李炯明 王光 劉建和 姜永明 張勁松 方克偉 石鑫 Prashant Mishra

·論著·

集合系統(tǒng)CT三維重建精準指導經(jīng)皮腎鏡手術目標腎盞選擇和穿刺的臨床研究

李炯明 王光 劉建和 姜永明 張勁松 方克偉 石鑫 Prashant Mishra

目的 探討集合系統(tǒng)CT三維重建幫助經(jīng)皮腎鏡手術(PCNL)精準進行目標腎盞選擇和目標腎盞穿刺的可行性和安全性。方法 腎結石PCNL患者196例，均行術前腹部泌尿系平片(KUB)、靜脈腎盂造影(IVU)、CT平掃和增強掃描，分別獲取腎結石、集合系統(tǒng)及腎臟周圍器官的CT三維影像,在集合系統(tǒng)三維重建后面觀影像上確定最佳PCNL目標腎盞，將確定的目標腎盞通過影像轉化技術標識在IVU影像上,C臂機引導下穿刺該目標腎盞建立手術通道。結果 所有PCNL手術均按術前的規(guī)劃實現(xiàn)了精準穿刺目標腎盞建立手術通道，196例患者術中、術后無嚴重出血、鄰近器官損傷等并發(fā)癥，均未輸血。鹿角形腎結石手術無石率為88%，腎盂腎盞結石94.1%。結論 通過對影像的技術轉化，將CT集合系統(tǒng)三維重建確定的目標腎盞準確標識在IVU影像上，指導PCNL術中對目標腎盞進行精準選擇和精準穿刺，建立更加安全的手術通道，最大程度降低PCNL出血和器官損傷等并發(fā)癥。

經(jīng)皮腎鏡手術; CT三維重建; 目標腎盞; 精準穿刺

選擇最佳目標腎盞，建立經(jīng)腎后穹隆部入路的手術通道，是確保經(jīng)皮腎鏡手術(PCNL)最大程度清除結石，有效降低手術并發(fā)癥的關鍵。傳統(tǒng)的PCNL，主要依靠靜脈腎盂造影(IVU)影像來選擇目標腎盞和引導對目標腎盞的穿刺。IVU得到的是前后重疊投影在一起的平面影像，難以在此影像上對前盞及后盞進行精確分辨。因此，PCNL術中存在著誤穿腎前盞建立手術通道的風險。另一方面，由于IVU的影像不能反映手術通道周圍器官的解剖情況，存在著器官損傷的風險。隨著CT成像技術的進步，應用CT三維成像來規(guī)劃PCNL手術已得到廣泛應用[1-3]。2014年10月～2016年8月，我們采用將CT三維成像確定的目標腎盞轉化在IVU影像上的方法，指導PCNL術中對目標腎盞的穿刺和建立手術通道，安全實施PCNL手術196例，取得了較好的臨床療效。現(xiàn)報道如下。

對象與方法

一、對象

腎結石患者196例，男141例，女55例，年齡7～72歲。結石位于左側102例，右側94例，結石直徑22～72 mm，其中鹿角形結石43例，腎盂及腎盞多發(fā)結石62例，腎盂結石56例，腎盞結石45例。結石合并感染18例，術前行穿刺造口引流。所有患者術前行泌尿系平片(KUB)、IVU或逆行腎造影以及結石、腎盂集合系統(tǒng)和鄰近器官CT三維重建。所有PCNL手術均為俯臥位C臂機引導下完成。17例選擇雙通道取石，其余均為單通道手術。根據(jù)結石的體積大小選擇F18～F24的手術通道。

二、方法

1.KUB 、IVU：PCNL手術在C機引導下進行，IVU仍為重要的基礎影像，患者術前需常規(guī)行腹部KUB，IVU檢查(圖1)。因結石梗阻所致IVU集合系統(tǒng)顯影不佳者，需行逆行腎造影檢查，腎穿刺造口患者行順行集合系統(tǒng)造影。集合系統(tǒng)造影欠佳者未納入本研究。

