劉文瑛，楊劍，歐陽再興，朱劍華，譚勇，劉欣，朱玉珍，黃從云

（汕頭大學(xué)附屬粵北人民醫(yī)院，廣東 韶關(guān) 512026，1.肝膽外科，3.影像科；2.南方醫(yī)科大學(xué)珠江醫(yī)院 肝膽外科，廣東 廣州 510280）

原發(fā)性肝癌是我國常見惡性腫瘤疾病，外科手術(shù)切除是患者獲得長期生存甚至治愈的最重要的治療手段，由于肝臟生理功能的特殊性，解剖復(fù)雜性和多變異性，手術(shù)難度較大[1]。隨著現(xiàn)代外科技術(shù)的進(jìn)步，尤其是“精準(zhǔn)外科”理念的不斷深入，原發(fā)性肝癌手術(shù)治療效果取得了長足的進(jìn)步。復(fù)雜性肝癌尚無統(tǒng)一定義，一般指腫瘤巨大、位置特殊或侵犯血管，易出現(xiàn)出血、膽道損傷、肝功能不全等并發(fā)癥，手術(shù)難度大、風(fēng)險(xiǎn)高，是目前臨床研究的熱點(diǎn)。三維可視化等數(shù)字醫(yī)學(xué)技術(shù)的應(yīng)用極大推動(dòng)了精準(zhǔn)肝臟外科技術(shù)的發(fā)展，對復(fù)雜性肝臟腫瘤的精準(zhǔn)治療具有重要的價(jià)值和意義[2-3]。本研究應(yīng)用3D打印技術(shù)指導(dǎo)復(fù)雜性肝癌的精準(zhǔn)肝切除，以期提高復(fù)雜性肝癌的手術(shù)治療效果。

1 資料和方法

1.1 一般資料

收集粵北人民醫(yī)院2015年1月至2017年12月采用3D技術(shù)指導(dǎo)精準(zhǔn)肝切除的52例復(fù)雜性肝癌患者臨床資料，其中男38例，女14例，年齡39～72歲，平均（55.2±6.8）歲，有肝炎背景（乙肝、丙肝）45例（86.5%）。術(shù)前肝功能均為Child-Pugh A級(jí)，谷丙轉(zhuǎn)氨酶（ALT）（36.2±7.7）U/L，谷草轉(zhuǎn)氨酶（AST） （32.3±8.9）U/L，總膽紅素（TB） （18.4±3.9）μmol/L，直接膽紅素（DB）（8.3±5.3）μmol/L，白蛋白（ALB） （39.9±3.6）g/L，凝血酶原時(shí)間（PT） （14.1±2.9）s。

納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）巨塊型肝癌切除術(shù)；（2）擴(kuò)大的左、右半肝或肝左、右三葉切除；（3）肝中葉（IV、V、VIII段）切除術(shù)；（4）3個(gè)及3個(gè)以上肝段聯(lián)合切除術(shù)；（5）合并門靜脈或膽道癌栓形成的肝切除術(shù)；（6）特殊部位如尾狀葉肝癌切除術(shù)。

排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）嚴(yán)重心肺等功能不全；（2）肝功能Child-Pugh C級(jí)；（3）難以根治性切除，如腫瘤侵犯第一、二肝門及下腔靜脈。入院及術(shù)前充分告知病情，簽署由醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)的知情同意書和手術(shù)同意書。

1.2 方法

1.2.1 CT掃描和數(shù)據(jù)收集：患者行64排螺旋CT（美國GE公司）掃描，在CT自帶工作站上推薄處理CT數(shù)據(jù)，導(dǎo)出DICOM格式的平掃期、動(dòng)脈期、門靜脈期和平衡期的亞毫米CT數(shù)據(jù)并儲(chǔ)存。

1.2.2 三維重建及3D打?。簩T數(shù)據(jù)導(dǎo)入3DDOCTOR 4.0軟件平臺(tái)，進(jìn)行肝臟、腫瘤、肝動(dòng)脈、肝靜脈及門靜脈系統(tǒng)的三維重建，明確肝腫瘤和肝臟血管系統(tǒng)的空間立體解剖結(jié)構(gòu)和關(guān)系。在三維可視化圖像模型上行個(gè)體化的肝臟分段，確定需切除的肝段、手術(shù)徑路，測量肝體積、功能肝體積和肝腫瘤體積，制定手術(shù)預(yù)案。輸出STL格式文件，導(dǎo)入Repetier-host 1.06軟件按正常大小將肝臟、腫瘤和血管系統(tǒng)切片后保存，鏈接CoLiDo 3D打印機(jī)（珠海西通）使用聚乳酸材料，打印出實(shí)物模型。在三維可視化圖像模型及3D打印模型上進(jìn)行仿真手術(shù)演練，修改并確定手術(shù)方案[3-4]。

