CT-三维虚拟重建技术在肝脏肿瘤切除中的应用

于牧川

（济南市章丘区人民医院肝胆外科 山东 济南 250200）

我国是国际公认的肝炎、肝癌大国。原发性肝癌恶性程度极高，发病率目前高居第2位，病死率为第5位[1]。目前肝脏恶性肿瘤有手术、放疗、化疗、射频消融、靶向药物、中药方剂等诸多治疗方法中，其中根治性手术仍被国内外学者认为是早期唯一最有效的手段。我国肝胆外科技术经历了将近40年长足的发展，从开腹切除手术起始，历经腹腔镜微创操作，直到目前最为精细的达芬奇手术机器人手术。手术操作方式虽历经三代更迭，日进臻熟，逐渐精准，但无论外科技术如何更新进步，手术仍是目前唯一能治愈肝癌的手术方法。肝内脉管结构的复杂性和不确定性，导致肝脏肿瘤的外科切除极易诸多并发症，例如：术中出血、术后感染、肿瘤切除不精准、术后胆漏，甚至术后小肝综合症、低蛋白血症、肝衰竭、死亡等风险。而有效的术前评估是必不可少的环节，虽评估手段及方法诸多，但其中CT的可视化三维重建却是其中最重要的一项。

1.手术现状

国内肝脏外科大家黄志强教授早些年就曾提出：肝脏肿瘤患者术前C-P肝功能分级A级的患者剩余肝应不少于1/2，而B级的患者剩余肝应不少于3/4。剩余肝体积（FLR）是衡量肝脏储备功能的一项极其的重要指标，PLR的准确计算与手术方式对患者手术预后有着极其紧密的关联[2]。正常肝体积切除过多或FLR不足是导致患者术后出现肝功能衰竭的最直接危险因素。术前评估FLR在肝脏肿瘤切除手术前是不可或缺的，目前主流最常用的评估方法是CT三维重建。通过术前完善患者腹部CT检查并同时行三维重建技术操作，均能精准计算出体积大小、功能肝体积、肿瘤/肝脏体积占比，并能精确标识肿瘤空间位置毗邻[3]。指导术前完善肝脏肿瘤手术方案的制定及选择，并同时通过虚拟技术计算出需切除的肝肿瘤及部分肝脏体积，确定手术切除方式及切缘边界，可以减少术后并发症的发生率，肝脏功能损伤小，缩短平均住院天数，减少患者的医疗负担。

董家鸿教授于2006年在国际肝胆外科会议上第一次提出“精准肝胆外科”理念，该理念的核心精神就是要求在根治性切除肿瘤病灶的必备前提下，最大化的保留剩余肝体积（FLR），最大化的保证剩余肝脏功能，最大化的控制术中出血，降低手术并发症发生率和病死率。从而提高病变的根治性、切除率及5年甚至长久生存率。精准肝切除理念，简而言之就是精准的将患者收益最大化、最优化，患者损伤最小化、最简化。该理念的实现需要对肝内脉管结构及走行进行详细完备的精准定位及准确认知。鉴于肝脏门脉结构及肝内脉管结构天然的复杂性和多样性，肿瘤因其扩散转移的生长特性，常侵犯临近的肝内脉管，致使正常的生理结构和解剖位置发生改变，百年前肝脏手术一直视为外科手术的禁区，这是不无道理的。肿瘤与血管及胆管的复杂空间位置及毗邻关系是直接影响手术方式的选择和手术的难易程度，是外科医师难以驾驭肝脏手术的根本原因，所以肝脏肿瘤常常难以行彻底而精准的根治手术。

肝脏肿瘤术前需考虑以下几方面：肿瘤血供来源及血管走向、肝静脉回流、肿瘤切缘、肿瘤所在肝段及肝脏体积、FLR等[4]，剩余肝脏体积（FLR）的计算仍是国内外很多学者在研究肝癌术前评估的首要考虑因素。

