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三维影像学技术在复杂肝胆外科手术中的应用进展

2021-12-04 06:14:24

来源:中华外科杂志

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因各肝门区和肝内脉管结构复杂、解剖变异常见,所以肝胆外科手术难度较大。而部分病灶由于生长部位特殊、侵袭范围广或累及重要脉管结构,术前评估和术中操作更为复杂、更具挑战。不同手术人路和切除范围虽均能完整去除病灶,但误伤、出血和肿瘤暴露等相关问题时有发生,影响患者术后康复、肿瘤复发及转移等。


传统影像学检查对外科医师的解剖知识和空间想象力有较高要求,存在主观性和不确定性,容易使外科医师忽略肿瘤的多极性浸润特征、毗邻的重要脉管结构、变异的存在及定量化评估对手术的影响,使得诸多重要决策均在术中完成。随着计算机技术的发展及其与医疗技术的结合,以三维重建系统为主的现代数字化医学影像学技术在精准外科时代扮演着重要角色。我们结合国内外文献报道,对三维影像学技术在复杂肝胆外科手术中的相关应用进行综述。

 

一、在肝脏肿瘤中的应用


(一)精准肝切除


肝细胞癌常通过侵犯静脉系统进行播散,理论上完整切除门静脉分支后可避免肿瘤潜在的肝内转移。同时,预先控制拟切除区域的Glisson蒂分支可在肝脏表面形成缺血区域,指导肝实质离断,降低术中出血风险。解剖性肝切除(anatomical resection,AR)是精准肝切除的重要组成部分,准确定位肝段边界是实施该手术的关键。

 

Couinaud肝段分割以门静脉和肝静脉系统作为分界.这种肝段分割方法虽应用广泛、操作简便,但不精确。由于肝内静脉分支及走行的个体化差异较大,多数病例不完全符合Couinaud分段原则,且在二维影像(CT图像和MRI)上难以进行个体化评估,明确肿瘤供血肝蒂较困难。因而,基于二维影像的手术规划具有一定的通用性和不确定性。通过三维重建系统绘制肝脏轮廓、肿瘤位置与大小、肝内静脉系统的三维影像,可全方位显示肿瘤累及肝段并透视肝内血管走行。

通过软件模拟手术人路.预判手术操作过程中会遇到的重要血管结构及其对手术的影响.预测各方向上切缘长度。避免不恰当人路和切除范围导致的术中肿瘤暴露、包膜破裂及播散。同时,三维重建软件可自动计算肿瘤体积、切除肝脏体积及余肝脏体积,方法简便且误差率小于二维影像测量结果。根据软件智能化分析结果,还可准确计算出任意分支血管所供应或引流肝段的体积大小。

 

尽管AR理论上更能达到根治性目的。但目前在降低术后复发率、延长患者生存方面存在一定争议。引起争议的关键因素之一是缺乏判断完成AR的标准。三维重建软件可模拟肝切除术后断面上肝静脉分支、离断的肝蒂并计算切除肝脏体积,与实际手术情况进行比较以判断是否完成AR。蔡守旺等通过联合三维重建技术和术中持久亚甲蓝染色法,提高了AR的精准性。此外,以三维影像为基础的术中导航操作系统及三维打印技术可在术中进行即时比较.具有更好的交互性。近年来,荧光造影剂吲哚氰绿(indocyanine green,ICG)被运用于肝脏微小肿瘤切除和AR中。

由于肿瘤无法快速代谢ICG。术前24~72 h经外周静脉注射ICG,术中利用近红外显像技术可清楚显示肝脏表面的微小癌灶.术后通过对肝脏切缘及切除标本断面进行近红外光检测还可即时判断是否有肿瘤残余。此外,在术中超声引导下向肝段门静脉分支注射ICG或选择性阻断相应肝蒂后经外周静脉注射ICG,通过近红外荧光显像技术可显示病灶所处肝段的边界,实时指导术者完成AR。


Inoue等认为,与门静脉染色和选择性肝血流阻断相比,ICG荧光染色三维成像技术能准确提供切除肝段的三维边界,实时指导切肝方向。具有更好的可行性和有效性。在以肝静脉受侵为主的病例中,借助ICG荧光染色三维成像技术,实施以肝静脉为指导的AR,同时实现根治性切除和余肝功能最大化[i训。同时.可通过切除肝段表面或余肝断面的荧光染色以判断AR完成情况。