1.2.3 實(shí)際手術(shù)方法：手術(shù)為同一組醫(yī)師完成，術(shù)中三維可視化圖像模型、3D打印模型實(shí)時(shí)指導(dǎo)。采用氣管插管全麻，上腹部反“L”形切口，開腹后超聲探查證實(shí)肝腫瘤及脈管系統(tǒng)，根據(jù)3D技術(shù)指導(dǎo)和術(shù)前規(guī)劃確定肝臟切除線，斷肝時(shí)低中心靜脈壓（CVP≤5 cmH2O），預(yù)留阻斷帶，根據(jù)術(shù)中實(shí)際情況決定是否Pringle法阻斷第一肝門，彭氏電刀刮吸法聯(lián)合鉗夾法前入路肝切除法離斷肝實(shí)質(zhì)，術(shù)中根據(jù)3D模型審視手術(shù)路徑及重要管道的處理。術(shù)中常規(guī)病理學(xué)檢查證實(shí)腫瘤性質(zhì)及切緣情況。

1.3 觀察指標(biāo)

手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量、術(shù)中實(shí)際切除肝體積、術(shù)后住院時(shí)間、術(shù)前術(shù)后肝功能指標(biāo)、并發(fā)癥：如膽漏、胸腔積液、出血、腹腔感染等。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

2 結(jié)果

2.1 三維重建及3D打印分析情況

通過3D-Doctor 4.0軟件獲得52例患者的立體逼真的三維可視化圖像模型，經(jīng)過全方位、多角度分析、熟悉肝臟三維立體空間解剖，掌握肝臟血管空間分布、走行及變異情況，腫瘤同脈管系統(tǒng)的空間多維解剖關(guān)系等。進(jìn)行個(gè)體化的肝臟分段，模擬、評估手術(shù)方案、徑路和手術(shù)難點(diǎn)要點(diǎn)等，設(shè)計(jì)個(gè)體化的手術(shù)方案。

根據(jù)同實(shí)物1:1比例打印肝臟3D模型，進(jìn)一步觀察確定肝內(nèi)解剖結(jié)構(gòu)關(guān)系、腫瘤與肝脈管系統(tǒng)的空間解剖，實(shí)景感強(qiáng)，多角度觀察、評估腫瘤的可切除性和需要注意的解剖重點(diǎn)，能直觀地預(yù)演手術(shù)方案，修正、優(yōu)化根據(jù)三維可視化模型制定的手術(shù)方案。

通過3D技術(shù)計(jì)算肝體積，包括功能肝體積（1 391.5±109.2）mL，虛擬切除肝體積（780.7±74.8）mL，剩余功能肝體積（610.8±65.0）mL，殘肝體積比（0.44±0.03）。

2.2 手術(shù)情況及圍手術(shù)期情況

實(shí)際手術(shù)方式同術(shù)前3D規(guī)劃完全一致，包括：右半肝切除17例，肝右三葉切除2例，擴(kuò)大右半肝切除3例，肝左三葉切除3例，擴(kuò)大左半肝切除10例，肝中葉切除7例，聯(lián)合肝段（包括VIII、VII、尾狀葉）切除9例，尾狀葉切除1例。

手術(shù)時(shí)間（301.3±57.8）min，術(shù)中出血量（407.6±179.7）mL，輸血量0～800 mL，輸血率為36.5%（19/52）。實(shí)際切除肝體積（777.7±68.6）mL，同虛擬切除肝體積比較無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（t=0.869，P=0.389），Pearson相關(guān)分析說明兩者存在顯著相關(guān)性（一致性）（r=0.942，P＜0.001）。病例示意圖見圖1～8。

術(shù)后第1、3天的ALT、AST、TB、DB指標(biāo)明顯升高，ALB降低，術(shù)后第1天PT延長，比較有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.05）；術(shù)后第3天PT、第5天AST、ALB、DB、第7天ALT、TB恢復(fù)正常，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05） （見表1）。術(shù)后住院時(shí)間（11.2±2.5）d。術(shù)后并發(fā)癥：腹水4例（7.6%），胸腔積液5例（9.6%），肺部感染2例（3.8%），傷口感染1例（5%），均通過保守治療治愈。無出血、膽漏、肝功能衰竭等嚴(yán)重手術(shù)并發(fā)癥，無手術(shù)相關(guān)死亡。

