饒 婷，阮 遠(yuǎn)，程 帆

(武漢大學(xué)人民醫(yī)院泌尿外科，湖北武漢 430060)

尿路結(jié)石是泌尿系統(tǒng)常見病、多發(fā)病，流行病學(xué)研究顯示我國(guó)患病率為1.0%～5.0%，并呈逐年遞增趨勢(shì)，其高患病率、高復(fù)發(fā)率、高治療成本給患者及社會(huì)帶來沉重的負(fù)擔(dān)[1]。經(jīng)皮腎鏡碎石取石術(shù)(percutaneous nephrolithotomy，PCNL)作為一種微創(chuàng)方法被廣泛應(yīng)用于上尿路結(jié)石的臨床治療，建立安全、高效的經(jīng)皮腎通道是該技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)。PCNL治療效果高度依賴于通道建立的安全性及有效性，理想的操作通道在徹底清除結(jié)石的同時(shí)，能最大限度減少手術(shù)并發(fā)癥。腎臟血管解剖是建立安全通道的基礎(chǔ)，基于集合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其與結(jié)石分布關(guān)系的效率原則是最大限度提高結(jié)石清除率的關(guān)鍵所在[2]?；诖罅颗R床實(shí)踐和應(yīng)用研究，我們摸索出了一套利用超聲定位實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)穿刺建立安全、高效經(jīng)皮腎通道的方法，并逐漸形成了基于腎臟血管及集合系統(tǒng)解剖的PCNL通道建立的理論體系，本文就PCNL通道建立的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)識(shí)進(jìn)行分析總結(jié)。

1 PCNL的發(fā)展歷程

PCNL發(fā)展與演變歷程是一部通道建立的發(fā)展史。1976年，F(xiàn)ERNSTROM和JOHANSSON首先報(bào)道X線引導(dǎo)下使用經(jīng)皮腎鏡技術(shù)處理腎結(jié)石，從而促成PCNL技術(shù)的誕生[3]。我國(guó)自20世紀(jì)80年代開始引入PCNL技術(shù)，2005年后該技術(shù)發(fā)展迅猛，在傳統(tǒng)X線引導(dǎo)基礎(chǔ)上逐漸向超聲引導(dǎo)建立經(jīng)皮腎通道過渡，并逐步在國(guó)內(nèi)應(yīng)用推廣。

1.1 體位及無管化1987年VALDIVIA-URIA等報(bào)道了仰臥位PCNL(supine PCNL，sPCNL)的第一個(gè)大型臨床研究，開啟了內(nèi)鏡聯(lián)合腎內(nèi)手術(shù)的時(shí)代[4]。盡管俯臥位不再是進(jìn)行PCNL的唯一體位，但許多泌尿外科醫(yī)師仍不愿考慮sPCNL，開展一項(xiàng)大型的前瞻性、多中心、隨機(jī)臨床試驗(yàn)以驗(yàn)證sPCNL的有效性和安全性可能有助于突破當(dāng)前的困境。1984年WICKHAM等[5]首次報(bào)道了術(shù)后無管化PCNL。目前，普遍認(rèn)為無管化PCNL與較低的術(shù)后鎮(zhèn)痛需求和較短的住院時(shí)間相關(guān)，且不會(huì)增加術(shù)后失血量。盡管尚未明確無管化PCNL的適應(yīng)證，但需注意的是無管化PCNL最初僅在高度選擇的病例中進(jìn)行。完全無管化PCNL在術(shù)后不放置引流管的同時(shí)不留置輸尿管支架，有研究表明在把握好適應(yīng)證的前提下，完全無管化PCNL是安全、有效的，但同樣面臨著普適性的安全問題[6]。

