论文摘要
背景20世纪60年代以来,伴随着第三次科技革命,生命科学与电子技术突飞猛进,先进的科技手段促使外科技术水平呈现飞跃发展,而随之而来的是外科价值观的迷失和医学实践不确定性的增加。随着现代外科多维价值观的确立,以疾病为中心的理念正被以病人为中心的理念取代,技术至上已转变为疗效优先,单纯追求祛除疾病已经不再是外科治疗的唯一目标,恢复病人精神、心理和生理完整性而达到多维康复,已经成为当代外科的终极目标和行为纲领。同时,循证医学的兴起,使得遵从科学法则的理性思维正逐步取代受制于个人主观因素的经验思维,基于最佳临床证据的循证外科决策正在取代以个人经验为主导的传统经验外科决策。以相对不确定性为特征的传统外科正在向以相对确定性为基础的现代外科进行转变。随着现代外科多维价值观的确立和医学实践确定性的不断提高,外科学已经进入精准外科时代。精准外科以多维外科价值观为引领,以现代科学技术为支撑,以确定性的外科法则和技术手段为路径,实现传统外科与现代科技的融合、集成和优化,形成低耗、高效、优质的现代外科理论和技术体系,以实现最小创伤侵袭、最大脏器保护和最低医疗耗费获得最佳治疗效果的目标。精准外科立足于手术安全性、治疗有效性、干预微创化三个维度的交集上,精确定位三者的最佳平衡点并给予准确的干预,以实现外科实践最优化和患者获益最大化。精准外科理念在肝脏外科的演绎即精准肝脏外科,旨在通过最大化病灶去除、最大化脏器保护、最小化创伤侵袭等多策略的均衡（Three Max or Min,3M）,实现手术安全化、治疗高效化和干预微创化的多目标优化（Three Objectives,30）。“精准”理念贯穿于精密术前规划、精工手术操作和精良术后护理的围手术期全过程,而精密的手术规划是实现精准肝脏手术的先决和保障。精准肝脏外科手术规划的要点主要包括：1、确定目标病灶的病理边界和必要切除范围；2、确定必需功能性肝体积（essential functional liver volume, EFLV）和必需保留范围；3、确定预留肝脏的脉管结构、功能和剩余功能性肝体积（functional liver remnant volume, FLRV）;4、确定最佳的肝切除术式及最佳的肝实质离断层面；5、确定需要切除／重建的管道及相关术中注意事项。计算机辅助手术规划系统（computer-assisted surgery planning system, CASP）可将术前二维（two dimensional,2D）的CT/MRI影像进行三维（three dimensional,3D）重建,还原病灶与其周围脉管结构的真实立体解剖构象,并根据个体解剖特点辅助术者进行术前规划、虚拟切割和风险评估,近年来多用于肝胆外科、神经外科、耳鼻喉科和整形修复外科等对手术操作有精细要求的科室。本研究按照精准肝脏外科手术规划的要求,运用计算机辅助手术规划系统对拟行肝切除术的病例进行手术规划和风险评估,系统评价了计算机辅助手术规划系统在精准肝脏外科中的应用价值。目的1、运用计算机辅助手术规划系统（computer-assisted surgery planning system, CASP）对拟行肝切除术的病例进行3D规划、虚拟切割和风险评估,评价计算机辅助手术规划系统（CASP）的操作可行性、三维显示效果和计算准确性。2、按照精准肝脏外科手术规划的要求,对拟行肝切除的患者分别进行3D手术规划和2D手术规划,并通过手术对两种规划进行比较和验证,系统评价计算机辅助手术规划系统（CASP）在精准肝脏外科手术规划中的应用价值及其对传统二维手术规划的影响。方法前瞻性选取解放军总医院肝胆外科连续221例拟行肝切除术的病例,对入选患者采用多层螺旋CT （multislice CT, MSCT）/MRI进行上腹部平扫和三期增强扫描,层厚1.25mm-1.5mm,图像以数字医学图像传输协议（digital imaging and communications in medicine, DICOM）格式进行存储和传输。通过图像归档及通讯系统（picture access and communication system, PACS）和计算机辅助手术规划系统（CASP）对每例患者分别进行2D和3D手术规划。手术规划原则：对于预留肝脏功能性体积充足、病变依肝脏区段范围分布或需同时切除受累主干脉管的病变原则上行解剖性规则性肝切除；对于无需切除肿瘤旁肝实质的良性肿瘤或原位癌、不涉及主干脉管的肝脏周边区域病变切除以及肝储备功能较差而需要保留更多功能性肝组织的患者行病变局部切除术。手术规划步骤：1、确定目标病灶的病理边界和必要切除范围；2、确定必需功能性肝体积（essential functional liver volume, EFLV）和必须保留范围；3、确定预留肝脏的脉管结构和功能；4、确定最佳的肝切除术式及最佳的肝实质离断层面,计算剩余功能肝体积（functional liver remnant volume, FLRV）;5、确定需要切除/重建的管道及相关术中注意事项。