2.腎結石CT三維成像:非增強CT腎臟掃描，對結石進行三維重建，以了解結石在腎內的分布、形態(tài)、大小以及與集合系統(tǒng)的關系(圖2)。

3.腎集合系統(tǒng)CT三維重建:靜脈或逆行、順行注

入造影劑，對腎臟行CT增強掃描，通過CT設備內的成像系統(tǒng)對腎臟集合系統(tǒng)進行三維重建，從不同角度觀察前、后腎盞的分布、軸向、盞頸的寬度和長度等信息。由于PCNL是經(jīng)后腎盞建立手術入路，因此重點對集合系統(tǒng)CT三維重建影像的后面觀進行觀察，以選擇最佳的PCNL目標腎盞(圖3)。

圖2 同一患者右腎結石三維重建后面觀

圖3 同一患者右腎集合系統(tǒng)三維重建后面觀

4.腎臟鄰近器官CT三維成像:通過對腎集合系統(tǒng)及腎臟周圍器官的橫切面，冠狀面及矢狀面的三維成像，充分了解腎集合系統(tǒng)與鄰近器官如肝、脾、腸、胸膜等的解剖關系，從而幫助選擇和規(guī)劃正確的PCNL手術路徑，以避免鄰近器官的損傷(圖4)。

5.CT模擬IVU圖像:將CT腎集合系統(tǒng)三維圖像進行容積密度投影(MIP)，即可模擬出腎集合系統(tǒng)的平面圖像(圖5)。該圖像與IVU的圖像基本完全一致。通過CT軟件系統(tǒng)，可將腎集合系統(tǒng)CT三維重建圖像上所確定目標腎盞在該圖像上進行自動標示。

6.腎集合系統(tǒng)CT三維重建目標腎盞在IVU圖像上的轉化:首先在集合系統(tǒng)CT三維重建的后面觀影像上選擇理想的目標腎盞(圖6A)。通過軟件系統(tǒng)將

圖5 同一患者右腎CT模擬IVU的 MIP影像后面觀，圖標所指為集合系統(tǒng)CT三維重建影像確定目標腎盞

所選擇的目標腎盞自動標識在CT三維成像的橫斷面、冠狀面和矢狀面的相應部位(圖4)，在不同的切面上觀察該腎盞的穿刺路徑與鄰近器官的解剖關系，為目標腎盞的確定提供解剖依據(jù)。將結合集合系統(tǒng)及鄰近器官最終確定的目標腎盞自動標識在模擬IVU的MIP圖像上。在與VIP目標腎盞對應部位的IVU影像上找到相應的腎盞，該腎盞即為PCNL的最佳目標腎盞。

7.196例患者均根據(jù)腎集合系統(tǒng)CT三維重建影像確定目標腎盞，在C臂機的引導下完成了目標腎盞的精準穿刺并建立手術通道。

結 果

PCNL手術時間25～120分鐘，平均(72±26)分鐘。雙通道取石17例，單通道取石179例。術中無嚴重出血而終止手術的患者，無周圍器官損傷。術后無需要介入治療進行干預的繼發(fā)性出血，無嚴重膿毒血癥發(fā)生。所有患者均未輸血。26例聯(lián)合沖擊波碎石術(ESWL)治療，27例第一次術后3～7天行第二次PCNL。43例鹿角形結石患者，38例(88.0%)結石取盡。153例腎盂及腎盞結石，144例(94.1%)結石取盡。

討 論

PCNL是治療腎結石的重要手段，被譽為治療直徑>2 cm腎結石的金標準[4-5]。正確選擇后腎盞作為目標腎盞，精準穿刺穹窿部建立手術通道，是保證PCNL最大無石率和最低并發(fā)癥的重要前提。通過結石、集合系統(tǒng)及鄰近器官的CT三維成像來確定目標腎盞和手術徑路，可使PCNL的安全性和療效得到提高。由于X線下進行的PCNL要依靠IVU影像來完成手術。因此，研究如何將CT三維圖像轉化為IVU平面影像具有重要的臨床意義。