1.2 通道小型化HELAL等[7]在1997年首次報(bào)道對(duì)兒童腎結(jié)石患者使用F15通道進(jìn)行微創(chuàng)經(jīng)皮腎鏡碎石取石術(shù)(minimally invasive percutaneous nephrolithotomy，MPCNL)，并提出微通道經(jīng)皮腎鏡手術(shù)(mini-PCNL)的概念。近10年來，超微通道經(jīng)皮腎鏡手術(shù)(ultramini-PCNL)及micro-PCNL也已被逐漸廣泛采用，以減少PCNL相關(guān)的手術(shù)并發(fā)癥。盡管定義并不統(tǒng)一，但需要注意的是這些代表通道大小的術(shù)語(yǔ)不僅表明通道鞘的尺寸，還涵蓋了特定的操作器械及手術(shù)概念。由于在減少出血和縮短住院時(shí)間等方面的療效明顯，通道小型化已成為PCNL發(fā)展的主要趨勢(shì)之一。然而，較小的通道可能會(huì)增加手術(shù)操作時(shí)間，如何平衡安全和手術(shù)效率仍然是主要挑戰(zhàn)[8]。

1.3 引導(dǎo)技術(shù)最初PCNL通道建立是在X線引導(dǎo)下進(jìn)行的。X線引導(dǎo)穿刺不僅對(duì)腎臟集合系統(tǒng)具有很好的識(shí)別效果，在建立多通道及經(jīng)上下腎盞穿刺方面也具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。超聲(ultrasound，US)引導(dǎo)穿刺建立皮腎通道已被廣泛應(yīng)用于臨床實(shí)踐。超聲沒有抗輻射要求，便于推廣使用，是PCNL穿刺不可或缺的重要工具。彩色多普勒超聲對(duì)血管的敏感性更高，可以充分地顯示腎臟動(dòng)脈分布，有助于穿刺時(shí)識(shí)別并避開通道內(nèi)異位血管。對(duì)于復(fù)雜病例，同時(shí)使用超聲和X線引導(dǎo)的組合方法同樣值得嘗試。

針對(duì)不同的引導(dǎo)設(shè)備目前已開發(fā)出多種輔助穿刺技術(shù)。ClearGuideOne、SonixGPS和UProbe-2等計(jì)算機(jī)輔助可視化系統(tǒng)能夠在超聲監(jiān)視器上實(shí)時(shí)顯示穿刺針的軌跡，使得穿刺線可視化成為現(xiàn)實(shí)[9]。多種技術(shù)及設(shè)備聯(lián)合引導(dǎo)是PCNL穿刺技術(shù)發(fā)展的重要方向之一。術(shù)前計(jì)算機(jī)斷層掃描(computed tomography，CT)和術(shù)中US動(dòng)態(tài)融合成像引導(dǎo)下穿刺是一個(gè)有趣的嘗試，相關(guān)臨床研究顯示該技術(shù)是安全可靠的[10]。需要注意的是，該技術(shù)雖然實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)融合成像，但本質(zhì)上是CT橫截面圖像重建，難以用于縱向穿刺。

2 PCNL通道建立的相關(guān)腎臟應(yīng)用解剖與安全路徑

PCNL通道建立相關(guān)腎臟應(yīng)用解剖的發(fā)展歷程主要包括三個(gè)階段，包括早期解剖學(xué)研究的貢獻(xiàn)，此后過渡到開放手術(shù)時(shí)代，最后現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像學(xué)進(jìn)一步定義了腎臟應(yīng)用解剖。SAMPAIO在20世紀(jì)90年代對(duì)尸體腎臟集合系統(tǒng)和血管解剖的研究具有重要意義[7]，因?yàn)樗M(jìn)一步幫助泌尿外科醫(yī)師建立一種操作規(guī)范，即應(yīng)通過穿刺腎盞穹隆而不是漏斗部來進(jìn)入集合系統(tǒng)，以最大程度地減少出血的風(fēng)險(xiǎn)。