2D手术规划：在PACS系统中调出患者CT/MRI的标准期（静脉期）,确定上述所需范围和解剖结构,根据肝区/段间隙的标志性结构在二维影像上划定拟切除线,计算切除后剩余肝体积（liver remnant volume, LRV）;根据患者身高、体重计算标准肝体积（standard liver volume, SLV）,标准肝体积（SLV, ml）=706.2×体表面积（BSA）+2.4,体表面积（BSA, m2）=体重（W,kg）0.425×身高（H,cm）0725×0.007184;计算剩余肝体积和标准肝体积的比值.RV/SLV。对于正常质地的肝脏,RSE（必需功能性肝体积比例=EFLV/SLV, RSE）=20%,要求LRV/SLV≥20%;对于肝实质损害显著的病人,包括肝硬化、重度脂肪肝和化疗性肝损害,RSE=40%,要求LRV/SLV≥40%。3D手术规划：将四期CT/MRI图像按顺序导入计算机辅助手术规划系统IQQA-LIVER （EDDA科技公司,美国）,提取肝脏信息、病灶信息和肝内管道信息,完成对肝脏轮廓、肝内脉管及病灶的三维重建。确定目标病灶的病理边界和必要切除范围、必需功能性肝体积（essential functional liver volume, EFLV）和必需保留范围,确定预留肝脏体积、结构和功能,对不同方案进行虚拟切割以确定最佳的肝实质离断层面、肝切除术式及需要切除重建的血管,系统评估手术风险并制定风险控制对策。手术按照上述规划原则及要点进行,术中操作遵循无瘤原则。肝脏切除术的名称遵循国际肝胆胰协会（International Hepato Pancreato Biliary Association, IHPBA）命名委员会于2000年制定的布里斯班标准。解剖性肝切除被定义为保护剩余肝脏解剖结构和功能完整的肝切除。非复杂肝切除包括：肝脏左外区切除术和肿瘤局部切除术；复杂肝切除包括：解剖性规则性肝切除术（包括肝段切除、亚段切除、左／右半肝切除术、右后区切除术、左／右三区切除术、尾叶切除术,中肝切除术、多肝段联合切除术）；解剖性不规则性肝切除术（包括扩大左／右半肝切除术、较大的不规则肝切除和肝门区肿瘤切除术）。所有数据通过统计学软件SPSS16.0进行分析。结果计算机辅助手术规划系统（CASP）对计算机配置、影像资料和操作时间的要求在可接受范围内；复杂肝切除组3D规划所需时间显著大于非复杂肝切除组；101例复杂肝切除前期的三维重建过程所需时间,随例数增加而呈逐渐减少趋势。计算机辅助手术规划系统（CASP）可立体、半透明、交互式显示肝内脉管的分支走行、病变位置及其与周围脉管间的空间关系,可准确计算任意管道的直径、走行角度变化和两点间的垂直距离,可准确计算任意血管的支配或引流区域,可通过虚拟切割对不同手术方案进行筛选和优化。体积计算结果：对于非复杂肝切除,2D计算的切除肝体积（2D-RV）.3D计算的切除肝体积（3D-RV）和标本体积三者间无显著差异,非复杂肝切除组2D计算的剩余肝体积（2D-LRV）和3D计算的剩余功能性肝体积（3D-FLRV）二者间无显著性差异；对于复杂肝切除,3D计算的切除肝体积（3D-RV）和标本体积二者间无显著性差异。流域分析结果：对复杂肝切除组中的83例解剖性规则性肝切除术,在轮廓方面,流域分析结果与术中阻断或染色后显示的轮廓符合率为92.8%（77/83）；在体积方面,流域分析所示的切除体积与术中按缺血线或染色范围切除的标本体积二者间无显著性差异。手术结果：221例患者中成功手术者203例（91.9%）,包括非复杂肝切除术102例,复杂肝切除术101例。102例非复杂肝切除中,术前3D规划和2D规划相同者102例（100%）,其中97例均按照规划成功实施手术；101例复杂肝切除中,术前3D与2D规划不同者38例（37.6%）,均按3D规划成功实施手术。按照3D对2D规划的改变程度及类型对这38例进行分级,主要包括：Ⅰ.2D规划认为无法切除3D规划认为可以手术者5例；Ⅱ.3D规划改变原2D规划的切除术式者4例；Ⅲ.3D规划对2D规划的切除范围进行修正者29例（Ⅲa:扩大切除；Ⅲb：缩小切除；Ⅲc：加行血管重建）。3D与2D两种规划不同的主要原因包括：1、肿瘤的供血管道及流域范围因素（9例）；2、切缘距离因素（15例）3、剩余肝脏的结构、功能和体积因素（10例）4、血管变异因素（4例）。203例手术患者围手术期无死亡,并发症发生率16.7%。恶性肿瘤的RO切除率为100%。良性病变患者术后1年存活率100%,恶性肿瘤患者术后1年存活率91.2%。结论1、计算机辅助手术规划系统具有良好的操作可行性、计算准确性和三维显示效果,可半透明、交互式显示真实的肝内立体解剖关系和空间管道变异,准确计算肝内管道的直径、走行角度,两点间的垂直距离,和任意血管的支配或引流范围等传统二维影像无法获取的信息,有助于实施个体化手术,提高了手术的确定性、预见性和可控性。2、计算机辅助手术规划系统可直观显示预留肝脏的结构和功能,并可通过虚拟切割功能辅助术者对手术方案进行筛选和优化,系统评估手术风险和制定对策,改变了部分二维规划的术式和切除范围,使部分二维规划认为不能切除的患者成功手术,提高了手术的根治性、安全性和病变的可切除性,更加符合精准肝脏外科的术前规划要求。我们推荐其常规应用于复杂肝切除的术前规划。3、对于部分非复杂肝切除术如腹腔镜肝左外区切除术,计算机辅助手术规划系统对肝内立体解剖的精确测量有助于制定标准化手术,提高了手术的微创性和规范化。4、计算机辅助手术规划系统可纠正部分外科医师二维阅片和空间想象的思维误区,显著提高外科医生的二维阅片水平和空间构象能力。