 

(二)肝脏巨大肿瘤


肝脏巨大恶性肿瘤常见于巨大肝癌和儿童肝脏恶性肿瘤(如肝母细胞瘤、未分化胚胎肉瘤等),目前手术切除仍然是治疗的首选方法。肝癌患者多有肝炎后肝硬化,而儿童肝脏尚未发育完善、脉管结构纤细、耐受性较差,因此,肝脏恶性肿瘤切除术后并发症发生率和病死率较高。同时,肿瘤常侵犯或压迫肝内静脉主干及各肝门区重要结构,引起血管走行改变,误伤易出现难以控制的大出血。因此,术前评估及手术切除难度极大。

 

三维图像可清晰呈现肿瘤与毗邻血管的关系,有助于术者判断和保护正常区域的重要脉管结构,并计算余肝体积,提高手术安全性。苏昭杰等利用三维可视化系统对20例最大径>10 cm的肝癌成功施行精准切除,术后并发症发生率低且无围手术期死亡。陈琳等fI纠运用三维重建技术对大肝癌切除的研究结果发现,肿瘤越大,切除的功能性肝体积越少。Su等回顾性分析了26例儿童肝脏巨大肿瘤的临床资料。发现应用三维可视化技术可明显缩短手术时问和减少术中出血量,提高了儿童肝脏肿瘤切除的准确性、可控性和安全性。

 

(三)特殊部位的肿瘤


随着影像学技术的进步、先进手术器械的出现及精细外科操作理念的发展,以往被视为手术禁区的部分特殊位置的肿瘤经术前精准评估仍有手术切除的机会。尾状叶位于肝脏最深处,处于第一肝门后方、肝后下腔静脉前方、第二肝门下方。由于位置深、界限不清、暴露困难、毗邻肝脏各重要脉管等因素,即便在具有丰富经验的肝脏外科中心,尾状叶切除依旧是最具挑战的手术之一。尾状叶切除手术径路多样,包括侧方、前方、高背侧和联合入路。具体入路的选择需根据肿瘤部位、大小、与邻近血管关系及肝脏储备功能决定。侧方入路单独尾状叶切除多适用于肿瘤较小且与邻近血管关系不密切的病例。

当下腔静脉或肝静脉主干受肿瘤挤压时,应选择较为安全的前人路。联合肝脏4段切除能更好地显露肝门、扩大手术视野并离断尾状叶的Glisson支、更好地控制静脉出血。肝脏储备功能尚可者.可选择经侧方入路联合部分肝切除;肝脏储备功能较差者。经前人路或高背侧入路单独尾状叶切除能最大程度地保留肝实质,避免术后肝功能衰竭。

三维图像可清晰显示尾状叶门静脉分支分布、肿瘤所处的具体部位及其与肝静脉、腔静脉的关系,结合肝脏储备功能,选择合适的手术人路和切除范围。


Togo等认为,当三维图像上可见肝脏5段肝静脉分支回流入肝右静脉时,应沿着肝中静脉右侧行正中裂劈开,否则为左侧,以减少离断肝中静脉主要分支对余肝静脉回流的影响。Yamazaki等通过三维影像对肿瘤和肝门部受累脉管结构进行仔细评估,对二维影像认为无法手术的1例尾状叶胆管癌患者实施了根治性切除。

 

肝中叶(肝脏4、5、8段)肿瘤的手术方式选择仍存在诸多争议。1972年McBride和Wallace首次提出肝中叶切除术(肝脏4、5、8段切除),与以往的大范围肝切除相比,其可多保留35%的功能性肝体积。但该术式需从两侧离断肝实质,涉及两侧肝门部解剖,手术难度大,并发症发生率为18。8%~44%。Fang等以三维影像为基础。将肝中叶肿瘤分为5个类型并提出相应的手术方案:

