CT-三維虛擬重建技術在肝臟腫瘤切除中的應用

于牧川

（濟南市章丘區人民醫院肝膽外科 山東 濟南 250200）

我國是國際公認的肝炎、肝癌大國。原發性肝癌惡性程度極高，發病率目前高居第2位，病死率為第5位[1]。目前肝臟惡性腫瘤有手術、放療、化療、射頻消融、靶向藥物、中藥方劑等諸多治療方法中，其中根治性手術仍被國內外學者認為是早期唯一最有效的手段。我國肝膽外科技術經歷了將近40年長足的發展，從開腹切除手術起始，歷經腹腔鏡微創操作，直到目前最為精細的達芬奇手術機器人手術。手術操作方式雖歷經三代更迭，日進臻熟，逐漸精準，但無論外科技術如何更新進步，手術仍是目前唯一能治愈肝癌的手術方法。肝內脈管結構的復雜性和不確定性，導致肝臟腫瘤的外科切除極易諸多并發癥，例如：術中出血、術后感染、腫瘤切除不精準、術后膽漏，甚至術后小肝綜合癥、低蛋白血癥、肝衰竭、死亡等風險。而有效的術前評估是必不可少的環節，雖評估手段及方法諸多，但其中CT的可視化三維重建卻是其中最重要的一項。

1.手術現狀

國內肝臟外科大家黃志強教授早些年就曾提出：肝臟腫瘤患者術前C-P肝功能分級A級的患者剩余肝應不少于1/2，而B級的患者剩余肝應不少于3/4。剩余肝體積（FLR）是衡量肝臟儲備功能的一項極其的重要指標，PLR的準確計算與手術方式對患者手術預后有著極其緊密的關聯[2]。正常肝體積切除過多或FLR不足是導致患者術后出現肝功能衰竭的最直接危險因素。術前評估FLR在肝臟腫瘤切除手術前是不可或缺的，目前主流最常用的評估方法是CT三維重建。通過術前完善患者腹部CT檢查并同時行三維重建技術操作，均能精準計算出體積大小、功能肝體積、腫瘤/肝臟體積占比，并能精確標識腫瘤空間位置毗鄰[3]。指導術前完善肝臟腫瘤手術方案的制定及選擇，并同時通過虛擬技術計算出需切除的肝腫瘤及部分肝臟體積，確定手術切除方式及切緣邊界，可以減少術后并發癥的發生率，肝臟功能損傷小，縮短平均住院天數，減少患者的醫療負擔。

董家鴻教授于2006年在國際肝膽外科會議上第一次提出“精準肝膽外科”理念，該理念的核心精神就是要求在根治性切除腫瘤病灶的必備前提下，最大化的保留剩余肝體積（FLR），最大化的保證剩余肝臟功能，最大化的控制術中出血，降低手術并發癥發生率和病死率。從而提高病變的根治性、切除率及5年甚至長久生存率。精準肝切除理念，簡而言之就是精準的將患者收益最大化、最優化，患者損傷最小化、最簡化。該理念的實現需要對肝內脈管結構及走行進行詳細完備的精準定位及準確認知。鑒于肝臟門脈結構及肝內脈管結構天然的復雜性和多樣性，腫瘤因其擴散轉移的生長特性，常侵犯臨近的肝內脈管，致使正常的生理結構和解剖位置發生改變，百年前肝臟手術一直視為外科手術的禁區，這是不無道理的。腫瘤與血管及膽管的復雜空間位置及毗鄰關系是直接影響手術方式的選擇和手術的難易程度，是外科醫師難以駕馭肝臟手術的根本原因，所以肝臟腫瘤常常難以行徹底而精準的根治手術。

肝臟腫瘤術前需考慮以下幾方面：腫瘤血供來源及血管走向、肝靜脈回流、腫瘤切緣、腫瘤所在肝段及肝臟體積、FLR等[4]，剩余肝臟體積（FLR）的計算仍是國內外很多學者在研究肝癌術前評估的首要考慮因素。

