全息影像技術在機器人腎部分切除術術前規劃中的應用

郝帥營，張 剛，陳 旭，陸菁菁，張凱，李鴻波，朱 剛

(北京和睦家醫院：1.放射科；2.泌尿外科，北京 100015)

機器人手術系統以其操作精細、視野清晰等優勢，被越來越多地應用于腎部分切除術中。詳細的術前規劃能更好地幫助術者提前熟悉腫瘤與相關重要解剖結構的關系[1-6]。隨著影像技術的發展，全息影像技術可以立體地顯示病變及鄰近組織結構[1]，近年來逐漸被應用于臨床工作中。本研究回顧7例患者采用全息影像技術，輔助完成機器人腎部分切除術(robot-assisted partial laparoscopic nephrectomy，RAPN)的手術方案規劃。

1 資料與方法

1.1 一般資料分析北京和睦家醫院2018年9月至2021年2月收治的7例腎腫瘤患者的臨床、影像和病理資料。7例患者中男性6例，女性1例；平均年齡50(30～67)歲；腫瘤位于右腎者4例，左腎3例；R.E.N.A.L.(Radius,Exophytic/endophytic,nearness,Anterior/Posterior,Location)評分平均為8(6～10)分。

1.2 全息三維影像的構建使用西門子64排雙源計算機斷層掃描(computed tomography,CT)系統(SOMATOM Definition Flash)對患者進行腹盆部掃描。掃描范圍從膈頂至恥骨聯合，掃描電壓120 kV，自動管電流，掃描層厚5 mm，重建層厚1.5 mm。首先進行平掃，然后采用高壓注射器經套管針向靜脈內團注對比劑，流速為3～4 mL/s，動脈期、靜脈期及延遲期掃描時間分別為25～30、60～70、180～300 s。

CT數據采用醫療數字影像傳輸協議(digital imaging and communication in medicine，DICOM)格式，上傳至全息三維可視化分析規劃系統工作站，由專業工程師將CT動脈期、靜脈期和延遲期進行圖像融合，重建成全息影像，用以輔助手術方案規劃。為了便于觀察，對正常腎實質采用半透明化重建，以腎段動脈分布為依據做腎段劃分，將腫瘤、血管和集合系統等關鍵的解剖學結構用不同顏色區分。

1.3 圖像評價2位放射科醫生和2位泌尿外科醫生進行圖像觀察，并達成共識。醫生先閱讀CT二維圖像，然后再對全息影像進行評價。觀察腎動脈和腎靜脈是否存在變異。腎動脈變異包括：①多支腎動脈；②腎動脈過早分支；③混合型[7]。腎靜脈變異包括：環主動脈左腎靜脈、主動脈后左腎靜脈、左腎靜脈匯合過晚、異常回流及左腎靜脈與脾靜脈異常溝通、多支右腎靜脈、右腎靜脈匯合過晚[8]。評價全息影像對腫瘤位置的顯示效果。測量腫瘤最大徑并與術后病理測量結果進行比較。

2 結 果

2.1 全息影像對顯示腎動脈和腎靜脈變異的價值全息影像清晰地顯示腎動脈和腎靜脈變異(表1，圖1C、E、F)。在腎動脈變異方面，全息影像顯示多支腎動脈2例：其中2支腎動脈1例、副腎動脈1例、腎動脈過早分支1例。全息影像還發現腎靜脈變異3例：主動脈后左腎靜脈1例、兩支右腎靜脈1例、右腎靜脈匯合過晚1例。在圖像評價過程中，僅閱讀二維圖像時漏診1例主動脈后左腎靜脈變異，全息影像直觀顯示出了全部腎靜脈變異(圖1E)。

A：患者1，CT增強動脈期；B：患者1，全息影像顯示內生型腫瘤(黃色)位于左腎上前段和下前段；C：患者1，全息影像同時顯示了腎動脈(紅色)、腎靜脈(藍色)和集合系統(綠色)，顯示了兩支右腎靜脈變異；D：患者3，CT動脈期軸位圖像；E：患者3，全息影像后面觀顯示右側腎動脈過早分支和左側主動脈后腎靜脈變異，還顯示了腫大的淋巴結(黃色)；F：患者4，全息影像后面觀顯示右側副腎動脈和右腎靜脈匯合過晚變異。圖1 CT全息影像對腎腫瘤和腎血管變異的顯示效果

2.2 全息影像對腎腫瘤位置與大小的評價全息影像立體顯示了7例腎腫瘤的邊界和其所處的腎段，對未凸出腎表面的腎內型腫瘤的瘤體亦可清晰顯示(圖1B)。全息影像所提示的腫瘤位置與術中所見吻合。通過術前CT和全息影像，術前所測7例患者平均腫瘤最大徑(3.97±1.77)cm，術后病理平均腫瘤最大徑(3.76±1.73)cm，CT所測腫瘤最大徑平均比病理最大徑多(0.21±0.16)cm，術前CT所測腫瘤最大徑和術后病理腫瘤最大徑差異有統計學意義(P<0.05)。7例患者的詳細資料見表1。

