文章刊于

中华肝脏外科手术学电子杂志，，8（5）：-.

作者：曾思略1杨剑1祝文1文赛1张可2方驰华1

作者单位：医院肝胆一科1；成都中创五联科技有限公司２

1摘要

目的探讨三维可视化、虚拟现实（VR）技术联合吲哚氰绿（ICG）分子荧光成像在中央型原发性肝癌（肝癌）肝切除术中的应用价值。

方法本研究对象为年7月医院行肝中叶切除术的1例中央型肝癌患者。患者男，27岁，因“体检发现肝脏占位2d”入院。患者已签署知情同意书，符合医学伦理学规定。利用三维可视化及VR技术行术前评估及手术规划，术中应用ICG分子荧光成像结合无血管阻断技术进行肝中叶切除术。

结果三维可视化重建后，各个器官显示良好，能多角度清晰显示肝脏形态、肿瘤与肝内脉管组织的毗邻关系、肝内各重要脉管走行；肝总动脉变异发自肠系膜上动脉。VR模型显示肿瘤位于Ⅳa、Ⅴ、Ⅷ段。肿瘤大小约11.5cm×11.1cm×8.5cm，紧贴肝右静脉主干，肝中静脉根部1cm被肿瘤侵犯，连续性中断。术前三维可视化及VR模型与术中所见相符，术前规划与实际手术一致。患者术后恢复良好，术后3个月复查CT及三维可视化重建见肝中叶已切除，肝中静脉缺如，肝左、右静脉血供良好，未见肿瘤残余或复发。

结论三维可视化、VR技术联合ICG分子荧光成像能对中央型肝癌肝切除术起到良好的辅助作用，结合无血管阻断肝切除术，可提高手术安全性，降低术后并发症的发生。

过去的几十年，我国肝脏外科手术技术得到了质的提升。中央型原发性肝癌（肝癌）位置特殊，处于第一肝门、第二肝门及肝后下腔静脉等解剖结构之间，主要位于肝Ⅳ、Ⅴ、Ⅷ段，肿瘤易侵犯周围重要管道结构。手术切除是治疗中央型肝癌的有效方法[1-2]，但手术切除操作困难、难度大。中央型肝癌离断肝实质时多涉及两个肝断面，阻断肝门血流的方法控制出血常不理想，且手术创伤较大，术后肝衰竭发生风险增加。如肿瘤侵犯第二肝门，在行肝中叶切除术时不仅需保护第一肝门结构，还需保护残肝流出道，防止肝左、右静脉损伤[3]。无血管阻断肝切除，即术中对第一、第二肝门涉及的重要血管予以逐条解剖分离、预置控制带，在切肝过程中根据肿瘤所在肝内位置对目标肝段的脉管予以结扎离断后切除目标肝段。该方法对肝脏及肿瘤的解剖了解要求较高，因此术前准确了解肿瘤位置、重要血管走行、肿瘤边界的界定尤为重要。术者单纯依赖CT、MRI、超声等二维影像数据很难实现解剖性切除[4]。三维可视化技术有助于术者制定更为合理有效的手术规划[5]。

本研究应用本团队自行开发的医学图像三维可视化系统（threedimensionalvisualizationsystem，3DVS）结合虚拟现实（virtualreality，VR）技术对1例中央型肝癌患者进行术前评估及手术规划，术中应用吲哚氰绿（indocyaninegreen，ICG）分子荧光成像结合无血管阻断技术进行肝切除，取得较好的效果，现报道如下。

