三维重建技术联合3D腹腔镜在肝脏手术中的应用

倪忠鹏 张昕辉 王晓川 张烜烽 郑文龙 杨怀亮

腹腔镜肝切除正逐步取代传统的开腹手术[1]，越来越多的肝脏疾病可行腔镜手术治疗，尤其是对位于肝脏左外叶的一些病变，腔镜治疗已成为标准术式，甚至右后叶及肝中叶的切除也已可在腔镜下完成。与传统的2D腹腔镜比较，3D腹腔镜具有的立体感及纵深感可带来更好的手术体验及更好的安全性。三维重建技术对于术前病变位置的定位、肝脏体积的计算以及脉管走行的判断具有重要作用[2]，与传统的CT平面图像比较，3D结构的立体图像可为术者提供更加直白、清晰的影像信息，术前三维重建与术中的3D腹腔镜的结合，理论上会带来更好的效果。

对象与方法

一、对象

2020年6月～2021年12月我院肝胆胰中心符合条件的病人37例，男性22例，女性15例，年龄23～79岁，平均年龄(55.8±11.6)岁，均无明显肝脏合成、代谢功能障碍等情况。5例有既往腹部手术史，7例有高血压病史，5例有糖尿病病史。病变位于左肝25例，位于右肝10例，位于Ⅳ、Ⅴ段交界2例。本研究已经医院伦理委员会批准。纳入标准：(1)符合手术指征的肝癌、肝脓肿、肝内胆管结石或者肝血管瘤等肝脏的良恶性病变;(2)若为恶性肿瘤，术前检查及术中探查均未发现有远处转移;(3)首次行肝切除手术;(4)手术方式为3D腹腔镜肝切除且术前行三维重建；(5)吲哚箐绿15分钟排泄实验符合拟行手术的切除要求；(6)术前肝功能分级B级及以上。排除标准:腔镜手术中转开腹;若为恶性肿瘤，非肝脏原发性肿瘤；临床病理等资料不全；无法耐受手术。

二、方法

1.术前三维重建和手术方式：(1)三维重建：该技术由True sight北京精诊科技提供，三维重建需要的薄层CT数据通过Pacs影像工作站获取，由该公司远程服务器计算并重建后为医院提供三维重建器官模型。该模型可实现全自动器官三维重建、脏器自适应分段、 物理及功能性体积计算，可辅助术前规划、计算残肝体积(图1)。(2)手术方式：手术方式参照腹腔镜肝胆胰手术指南[3]，具体细节根据病变位置、病人肥胖程度、腹宽等因素而定。气管插管全身麻醉，常规采用头高脚低仰卧分腿位，CO2气腹压维持于12～ 14 mmHg，常规采用五孔法，操作孔围绕病变肝叶(段)呈扇形分布，脐孔作为3D腹腔镜观察孔。术中常规预置肝门阻断带，肝实质离断过程中间歇性行肝门阻断[4]。若病变位置较深、定位不清晰，可通过术中腹腔镜超声系统辅助定位。根据每个病人的实际情况选择不同的手术方式，包括解剖性肝切除及局部切除，标本术后常规送病理检查。

2.观察指标：术前资料包括性别、年龄、基础疾病史、肝炎病史及Child分级以及术前转氨酶及胆红素指标，术中资料包括手术方式、术中出血、手术用时、有无中转开腹等，术后资料包括术后第3天及术后第7天转氨酶及胆红素情况、术后肛门排气时间、引流管拔除时间、术后住院时间及术后并发症的发生情况。

结果

37例病人均于腔镜下完成手术，无中转开腹，无术后非计划再次手术。37例中24例行解剖性肝切除，其中行左外叶切除13例，行左半肝切除7例，行右半肝切除1例，行右肝前叶切除2例，行肝中叶切除1例；行局部切除13例。手术时间60～420 分钟，平均(226±101)分钟；术中出血量50～1 000 ml，平均(228±195)ml；术后肛门排气时间1～3天，平均(2.2±0.6)天；引流管拔除时间3～20天，平均(7.5±3.1)天。37例病人的术前肝功能丙氨酸氨基转移酶(ALT)50～132 U/L，平均(30.6±27.2)U/L，术前门冬氨酸氨基转移酶(AST)8～79 U/L，平均(26.0±14.1)U/L，术前总胆红素4.3～27.7 μmol/L，平均(14.8±5.6)μmol/L，术前直接胆红素为1.5～25.7 μmol/L，平均(6.1±3.9)μmol/L。术后生化指标中8例病人的转氨酶及胆红素在术后第3天已恢复正常值，术后第7天时所有未出院的病人转氨酶均位于100 U/L以内，胆红素均位于34 μmol/L内(表1)，所有病人的术后肝功能出院前基本均恢复正常；术后住院时间4～23天，平均(9.78±4.1)天；术后1例胆漏，8例胸腔积液，对症治疗后均顺利出院，无术后大出血、肝功能衰竭等并发症。37例病人术后病理情况为：肝胆管细胞癌5例，鱼刺致肝脓肿1例，肝内胆管结石5例，肝细胞性肝癌16例，肝血管瘤7例，血管平滑肌脂肪瘤1例，肝脏增生结节伴脂肪变性1例，血管周围上皮样细胞肿瘤(PEComa)1例。

表1 术后肝功能恢复情况

讨论

肝脏三维重建可个性化显示肝脏的解剖细节，提供立体的图形信息，对更好地进行术前规划、保留更多正常肝组织提供帮助。图1中的A～D图中术前的三维图像上清晰地显示了肝内脉管系统的走行、分支和位置关系，通过旋转图像可以多角度观察病灶与其周围管路结构的空间解剖关系，并可以将一些器官、组织进行虚化或去除以减少干扰，与E、F图相比，可直观、清晰地了解到病变所在三维位置及周围血管关系。同时，重建系统可以根据病人的身高体重直接计算标肝体积，并生成病人的实际肝体积、病变肝体积以及各肝段体积，术前可通过计算预留残肝体积在实际肝体积中的占比，评估手术安全性及可切除性，避免术后肝衰竭的发生，为设计和优化肝切除术方案提供依据。