I型:肿瘤位于右前叶(肝脏5、8段),邻近或侵犯相应门静脉分支,未侵犯或挤压肝右静脉主干。

Ⅱ型:肿瘤位于左内叶(肝脏4a、4b段),邻近或侵犯相应门静脉分支,未侵犯或挤压肝左静脉和肝中静脉主干。对于I、Ⅱ型肿瘤,采取肿瘤累及的肝区切除(右前区、左内区)。

Ⅲ型:肿瘤占据肝中叶,范围广泛或紧贴肝中静脉,肝功能基本正常,此时选择肝中叶切除术伴或不伴肝脏1段切除。

Ⅳ型:肿瘤占据肝中叶,范围广泛,邻近或侵犯门静脉左支和右支或肝左和肝右静脉,肝功能基本正常,此时行右半肝、左半肝或扩大左半肝和右半肝切除。

V型:肿瘤位于肝中叶表面.与门静脉及肝静脉主干关系不密切,此时可行不规则肝切除。个体化肝中叶手术在根治性切除的基础上可最大限度地保留余肝体积,在手术时间、肝门阻断比例及术后并发症发生率均明显优于传统评估手段。

 

二、在肝门部胆管癌中的应用


肿瘤侵犯程度的判断和解剖变异的辨认是肝门部胆管癌可切除性评估中必不可少的环节。当肿瘤累及范围超过门静脉矢状部(U点)左侧和门静脉右后支起始部(P点)右侧,则认为病灶不可切除。U点和P点在三维影像上可被准确定位。是评估肿瘤侵犯程度的两个极限点。


肝门区胆管树解剖变异的发生率为25%,其中三叉型胆管(右前、右后胆管与左肝管汇合形成肝总管)最常见,发生率为9.6%。Infraportal型胆管指胆管分支走行于门静脉左、右支下方,临床上并不常见,但因其不受门静脉阻挡而能够获得更长的阴性切缘及方便的胆肠吻合。

Infroportal型胆管见于肝脏3段胆管、右后胆管和尾状叶胆管,前两者发生率约为6%和13%。Infraportal型中尾状叶胆管十分少见,且不是根治性切除的有利因素。全尾状叶切除前需先行门静脉切除重建.避免离断尾状叶胆管导致肿瘤播散,以确保肿瘤整块切除。Infraportal型中尾状叶胆管被遗漏会导致术后难治性胆瘘、严重腹腔感染。

Miyamoto等报道了1例胰十二指肠切除术后持续胆瘘的病例,横断面影像和磁共振胰胆管造影(magnetic resonance cholangiopancreatograhy,MRCP)均未发现异常,最终通过三维影像发现了汇入胆总管胰腺段的尾状叶胆管分支变异。


正常肝右动脉(right hepatic artery,RHA)走行于胆总管后方,易受侵犯,为完成被侵犯RHA的整块切除,需准确判断浸润部位的边界。正常肝右后动脉走行于门静脉右支下方并与肝右前动脉汇合形成RHA,此时可在肝门部解剖出Rita并将其被侵犯的末梢悬吊。当肝右后动脉或其主要分支走行于门静脉右支上方时(发生率为20%),若不先行肝实质离断则很难探查和悬吊肝右后动脉。


Shimizu等根据三维图像上肝左动脉(1eft hepatic artery,LHA)与U点相对位置将其分为3型:L-U型(占91.4%):LHA走行于U点左侧;R.U型(占5.2%):LHA走行于U点右侧;混合型(占3.4%):LHA二级分支(A2和A3)一支走行于u点右侧、一支走行于左侧。R.U型及混合型LHA由于解剖位置更靠近肝门侧,在偏右侧的Bismuth IV型肝门部胆管癌病例中易受侵犯从而影响可切除性和手术策略。

 

目前常用的三维图像处理软件多为半自动,即在自动分割基础上对细节和重点部分进行手动描绘,缩短了图像重建时间,提高了重建图像的准确性。通过三维影像可测量血管受侵长度:肝动脉和门静脉受累不超过2~4 cm,可于切除后行端端吻合.超出上述范围则需取自体血管或人工血管进行重建。借助虚拟手术可设计胆管离断点,预判肝断面胆管开口位置、数量及胆肠吻合方式。曾宁等认为,基于三维影像的个体化术前评估及手术方案有助于提高肝门部胆管癌的手术成功率,特别是存在变异的情况下。