3 討論

圖1 19歲男性患者，有乙肝病史

圖2 CT提示右肝巨塊型腫瘤

圖3 三維重建精準(zhǔn)顯示肝臟及血管系統(tǒng)

圖4 三維重建顯示肝中靜脈同腫瘤關(guān)系密切（白色箭頭），門靜脈系統(tǒng)（黃色箭頭）左支無腫瘤侵犯及癌栓形成

圖5 三維重建規(guī)劃的手術(shù)路徑和切除范圍，剩余肝體積占功能肝體積的43.3%

圖6 3D打印模型顯示第一、二肝門的解剖，證實(shí)肝中靜脈近端主干（紅色箭頭）和IV段肝靜脈（黃色箭頭）未受腫瘤侵犯，可保留IV段肝組織，門靜脈左支（紫色箭頭）

圖7 3D打印模型同切除的肝臟組織和腫瘤

圖8 右肝腫瘤完整切除，左肝血運(yùn)及回流良好，下腔靜脈（藍(lán)色箭頭）妥善保護(hù)

表1 手術(shù)前后肝功能及PT變化（±s）

表1 手術(shù)前后肝功能及PT變化（±s）

注：與術(shù)前比較，*P＜0.05

時(shí)間 ALT（U/L） AST（U/L） TB（μmol/L） DB（μmol/L） ALB（g/L） PT（s）術(shù)前 36.2±7.7 32.3±8.9 18.4±3.9 8.3±5.3 39.9±3.6 14.1±2.9術(shù)后D1 156.0±41.4* 160.3±52.5* 40.0±10.9* 16.6±5.3* 30.8±2.4* 15.2±2.8*D3 118.9±24.6* 129.4±34.0* 30.9±7.9* 11.3±3.6* 32.3±3.1* 14.4±3.2 D5 73.0±16.4* 34.7±6.0 22.2±5.5* 9.2±1.9 38.8±2.5 13.3±2.6 D7 33.5±6.3 34.1±5.7 17.5±5.8 7.6±2.0 39.0±2.3 13.2±2.2

復(fù)雜性肝癌多腫瘤巨大、擠壓導(dǎo)致解剖結(jié)構(gòu)變化，或腫瘤位置特殊，緊貼重要脈管系統(tǒng)，或者腫瘤已侵犯門靜脈等肝脈管系統(tǒng)。同時(shí)我國肝癌患者多合并肝炎、肝硬化，肝臟解剖結(jié)構(gòu)存在諸多變異，復(fù)?雜性肝癌手術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)和難度都非常大[5]。要實(shí)現(xiàn)徹底祛除病灶、最小創(chuàng)傷侵襲、最大肝臟保護(hù)的精準(zhǔn)肝切除術(shù)，獲取最佳康復(fù)效果，需要精確的術(shù)前評估、精密的手術(shù)規(guī)劃、精工的手術(shù)操作和精良的術(shù)后處理[6]。

隨著新的器械涌現(xiàn)和肝實(shí)質(zhì)離斷技術(shù)的不斷進(jìn)步，術(shù)中精細(xì)解剖技術(shù)已不再難以掌握；加速康復(fù)外科和損傷控制理念引導(dǎo)下的圍手術(shù)期精良管理是精準(zhǔn)肝切除的重要保障。如何精準(zhǔn)地評估病情、掌握精細(xì)的個(gè)體化解剖、制定個(gè)體化的手術(shù)方案等一直是精準(zhǔn)肝臟切除術(shù)需解決的問題。三維可視化技術(shù)在精準(zhǔn)的肝內(nèi)解剖、個(gè)體化手術(shù)方案的制定、肝體積技術(shù)和預(yù)防術(shù)后肝衰竭等方面表現(xiàn)出強(qiáng)大的優(yōu)勢，其在復(fù)雜性肝臟腫瘤的精準(zhǔn)肝切除術(shù)中的應(yīng)用已有較多報(bào)道和共識(shí)[3，7]。3D打印是近年來興起并逐漸應(yīng)用于臨床的數(shù)字醫(yī)學(xué)技術(shù)，是三維可視化技術(shù)的進(jìn)一步延伸發(fā)展。方馳華等[8]將3D打印技術(shù)應(yīng)用于肝腫瘤外科診治中，使人體肝臟在三維可視化的基礎(chǔ)上進(jìn)一步逼近現(xiàn)實(shí)，被認(rèn)為是未來發(fā)展趨勢[9]。張朋飛等[10]使用3D打印技術(shù)對7例肝臟腫瘤的精準(zhǔn)肝切除術(shù)進(jìn)行術(shù)前評估，發(fā)現(xiàn)肝切除更加精準(zhǔn)、安全、有效。筆者單位較早將3D打印技術(shù)應(yīng)用于肝臟切除術(shù)中[4]，在積累較多經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上將其應(yīng)用于復(fù)雜性肝癌的精準(zhǔn)肝切除術(shù)中，進(jìn)一步探討3D打印技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和其在提高復(fù)雜性肝癌手術(shù)治療效果中的作用。