A：三维重建可见肿瘤(黑色箭头)及脉管关系；B-D:可任意旋转图像判断血管毗邻关系并自由隐藏肝脏、血管等结构；E、F：肿瘤层面的CT图像；G：进腹后见右后叶肿瘤突出于肝脏表面(黑色箭头)；H:充分游离肝周韧带(黑色箭头)；I：于肝门处(黑色箭头)预置肝门阻断带(红色箭头)；J：在肿瘤左侧放置牵引绳(黑色箭头)；K：标记切除线；L：牵拉牵引绳后进行肿瘤切除

与传统行大切口的肝脏手术相比，腔镜手术创伤小、出血少、恢复快[5-6]，可减少切口感染、脂肪液化的发生，但与之相对应的则是腔镜手术失去了开腹手术具有的直接触感反馈及眼的立体视觉，需要术者在平面图像中判断出立体的结构关系，会增加手术的难度并延长手术时间，且操作钳具有杠杆效应，在行一些结扎或分离操作易导致一定的损伤，但这些不足之处可凭经验的积累而克服，目前的3D腔镜技术将普通腔镜中的平面视觉再次变成了人体最熟悉的立体视觉，可为术者提供可靠、稳定的图像效果，在保留腔镜优势的基础上进一步缩小了与开腹手术的距离，能从一定程度上缩短学习曲线。

术前三维重建与术中3D腹腔镜相结合，理论上可提高术者在整个围手术期对个体化手术方案的把握，在最大化提高手术效果的同时保证最基本的手术安全[7-8]。3D腹腔镜的高清镜头为术者提供了可靠的立体手术视野，较好地显示解剖及细节关系，尤其是在处理较为复杂的、存在解剖变异的脉管结构时，清晰且层次分明的画面可以帮助更安全地游离组织器官、脉络化血管，对于寻找出血点、胆漏点及管路结构的分辨有一定帮助[9-10]。结合术前的三维图像，对于可能存在血管变异或胆管变异的区域重点关注，可从一定程度上减少误损伤。本研究中术者有较丰富的腔镜手术经验，且既往常规开展腹腔镜肝切除术，与使用2D腹腔镜相比，切实感受到3D腹腔镜在精细操作时具有的优势[11-14]，这是因为在3D视野下夹闭及缝扎操作更加符合视觉习惯，更易找寻器官、组织与膜之间的间隙。3D视野在切除位于肝表面的一些肿瘤时具有其独特的优势，尤其是行局部剜除者，可以对剜除的范围、界限、方向有直观的把握。3D腹腔镜层次感明显，可将立体结构充分还原，较好地体现出组织器官间上下左右、远近深浅的关系，有效避免深度缺失的弊端，使得腹腔镜下的手术分离、切割更加精准。本研究中的37例病人中有1例肝肿瘤位于肝Ⅵ、Ⅶ段并突出于肝脏的表面(图1G～L)，由于该位置处在肝脏右后上部，暴露效果差，在2D腹腔镜平面图像中牵拉、切除不便，往往频繁旋转镜头来获取较好的画面，手术难度较大[15]，在3D腹腔镜立体视觉的帮助下，助手通过辅助绳牵拉肝脏，将病变位置的立体关系暴露于视野中，在保留足够切缘的前提下沿着标记线可快速地进行病变切除。此外，立体视野对于扶镜手及助手来说也有很大的帮助，除默契以外，良好的视野可以辅助助手判断术者的操作意图，为手术提供更加稳定、准确的视野，也可以更好地对腹腔内物品进行传递及辅助性钳夹，如在预置肝门阻断带时，立体视野下可以帮助助手准确接、递阻断带，辅助阻断。

所有病人的术后肝功能出院前基本恢复正常，且术后无肝衰竭发生，考虑可能与以下3个方面有关：(1)术前进行了完善的ICG及Child分级肝脏储备功能的评估，对手术的耐受性进行了充分的评估；(2)术前三维重建可以对手术方式及手术的安全性进行评估，在手术开始前术者已对手术方式及术中可能出现的突发情况进行了应急预案，术前准备工作较为完善；(3)3D腹腔镜在一定程度上提高了手术的安全性，减少了部分手术时间，对于整个手术团队之间的配合也有一定的积极作用。

3D腹腔镜肝切除手术有以下几点不足[16-18]:(1)由于3D腹腔镜无法像2D腹腔镜可以旋转镜头调整视野，对于极其靠后的视野无法采集到，此时可能需要更换观察孔或从操作孔进镜以辅助手术；(2)由于立体视觉是通过镜头采集后并合成，有时会感觉画面较为模糊，或显示屏的周围画面存有虚幻感，可能会引起头晕、视觉疲劳等不适，对于平时并不佩戴眼镜者，长时间的3D眼镜的佩戴可能会给术者带来明显的不适感，甚至手术时需要一定时间来适应以进入状态；(3)3D视野虽然改变了手术画面的呈现方式，但对于位置较深、定位不清晰、肉眼无法看到的病变的寻找并没有帮助，这种情况下可能需要借助术中超声辅助定位[19-20]。

综上所述，在肝切除手术中，三维可视化技术联合3D腹腔镜安全可行，可在术前定位病变位置及脉管关系，术中提供良好的立体手术视野，可在一定程度上缩短手术时间、减少术中出血、降低并发症的发生，有一定的价值[21]。