出血是PCNL最常見的手術(shù)并發(fā)癥之一，對(duì)患者的治療和預(yù)后影響極大，曾是PCNL手術(shù)面臨的最大挑戰(zhàn)。腎臟血管解剖是建立安全皮腎通道的基礎(chǔ)，選擇準(zhǔn)確的穿刺路徑是減少手術(shù)出血的關(guān)鍵所在。建立從皮膚到腎集合系統(tǒng)的通道來實(shí)現(xiàn)碎石取石，這一過程中如何避開大的腎臟血管分支，關(guān)系到PCNL手術(shù)的安全與效率。事實(shí)上，腎臟血管分布在X線和普通超聲中并不能清晰顯示，穿刺過程的完成均是以集合系統(tǒng)作為定位標(biāo)志而進(jìn)行的，因此血管解剖的重要性并沒有得到足夠的重視。

根據(jù)現(xiàn)有腎臟的血管解剖認(rèn)識(shí)，腎動(dòng)脈(Ⅰ級(jí))及前后主干動(dòng)脈(Ⅱ級(jí))分布在腎竇內(nèi)，髓質(zhì)層中的腎段動(dòng)脈(Ⅲ級(jí))發(fā)出葉間動(dòng)脈(Ⅳ級(jí))走形于腎錐體兩側(cè)的腎柱內(nèi)。葉間動(dòng)脈在腎錐體底部發(fā)出弓形動(dòng)脈(Ⅴ級(jí))，走形過程中進(jìn)一步發(fā)出小葉間動(dòng)脈(Ⅵ級(jí))進(jìn)入腎皮質(zhì)。PCNL嚴(yán)重手術(shù)出血通常與Ⅲ級(jí)和Ⅳ級(jí)動(dòng)脈損傷相關(guān)。在以超聲或X線作為引導(dǎo)手段進(jìn)行穿刺時(shí)，腎錐體并不能作為穿刺的定位標(biāo)志來尋找其“中心線方向”，因?yàn)槟I錐體與腎皮質(zhì)在超聲和X線下對(duì)比不明顯，難以辨識(shí)其具體位置。根據(jù)腎錐體與腎小盞一對(duì)一的解剖關(guān)系，腎錐體中心線的延長(zhǎng)方向應(yīng)該正好是腎小盞的軸線方向，而腎小盞因其內(nèi)部為“尿液”填充，在超聲和X線下可清楚顯示輪廓，因此以腎小盞軸線作為定位標(biāo)記穿刺進(jìn)入集合系統(tǒng)，理論上是對(duì)腎柱內(nèi)血管的最小損傷線。

3 超聲引導(dǎo)下經(jīng)“腎盞穹隆-盞頸軸線”兩步穿刺法

我們團(tuán)隊(duì)[11]在國(guó)內(nèi)外率先提出的超聲引導(dǎo)下經(jīng)“腎盞穹隆-盞頸軸線”兩步穿刺法(簡(jiǎn)稱“兩-兩穿刺法”)建立PCNL通道，經(jīng)過國(guó)內(nèi)同行的應(yīng)用實(shí)踐以及我們單中心8 000余例的臨床實(shí)踐，已被證實(shí)是一種基于腎臟血管及集合系統(tǒng)解剖安全、高效的通道建立方法。該方法核心主要包括3個(gè)方面的內(nèi)容，首先是根據(jù)腎臟結(jié)石分布和腎集合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，結(jié)合術(shù)前影像資料和術(shù)中超聲實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)掃描，選定最佳穿刺目標(biāo)盞；其次是根據(jù)腎臟血管解剖與集合系統(tǒng)關(guān)系，選擇目標(biāo)盞穹窿部正中至盞頸平面中心點(diǎn)的連線，即目標(biāo)盞“穹窿-盞頸軸線”，為最終進(jìn)針方向；第三是熟練應(yīng)用超聲實(shí)時(shí)監(jiān)控穿刺針道，根據(jù)腎臟隨呼吸移動(dòng)及肋骨遮擋情況，靈活選擇皮膚穿刺點(diǎn)，根據(jù)“兩-兩穿刺法”按既定路徑準(zhǔn)確穿刺進(jìn)入目標(biāo)腎盞。我們團(tuán)隊(duì)[12]的系列回顧性研究顯示，超聲引導(dǎo)下經(jīng)“兩-兩穿刺法”建立PCNL通道的總體輸血率約為1.2%～3.6%，由于血流動(dòng)力學(xué)波動(dòng)及保守治療無效進(jìn)行超選擇性動(dòng)脈栓塞的比例約為0.7%。同時(shí)，“兩-兩穿刺法”在馬蹄腎、孤立腎及經(jīng)腹途徑盆腔異位腎PCNL通道建立中也均展示出可靠的臨床應(yīng)用價(jià)值[13-14]。

