精準肝臟解剖的研究進展

謝干，周海濤，鄭四鳴

作者單位： 315010 寧波，寧波大學醫學院（謝干、周海濤）；寧波市醫療中心李惠利醫院（鄭四鳴）

數個世紀以來，人們對肝臟的認知發生了翻天覆地的變化，從傳統肝臟標本的解剖，再到借助超聲、分子及計算機等各項現代技術來實現精準肝臟解剖。本文旨在對精準肝臟解剖的研究進展作一綜述。

1 肝臟解剖的簡要歷史

1654 年，英國學者 Glisson[1]初次對肝臟解剖結構進行了較為確切的描述，將其分為 5 葉。后續 Rex[2]、Cantlie[3]及Hjortsjo[4]學者先后基于自身的研究提出了不同的肝臟解剖分區方法。1951 年，美國學者Healey 和Schroy 提出了現代肝臟分段的基本概念，并將肝臟分為左外區、內區、前區和后區，并于1953 年加以改進，每個區再劃分成兩個部分，并提出了肝動脈和膽管分段法[5]。1954 年，法國解剖學學者Couinaud[6]在前人研究的基礎上，提出每個肝段均有獨立的Glisson 系統分支的觀點，即以肝內門靜脈和肝靜脈分支為基礎，將肝臟有層次地分成 2 個半肝、4 個扇區和 8 個肝段，Ⅰ段為尾狀葉，按順時針方向依次將各個肝段命名為I ～Ⅷ段，形成了認同度頗高的“Couinaud 八段法”。

1982 年，法國學者Bismuth 將肝臟劃分成2 個半肝、3 個肝葉（右后葉、右前葉與左葉）和7 個肝段。Bismuth 在Couinaud 分段法的基礎上提出：右半肝的兩部分在人體內的真實解剖位置實為前后關系，而非體外標本所示的解剖位置關系，因此將其重命名為右前葉與右后葉。Bismuth 認為Couinaud 將左半肝劃分為左外葉（Ⅱ段）與左內葉（Ⅲ、Ⅳ段）的方法與其描述的“每個肝段含有門靜脈的1 條主要分支”的肝臟分段方法相矛盾，根據門靜脈左支的分支情況提出，左半肝僅包含兩個肝段，即II段為一個獨立的肝段，III 段與 IV 段 2 個“半肝段”為一個獨立的肝段。1986 年，日本學者Takasaki[7]從肝臟手術的角度出發，認為門靜脈主干可分為右支、中間支與左支3 個二級分支，并依據門靜脈二級分支與肝靜脈屬支，將肝臟分為四部分，包括體積大致相當的三段：肝左段、肝中段和肝右段（每段約占肝體積的30%）；獨立成段的尾狀葉（約占肝體積的10%）。每支門靜脈二級分支又可再細分為6 ～8 支三級分支，將肝段分為更小的“錐形單元”，以此作為手術安全切除的最小單位，其排列規律為肝臟表面為各“錐形單元”基底的起點，各單元中心均指向肝門。

Couinaud 分段法自提出以來，已普遍受國內外外科學者們所使用，但仍然存在不足，無法滿足個體化、精準化的肝臟解剖要求。譬如有學者通過影像學的研究發現[8]：（1）V 與 VIII 段血供都來自右前葉Glisson 系統，又都經肝中靜脈、肝右靜脈回流，是否以Va 及Vb 段去命名兩者更為合理。（2）解剖中發現，右肝的Glisson 結構并非如Couinaud 所呈現的右前支分出右前上與右前下，右后支分出右后上與右后下關系，肝中靜脈、肝右靜脈有時會發出較粗的分支，將肝臟分成多個扇區，其數量遠非4 塊。

基于上述不足，后續又出現了各種新的肝臟分段觀點，如 Goldsmith-Woodburne 系統（1957 年）及 Bismuth 系統（1982 年），但以Glisson 系統的三聯管道分支供血并引流膽汁，以肝靜脈為段間界限并引流相鄰肝段的回血的 Couinaud肝段劃分法仍然是現代肝臟分段研究的解剖學基礎，其他均可以視為對Couinaud分段法的補充、改良，其本質上并未改變。

