门静脉流域解剖性肝切除术相关数字医学技术导航的应用

王俊青

根治性手术切除依然是肝细胞癌最有效的治疗方法。20世纪80年代，幕内雅敏教授首先提出解剖性肝切除的外科治疗体系，成为肝细胞癌手术治疗的重要里程碑［1-2］。经过数十年的临床实践和检验，解剖性肝切除的相关理论和技术始终处于不断完善的过程中，虽然尚有一些实践性、临床性操作在患者术后复发、转移及手术安全性等问题的影响方面仍存在争议，但从肝静脉显露技术、术中门静脉染色技术、腹腔镜下荧光显影、术前肝切除范围流域分析，甚至多模态数字技术融合术中导航等新技术的发展中，均体现出肝脏外科医师和研究者们对于肝脏手术更为精准和安全的境界追求。

1 解剖性肝切除的核心理论和现状简况

门静脉系统是肝细胞癌在肝内转移、播散和术后复发的主要途径和解剖学基础［3］。解剖性肝切除体系即是在以门静脉流域（portal territory，PT）所覆盖的肝脏段叶或亚段作为最基本解剖单位的基础上搭建的［4］。经典的解剖性肝切除理论强调通过系统性切除荷瘤的PT及其所供应的荷瘤Glisson系统，以获得更好的肿瘤学治疗效果［5］。在近数十年的临床实践和理论发展中，解剖性肝切除观念已经被大多数学者认同，但也有部分临床研究间显示出相悖的结论。如有观点认为解剖性肝切除在低侵袭性肝细胞癌中可带来较明确的肿瘤学获益，但是对于高侵袭性肝细胞癌，虽然可以降低术后局部复发率，但在总生存率（overall survival，OS）方面并无优势［6-7］。

值得注意的是，幕内雅敏教授提出的经典解剖性肝切除理论体系需在术中确切实现对应肝静脉主干的完整显露，由于早期肝脏解剖技术和器械条件等受限，其理论标准与实际普及的技术之间存在偏差和限制。具体反映在当时尚无法通过术前检查和分析，完成个体化PT的精准界定。鉴于此，只能通过基于Couinaud肝静脉分段和美蓝染色等方法进行术中肝脏断面的引导，大约获取接近荷瘤PT切除的手术效果。然而，众多学者提出的较为统一和突出的问题是，基于Glisson分段系统的PT肝段和基于肝静脉走向的Couinaud分段并非来自同一解剖学概念。通过Couinaud分段虽然可以对目标切除肝段进行规则平面的划分，但无法反映在实际解剖中PT在三维空间中实际不规则曲面［8］。另一方面，以我国肝细胞癌患者流行病学特征为例，绝大多数患者存在慢性肝炎、肝硬化的肿瘤微环境背景，且处于肝硬化失代偿期患者较多，手术切除肿瘤的同时仍需考虑尽可能多保留非肿瘤肝组织。如坚持以Couinaud分段来施行解剖性肝切除，将不可避免地损失过多肝脏组织。因此，如何在遵循解剖性切除荷瘤PT的同时，为患者保留更多有效肝脏组织，同样成为术者和研究者的主要临床问题。

2 精准肝脏外科理论下的解剖性肝切除

近年来，精准外科理念在肝脏外科手术中发挥的作用愈发显著。一方面，术者对于肝脏解剖认识的深入、外科设备和技术的迭代和改良，使精细化肝脏解剖、腹腔镜肝切手术，乃至机器人肝脏手术得到较广泛地开展和普及；另一方面，多元化、多维度的术前及术中影像学分析、可视化技术、实时导航及显影技术悄然兴起，并较好地融入和适应现阶段外科手术需求［9-12］。在上述因素驱动下，使外科医师能够重新审视并规划解剖性肝切除的观念和策略。

从精准外科角度看，门脉流域解剖性肝切除（anatomic resection based on portal territory，PT-AR）作为经典解剖性肝切除理论的重要补充，已受到肝脏外科医师普遍重视。基于根治性完整切除肝细胞癌荷瘤PT的同时实现功能性预留剩余肝脏（future liver remnant，FLR）最大限度保留的手术治疗目标，已逐步发展出三维重建流域分析和吲哚菁绿荧光导航等体系，并通过多模态技术的融合，帮助术者在术前、术中充分认识最佳肝脏切除范围和肝内复杂管道的显露［13-14］。

