三维可视化、3D打印及3D腹腔镜在肝肿瘤外科诊治中的应用研究

作     者：方兆山 

作者单位：南方医科大学 

学位级别：硕士

导师姓名：方驰华

授予年度：2015年

学科分类：1002[医学-临床医学] 100214[医学-肿瘤学] 10[医学] 

主      题：三维 三维可视化 3D打印 3D腹腔镜 肝脏肿瘤 解剖性肝切除术 

摘      要：前言肝脏肿瘤患者术前常规进行上腹部增强CT扫描,可获取CT二维图像信息,但是对CT二维图像的理解,医生需凭借经验在头脑抽象为3D图像,才能对肝脏肿瘤疾病进一步诊治,这种经验常常是不够可靠,可能出现偏差的。而CT工作站上的自带计算机3D重建软件,需影像科医师阅片后进行3D重建,提供给临床医师的3D图像不能自由组合观察脉管与肿瘤空间关系,与临床医师需求有一定差别。肝脏具有复杂脉管系统,常伴有变异,在术前对肝脏肿瘤与肝脏脉管进行精准定位,对确保手术安全是非常必要的。数字医学的发展,计算机3D重建软件（如Medical Image Three-Dimensional Visualization System MI-3DVS）解决了这个术前肝脏可视化问题,但是通过计算机2D显示器观察肝脏3D图像模型,空间距离感存在一定缺失。伴随科技的进步,近年来3D打印模型已经应用于临床,如头颈外科、颌面部整形外科、骨科、假体植入等领域,3D打印模型真实的反应了病灶与周围脏器的空间关系,其主要用于术前诊断、解剖定位、虚拟手术,以及指导术中实时操作。有研究表明,采用肝脏3D打印模型应用于小肝癌肝切除术,顺利了完成肝切除术,并获得了阴性切缘;采用肝脏3D打印用于活体肝移植术中,顺利完成了供体肝切除和受体全肝切除手术。在最近20余年,传统2D腹腔镜在肝切除术领域扮演者重要角色,但是其空间深度感缺失等缺点,影响了术中精细操作的完成,进而不利于控制术中出血,这可能是影响传统腹腔镜肝切除术的发展原因之一。3D腹腔镜应时代需求而生,具有良好的景深感、高清分辨率,有助于手术精确定位。实验和临床初步研究均表明,3D腹腔镜有助于减少手术中重复操作,有助于术中复杂操作如缝合、打结等精细操作的完成。方驰华等采用三维可视化联合3D腹腔镜曾对16例肝胆疾病进行外科手术,实现了精准的肝胆外科数字化微创手术。日本Makuuchi等研究表明肝脏恶性肿瘤,主要沿门静脉肝内转移,通过切除肝肿瘤所属肝段,可获得更好的效果,减少术后肿瘤转移复发率。近年来,以肝段切除为本的解剖性肝切除术理念获得更多认可,其目的是切除以门静脉流域为主的肝段或亚肝段、联合肝段等完整去除病灶,同时达到保留剩余肝脏的解剖功能的完整性,即保证残肝的入肝血流和出肝管道的通畅,避免术后残肝淤血、肝功能衰竭等不良事件发生。近年来,微创外科理念逐渐被更多患者和医师所接受。为了全面实现肝脏肿瘤解剖数字化、诊断程序化、手术三维可视化,本文将三维可视化、3D打印和3D腹腔镜技术（简称3-3D技术）应用于肝脏肿瘤的外科诊治中,探讨其应用价值。目的1)收集22例肝肿瘤患者薄层CT数据,构建肝脏三维可视化。2)熟悉三维可视化肝脏脉管的走行、分布,进行脉管分型统计。3)进行三维可视化肝分段,明确肿瘤所属肝段位置,进行虚拟肝切除,计算残肝体积、残肝体积比。4)应用三维可视化进行术前规划、术中指导、术后评估。5)进行肝脏3D打印并观察,进行术前规划、术中指导手术。6)应用三维可视化、3D打印及3D腹腔镜技术（3-3D技术）进行解剖性肝切除术,探讨其临床应用价值。1.方法1.1临床资料收集2013年12月～2015年1月我院肝胆一科22例患者临床资料。纳入标准：（1）根据CT/MRI等影像学诊断肝脏实质性占位病变,包括肝脏良性病变和恶性病变,其中良性疾病包括有症状的海绵状血管瘤,有症状的局灶性结节增生、腺瘤,肝脏恶性肿瘤包括原发性肝癌、继发性肝癌及其他肝脏恶性肿瘤;（2）心肺功能良好,肝功能Child-Pugh A/B;（3）能耐受气腹压。排除标准：（1）肝功能差,Child-Pugh C级;（2）心肺功能差,不能耐受气腹;（3）病变与第一肝门关系密切,影响暴露和分离者,和/或需要胆道、消化道重建等,如肝门部胆管癌等;（4）病变紧邻第二肝门或下腔静脉等血管关系密切者;（5）肝囊肿、肝脓肿等非实质性占位性病变或其他炎症性病变。根据纳入和排除标准共纳入22例患者,其中男14例,女8例;平均年龄52±13岁（范围28～70岁）。术前临床诊断原发性肝癌11例,肝转移癌3例,局灶性结节增生2例,肝血管瘤6例。美国麻醉医生协会麻醉分级ASA评估,Ⅰ级18人,Ⅱ级4人。所有患者均签署知情同意书,并且经南方医科大学珠江医院伦理委员会批准。1.2.仪器与设备1.2.1 3D重建仪器与设备（1）256层螺旋CT （Philips Brilliance,荷兰）,探测器组合（0.625mm×256）;（2）双筒高压注射器及造影剂（碘比乐370mg I/m1）;（3）图像后处理工作站：Mxview工作站（PHILIPS Brilliance 256层螺旋CT自带）;（4）腹部医学图像三维可视化系统MI-3DVS;（5）高配置计算机1台,安装MI-3DVS软件系统。1.2.2