2 學科交叉促進肝臟解剖研究進展

2.1 超聲在肝臟分段中的應用 術中超聲技術于 20 世紀 60 年代運用于臨床，逐漸成為肝膽外科醫師不可缺少的輔助診治手段之一。但大量臨床數據表明，僅有42.62%左右的患者肝臟符合傳統段型分類[9]，這表明聯合術中超聲技術與表面解剖標志的方式，無法給予外科醫生明確的定位信息，遠達不到精準肝切除的要求，不利于術前規劃、評估。1985 年日本學者 Malkuuchi 等[10]提出在使用術中超聲技術引導下門靜脈穿刺注射顯色劑技術，克服了患者個體差異性帶來的誤差，顯色的肝臟分段也更接近實際解剖結構分段，對預后、術后存活率有著積極的意義，但礙于其顯色劑、人體代謝所致的時效性及門靜脈侵入性操作的風險性，不利于大范圍的使用推廣。因此，傳統分段法與影像學技術無法滿足外科醫生對精準肝切除的要求。

2.2 數字醫學及三維重建技術 隨著計算機技術的迅猛發展，醫學三維可視化技術極大拓展了臨床解剖學精度和外科手術方式。20 世紀70 年代末，一種相對早期的三維計算機渲染算法的橫空出世，使得單排螺旋CT 和多排螺旋CT掃描儀在三維成像中得到了更充分的應用，為精細的三維重建提供了基礎[11]。后續的醫學三維重建自此蓬勃發展。

Heymsfield 等[12]團隊于 1979 年，通過用CT 圖像整合肝臟的方式，較為準確的評估了肝臟實際體積。1987 年美國國家圖書館（NLM）首次提出了“可視人計劃”，并在1994 年和1996 年先后發布了一男一女兩組解剖數據集，其中包括大量CT、MRI 和切片圖像數據。后續的Hashimoto 等[13]團隊通過使用工作站和圖形軟件對CT 圖像進行影像數據提取處理，于1990 首次重建了肝血管與肝癌的解剖結構三維效果圖，以此進行外科手術的指導，并證實具有手術指導意義。

1998 年 Marescau 等[14]基于多平面二維斷層掃描圖像，通過跟蹤相鄰像素圖像的方式，重建了樹狀樣結構的肝臟血管，首次實現了對肝血管的自動三維建模，大大提高了三維重建的效率，后續在此基礎上又繼續研發了相關三維重建算法。最大強度投影技術則對肝動脈肝段分支和病變的肝臟供血動脈等細小分支顯示相對較好，更接近常規血管造影表現，更能反應病灶對血管的侵犯、包裹及癌栓情況。進一步研究證明[15]，在經頸靜脈肝內門腔靜脈分流術（TIPSS）中，同時進行表面陰影顯示和最大強度投影技術重建可以減少手術盲目性，提高診斷的可靠性。三維重建技術可以構建出肝癌的立體解剖結構，計算機系統可智能區分正常肝臟組織與腫瘤，在降低了對操作者技術水平對結果的判讀要求同時，也提高了對肝癌診斷的準確度[16]。此外在處理解剖結構更為復雜的肝門膽管癌時，有報道證實[17]，64 排 CT 膽道和血管三維重建在準確評估肝門部膽管癌的膽道和血管侵犯、術前診斷、可切除性和安全性評估中均有較高價值。

2002 年，張紹祥等[18]完成國內首例數字化人體。2005 年，楊琳[19]首次實現國內了對人體肝門靜脈系的三維重建，并著重研究了肝門靜脈分支與肝葉的空間三維關系。日本Harufumi 等[20]通過在三維重建的基礎上對63 例正常肝臟的研究，得出腔旁靜脈可以作為尾狀葉和VII、VIII 段的分界線的結論。