新兴手术辅助技术立足于Glisson系统树形结构进行分析和规划，从而修正了Couinaud分段导致的经典解剖性肝切除造成的偏差，使手术实际切除范围更接近解剖性肝切除的理论目标。基于PT-AR定义的肝段切除范围，可以理解为将3级Glisson系统所覆盖的三维空间作为独立、完整的肝内系统，以此为最基本单位确定切除范围，此三维空间的切缘可以是不规则的曲面。理论上，基本解剖单位之间极少存在交通支情况，契合了从解剖学上对荷瘤PT完整切除的需要［15-16］。不仅如此，已有学者提出将3级Glisson系统进一步扩展到4级肝蒂，以此定义出更为精准的锥形单位，初步形成了门脉流域切除的亚段理念［17-18］。现阶段，通过吲哚菁绿荧光染色已能较准确实现对荷瘤PT的正、反染色，为手术切除范围提供引导，配合3级肝蒂覆盖区域的间裂或生理性肝裂为术中提供可视化入路。然而，从临床实践中观察，要精细化到3级甚至4级肝蒂荷瘤区进行染色，仍然对术者的肝内解剖和脉管显露技术提出较高的要求。同样，术中操作对肝脏整体形变的影响、术中超声对4级肝分支的清晰显示、荷瘤区肝蒂细小静脉穿刺的精准性也会影响实际操作。因此，在完善基于PT的解剖性肝切除的理论升华的同时，必须探索能够适应大多数肝切手术和术中导航需要的术前、术中辅助技术。数字医学导航技术已得到成熟应用，无疑是实现PT-AR首当其冲的选择。

3 数字医学导航技术的应用与体会

近阶段，吲哚菁绿荧光染色在腹腔镜肝切手术中发挥出重要作用，并被广泛接受和认可，而手持式荧光触发器在开放性手术中的绿荧光显影效果也得到较好应用。实践中，吲哚菁绿对于3级Glisson肝蒂以上流域段叶切除范围的界定较为准确和完善。但当面对需要保留更多残余肝脏组织和细化到亚段级肝叶切除的情况时，如何找到次级肝段供血门静脉分支并进行吲哚菁绿正染仍对术者提出了较高临床操作技术要求。作者认为，立足于现有技术层面，借助术前、术中的影像学检查进行指示和导航，是更有效地辅助术者进行最基本流域门静脉显露的重要方法。

数字医学是医学信息技术和临床实践技术发展的新兴的多学科交叉研究领域，其已在临床中得到具体应用，涉及医学图像处理、计算机辅助手术规划、人工智能及个体化手术导航等关键技术。通过三维数字影像技术对患者脏器、组织、身体结构进行重建、分析，并在术中提供导航作用的临床实践已在骨科、口腔及颌面外科、普外科的不同疾病治疗中得到不同程度的应用。针对肝脏外科的相关研究目前主要关注在解剖结构的三维显示、功能区域面积和体积的测量、个体化手术导航等方面［19］。通过术前肝脏影像的三维重建，不仅能够有针对性找到目标切除肝脏段叶的门静脉，更可以模拟该血管覆盖的肝脏流域，精准指示肝脏切断曲面。同时，近阶段通过增强与混合现实技术已能够初步实施手术实时融合交互投影，配合吲哚箐绿染色显影有效提高术中肿瘤识别和目标肝段的门脉流域解剖性切除［20］。

作者结合自身临床实践认为：首先，吲哚菁绿荧光显影具有界定肝内微小肿瘤并实现肝段、亚段等肝内相对独立的解剖结构可视化的重要方法，仍是实现有效衔接数字医学技术和肝切导航的重要基础。同时，吲哚菁绿显影能从光物理角度较直观反映荷瘤段叶的大致关系，也是检验数字模拟手术范围的准确度和精确度的重要方法。目前，通过亚毫米级薄层CT扫描基本实现了对图像分割、自动配准和人工智能三维重建等功能［21］，并能够较好满足术前对于预设肝段切线的模拟、残肝体积的测定等术前规划。但针对不同程度的肝硬化患者实际残余肝脏功能的把握度，仍需要结合术前吲哚菁绿肝功能储备分析进行综合评价。