3.1 3D打印技術(shù)在復(fù)雜性肝癌術(shù)前評估、手術(shù)方案制定中的臨床價(jià)值

復(fù)雜性肝癌腫瘤的大小、在肝臟中的特殊空間位置以及其同肝內(nèi)主要脈管系統(tǒng)的毗鄰關(guān)系都同手術(shù)安全性密切相關(guān)，要求術(shù)者術(shù)前仔細(xì)評估，直觀地熟悉肝內(nèi)解剖和可能存在的變異情況。三維可視化及重建圖像清晰立體再現(xiàn)患者個(gè)體化的肝臟解剖，供應(yīng)腫瘤的肝動(dòng)脈和門靜脈以及回流的肝靜脈，清晰準(zhǔn)確地掌握腫瘤與肝臟脈管系統(tǒng)的空間位置關(guān)系，擬定個(gè)體化的手術(shù)方案，個(gè)體化的肝臟分段和體積計(jì)算評估并預(yù)防精準(zhǔn)肝切除術(shù)后肝功能衰竭[11-12]。本組52例患者的三維重建模型都清晰顯示肝內(nèi)解剖，完全承載上述既往研究的功能，實(shí)際手術(shù)過程同3D打印的術(shù)前評估、手術(shù)規(guī)劃完全符合。3D打印技術(shù)彌補(bǔ)了電腦三維重建虛擬圖像的不足：（1）實(shí)物大小的3D打印模型高度逼真，同患者肝臟形態(tài)、體積和結(jié)構(gòu)等高度一致，可以從實(shí)景角度進(jìn)一步觀察、熟悉肝內(nèi)解剖，術(shù)者通過3D打印模型可真實(shí)觸摸、感知肝門部以及肝內(nèi)肝動(dòng)脈、門靜脈、肝靜脈和膽管的解剖、走行，進(jìn)一步提高了術(shù)前解剖評估的精確性和可理解性；（2）三維可視化制訂的手術(shù)方案、規(guī)劃在3D模型上實(shí)物模擬，能身臨其境地體會(huì)和理解手術(shù)的難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)，幫助確定解剖性虛擬肝切除平面、范圍，切除平面要經(jīng)過及需要注意保護(hù)的肝臟脈管系統(tǒng)，可否達(dá)到無瘤原則；細(xì)化和優(yōu)化手術(shù)方案；（3）手術(shù)團(tuán)隊(duì)成員對解剖結(jié)構(gòu)和手術(shù)方案的理解深度不一，對三維重建圖像的理解并不能很好地體現(xiàn)在實(shí)際手術(shù)當(dāng)中，3D打印能在虛擬到現(xiàn)實(shí)中起到很好的“橋接”作用，將精準(zhǔn)的個(gè)體化三維解剖和術(shù)中真實(shí)解剖精細(xì)配準(zhǔn)，術(shù)中操作毫無違和感。