2资料与方法

一、一般资料本研究对象为年7月医院肝胆一科行肝中叶切除术的1例中央型肝癌患者。患者男，27岁，因“体检发现肝脏占位2d”入院。术前3周曾行肝动脉栓塞术。既往有戊型病毒性肝炎病史。体检：上腹部无压痛、无反跳痛。实验室检查：AST16U/L，ALT40U/L，Hbg/L，Plt×/L，ALB39.4g/L，TB5.8μmol/L，PT13s。肿瘤标志物：AFP1.2μg/L，CEA1.6μg/L，CA19-.6kU/L，CA.4kU/L。肝功能Child-Pugh分级A级，BCLC分期A1期，中国肝癌诊疗规范临床分期为Ⅰb期。上腹部CT检查示：肝左内叶及右前叶肿块，内可见碘油沉积，考虑纤维板层状肝癌可能性大。MRI示：肝左内叶及右前叶肿块增强扫描动脉期明显不均匀强化，肝胆特异期信号无明显降低，考虑结节性增生可能性大。医院伦理委员会批准的患者知情同意书，符合医学伦理学规定。二、术前评估及手术规划将患者CT薄层数据导入3DVS系统，选择肝脏、肿瘤、血管等相应模块进行自动配准分割、三维重建及个体化肝脏分段，由高年资医师对重建模型进行检查，如有错误则进行人工修正[6]。将重建好的三维模型以STL格式导入高质量开发引擎，利用引擎提供的各种丰富工具渲染出包含灯光、材质等虚拟场景，进行VR建模。对三维模型各个脏器予以拆分、组合、旋转及透明化，设计虚拟肝脏切除平面，分别对全肝体积、预切除肝体积、残肝体积予以计算。佩戴头戴式VR显示器，使用操作手柄对重建的VR模型进行进一步分析，了解肿瘤与周围重要血管的解剖关系。遇到复杂的解剖结构，可使用操作手柄移动非目标模型，更加直观了解各结构的解剖关系。三、手术方法上腹部取“人”字形切口，肝中叶表面可见一肿物，突出肝脏包膜，质硬，表面可见瘢痕样凹痕，余肝脏未见明确占位。拟按术前规划行肝中叶肝癌切除术。切除胆囊，根据三维可视化提供的血管解剖信息解剖第一肝门，分别游离出胆总管，肝左、右动脉，门静脉主干及左右支，预置阻断带（图1a）。解剖分离第二肝门，充分游离肝上下腔静脉，预置阻断带（图1b）。游离肝下下腔静脉预置阻断带，沿肝后下腔静脉表面疏松组织向上分离，贯通肝后-下腔静脉隧道，予脐带线预置阻断带（图1c）。患者皮试排除碘、ICG过敏后，按0.25～0.50mg/kg剂量术前24h经外周静脉注射ICG[7]。应用荧光扫描设备PINPOLINT扫描肝脏表面，见肿瘤处呈荧光聚集改变（图1d），对肿瘤边界界定，探查余肝脏表面未见微小病灶。术中超声确定肝中静脉和肝右静脉走行，根据ICG分子荧光影像显示的肿瘤边界，标出肝中叶预切除线，行无血管阻断肝切除。沿预切线由足侧到头侧，由浅到深逐步向肝实质分离切除，结扎、离断Ⅳ段肝蒂，见肝中静脉主干远端被肿瘤侵犯，距离肝中静脉远端1cm处离断结扎肝中静脉及分支；沿肝右静脉左侧切开肝实质，结扎、离断Ⅴ、Ⅷ段肝蒂，将肿瘤完整切除。明确肝断面无出血及胆漏，于肝断面放置引流管。

3结果

一、三维可视化重建及VR评估情况三维可视化重建后，各个器官显示良好，能从多角度清晰显示肝脏形态、肿瘤与肝内脉管组织的毗邻关系、肝内各重要脉管走行（图2a，b），肝总动脉变异，发自肠系膜上动脉。个体化肝脏自动分段显示肿瘤位于Ⅳa、Ⅴ、Ⅷ段（图2c，d）。肿瘤大小约11.5cm×11.1cm×8.5cm，紧贴肝右静脉主干，肝中静脉根部1cm被肿瘤侵犯，连续性中断。以血管为轴心三维可视化分型为Ⅱb型3级，三维可视化中央型肝癌分型为Ⅲ型[2]，拟行肝中叶切除术。测得全肝体积ml，肿瘤体积ml，预切除肝体积ml，残肝体积为ml，占标准肝体积的63%。二、术后情况患者手术过程顺利。术前Hbg/L，术后1dHbg/L，术中无输血，围手术期无胆漏、肝衰竭等并发症，术后患者恢复良好。术后3个月复查CT及三维可视化重建示肝中叶已切除，肝中静脉缺如，肝左、右静脉显示良好，未见肿瘤残余或复发（图3）。