术中混合现实或虚拟现实技术是另一类具有指导作用的新技术，作者通过多种方法比较，发现其在可视化方面较为突出优势的同时，也存在一些有待突破的瓶颈。首先，术中超声造影（contrast enhanced ultrasound，CEUS）可通过与术前增强CT或CTA进行术中对位拟合，借助动态磁定位导航系统，将术中超声探头所及切面与断层影像解剖结构进行融合，指导术中探查以门静脉和实质性肿瘤为主的肝内特征，有利于探知目标3级门静脉分支［22］。但在实践操作中图像配准对台上、台下操作人员的配合和技术要求较高、配准时间与操作者熟练程度相关，更重要的是手术操作导致的肝脏形变对于术中再配对具有较大影响，导致该技术更适合在肝脏有效切除开始前的静态定位。同时，如脱离吲哚菁绿显影技术，目前还尚不能达到精准确定肝脏切线的解剖要求。再看术前肝脏MRI和CT的融合重建在术中进行虚拟现实图像显示的方法，这一技术同样能够为术者提供肝脏三维影响重建［23］。作者在实际应用中感觉到，受限于当前技术发展水平术者头戴式设备相对笨重影响手术操作、术中虚拟手势和姿势的操作与手术室相对无菌环境的适应度尚待提高，同时其对实际门静脉流域显示的精确度与MRI/CT三维重建相比并未显示出优势。

作者团队在对上述技术的实际应用中，借助医学影像终端服务器数据，基于医工、医企交叉合作初步通过肝脏增强MRI实现多时相三维重建的图像融合，除获取常规三维重建信息外，可在分钟级时间窗内完成人工智能读片，包括自动生成肝内病灶的计数、大小测量和初步性质判定；同时生成4级门静脉水平的血管重建，通过标记虚拟Tag标记显示荷瘤段叶的切割曲面，为术者提供手术方案制定的多种选择。初步实践中认识到，致力于针对肝脏增强MRI图像的重建技术将能够更好指导手术规划，并具备向不同临床中心和各级别医院推广的可行性。其优势在于肝脏MRI技术平台已基本普及，其具备多时相的图像信号，能够借助人工智能等方法迅速对肝内病灶进行大小、数量、定位和性质的判断；MRI门脉期图像适合进行超声磁导航配对，同样也能兼顾混合现实技术。此外，MRI肝脏组织弹性成像具有良好评价肝硬化程度的功能，与CT相比也为术前诊断提供了新的维度参数。尤其是对3～4级门静脉分支的重建，具有精确度高的特点，并能够实现术前门脉流域的精准显示。作者认为通过术前对三维重建后模型3级及其下属4级门静脉分支流域的重建、比较，配合切除范围肝体积测定，能够为保留有效残余肝脏组织提供直观、准确的参考。同样，该技术仍依赖于术中与吲哚菁绿的配合，并未在改良吲哚菁绿正染等术中肝内血管操作方面取得技术性的突破，因此仍是进一步临床研究的重要方面。

4 展望

门静脉流域肝脏解剖性切除不仅能完整切除荷瘤肝脏段叶，也能作为预留充足残余肝脏组织的重要参考。实现上述手术的理想状态，需要通过精准的术前流域规划和准确的术中导航。目前对于流域分析的技术发展趋势明显，作者通过实践经验认为借助MRI多时相、多维度的三维重建分析，不仅能够实现现有三维重建的既有功能，更可借助对3～4级门静脉分支的流域规划，体现探索适应患者个体化需要的手术方案。同时，吲哚菁绿在肝脏术中显影仍居重要地位，如能通过数字医学虚拟现实的混合技术精确对肝脏切面进行投影，或可成为新颖的显影方法，在一定程度上解决不同级别医院术者操作技术存在差异的问题。