肝臟可視化與精準肝切除的研究進展

李凌霏綜述，李 愷審校

（第三軍醫大學：1.學員旅八隊；2.人體解剖學教研室，重慶400038）

隨著肝臟外科手術的不斷革新和生物信息學、計算機科學、三維圖形技術學等在醫學領域中的發展應用，精準肝切除理論應運而生。它以追求現代肝臟外科的3M（最小肝臟創傷、最大肝臟保護和最佳恢復效果）目標而被醫學界人士廣為推崇［1－2］，但其也有自身的不足和缺陷。本文將著重對肝臟可視化與精準肝切除的發展問題和應用現狀進行闡述，并探討其在未來醫學及教育實踐中的研究前景。

1 精準肝切除的發展歷程

自德國外科醫生Langenbuch于1888年成功完成世界首例擇期肝臟切除術，標志著肝臟外科的誕生，而后在1955年Welch通過異位移植技術在狗身上進行了第1例實驗性肝臟移植，但因難以維持血供和足夠的膽汁引流而最終失敗，緊接著Moore和Siarzl于1959年分別在狗身上成功地進行了原位肝臟移植手術。同年，Kasai和Suzuki也報道了第1例因膽管閉鎖進行的肝門一小腸吻合術。1963年，Starzl又完成了第1例人肝移植手術，隨著科技的發展，Philippe Mouret于1987年完成了世界上首例電視腹腔鏡膽囊切除術，標志著腹腔鏡技術正式應用于肝臟外科領域。1989年，芝加哥大學的Broelsh和Emond成功地將健康雙親的左半肝移植給子女，更是肝切除術與肝移植術共同發展的重要事件。近百年來，肝臟外科經歷了從以往的盲目肝切除，規則性肝切除，局部肝切除到現今的解剖性肝段切除，經歷了從極量肝切除、危險區域肝腫瘤切除到如今的肝移植、體外肝切除乃至巨大肝腫瘤切除，肝臟手術的“禁區”被一次又一次被攻破，肝切除的安全性和成功率也較以往有了很大進步［3］。然而隨著科技浪潮在醫學中的飛速發展與應用，人們已不再滿足于以往單純的追求手術病灶的徹底清除和手術速度的提升，而是邁向新的領域－精準肝切除，繼而轉向追求對肝臟最小創傷、最大保護以及最佳恢復效果的目標上去。

2 精準肝切除的涵義及其建立的理論基礎

2.1 內涵 精準肝切除是指依托現代化生物信息技術和信息科學技術，以追求病灶的徹底清除，確保剩余肝臟結構完整以及功能體積最大化，同時達到術中出血和創傷最小化以及患者恢復最佳化的一種全新的理念和技術體系［1］。

2.2 理論基礎

2.2.1 肝細胞的代償和再生能力是進行精準肝切除的生理學基礎［4］。

2.2.2 肝臟功能性分段以及對各脈管系統的分布和走形的認識是施行精準肝切除的解剖學基礎。

2.2.3 肝癌及肝膽管結石的病灶分別沿門靜脈分支和病變膽管樹呈荷瘤肝段內播散及肝內區段性分布的特點，奠定了解剖學肝段切除術的理想術式地位［5］。

2.2.4 肝臟血管阻斷的相關臨床及動物實驗為精準肝切除提供了安全保證［6］。隨著醫學人士對肝臟解剖結構、生理和病理機制的發掘和深入了解，以及現代醫學模式對人文化和證據化的進一步追求，肝臟外科已從以往傳統的經驗模式轉向現代化的精準模式，肝臟外科手術也從單純追求病灶清除轉向追求提高病人生命質量上來。這都為精準肝切除理論的建立和研究發展奠定了基礎。

3 肝臟可視化在精準肝切除中的應用現狀

數字化可視肝臟通過計算機軟件對圖像的處理，同時通過對肝臟三維虛擬結構的動態模擬，可以多方位、多角度立體顯示肝臟各管道系統復雜的空間結構及毗鄰關系［7］。范應方等［8］通過對30例肝膽管結石患者的肝臟64排螺旋CT掃描原始數據，將獲取的數據通過文件格式轉化后導入其自行研制的腹部醫學圖像處理軟件醫學圖像三維重建可視化仿真手術系統（MIPS）中，對肝內膽管及血管圖像進行圖像分割并三維重建，而后采用染色法，動態地將各膽道結石以及血管之間的空間分布立體呈現出來，以供手術醫師在術中對膽管的狹窄情況、結石的分布情況、血管之間的走形等等予清晰的重現。最后取得了模擬手術和實際手術符合率100%、模擬和實際手術方案符合率90%以及半年隨訪，疾病復發率7.4%的效果。三維可視化技術為精準肝切除在肝膽管結石病治療中的精確診斷和精準操作奠定了技術基礎，同時有效地降低了手術的風險性?？镢懙龋?］將對肝臟進行CT掃描后所取得的資料導入三維模擬系統，該系統自動將肝臟組織及肝內血管自動分割成并重建，重現肝臟的三維立體形態，幫助術者進一步制定和優化術前的模擬手術方案，同時指導術中對肝臟進行切緣的選擇、血管結扎的取位以及預留肝臟體積大小的測定等。通過對85例準備接受精準切除肝臟手術的肝癌患者應用三維手術模擬系統計算模擬切除肝腫瘤，取得了在術后30d內無復發，住院期間無死亡病例的效果?？梢娍梢暬夹g的應用為精準肝切除在臨床中的應用提供了技術支撐。同樣，利用對肝臟不同層面切割的圖像與肝臟可視化模型相結合，與臨床應用中的肝臟斷面和計算機三維成像的肝臟圖像相對照，為肝膽疾病的影像學診斷、手術方案的制定提供了形態學參考［10］。在現代化肝臟外科手術中，可視化技術的應用更是為肝臟體積的數字化測算，肝臟結構的預留與功能保護，肝臟的血流阻斷、活體肝移植等提供了豐富的選擇基礎［11］。正是由于肝臟可視化技術的應用，為精準肝切除在臨床中的應用提供了技術支持和指導。