IVU作為開展PCNL的基礎影像，特別是X線下進行的PCNL，無論是術前的手術規(guī)劃，還是術中手術通道的建立，都需要其提供影像學支持。傳統(tǒng)經(jīng)驗認為，在IVU影像上靠向腎臟外側、形似杯口狀的腎盞為前盞，而靠向腎臟內側、形似圓柱狀的腎盞為后盞，臨床上常選擇靠內側的腎盞作為目標腎盞建立手術通道。然而這種認識是不全面的，甚至是有風險的。因為，IVU所得到的是前后腎盞重疊投影在一起的圖像，僅靠IVU的平面圖像難以將前后盞準確區(qū)分開。Muhammad 等[6]通過對90個腎臟進行IVU和CT成像研究發(fā)現(xiàn)，在IVU影像上，67.5%的前腎盞投影靠向腎臟的外側，26.0%的前腎盞和后腎盞的投影是重疊在一起，難以對其區(qū)分，6.0%的后腎盞投影靠向外側。如果將IVU影像上靠向內側的腎盞都作為后腎盞來建立手術通道，手術就存在著誤穿前腎盞建立通道而損傷血管導致嚴重出血的風險。IVU影像不能反映手術通道與周圍器官的解剖關系，僅靠IVU影像來實施PCNL手術，必然會增加周圍器官損傷的機率。

隨著設備和成像技術的進步，CT三維成像能夠準確反映出腎集合系統(tǒng)的結構及其與周圍器官的解剖關系，為PCNL手術的規(guī)劃和安全實施提供各種重要的解剖信息[7-10]。一是通過對結石的三維重建，了解結石在腎內的分布、大小及與集合系統(tǒng)的空間關系；二是通過對集合系統(tǒng)的三維重建成像明確前后腎盞的分布、形狀、軸向等解剖信息，特別是可以從CT三維重建圖像的后面觀上觀察后腎盞的分布情況，以選擇出最佳的目標腎盞；三是通過對腎臟及鄰近器官橫斷面、冠狀面、矢狀面的三維成像，準確了解目標腎盞與周圍臟器的毗鄰關系，為安全規(guī)劃PCNL手術徑路提供解剖學依據(jù)。

雖然CT三維成像可為PCNL的實施提供各種有價值的信息，但如何將這些信息轉化在IVU影像上一直未得到有效解決。如果不能較好地將CT三維影像轉化在PCNL賴以進行的IVU基礎影像上，實現(xiàn)CT三維影像與IVU的較好結合，則CT三維成像的優(yōu)勢就得不到充分的發(fā)揮。

我們首先對結石和集合系統(tǒng)進行CT三維重建成像，然后根據(jù)結石分布和鄰近器官三維成像，在集合系統(tǒng)三維重建成像的后面觀選擇最佳的目標腎盞，將該腎盞通過影像轉化從IVU影像上準確的反映出來，指導PCNL術中對目標腎盞的精準穿刺和手術通道的建立。臨床應用結果顯示，196例PCNL術均能清晰地辨認出根據(jù)集合系統(tǒng)CT三維成像所確定的目標腎盞，并按照術前的規(guī)劃實現(xiàn)了目標腎盞的精準穿刺和手術通道的安全建立。43例鹿角形腎結石術后無石率為88.0%，其他腎盂腎盞結石術后無石率為94.1%。所有患者術中及術后無嚴重出血、鄰近器官損傷等并發(fā)癥，均未輸血。

通過影像轉化技術可將集合系統(tǒng)CT三維重建成像確定的目標腎盞準確地標識在IVU影像上，從而指導PCNL術中對目標腎盞的精準選擇和精準穿刺，以建立更加安全的手術通道，最大程度降低PCNL出血和鄰近器官損傷等嚴重并發(fā)癥的發(fā)生。

[1] Hubert J,Blum A,Cormier L,et al,Three-dimensional CT-scan reconstruction of renal calculi.A new tool for mapping-out staghorn calculi and follow-up of radiolucent stones[J].Eur Urol,1997,31(3):297-301.

