生存率共纳入6 个研究[7-9,12,15,18]。固定效应模型Meta分析结果显示，三维组术后生存率高于二维组（OR=2.43，95%CI=1.61～3.68，P<0.000 1），两组差异有统计学意义（图6）。

图6 三维组与二维组术后1年生存率比较的Meta分析Figure 6 Meta-analysis of the comparison of the postoperative 1-year survival rates between three-dimensional group and twodimensional group

2.3.6 敏感度分析 在RevMan 5.3 软件中，采用逐一剔除单个纳入研究的方法对结局指标进行敏感性分析，合并结果未发生较大改变，说明本研究Meta 分析结果较为稳定。

2.3.7 发表偏倚基于术后并发症发生率指标，用RevMan 5.3 软件绘制漏斗图进行发表偏倚分析，结果显示各研究在漏斗两侧分布不完全对称，提示可能存在发表偏倚（图7）。用Stata 15.0 进行Egger分析，结果显示无明显偏倚（95%CI=-22.292 93～28.708 56，t=0.30，P=0.775）（图8）。

图7 基于术后并发症发生率的漏斗图Figure 7 Funnel plot based on incidence of postoperative complication

图8 Egger回归图Figure 8 Egger regression plot

3 讨论

3.1 医学影像三维重建的发展与应用

医学影像三维重建利用计算机图像处理技术对传统二维影像学检查的数据进行分析计算、分割提取、图像融合等处理[20]，进行虚拟手术演示以及三维图像测量，使临床外科医师可借助医学三维手术仿真、术中导航等操作系统，为术前精确评估、规划手术方案，进行手术操作提供了更直观更准确的数据支持。

上世纪70年代开始，医学影像成像设备不断改善，医学成像方法越来越多。新的成像技术为观察组织和器官的功能提供了非常有效的手段，因此而成为重要的医疗诊断工具。但二维影像很难满足准确的术前评估和术前规划的要求，只能对病情做定性分析，诊断的结果取决于读片经验和对医学影像的主观理解。不同的医生诊断相同的疾病时，有时会诊断出不同的结果。90年代以后，计算机图像处理技术迅速发展，并逐步渗透到医疗领域。利用计算机对二维图像进行分析处理，分割提取，三维重建等；多角度、多层次分析和观察病灶，对感兴趣区域做出定性和准确的定量分析，从而提高了医疗诊断的准确性和正确性。随着三维重建技术在临床上的逐步推广应用，该技术从骨科辅助置钉[21]、神经外科颅脑模型的重建[22-23]、整形外科[24-27]等领域，逐步过渡到了肝胆外科领域[28]，成为肝胆外科疾病的术前诊断评估、手术规划制定，术中指导、术后评估的重要工具[29]。

3.2 医学影像三维重建的优势

在三维肝脏模型上，虚拟肝脏切除技术能准确的提供安全的手术切除界线，并根据肝内血管分支进行血管分布区域的划分，预先判断这些血管的分布范围，再计算血管及其分支的供血区域范围，避免肝脏实质灌注不足或发生梗阻的风险[30]，最大限度地保留功能性的肝组织。医生可以通过观察虚拟肝切除评估并设计出最佳的手术切除方案，以此提高复杂性肝切除手术的成功率，减少术后并发症发生，加速患者的痊愈康复。

本研究结果显示，利用肝脏三维重建所获得的详细的解剖信息与传统二维影像学比较，三维重建可减少患者术后并发症的发生，减少术中出血量，而且经过精准规划预测切除的肝脏体积与实际切除的体积较为一致，避免了术后因肝脏剩余体积不足而导致肝功能不全甚至衰竭的问题。

本研究的纳入文献数量较少，共纳入12 篇文献，且无RCT，所以未进行亚组分析，可能影响结果的可信度。且纳入研究人种较为单一，可能对结果产生影响。纳入患者的基础疾病、手术方式、技术水平、研究设计等的不同，都会影响结果的可信度，因此存在一定的局限性。

综上所述，肝脏三维重建技术有助于解剖性肝切除术前安全评估，利于术中的精细操作，可减少术中出血量，缩短治疗时间，减少并发症发生，然而由于受到纳入文献数量及质量的限制，需要得到更具可信度的高质量RCT 研究的结论，更好地确定医学影像三维重建的实际应用价值。但当前证据显示，应用三维重建技术辅助肝切除，可提高肝脏肿瘤的切除率，缩短手术时间，减少术中出血量，并能减少术后并发症的发生，在精确术前评估和手术规划，精细手术操作，精良术后管理等方面具有较强的优势。