計算機三維重建技術(shù)在復雜肝膽管結(jié)石診治中的臨床應(yīng)用

楊驥，黃強，王成，謝放，林先盛，王程，孫毅

（中國科技大學附屬第一醫(yī)院 普通外科/肝膽胰安徽省重點實驗室，安徽 合肥 230001）

肝膽管結(jié)石?。╤epatolithiasis）即原發(fā)性肝膽管結(jié)石是我國的常見病，由于其病變復雜、復發(fā)率高且常引起嚴重并發(fā)癥，此病成為我國良性膽道疾病死亡的重要原因[1-2]。目前，膽管結(jié)石的診斷主要依靠臨床表現(xiàn)和各種影像學檢查，影像學檢查主要包括B 超、C T、磁共振、內(nèi)鏡逆行胰膽管造影（endoscopic retrograde cholangiopancreatography，ERCP）、經(jīng)皮經(jīng)肝膽管造影檢查（percutaneous transhepatic cholangial，PTC）、膽道鏡等，由于膽管結(jié)石病變復雜，術(shù)前很難做出全面準確的診斷，往往需要多種檢查相互輔助才能明確診斷[3-4]。尤其是臨床上遇到的多個肝葉的結(jié)石，或者是合并一次或者多次膽道手術(shù)史的復雜肝膽管結(jié)石的患者是外科非常棘手的問題之一。

肝膽管結(jié)石的主要治療方法是外科手術(shù)干預(yù)，原則是取盡結(jié)石、去除病灶、解除梗阻、通暢引流、預(yù)防復發(fā)。外科常見的手術(shù)方式主要包括：膽管切開取石術(shù)、肝部分切除術(shù)、膽管狹窄修復重建術(shù)、肝移植術(shù)[5-6]。為達到有效的手術(shù)效果，術(shù)前需明確結(jié)石部位、膽管狹窄情況以及肝臟體積，尤其是評估是否需要切除肝葉尤為重要。由于膽管內(nèi)膽汁稀少或經(jīng)血管途徑進入的造影劑不能直接顯示膽管，傳統(tǒng)的影像學檢查方法不能準確涵蓋結(jié)石分布、定位、膽管狹窄的定位以及膽管樹的顯示[7]，而且，二維圖像易重疊造成偽影、影響診斷。近年來，隨著醫(yī)學影像學與臨床醫(yī)學的發(fā)展、融合，計算機三維重建技術(shù)逐漸在肝膽外科臨床開展實施[8-9]。三維重建是利用計算機圖像處理技術(shù)對CT或MRI數(shù)據(jù)進行處理，通過計算機的后處理，將原有的二維圖像，變成立體的三維圖像，對目標的形態(tài)和空間分布等進行描述和解釋。三維可視化技術(shù)可清楚地顯示肝內(nèi)“膽管樹”和“血管樹”立體形態(tài)及相互關(guān)系、結(jié)石的大小及其在各肝段膽管內(nèi)的分布、膽管有無變異、膽管狹窄程度和范圍、血管變異、肝臟有無萎縮等[10-11]。為術(shù)前精準評估提供新的方法，為術(shù)前準確診斷、手術(shù)方案個體化規(guī)劃提供重要參考依據(jù)。因此本文即是通過回顧性分析來探討計算機三維重建在復雜肝膽管結(jié)石的診斷和指導“一站式”治療的臨床價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集自2018年1月1日—2019年7月31日期間由中國科學技術(shù)大學附屬第一醫(yī)院膽胰外科收治的肝膽管結(jié)石病例。納入標準：(1) 術(shù)前的肝臟Child-Pugh分級為A級或B級；(2) 能耐受手術(shù)者；(3)同意手術(shù)并自愿行三維重建檢查者；(4) 結(jié)石位于肝臟數(shù)葉或者患者合并多次膽道手術(shù)史患者。排除標準：(1) 拒絕手術(shù)及三維重建檢查者；(2) 合并基礎(chǔ)疾病、不能耐受手術(shù)者。根據(jù)標準，統(tǒng)計術(shù)前行計算機三維重建的病例的一般資料。符合標準者共19例，其中男7例，女12例；平均年齡（61.5±8.6）歲。所有患者均完成術(shù)前上腹部增強CT掃描并完成計算機三維重建。