2.CT三维虚拟重建技术

利用三维重建软件将CT肝脏断层扫描影像进行X/Y/Z三轴矢量重建，从而计算出肿瘤区域的体积及肝内脉管结构走向；此技术通过虚拟场景重建、虚拟现实等计算机视觉方法提供清晰准确并直观立体的图像[5]，分别用不同颜色标注出肿瘤位置、肿瘤血供、静脉回流、肝脏脉管结构及其立体空间关系，判断肝脏脉管系统保留情况。利用CT三维虚拟重建技术，术前进行全方位、任意角度、多次重复的进行观察，指导术前手术评估，从而降低手术风险。此技术可以为实现“精准肝切”保驾护航，在准确的基础上日臻精准，有效地保证肝切除术的精确性及安全性。CT三维虚拟重建技术提供更丰富更高质量的影像学信息，为完善手术规划及评估手术的可行性提供了重要的影像学依据。计算肝脏体积其平均误差范围小于30 mL，目前这是近些年来国内外学者利用CT三维重建技术制定的误差上限值[6-7]。综上所述，三维重建软件的优势是二维图像不可替代的。

CT三维重建是迅速的CT二维图像转化为三维可视化图像的影像技术，总而言之具有以下优点[8]：（1）与传统二维图像对比，直观立体感强，重建显示清楚，比例大小真实，可通过视频设备进行任意角度的旋转、切割以及缩放，有助于对肿瘤及肝脏解剖进行全面细致的分析和判读。（2）可精准地计算瘤体体积、余肝体积、肝体积。相比于肝体积计算公式法及排水法，误差更小。（3）精准显示肿瘤的大小和立体位置，以达到完整切除病灶的目的，实现精准肿瘤切除，促进手术方案优化、保证手术顺利进行。（4）手术预演和精准制定手术路径，减少出血、缩短手术时间、避免副损伤，具有良好临床应用价值。（5）肝胆外科医生少走弯路，少走错路，缩短青年医师成长时间。（6）重建的图像经视频设备可以永久性呈现在治疗团队面前，使得医疗团队规范化，程序化，精准化。所以CT三维重建集合了术前诊断、结构成像、体积计算、手术预演等多种功能，不仅是功能数量上超过以往影像技术，更是在性能质量上更加精准。

但目前CT三维虚拟重建技术仍存在以下的不足之处，仍需更新进步：（1）该技术是基于CT二维断层扫描技术，其CT断层扫描图像的精确性直接影响了三维虚拟重建图像准确度。（2）肿瘤血栓存在而强化造影剂无法显影或当巨大肿瘤压迫血管时，三维重建模型都无法完成。（3）FLR与剩余肝功能储备量并不存在线性相关性，单纯只凭借计算PLR来评估手术风险及术后肝功能衰竭的发生风险仍缺少循证依据，肝功能储备仍需吲哚青绿清除率进一步明确[9-10]。因此，CT三维虚拟重建技术虽然优点明确，但仍不能以一概全。

3.总结

综上所述，人们生活的环境是由三维信息组成，人通过视觉系统感知图像整体深度的特性去感受三维信息。图像作为三维场景的重要载体，反映了场景中画面在相机的成像效果。在三维虚拟现实技术的基础上，图像是获取场景画面结构的必要信息，在三维虚拟场景重建、三维虚拟现实等计算机视觉的应用中起到了非常关键的作用[11]。目前随着肝脏外科技术的不断发展，对术前影像学资料的评估提出了更高的要求，三维成像技术可为肝脏疾病的临床诊治提供更丰富更高质量的影像学信息，从而为评估手术的可实施性及完善手术计划提供重要依据，必将成为临床的一项常规技术，促进肝脏外科的进一步发展[12]。CT三维虚拟重建技术对病灶进行精准定位和术前评估，可实现对病灶的精准化切除，减少患者并发症及痛苦同时，并能快速康复、增加效益，值得临床应用。