基于門靜脈和肝靜脈耦合的肝臟流域研究是目前研究的方向。Mise 等[21]利用虛擬肝切除系統，提供了肝臟的三維重建、基于門靜脈灌注的精準體積分析及肝靜脈流出域體積的定量估計。但他未將兩者結合進行肝臟手術的術前規劃，而門靜脈和肝靜脈耦合進行虛擬精準肝切除，是指在肝臟三維模型基礎上，進行門靜脈供血范圍和肝靜脈的流出域的劃定，將兩者疊加后確定擬切除肝切除范圍。當計算得出的殘肝體積足夠時，在實際手術中可以只考慮切除門靜脈的供血范圍；而當計算得出的體積不夠時，必須重建門靜脈供血范圍內的肝靜脈，并再次計算擬切除門靜脈的供血范圍的體積，如體積仍不夠需進行不規則肝切除或放棄手術。

目前常用的計算機技術實現虛擬肝分段的技術基礎是提取血管中心線，再聯合最近鄰劃分法實現[22]，其實質是對空間的任一肝實質與哪個血管中心線的距離最近就歸屬于該血管；而實際上肝實質的供血是靠血液的壓力進行滲透的，血液壓力不僅和距離有關系，也和管路的血液黏度、雷諾數及肝內管路形態（尺寸、位置）等有關系[23]，按照現有方法會造成虛擬肝分段與真實肝分段的偏差，因此無法進行精準的肝切除。

2.3 增強現實技術（AR） AR 是對真實環境處理的基礎上，附加虛擬模型，而虛擬模型的存在，能讓術中獲得更全面、有效的信息，提高了手術的效率與成功率。三維可視化模型可以較為直觀的顯示術前規劃的影像學信息，為手術醫生做出術前規劃、指導，但在實際手術中，三維重建技術起到的“導航”作用仍十分有限。AR 技術的主要難點在于對腹部臟器的配準，如何處理術中氣腹、患者呼吸及臟器活動等帶來的數據誤差，均關乎到AR 導航準確度[24]。令人可喜的是，在神經外科領域，Drouin 等[25]將術中超聲校準技術與AR 設備進行整合為IBIS平臺，并證實配合術中超聲，腦移位后的配準問題得以糾正，有利于手術流程的優化。特別是顱內動脈瘤夾閉手術中，AR系統針對那些暴露欠佳、有著分支的動脈瘤，均有著不俗的效果。

2.4 分子影像醫學 吲哚氰綠（ICG）因其獨有的熒光性和分解代謝性，常作為光學分子影像導航技術的染料。其主要機制是[26]：正常肝組織能攝取ICG 并進行代謝，而肝硬化結節、肝癌等病變部位處的攝取與代謝速率會下降，此外肝功能不全、腫瘤壓迫的局部肝組織會影響ICG的攝取，而低分化肝癌、肝內轉移性腫瘤表現為不攝取、代謝ICG，但在影像上表現為環繞組織的環形熒光。2009年，Ishizawa等[27]首次在癌腫切除中應用了該項技術進行術中導航。后續進一步的臨床試驗表明，即使有肝硬化患者，ICG介導的熒光成像仍能實現精確可視化，這是傳統B 超所不具備的優勢。

盡管現代醫學技術已有了長足的發展，并且在一定程度上對肝臟傳統分段進行了突破，但如同傳統分段一樣，三維重建、分子影像醫學仍存有局限性。作為誕生歷史更短的ICG介導的近紅外光檢測技術，存在著肝硬化結節、肝臟增生不良結節所致的假陽性率問題[28]；熒光強度具有衰減的物理特性，經過組織到達攝像機后信號會采集不足，所以只有距肝表面深度小于10 mm 的結構才清晰可見[29]等，都是有待解決的問題。

3 結語

肝臟外科經歷了從傳統肝臟分段的研究到計算機輔助技術的應用，以全新的診治模式代替了傳統診斷和治療模式。數字醫學是一門集醫學、計算機學及信息學等多門學科為一體的綜合性學科，未來如何將生物醫學與信息技術融入到數字醫學中，從而真正實現肝膽外科的精準治療值得研究和思考。