三維可視化技術在經皮腎鏡碎石術治療老年鹿角形腎結石中的應用

林艷君　姜　慶　于圣杰　張唯力

(重慶醫科大學附屬第二醫院，重慶　400010)

鹿角形腎結石由于結石體積大，手術操作過程復雜，碎石時間長，因此患者術后并發癥較多，一直是泌尿外科治療的難點之一〔1，2〕。經皮腎鏡碎石術(PCNL)是近年新發展的治療鹿角形腎結石有效的方法，但該手術難點及重點在于建立穿刺通道，結石清除率與手術風險與腎穿刺路徑建立及選擇有密切的關系〔3〕。加之老年人群由于各器官衰竭，身體耐受性差，因此盡可能減輕手術創傷對患者術后康復具有積極的意義。近年計算機三維可視化技術的出現為PCNL治療鹿角形腎結石提供更加清晰直觀的影像學圖像，從而為手術方案的制定提供依據〔4〕。本研究探討三維可視化技術在PCNL治療鹿角形腎結石中的應用效果。

1　資料及方法

1.1臨床資料2012年1月至2013年12月選取重慶醫科大學附屬院泌尿外科收治的68例行PCNL治療的老年鹿角形腎結石患者，納入標準：①患者術前均經B超或CT確診；②無合并肝腎功能不全；③心、腦、肺等臟器功能良好；④均知情同意。排除對碘造影劑過敏、病情嚴重以至于無法配合的患者。根據患者入院時間分為PCNL組(2012年1～12月)32例及三維可視化技術+ PCNL組(2013年1～12月)36例。PCNL組男18例，女14例，年齡61～72歲，平均(63.2±3.5)歲，結石大小0.5～8.0 cm，平均(4.3±0.8)cm；三維可視化技術+ PCNL組男20例，女16例，年齡62～72歲，平均(61.9±3.8)歲，結石大小0.3～8.5 cm，平均(4.8±0.6)cm，兩組性別、年齡、結石大小差異無統計學意義(P>0.05)，具有可比性。

1.2方法①原始CT數據的采集:采用飛利浦64排螺旋CT掃描患者肝、膽、胰、脾及腹腔血管等部位，采集患者平掃期、動脈期、門靜脈期及靜脈期時掃描數據，層厚設置為0.625 mm，掃描后將數據存儲于并進行三維重建。②圖像三維重建:采用ACDSee軟件將患者各期數據轉化為BMP格式，并導入圖像處理軟件中，采用三維動態適應區生長方法提取腎內結石，并進行排序分割，具體操作如下：對感興趣去選擇一種子點為初始點，并計算該子點領域灰度均值，并根據管道系統或目標器官在每秒一百萬條指令(MIPS)人工交互面板中設定不同的灰度閾值，并調整閾值以分割出目標圖像。根據腎臟結構從CT圖像中準確、獨立分割出來，并進行三維重建以獲得相應組織的模型。③圖像處理：將重建后的模型采用STL軟件處理，對圖像進行去噪、光滑以獲得逼真、立體感強的三維模型。為了更好地觀察單位模型，采用不同程度透明化處理腎臟，分別觀察腎臟不同位置的三維解剖結構，并制成視頻。通過三維模型旋轉觀察腎臟病變部位與相鄰臟器不同角度的空間解剖結構。④手術方法:根據三維可視化模型及多角度旋轉，觀察腎臟內結石大小、部位、數量等信息，同時觀察腎臟解剖結構，并進行術前病理診斷及分型，從而制定手術治療方案并進行術前模擬操作，手術時參照視頻進行操作。

1.3觀察指標記錄兩組手術操作時間、術中出血量、平均穿刺通道深度、平均住院時間、結石清除率、隨訪1年的復發率、術后并發癥發生率。

1.4統計學方法采用SPSS17.0統計學軟件進行t及χ2檢驗。

2　結　果

2.1腎結石64排CT數據采集經64層螺旋CT對鹿角形腎結石患者進行圖像掃描，層厚為1 mm，可分為平掃期、動脈期、靜脈期、腎盂分泌期，CT圖像空間分辨率高，圖像對比度高，圖像噪音偽影少、圖像均勻，見圖1。