4讨论

三维可视化及VR技术在外科领域有很大的发展前景。手术治疗能明显改善肝癌患者的预后[8-9]。Mise等[10]报道三维可视化技术及虚拟肝切除能为原发性肝癌晚期患者提供根治性肝切除术的机会且不影响生存。三维可视化能使外科医师立体化、全方位地观察、病灶部位、形态及大小，更好地进行术前规划[11]。中央型肝癌由于肿瘤位置较为特殊，就传统术式而言，国外多采用扩大左、右半肝切除术，以达到彻底切除肿瘤组织，而国内以肝中叶切除居多，以保留更多正常肝组织，且术后并发症少于前者[12-14]。然而无论采用何种术式，术中出血量均较大，且存在肝缺血-再灌注损伤。本例患者术中充分游离解剖各条血管，并在三维可视化技术及ICG分子荧光成像辅助下行无血管阻断肝切除，降低了出血风险。术前Hbg/L，术中无输血，术后1dHbg/L，有效防止术后肝衰竭的发生。中国乙型病毒性肝炎患者基数大，肝癌患者中多数都伴有不同程度的肝炎后肝硬化，术后肝功能恢复缓慢甚至有诱发肝衰竭可能，并发症发生风险增大。因此，利用三维可视化技术及VR技术对中央型肝癌患者行个体化术前规划分型及评估，准确判断重要血管的解剖关系有重要临床意义[15]。

VR技术最早在外科领域主要应用于对年轻医师的外科技能培训。一项随机双盲试验显示VR技术能提高住院医师腹腔镜胆囊切除术的手术技能，其在外科领域有很大的发展空间[16]。笔者所在单位将VR技术应用于肝脏外科手术，在三维可视化的基础上，将三维模型转化为VR模型，使得手术医师能对手术患者的情况更为了解。VR技术使患者个体化三维模型的可操作性、交互性更强，更为便捷的交互性正是三维可视化所欠缺的，可为术者带来更为逼真的真实感。以血管为轴心的三维可视化分型将以往对三维可视化模型肿瘤与血管解剖关系从感性认识提升到量化评估[17]。在本例患者中，肿瘤位于Ⅳa、Ⅴ、Ⅷ段，通过对VR模型的评估发现肝中静脉被肿瘤侵犯，连续性中断，肝右静脉虽然与肿瘤邻近，但其连续性完整，未被肿瘤侵袭。如若行扩大右半肝切除，剩余肝体积不足，术后易发生肝衰竭等并发症。鉴于肝右静脉连续性完好，因此术前规划行肝中叶切除术，而术中所见与术前规划一致。在临床实践中，三维可视化结合VR技术在复杂的肝肿瘤手术中为外科医师了解肝内脉管组织带来帮助。从年CarlLangenbuch首次有目的地成功施行肝切除术开始[18]，肝胆外科医师一直致力于优化手术方式，降低手术损伤，减少并发症发生。肝脏手术不同于其他外科手术，是因为其特有两套血流系统，血供比其他的脏器更为丰富。因此，控制切肝时的出血量是手术的关键。对于控制肝脏血流的方法，术式众多，目前应用较多的血流控制方法是肝门血流阻断法、半肝血流阻断法以及全肝血流阻断法。这些方法均导致肝脏的血流动力学发生改变，易导致肝缺血-再灌注损伤、胃肠道淤血、空气栓塞，甚至肝衰竭等问题。三维可视化及VR技术为术者提供详细具体的肝脏脉管解剖信息，这为无血管阻断肝切除术提供基础。在离断肝实质前，根据三维可视化及VR提供的解剖信息分别解剖游离各条血管并予以预置阻断带，此过程可无需阻断肝内血流，肝脏血流动力学不受干扰。ICG分子荧光成像在肝切除术中已得到广泛应用并证实可有效导航原发性肝癌手术的成功施行[19-21]。ICG分子荧光成像提供的肿瘤边界能够验证、修正术前三维可视化技术确定肝脏的预切线，并在切肝后探测有无肿瘤残留及胆漏发生。在对目标肝段切除过程中，由浅到深逐步结扎离断血管及胆管，实践证明可以精准导航肝切除术。行血管阻断的肝切除对时间要求相对较高，而无血管阻断肝切除时间较为宽裕，复杂的中央型肝癌切除要求更为精细操作，可防止脉管损伤及术后出血、胆漏。总之，三维可视化、VR技术联合ICG分子荧光成像能对中央型肝癌肝切除术起到良好的辅助作用，结合无血管阻断肝切除术，可提高手术安全性，降低术后并发症的发生。相信未来三维可视化、VR技术及ICG分子荧光成像在肝脏外科会有更大的发展空间。中华肝脏外科手术学电子杂志

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