1.2 研究方法

1.2.1 CT 數(shù)據(jù)采集及三維重建術(shù)前常規(guī)采集CT 強化的圖像數(shù)據(jù)（平掃期、動脈期、門靜脈期、肝靜脈期），數(shù)據(jù)要求CT 掃描的層厚限制 1.5 mm 以下，同時在平掃以及增強上可以清晰的顯示膽管以及肝內(nèi)血管的二維圖像，同時將薄層CT 圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過圖像工作站處理后，導入第三方公司的三維可視化立體成像軟件系統(tǒng)進行程序分割、重建，建立肝膽管結(jié)石三維可視化模型。

1.2.2 肝臟體積的計算肝臟體積計算方法主要有3 種：(1) 運用肝臟體積計算公式進行推算。 (2) 根據(jù)CT 等斷層影像資料進行手工計算。(3)對肝臟薄層CT 圖像進行三維重建，用基于體素的原理通過三維重建算法進行肝臟的體積計算[12-14]。切除標本用排水法進行體積測量。

1.2.3 診治策略通過旋轉(zhuǎn)觀察三維重建模型，明確結(jié)石分布、各管道結(jié)構(gòu)之間的空間位置關(guān)系，結(jié)合患者病情、肝膽管結(jié)石病診斷治療指南制定個體化手術(shù)方案，依據(jù)三維重建首先明確有無合并膽道狹窄以及膽道的變異，將肝臟的肝葉分段并且將肝葉的體積通過三維重建計算。

1.2.4 治療方法本組患者均采用開放手術(shù)，術(shù)中采用氣管插管全身麻醉。進腹腔探查后：游離膽總管，先行膽總管切開探查、取石，首先取出膽總管結(jié)石，也可用網(wǎng)籃套取、取石鉗夾取結(jié)石，如術(shù)前三維重建提示合并肝葉結(jié)石并且伴肝門部膽管狹窄或者肝段膽管的狹窄，計劃行肝葉切除患者，術(shù)中膽道鏡探查后，依據(jù)術(shù)前的計劃性方案進行肝葉切除術(shù)。同時對于術(shù)中探查有明顯肝萎縮、纖維化的病例，或II、III 級以上膽管多處狹窄、此時術(shù)中需要聯(lián)合三維重建決定肝臟切除范圍，同時盡量保證膽管的可重建。如合并大范圍肝葉切除（半肝或三葉切除），需切除前評估殘余肝臟體積保證40% 以上，并且行肝管空腸內(nèi)引流術(shù)。如膽總管可保留，則留置T 管。術(shù)后 1 個月左右行T 管膽道造影，根據(jù)結(jié)果決定是否拔出T 管或經(jīng)竇道膽道鏡取出殘石，后期門診定期隨訪。

2 結(jié) 果

2.1 三維重建分型結(jié)果及手術(shù)方式

2018年1月1日—2019年7月31日中國科學技術(shù)大學附屬第一醫(yī)院膽胰外科收治肝膽管結(jié)石并術(shù)前行三維重建者共19例，所有術(shù)前三維重建圖形均可立體、動態(tài)顯示結(jié)石大小、數(shù)量及空間分布，可旋轉(zhuǎn)觀察膽管、門靜脈、肝動脈等脈管走行、變異情況。結(jié)合膽管結(jié)石病診斷治療指南，19例納入病例中包括Ⅰ型9例、IIa型6例、IIb型 3例、IIc型1例，合并肝外膽管結(jié)石12例，肝內(nèi)膽管結(jié)石合并肝占位性病變1例，肝膽管結(jié)石合并右肝血吸蟲病1例。所有患者均行手術(shù)治療，其中行左半肝切除術(shù)3例、行右半肝切除術(shù)7例、行膽總管探查引流術(shù)9例。詳細手術(shù)結(jié)石位置及手術(shù)方式見表1。

2.2 典型病例

患者 女，5 6 歲。主訴上腹部脹痛不適入院，既往合并膽囊切除病史，入院后由于查MRCP以及與上腹部CT示：右肝前葉，后葉以及膽總管多發(fā)結(jié)石，通過薄層CT進行術(shù)前三維已評估考慮右肝內(nèi)膽管結(jié)石較多，無法一次性根除，根據(jù)肝膽管結(jié)石治療原則（解除梗阻，去除病灶，通暢引流），遂計劃行右半肝切除術(shù)，術(shù)前評估左肝體積（殘余肝）59.66%，手術(shù)順利，一站式清除所有結(jié)石（圖1）。