同時，如何確保連續斷層的數據提取更加精確，如何使得可視化肝臟的形態和生理功能的完美結合，如何建立臨床需要的三維模型等等問題，也都推動了可視化肝臟的建立和完善，為其進一步研究拓展空間。

4 精準肝切除的發展中問題

4.1 精準肝切除手術較傳統手術的優勢

4.1.1 精準化 精準肝切除能夠對肝臟術前影像學情況、肝儲備功能、以及術后剩余肝體積做出準確判斷，并且合理選擇術中肝血流阻斷方案，克服了以往傳統手術過度經驗化帶來的盲目性和隨意性，使得現代肝臟外科手術更趨于精準化［12］。

4.1.2 微創化 精準肝切除能夠通過現代科技將肝臟的各脈管走形和分布清晰形象的以三維動態形式清晰呈現在術者面前，為精準肝切除的微創化奠定了基石。

4.1.3 平衡化 精準肝切除可以避免傳統手術追求病灶最大化切除而導致剩余肝臟功能不能滿足患者生理需要的不良后果，使得患者病理與生理狀態到達精準的平衡狀態，符合人體的生理準則［13］。

4.1.4 人文化 摒棄了傳統手術片面追求病灶徹底清除的陳舊觀念和單純手術治療的物理效果，重視患者整體健康和改善生命質量的最優化目的，符合現代化醫學模式的人文觀念［13］。

4.2 精準肝切除自身面臨的挑戰 精準肝切除有著傳統手術無法比擬的優勢和特點，同時也有一系列難題擺在每一位肝臟外科醫生的面前。例如，如何針對疾病選擇最優化的治療方案；如何針對患者病情選擇最合理的手術方式；如何針對不同的手術狀況靈活選擇和運用手術器械；如何提升手術者自身的臨床技能，都是目前精準肝切除在臨床應用中所迫切面臨的挑戰［14］。

5 肝臟可視化與精準肝切除的研究前景

可視化技術的應用為精準肝切除提供了精確的數據支持，提供了動態的圖像顯示，為精準肝切除在臨床中的應用提供了有效的技術支撐。范應方等［8］、匡銘等［9］分別將可視化技術應用于肝膽管結石及肝癌患者的治療中，并且取得了良好的治療效果，有效反映出可視化技術在幫助制定手術方案、清晰顯示術中解剖結構、提升治療效果、降低手術并發癥中的應用前景，對于今后指導更為復雜的肝臟手術、突破肝臟手術所謂的禁區等奠定了基石。同時，依托可視化技術，建立可交互式肝臟虛擬手術平臺，可以為術者在術前模擬和對比不同的手術方案，為患者在精準肝切除中選擇合理的手術方式提供了新的契機，并且給手術者提供了模擬練習的平臺。韋楊年等［15］通過對132例肝膽管結石患者實施術前精確評估、術中精細操作和術后妥善管理，與傳統手術患者的治療效果對比，取得了術中出血少、手術并發癥比率低、結石清除率高的效果，反映出肝臟可視化與精準肝切除在未來微創外科發展應用前景的同時也為如何在精準肝切除中制定合理手術方案和靈活使用手術器械提供了參考。有學者闡述了可視化技術為肝膽胰疾病的精確診斷、手術方案的制定與評估、手術解剖結構的清晰暴露以及降低手術并發癥提供了有力的技術支持［16－18］。在教學中，應用可視化技術提供的三維動態圖像，能夠清晰的幫助醫科生認識肝臟各部分解剖結構，更好的理解精準肝切除理念在未來臨床中的發展和應用前景。涉及到可視化技術在精準肝切除應用中對數據的提取，依然是基于患者二維影像學檢查的數據來源，并不能夠完全滿足真正的臨床需要［19－20］，同樣，可視化肝臟也只是單單提供了形態學基礎，并不具有生理、生化的功能和形態的完美結合，因此，能否建立符合人體功能與形態相結合的可視化肝臟模型，能否建立一套可以自動精確采集連續斷層數據集、準確完成三維重建可視化的智能計算機，對于可視化肝臟與精準肝切除在未來臨床中的應用指明了新的研究方向，提供了新的發展空間。

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