受腎臟隨呼吸移動(dòng)的影響，皮膚選點(diǎn)常具有不確定性，采用“兩-兩穿刺法”可有助于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)腎盞“穹窿-盞頸軸線”方向穿刺進(jìn)入集合系統(tǒng)(圖1)。“兩-兩穿刺法”的第一個(gè)“兩”是指兩點(diǎn)定位，即目標(biāo)腎盞“穹窿-盞頸軸線”的兩個(gè)端點(diǎn)，一個(gè)是腎小盞穹隆的正中點(diǎn)，另一個(gè)是目標(biāo)盞開口平面的中心點(diǎn)；第二個(gè)“兩”是指兩步進(jìn)針，第一步是從皮膚穿刺點(diǎn)至腎皮質(zhì)附近，根據(jù)穿刺路徑與目標(biāo)盞穹窿-盞頸軸線偏離情況判斷皮膚選點(diǎn)是否合適，如果偏離較遠(yuǎn)則推針至皮膚外調(diào)整皮膚穿刺點(diǎn)位置，第二步是隨腎臟在呼吸影響下的移動(dòng)，穿刺進(jìn)入腎集合系統(tǒng)，如果穿刺時(shí)機(jī)把握不當(dāng)，則退針至腎包膜外，跟隨腎臟上下移動(dòng)選擇恰當(dāng)時(shí)機(jī)再次進(jìn)針。實(shí)際操作中常存在肋骨位置及腎盞方向的不利影響，一般而言小角度偏離軸線方向不影響整體效果，但在允許情況下應(yīng)盡可能貼近目標(biāo)腎盞“穹窿-盞頸軸線”方向。該方法將PCNL通道建立的方法系統(tǒng)化和理論化，可以幫助快速完成學(xué)習(xí)曲線，且不需要特殊的設(shè)備，在一般超聲下即可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)穿刺和通道建立，便于推廣[15]。

圖1 “兩-兩穿刺法”有助于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)腎盞“穹窿-盞頸軸線”方向穿刺進(jìn)入集合系統(tǒng)

4 融合腎錐體

通常認(rèn)為腎錐體是腎實(shí)質(zhì)內(nèi)相對(duì)乏血管的區(qū)域。實(shí)際上，在使用腎臟增強(qiáng)CT或多普勒超聲檢查的過程中，我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)人體腎臟中有兩種不同類型的腎錐體，即正常腎錐體(normal renal pyramid，NRP)和融合腎錐體(fused kidney pyramid，F(xiàn)RP)。 NRP與腎小盞呈一對(duì)一的解剖關(guān)系。FRP是指腎髓質(zhì)層中相鄰的兩個(gè)或多個(gè)腎錐體發(fā)生融合后進(jìn)入同一腎小盞，其內(nèi)存在異位血管走形(圖2)。FRP的出現(xiàn)會(huì)對(duì)以腎小盞軸線作為定位標(biāo)記的穿刺引導(dǎo)方法帶來挑戰(zhàn)。以FRP對(duì)應(yīng)的腎小盞軸線作為定位標(biāo)記，穿刺路徑經(jīng)過的可能是FRP內(nèi)部的血管變異區(qū)。這可能是一些看似很“精準(zhǔn)”的穹隆穿刺卻出血較多的解剖學(xué)原因。我們?cè)谪i腎和尸體腎標(biāo)本中的研究表明，融合腎錐體廣泛存在，尤其是上組和下組腎盞出現(xiàn)FRP的比例較高，中組腎盞相對(duì)較少，經(jīng)FRP穿刺可能會(huì)增加血管損傷風(fēng)險(xiǎn)[16]。由于FRP的存在，腎錐體路徑并不一定是安全的，但存在風(fēng)險(xiǎn)并不意味著損傷一定會(huì)發(fā)生，準(zhǔn)確把握手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)并及時(shí)調(diào)整以獲得滿意的手術(shù)效果是建立安全通道的關(guān)鍵[17]。