表1 結(jié)石部位及手術(shù)方式Table 1 The location of the stones and surgery types

圖1 左肝內(nèi)膽管、膽總管結(jié)石術(shù)前三維重建圖片及術(shù)中照片 1：結(jié)石；2：膽總管；3：右肝動脈；4：左肝動脈Figure 1 Images of three-dimensional reconstruction and intraoperative viewsof the left intrahepatic bile duct and common bile duct stones 1: Stones; 2: Common bile duct; 3: Right hepatic artery; 4: Left hepatic artery

2.3 三維重建術(shù)前評估與術(shù)中符合情況

統(tǒng)計所有患者的術(shù)前計算機三維重建評估數(shù)據(jù)與術(shù)中探查情況對比分析，可得出本研究計算機三維重建對門靜脈、肝動脈走行診斷符合率均為78.95%；結(jié)石在膽管分布、肝臟體積診斷符合率均為84.21%；總診斷準確率為73.68%。其中，門脈主干、膽（肝）總管的診斷符合率為100%，肝左動脈走行診斷符合率為94.74%，結(jié)石在左肝管分布診斷符合率為89.47，門脈左支及右支、結(jié)石在右肝管分布、肝臟體積等診斷符合率均為84.21%，右肝動脈走行診斷符合率為78.95%（表2）。由此可見，計算機三維重建對門脈主干、肝（膽）總管診斷符合率最高，對門脈分支、右肝動脈、結(jié)石在右肝分布等符合情況相對較低。

表2 術(shù)前評估及術(shù)中探查符合率Table 2 The coincidence rates of preoperative evaluations with the intraoperative findings

2.4 術(shù)后情況及隨訪

術(shù)后膽管直接造影均未見結(jié)石殘留及膽道損傷；無術(shù)后膽管炎發(fā)作患者。19例患者均于術(shù)后 1、3、6個月、1年經(jīng)過正規(guī)門診隨訪，隨訪時間3～19個月，中位隨訪時間11.5個月，術(shù)后隨訪至今所有患者均無結(jié)石復發(fā)。

3 討 論

復雜肝膽管結(jié)石病因其病變復雜、復發(fā)率高且常引起嚴重并發(fā)癥，成為肝膽外科常見、難治、復雜的膽道疾病。目前，肝膽管結(jié)石病的診斷主要依靠臨床癥狀和影像學檢查。傳統(tǒng)的影像學檢查（B 超、CT、磁共振、ERCP、PTC等）均有一定的限制性[15]。由于膽管內(nèi)膽汁稀少或經(jīng)血管途徑進入的造影劑不能直接顯示膽管，傳統(tǒng)影像學檢查不能準確涵蓋結(jié)石分布、膽管狹窄情況、膽管樹以及血管樹的顯示。而且，ERCP、PTC等檢查屬于侵入性操作，可能誘發(fā)膽管炎、膽道損傷等嚴重并發(fā)癥，因此這些傳統(tǒng)的技術(shù)均存在著一定的局限性。除此之外，部分肝膽管結(jié)石患者外科手術(shù)治療需切除部分肝組織，術(shù)前明確切除肝體積及術(shù)后殘肝體積可有效預(yù)防術(shù)后肝衰竭的發(fā)生[16-17]。近年來，隨著醫(yī)學影像學發(fā)展，計算機三維重建逐漸應(yīng)用于臨床工作中。計算機三維重建技術(shù)通過對CT/MRI數(shù)據(jù)進行處理，立體、全方位、動態(tài)顯示結(jié)石、占位等目標的大小、數(shù)量、形態(tài)、空間分布、毗鄰關(guān)系、脈管走行等[18]。通過三維重建技術(shù)建立肝膽管結(jié)石的三維模型，可形成數(shù)字化診斷，達到術(shù)前精確評估、了解各管道的空間位置關(guān)系，有助于制定合理的手術(shù)方案，可以對于患者做出最佳的手術(shù)入路設(shè)計，同時三維重建技術(shù)可以精準測量肝體積，有效預(yù)防術(shù)后肝衰竭的發(fā)生。計算機三維重建技術(shù)可進行術(shù)前虛擬仿真手術(shù)，術(shù)前可模擬、預(yù)測手術(shù)當中可能出現(xiàn)的復雜情況，有助于制定更加合理的個體化手術(shù)方案[19]，這些也符合目前微創(chuàng)外科理念的開展，特別是近年來逐漸流行并開展的腹腔鏡肝葉（段）切除術(shù)，術(shù)前精準的評估可以最大程度的達到微創(chuàng)化理念[20-25]。