2.CT三維虛擬重建技術

利用三維重建軟件將CT肝臟斷層掃描影像進行X/Y/Z三軸矢量重建，從而計算出腫瘤區域的體積及肝內脈管結構走向；此技術通過虛擬場景重建、虛擬現實等計算機視覺方法提供清晰準確并直觀立體的圖像[5]，分別用不同顏色標注出腫瘤位置、腫瘤血供、靜脈回流、肝臟脈管結構及其立體空間關系，判斷肝臟脈管系統保留情況。利用CT三維虛擬重建技術，術前進行全方位、任意角度、多次重復的進行觀察，指導術前手術評估，從而降低手術風險。此技術可以為實現“精準肝切”保駕護航，在準確的基礎上日臻精準，有效地保證肝切除術的精確性及安全性。CT三維虛擬重建技術提供更豐富更高質量的影像學信息，為完善手術規劃及評估手術的可行性提供了重要的影像學依據。計算肝臟體積其平均誤差范圍小于30 mL，目前這是近些年來國內外學者利用CT三維重建技術制定的誤差上限值[6-7]。綜上所述，三維重建軟件的優勢是二維圖像不可替代的。

CT三維重建是迅速的CT二維圖像轉化為三維可視化圖像的影像技術，總而言之具有以下優點[8]：（1）與傳統二維圖像對比，直觀立體感強，重建顯示清楚，比例大小真實，可通過視頻設備進行任意角度的旋轉、切割以及縮放，有助于對腫瘤及肝臟解剖進行全面細致的分析和判讀。（2）可精準地計算瘤體體積、余肝體積、肝體積。相比于肝體積計算公式法及排水法，誤差更小。（3）精準顯示腫瘤的大小和立體位置，以達到完整切除病灶的目的，實現精準腫瘤切除，促進手術方案優化、保證手術順利進行。（4）手術預演和精準制定手術路徑，減少出血、縮短手術時間、避免副損傷，具有良好臨床應用價值。（5）肝膽外科醫生少走彎路，少走錯路，縮短青年醫師成長時間。（6）重建的圖像經視頻設備可以永久性呈現在治療團隊面前，使得醫療團隊規范化，程序化，精準化。所以CT三維重建集合了術前診斷、結構成像、體積計算、手術預演等多種功能，不僅是功能數量上超過以往影像技術，更是在性能質量上更加精準。

但目前CT三維虛擬重建技術仍存在以下的不足之處，仍需更新進步：（1）該技術是基于CT二維斷層掃描技術，其CT斷層掃描圖像的精確性直接影響了三維虛擬重建圖像準確度。（2）腫瘤血栓存在而強化造影劑無法顯影或當巨大腫瘤壓迫血管時，三維重建模型都無法完成。（3）FLR與剩余肝功能儲備量并不存在線性相關性，單純只憑借計算PLR來評估手術風險及術后肝功能衰竭的發生風險仍缺少循證依據，肝功能儲備仍需吲哚青綠清除率進一步明確[9-10]。因此，CT三維虛擬重建技術雖然優點明確，但仍不能以一概全。

3.總結

綜上所述，人們生活的環境是由三維信息組成，人通過視覺系統感知圖像整體深度的特性去感受三維信息。圖像作為三維場景的重要載體，反映了場景中畫面在相機的成像效果。在三維虛擬現實技術的基礎上，圖像是獲取場景畫面結構的必要信息，在三維虛擬場景重建、三維虛擬現實等計算機視覺的應用中起到了非常關鍵的作用[11]。目前隨著肝臟外科技術的不斷發展，對術前影像學資料的評估提出了更高的要求，三維成像技術可為肝臟疾病的臨床診治提供更豐富更高質量的影像學信息，從而為評估手術的可實施性及完善手術計劃提供重要依據，必將成為臨床的一項常規技術，促進肝臟外科的進一步發展[12]。CT三維虛擬重建技術對病灶進行精準定位和術前評估，可實現對病灶的精準化切除，減少患者并發癥及痛苦同時，并能快速康復、增加效益，值得臨床應用。