3.2 3D打印技術(shù)在精準(zhǔn)肝切除術(shù)中的指導(dǎo)意義

完整安全切除腫瘤、控制術(shù)中出血、損傷控制和最大限度保留功能殘余肝組織是復(fù)雜性肝癌精準(zhǔn)肝切除術(shù)后順利恢復(fù)的保障，依賴于手術(shù)過程精確的把握，如腫瘤的精準(zhǔn)定位和對肝內(nèi)脈管結(jié)構(gòu)精細(xì)解剖[13]。本組患者的術(shù)中出血量、輸血量和輸血率均較低，術(shù)后3～5 d肝功能基本恢復(fù)正常，無肝功能衰竭、膽漏、大出血等的發(fā)生，無手術(shù)相關(guān)死亡，近期預(yù)后良好；虛擬切除肝體積同實(shí)際手術(shù)切除肝臟體積顯著相關(guān)，說明3D打印技術(shù)具有實(shí)際指導(dǎo)價(jià)值：（1）對肝門部的精準(zhǔn)游離：復(fù)雜性肝癌精準(zhǔn)肝切除對第一、二肝門的處理要求高，通過3D打印對第一肝門部脈管和其深部結(jié)構(gòu)走行解剖和變異的精準(zhǔn)判斷，本研究實(shí)現(xiàn)了對第一肝門的“雕琢式”的精細(xì)分離，精準(zhǔn)的區(qū)域性入肝血流阻斷。3D打印對肝靜脈及其分支的多方位、多層次的解剖再現(xiàn)及術(shù)中指導(dǎo)可在腫瘤根治性切除同時(shí)保護(hù)剩余肝實(shí)質(zhì)的靜脈回流。本研究行右半肝切除患者大部分腫瘤同第二肝門血管關(guān)系密切，前入路肝實(shí)質(zhì)離斷至第二肝門時(shí)常空間不足，面臨損傷肝靜脈致大出血等風(fēng)險(xiǎn)，通過3D打印技術(shù)的術(shù)前精準(zhǔn)預(yù)判和合理手術(shù)入路的設(shè)計(jì)，結(jié)合3D打印模型的精準(zhǔn)指導(dǎo)均能沿肝靜脈走行精確找到解剖空間，未發(fā)生血管損傷和不可控制的出血風(fēng)險(xiǎn)等，達(dá)到術(shù)中對出血的精準(zhǔn)控制；（2）對手術(shù)界面和肝內(nèi)解剖的全面把握：復(fù)雜性肝癌切除術(shù)中手術(shù)平面常常是不規(guī)整的，筆者發(fā)現(xiàn)通過3D打印模型模擬后的修改和調(diào)整的手術(shù)切面，可以達(dá)到以最小的創(chuàng)傷切除腫瘤、保證足夠的殘肝體積并確保其血供和靜脈回流，這些都在術(shù)中得到證實(shí)。但不規(guī)整的肝內(nèi)解剖平面增加了手術(shù)難度。3D打印技術(shù)可以幫助確定最佳解剖位置，同時(shí)可為手術(shù)關(guān)鍵步驟如肝內(nèi)解剖的深淺、脈管走行位置等提供直觀的快速識(shí)別和實(shí)時(shí)“導(dǎo)航”，實(shí)現(xiàn)肝內(nèi)解剖性肝切除，對肝內(nèi)Glisson鞘系統(tǒng)離斷的平面、需保護(hù)的分支清晰而直觀，最大程度上細(xì)致而全面地保護(hù)了殘肝血供和膽管引流，減少了手術(shù)創(chuàng)傷，故本組患者術(shù)中出血少，未發(fā)生肝內(nèi)重要脈管系統(tǒng)的副損傷，術(shù)后恢復(fù)較快；（3）有利于手術(shù)方案執(zhí)行的一致性和默契性：3D打印技術(shù)能幫助團(tuán)隊(duì)年輕醫(yī)師對手術(shù)方案的理解同主刀醫(yī)師的高度一致，從而默契配合，保證術(shù)中精良的操作。筆者團(tuán)隊(duì)帶教的進(jìn)修醫(yī)師通過3D打印技術(shù)明顯縮短了精準(zhǔn)肝切除技術(shù)的學(xué)習(xí)曲線。

3D打印技術(shù)是數(shù)字醫(yī)學(xué)技術(shù)的延伸發(fā)展，目前處于發(fā)展階段，其質(zhì)量高低首先取決于CT圖像、三維重建圖像等的質(zhì)量，打印材料也決定了3D打印模型的質(zhì)量，且3D打印的成本高，耗時(shí)長；全面掌握該技術(shù)需要較長時(shí)間的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，因而限制了它的臨床廣泛應(yīng)用。同時(shí)3D打印技術(shù)是靜態(tài)評估，若能結(jié)合分子熒光染色等技術(shù)動(dòng)態(tài)評估，將能發(fā)揮更大的作用。

3D打印技術(shù)直觀、精準(zhǔn)、可靠等的優(yōu)勢在復(fù)雜性肝癌術(shù)前評估、手術(shù)規(guī)劃、術(shù)中指導(dǎo)等表現(xiàn)出實(shí)用的指導(dǎo)意義和輔助價(jià)值，提高了復(fù)雜性肝癌精準(zhǔn)肝切除的手術(shù)精準(zhǔn)性和安全性，隨著3D打印技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，其在肝臟外科等臨床領(lǐng)域有較廣闊的應(yīng)用前景。