根據(jù)本研究統(tǒng)計數(shù)據(jù)結(jié)果，計算機三維重建技術(shù)在門脈主干、膽（肝）總管診斷符合率為100%，這可能與門脈主干和膽（肝）總管變異率低、內(nèi)徑大、增強CT顯影良好有關(guān)。而右肝動脈診斷符合率只有78.95%，這可能與右肝動脈變異率高、右肝血管分支多等相關(guān)。結(jié)石在膽管分布、肝臟體積測定的符合率均為84.21%，可以術(shù)前準確描述結(jié)石分布、精準測量肝臟體積，為術(shù)中精準手術(shù)、減少術(shù)后肝衰竭的發(fā)生提供了有效的幫助。同時本研究中，我們均在術(shù)前評估結(jié)石的位置以及肝內(nèi)膽管的狹窄程度以及變異率等情況，在實際的臨床應(yīng)用中，應(yīng)用三維重建可以很清楚清晰的明確上述問題，這樣可為術(shù)中手術(shù)的方案的決定以及選擇提供理論依據(jù)。

近年來，計算機三維重建技術(shù)逐漸在肝膽胰外科中應(yīng)用，主要應(yīng)用在肝臟腫瘤、肝膽管結(jié)石、肝門部占位等方面，根據(jù)近年來的應(yīng)用體會，筆者總結(jié)出計算機三維重建具有以下優(yōu)點：(1)建立三維模型，可清晰、立體顯示目標的位置、大小、空間分布；(2)清晰的顯示膽管樹、血管樹，可動態(tài)、旋轉(zhuǎn)觀察個管道結(jié)構(gòu)之間的位置關(guān)系及變異情況，對脈管結(jié)構(gòu)精確分型；⑶精準測量肝臟體積及術(shù)后殘余肝體積，有效避免術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生。(4)計算機三維重建在處理肝內(nèi)膽管結(jié)石特別是復雜的肝內(nèi)外膽管結(jié)石過程中，可以幫助臨床醫(yī)師一次性利用外科手術(shù)解除患者的病痛，可以達到“一站式”清除結(jié)石的目的，同時符合微創(chuàng)化理念[20-25]，同時較少的手術(shù)并發(fā)癥也符合加速康復外科理念[26-30]。但是，由于計算機三維重建技術(shù)是基于CT/MRI的數(shù)據(jù)進行圖像處理，因此對術(shù)前增強CT/MRI的數(shù)據(jù)采集要求較高，這就需要臨床醫(yī)生與影像學醫(yī)師共同優(yōu)化掃描參數(shù)、采集高質(zhì)量圖像，同時對于肝內(nèi)膽管結(jié)石，如結(jié)石性質(zhì)為泥沙樣結(jié)石可能術(shù)前的CT檢查無法發(fā)現(xiàn)結(jié)石，這是三維重建的一個弊端之一，因為三維重建的準確程度嚴重的依賴于CT數(shù)據(jù)的質(zhì)量，同時我們也應(yīng)該知道，雖然計算機三維重建技術(shù)對手術(shù)方案有重要參考意義，但它仍是基于術(shù)前相關(guān)影像學數(shù)據(jù)的影像學檢查技術(shù)，具體手術(shù)方案還需術(shù)中探查決定。

綜上所述，計算機三維重建技術(shù)直觀、準確地顯示結(jié)石的大小、分布，對術(shù)前精確診斷、手術(shù)方案的規(guī)劃有重要的臨床應(yīng)用價值。同時通過三維可視化技術(shù)結(jié)合術(shù)中B超、病理學檢查結(jié)果，從而最終實施精確、合理的手術(shù)方案，最大程度的可以“一站式”的清除患者的肝內(nèi)膽管結(jié)石[31-33]，使患者達到最大的臨床遠期治愈療效。當然，關(guān)于計算機三維重建技術(shù)的應(yīng)用價值的評估，仍需大樣本、高質(zhì)量、多中心的研究去驗證。