表1 7例腎腫瘤患者的臨床資料和手術病理結果

2.3 手術和病理結果采用達芬奇機器人手術系統(Da Vinci Robotic Assisted Surgical Systems)，7例患者均成功的完成了RAPN手術。患者平均手術時間183(145～240)min，平均出血量102(10～220)mL。術后均未出現并發癥。術后病理診斷：血管平滑肌脂肪瘤1例，嫌色腎細胞癌1例，腎嗜酸細胞腺瘤1例，透明細胞癌3例，透明細胞乳頭狀腎細胞癌1例，切緣均陰性。腫瘤病理分期：2例為T1aN0M0，2例為T1bN0M0，1例為T1bN0M1(表1)。

3 討 論

全息影像技術是近年來應用于醫學領域的一種三維可視化技術，其通過三維成像技術將傳統的二維圖像制作成高清晰度、超強色域、立體感強的三維影像[5,9]。本研究中，全息影像立體和直觀地顯示了7例腎腫瘤的大小、位置以及血管變異，為制定RAPN手術方案提供了很好的資料，降低了手術風險。

RAPN術前規劃中的一個重要方面是了解腎動、靜脈的位置、形態和是否存在變異。對于合并血管變異的腎腫瘤患者，手術難度和風險也會有所增加。術前明確血管變異的存在及其表現形式對減少術中出血、縮短手術時間有重要意義[2-6]。通常每個腎有1條腎動脈和1條腎靜脈。然而，多支腎動脈，腎動脈過早分支或主動脈后腎靜脈等變異并不少見[7-8,10]。在本研究中，術前全息影像清晰顯示了3例腎動脈變異和3例腎靜脈變異，對術中處理變異血管起到了重要的提示作用，有助于避免血管損傷等嚴重并發癥的發生。趙健等[12]報道284例機器人輔助腹腔鏡腎部分切除術前行血管造影檢查，發現腎動脈變異總的發生率為39.3%。腎動脈變異中較常見的是副腎動脈變異，手術時應避免誤傷副腎動脈而造成相應供血區域腎組織缺血。腎靜脈的走行、數量及注入部位等變異類型多種多樣，以環主動脈左腎靜脈和主動脈后左腎靜脈更有臨床意義[8]。與上述文獻[7-8,10,12]中采用的立體渲染(volume rendering，VR)重建技術比較，全息影像可以多時相融合更清晰地展示腎腫瘤、腎動脈、靜脈和集合系統。王亞楠等[4]對11例腎門部腫瘤采用全息影像技術引導RAPN治療腎門部腫瘤，認為全息影像模型立體地呈現了腫瘤與周圍血管及集合系統的關系，有助于術者更加精準地進行腫瘤剜除，減少并發癥發生。全息影像中腎臟呈半透明狀態，并且腎臟、腫瘤、動靜脈、集合系統分別經過不同顏色渲染，直觀顯示手術部位的三維立體空間結構，幫助醫生充分了解腫瘤與周圍血管的關系。

機器人手術系統雖具有三維視野、穩定高清圖像和過濾生理震顫等優勢，但在操作過程中術者雙手無法直接感觸到腫瘤，所以術前準確了解腎腫瘤位置尤其重要。泌尿外科機器人手術與三維影像結合，有助于提高術者的解剖定位能力，使手術操作更加精確，縮短了手術時間，減少了手術相關并發癥發生率，增加了手術的安全性[2]。在本研究中，全息影像立體形象地顯示了腎腫瘤和其所在腎段，有助于術者對腫瘤位置的判斷，選擇更加合適的手術入路，在完整切除腫瘤的同時，最大限度地保留腎單位。趙子臣等[13]采用全息影像腹腔鏡融合技術對5例腎內型腫瘤行腎部分切除術，全息影像所提示的腫瘤位置，與肉眼及術中超聲所定位的位置吻合。全息影像通過精確的圖像數據建立起三維可視化圖像，能夠使術者在術前獲得更全面的腫瘤信息，制訂準確的手術方案[5]。

腫瘤大小是腎細胞癌分期的重要指標，也是決定治療策略的一個關鍵因素。臨床醫生依靠影像學推測腫瘤大小來指導患者治療策略的選擇。如果腫瘤大小的影像學和病理學測量結果之間存在差異，可能對臨床實踐有一定影響[14]。JEFFERY等[14]的研究顯示，術前CT容易高估實性腎腫瘤大小，平均所測腫瘤大小較病理所測大3.1 mm。本研究術前CT所測腫瘤平均大小較病理所測大2.1 mm。CT所測腫瘤平均大小和病理大小之間差異雖然不大，但對于少數患者來說可能會導致術前分期和病理分期之間的差異從而影響治療策略的選擇。在術前腫瘤最大徑的測量過程中，放射科醫生需結合二維圖像和全息影像，對測量結果進行審閱，減少偏差。

本研究病例數較少，仍需要納入更多的病例進行研究，以驗證全息影像的應用范圍和價值。但初步臨床應用結果顯示，全息影像可清晰顯示腎動脈和腎靜脈變異，直觀地顯示病變的大小、位置以及與周圍重要組織和器官的毗鄰關系，有助于指導機器人輔助下腎部分切除術的術前規劃，提高手術的精準性和安全性。