圖1　64排螺旋CT 4個時相期患者俯臥位結石圖像

2.2腎結石三維模型的建立對三維可視化患者建立腎結石三維模型，所建立的模型輪廓清晰度，并能全面反映腎臟解剖結構，可將腎動脈主干及四級分支充分顯示，患者無呼吸運動偽影，血管邊緣光滑，能清晰顯示腎靜脈主干及二級分支，系統管道連續、清晰、自然。三維模型下能直觀顯示腎系統擴張程度、結石數目及位置。通過調節腎臟透明度后可清晰顯示腎內動脈、靜脈及集合系統，并縮小、放大及旋轉等進行全方位的操作，立體感強，形態逼真。 腎內三維結構能清晰反映患者生理解剖情況，見圖2。

2.3兩組結石清除率、復發率、并發癥發生率對比三維可視化技術+PCNL組結石清除率高于PCNL組

(P<0.05)，術后隨訪1年的復發率、術后并發癥發生率低于PCNL組(P<0.05)，見表1。

2.4兩組手術情況及住院時間對比三維可視化技術+PCNL組手術操作時間、術中出血量、平均穿刺通道深度、平均住院時間顯著少于PCNL組(P<0.05)，見表2。

圖2　腎結石數字化三維模型

表1　兩組結石清除率、復發率、并發癥發生率對比〔n(%)〕

表2　兩組手術情況及住院時間對比

3　討　論

近年隨著影像學技術的發展，疾病的診斷及治療方法更加多樣化，手術模式變得更加精細、準確、智能、微創化及多信息化的方向發展，因此結石的治療方法也趨于多樣化〔5〕。但由于老年鹿角形腎結石較復雜，患者對手術耐受性及抵抗能力較差，因此手術的選擇應充分考慮患者自身耐受性、疾病程度、范圍、位置及結合醫院的技術及儀器設備為患者選擇恰當的治療方法，以達到治愈患者病灶的目的〔6〕。三維可視化技術具有術前精確診斷、術中精確操作的特點，因此能降低結石殘余率，提高結石清除率〔7，8〕。本研究結果表明術前行三維可視化手術可有效提高PCNL治療鹿角形腎結石的治療效果，最大限度減少術中手術創傷，提高老年患者手術耐受性，因此能有效提高結石清除率，從而降低患者術后復發率。三維可視化技術能清晰顯示腎臟內部結構，通過仿真技術及術中導航指導能有效保護手術對腎臟組織的損傷，縮短手術時間，簡化手術程度，減輕手術對患者的創傷。

1黃明坦，葉澤兵，李文浩，等.鹿角形腎結石聯合治療中以腎中盞為目標腎盞的臨床研究〔J〕.中國醫師進修雜志，2014；37(29)：38-40.

2Pinney JR，Melkus G，Cerchiari A，etal.Novel functionalization of discrete polymeric biomaterial microstructures for applications in imaging and three-dimensional manipulation〔J〕.ACS Appl Mater Interfaces，2014；6(16)：14477-85.

3楊文增，張晶，趙春利，等.肋上通道經皮腎鏡取石術治療鹿角形腎結石臨床療效觀察〔J〕.中國全科醫學，2012；15(15)：1759-61.

4肖林峰，蘇昭杰，李文崗，等.三維可視化系統聯合纖維膽道鏡在肝膽管結石病治療中的應用〔J〕.中華消化外科雜志，2014；13(4)：281-5.

5王平，陳小伍，方馳華，等.數字醫學技術在經皮肝膽道鏡碎石治療肝膽管結石病中的應用〔J〕.中華消化外科雜志，2013；12(5)：352-7.

6項楠，方馳華，范應方，等.三維可視化技術聯合3D腹腔鏡在肝膽外科的應用〔J〕.中華消化外科雜志，2014；13(4)：306-9.

7Tanigaki T，Takahashi Y，Shimakura T，etal.Three-dimensional observation of magnetic vortex cores in stacked ferromagnetic discs〔J〕.Nano Lett，2015；8(7)：96-8.

8Kaufmann J，Gerds-Li JH，Kriatselis C，etal.Three-dimensional rotational venography of the coronary sinus tree facilitates left ventricular lead implantation for CRT〔J〕.J Interv Card Electrophysiol，2015；15(2)：912-5.