由于三维影像是对二维影像解读的立体化展示,二维影像上错误的判断直接导致三维图像的误差。肝门部胆管癌原发病灶小,软件辨识度低,三维图像重建难度大,肿瘤边界描绘不准确将影响术前分型分期、手术难易程度判断及策略选择等。三维图像重建过程中要注意的问题有:

(1)描绘原发病灶需对增强扫描各期进行观察,不局限于门静脉期,注意观察肝管开口是否有管壁增厚或强化。

(2)重建过程需与软件显示的多平面重建图像即时结合比较,不局限于轴位和冠状位。

(3)注意二维影像细节的观察,如:

①二维影像上两段并行扩张的胆管经自动处理后常以汇合的方式呈现.需手动分割出间隙:②门静脉与肝静脉分支存在交叉重叠时,需依据血管走行和汇入方向手动分割;③肝动脉重建依赖反复追溯二维影像上动脉走行,进行点线连接分割。

(4)最重要的是,重建者需具备肝门部胆管癌可切除性评估经验和腹部影像阅片经历,熟知常见解剖变异及其影响,以提高三维影像的效用。

 

三、在活体肝移植及肝内胆管结石中的应用

 

(一)在活体肝移植中的应用


肝移植是目前治疗终末期肝病唯一有效的方法。目前国内器官捐献的人数远低于等待移植者数目,而活体肝移植拓宽了供肝来源。对供者肝脏各重要脉管结构进行综合、深入和准确的影像评估,是精准肝脏外科理念应用于活体肝移植最重要的内容之一。目前临床上最常用MRCP评估胆道情况、用CT血管造影评估血管条件。然而,三维可视化软件能清晰显示肝脏的解剖结构.精确测定供者标准肝脏体积、拟切取肝脏体积和受者标准肝脏体积,通过模拟离断门静脉和肝静脉分支,计算相应供应和引流实际区域的肝体积,提高术后移植肝功能和确保供者安全。罗毅等回顾性分析了348例儿童活体肝移植临床资料,认为三维可视化技术能够准确评估供肝体积和肝脏解剖情况。Baimakhanov等则运用三维影像和打印技术成功进行了1例利用自体门静脉的多肝静脉一步重建的活体肝移植。

 

(二)在肝内胆管结石中的应用


肝内胆管结石具有发病率高、术中处理困难、术后并发症发生率和复发率高等特点,其治疗遵循去除病灶、取尽结石、矫正狭窄、通畅引流、防止复发原则。MRCP虽能清晰显示结石分布情况,但对细小胆管及充满结石的胆管显示不佳且无法显示与毗邻血管的空间关系。三维影像能清晰显示结石大小、数目及分布。多角度观察胆道立体形态、狭窄部位、扩张度和范围、与伴行血管的关系,对病变做出准确的判断和分型。针对不同结石分布、肝叶萎缩情况及胆道狭窄部位,利用三维可视化技术可设计出最佳手术方式和操作步骤,以切除病变肝脏及狭窄环,建立合适的胆管通道取尽残余结石。一项对照研究结果显示,三维影像在判断结石分布方面的作用优于MRCP、在判断胆道狭窄部位的准确性高于MRCP和CT。Fang等的对照研究结果显示.基于三维影像评估的术后结石残留率为3.6%,残余结石均经T管取尽,结石复发率为3.6%,明显优于传统影像结果(术后结石残留率、最终残留率和复发率分别为19.0%、9.5%和23.8%)。

 

四、总结


随着数字化医疗影像学技术的发展,肝胆外科向精准治疗迈出了巨大的一步。对于肝门部胆管癌、肝中叶肿瘤、肝内胆管结石及活体肝移植等复杂的肝胆外科手术,运用三维影像学技术可提高手术切除率及安全性。此外,通过反复阅读二维影像并与三维图像实时比对,能增加外科医师对二维影像的解剖认知。近几年,ICG荧光染色三维成像技术、术中导航操作系统及三维打印技术逐步应用于临床,具有更好的交互性和实时指导意义,同时能加深年轻医师对复杂解剖结构的理解。

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