[2] Lawrence C,ChowF,Graham Sommer,et al.Multidetector CT Urography with AbdominalCompression and Three-Dimensional Reconstruction[J].AJR Am J Roentgenol,2001,177(4):849-855.

[3] Patel U,Walkden RM,Ghani KR,et al,Three-dimensional CT pyelography for planning of percutaneous nephrostolithotomy：accuracy of stone measurement,stone depiction and pelvicalyceal reconstruction[J].Eur Radiol，2009,19(5):1280-1288.

[4] 李炯明，劉建和，陳戩，等.微通道經(jīng)皮腎鏡取石術治療上尿路結石的療效及安全性評價(附4533例報告)[J].臨床泌尿外科雜志，2011,26(3)：174-176.

[5] N Thiruchelvam，H Mostafid，G Ubhayakar.Planning percutaneous nephrolithotomy using multidetector computed tomography urography,multiplanar reconstruction and three-dimensional reformatting[J].BJU Int,2005,95(9):1280-1284.

[6] MH Toori，MA Sheikh.Detailed calyceal anatomy for endourology[J].Pakistan J Med Res,2004,43(4)184-187.

[7] Brehmer M,Beckman MO,Magnusson A,et al.Three-dimensional computed tomography planning improves percutaneous stone surgery[J].Scand J Urol,2014,48(3):316-323.

[8] Gadzhiev N,Brovkin S,Grigoryev V,et al.Sculpturing in urology,or how to make percutaneous nephrolithotomy easier[J].J Endourol,2015,29(5):512-517.

[9] Hulin Li,Yuanbo Chen,Chunxiao Liu,et al.Construction of a three-dimensional model of renal stones:comprehensive planning for percutaneous nephrolithotomy and assistance in surgery[J].World J Urol,2013,31(6):1587-1592.

[10]Ng CS,Herts BR,Streem SB,et al.Percutaneous access to upper pole renal stone：Role of prone 3-dimensnal computerized tomography in inspiratory and expiratory phase[J].The journal of urology,2005,173(1)：124-126.

(本文編輯:徐文聃)

Research on three-dimensional CT reconstruction of the collecting system for accurate guidance in selection and puncture of target calyx for surgical access in percutaneous nephrolithotomy

LIJiongming,WANGGuang,LIUJianhe,etal.

(DepartmentofUrology，theSecondAffiliatedHospitalofKunmingMedicalUniversity，Kunming650101，China)

Objective To investigate the feasibility and safety of percutaneous nephrolithotomy(PCNL)surgery using preoperative three dimensional(3D)reconstruction of the pelvicalyceal system to accurately select and puncture the target calyx.Methods 196 patients with renal calculi underwent preoperative KUB,IVU,plain and contrast CT scans of renal calculi,collection system and renal adjacent organs were obtained respectively.The 3D reconstruction of the collection system was made to determine the target calyx to puncture on the posterior view and same target calyx was identified on the IVU images by image-transformation technique,then C-arm guided puncture was done to establish the surgical access for PCNL.Results All PCNL operations were done according to the preoperative planning to achieve accurate puncture of the target calyx to establish the surgical access.In all 196 patients there were no intraoperative and postoperative bleeding,no adjacent organ injury or any other complications,no blood transfusion required.Antler-like renal stone free rates were 88% and 94.1% for renal pelvic stones.Conclusion With the help of 3D reconstruction CT of the pelvicalyceal system,we can accurately identify the target calyx on the IVU image with image-transformation technique,which facilitate to guide in accurately selecting and puncturing of the target calyx and to establish safe operation channel and minimize complications such as bleeding and adjacent organ injury.

percutaneous nephrolithotomy; three-dimensional CT reconstruction; target calyx; precise puncture

10.3969/j.issn.1005-6483.2017.02.009

620101 昆明醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院 云南省泌尿專科醫(yī)院泌尿外科三病區(qū)

2017-02-09)