圖2 融合腎錐體解剖圖

融合腎錐體作為一種解剖變異廣泛存在，在PCNL手術(shù)中就不可避免會(huì)遇到經(jīng)融合腎錐體穿刺建立通道的情況。腎臟增強(qiáng)CT掃描皮質(zhì)期可以清楚地顯示FRP，這有助于術(shù)前規(guī)劃安全的穿刺路徑。實(shí)際上，解剖學(xué)意義上的FRP很難僅通過普通超聲來識(shí)別，術(shù)中應(yīng)用多普勒超聲則可較準(zhǔn)確地識(shí)別分布在FRP中的異位血管[18]。執(zhí)行術(shù)前影像檢查如腎臟增強(qiáng)CT，并在術(shù)中進(jìn)行系統(tǒng)的超聲檢查以評(píng)估目標(biāo)腎盞與腎內(nèi)血管解剖之間的關(guān)系，這將有助于建立更加安全的PCNL通道。

5 影像融合及人工智能與PCNL通道建立

近年來，多種醫(yī)學(xué)圖像融合技術(shù)在臨床診療中的應(yīng)用范圍越來越廣，相關(guān)設(shè)備也層出不窮，極大促進(jìn)了前沿醫(yī)學(xué)影像技術(shù)在臨床中的應(yīng)用與轉(zhuǎn)化，其中“高精度”和“全自動(dòng)”是醫(yī)學(xué)影像融合技術(shù)發(fā)展的兩個(gè)重要方向。PCNL相關(guān)CT-US融合成像技術(shù)具有很大的發(fā)展?jié)摿?，理論上利用術(shù)前高精度CT圖像與術(shù)中實(shí)時(shí)超聲進(jìn)行多模態(tài)CT-US自動(dòng)配準(zhǔn)融合，能夠?qū)崿F(xiàn)術(shù)中實(shí)時(shí)定位規(guī)劃精準(zhǔn)的穿刺路徑。即便如此，目前CT-US多維影像融合仍然處于起步階段，精度及實(shí)用性尚無法取得令人滿意的效果，如何實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)實(shí)時(shí)多維融合成像并提供智能化操作是突破瓶頸的關(guān)鍵所在。

實(shí)時(shí)精準(zhǔn)多維CT-US融合圖像的獲取、識(shí)別、分析及處理是融合影像技術(shù)發(fā)展的主要難題之一，人工智能在這方面擁有無可比擬的深度挖掘能力。未來我們將圍繞PCNL實(shí)時(shí)CT-US多維智能融合成像及人工智能規(guī)劃體系這一核心問題開展工作，可分三步執(zhí)行。首先，在基于PCNL通道建立解剖學(xué)研究的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)CT影像隨超聲實(shí)時(shí)掃描圖像的同步顯示，提高PCNL穿刺的精準(zhǔn)性；其次，通過3D技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)術(shù)中CT-US多維圖像實(shí)時(shí)智能配準(zhǔn)與融合，更為直觀地顯示穿刺路徑的狀態(tài)；最后，將深度學(xué)習(xí)和人工智能等技術(shù)應(yīng)用于規(guī)劃最佳的PCNL穿刺路徑，突破關(guān)鍵技術(shù)難題，以期實(shí)現(xiàn)PCNL技術(shù)的真正可視化及標(biāo)準(zhǔn)化，從而達(dá)到安全與高效。