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[摘要] 目的 探討术前三维重建技术在大肝癌肝切除手术中的作用及优势。 方法 收集2017年6月至2019年2月在湖北省十堰市太和医院行肝切除治疗97例肿瘤直径>5 cm的肝癌患者资料。术前行三维重建评估(三维重建组)46 例,未行三维重建(对照组)51例。分析两组患者围术期指标和并发症发生情况。 结果 三维重建组手术时间为(324.81±73.83)min,短于照组的(389.38±95.12)min,差异有统计学意义(P<0.01)。三维重建组入肝血流阻断时间为(27.75±12.85)min,明显短于对照组的(36.80±12.36)min,差异有统计学意义(P<0.05)。三维重建组患者术后住院时间为(12.70±2.94)d,亦短于对照组的(14.76±2.78)d,差异有统计学意义(P<0.01)。三维重建组术中出血量为(393.48±232.76)mL,显著少于对照组的(533.33±224.30)mL,差异有统计学意义(P<0.01),三维重建组术中输血率为8.70%,低于对照组的25.50%,差异有统计学意义(P<0.05)。两组病例术后总体并发症比较无明显差异,围术期无死亡。 结论 术前三维重建技术在辅助大肝癌肝切除方面具有一定优势,可以缩短手术时间、术中入肝血流阻断时间及术后住院时间,减少术中出血量,加快术后康复。
[关键词] 大肝癌;三维重建技术;肝切除术;手术规划
[中图分类号] R657.3 [文献标识码] B [文章编号] 1673-9701(2021)25-0061-05
Application of preoperative 3D reconstruction technique in hepatectomy for large hepatocellular carcinoma
TONG Zehui1 PAN Hao2 WANG Minghong2 WAN Yunyan2 JIANG Bin2 WANG Jian2
1.Postgraduate Training Base of Jinzhou Medical University, Taihe Hospital of Shiyan City, Hepatobiliary and Pancreatic Diagnosis and Treatment Center, Affiliated Hospital of Hubei University of Medicine, Shiyan 442000, China; 2.Taihe Hospital of Shiyan City in Hubei Province, Hepatobiliary and Pancreatic Diagnosis and Treatment Center, Affiliated Hospital of Hubei University of Medicine, Shiyan 442000, China
[Abstract] Objective To investigate the role and advantages of preoperative three-dimensional (3D) reconstruction technique in hepatectomy for large hepatocellular carcinoma. Methods The data of 97 patients with hepatocellular carcinoma diameter > 5 cm treated by hepatectomy in Taihe Hospital of Shiyan City in Hubei Province from June 2017 to February 2019 was collected. Before operation, 46 patients underwent 3D reconstruction evaluation (the 3D reconstruction group) and 51 patients did not undergo 3D reconstruction (the control group). The perioperative indicators and the occurrence of complications in the two groups were analyzed. Results The operation duration in the 3D reconstruction group was (324.81±73.83) min, which was shorter than that in the control group(389.38±95.12)min, with statistically significant difference (P<0.01). The duration of hepatic inflow occlusion in the 3D reconstruction group was (27.75±12.85) min, which was significantly shorter than that in the control group (36.80±12.36)min, with statistically significant difference (P<0.05). The postoperative hospital stay in the 3D reconstruction group was (12.70±2.94)d, which was also shorter than that in the control group (14.76±2.78)d,with statistically significant difference (P<0.01). The intraoperative blood loss in the 3D reconstruction group was (393.48±232.76)mL, which was significantly less than that in the control group (533.33±224.30)mL,with statistically significant difference (P<0.01). The intraoperative blood transfusion rate in the 3D reconstruction group was 8.70%,which was lower than that of 25.50% in the control group, with statistically significant difference (P<0.05). There was no significant difference in the overall postoperative complications between the two groups of patients,and there was no death in the perioperative period. Conclusion Preoperative 3D reconstruction technique has certain advantages in assisting hepatectomy for large hepatocellular carcinoma,which can shorten the operation duration,duration of intraoperative hepatic inflow occlusion and postoperative hospital stay,reduce intraoperative blood loss and accelerate postoperative recovery. [Key words] Large hepatocellular carcinoma; Three-dimensional reconstruction technique; Hepatectomy; Operation planning
原發性肝癌目前是我国第4位常见恶性肿瘤,我国每年肝癌发病率和死亡率占全球半数以上[1]。肝切除术是目前治疗可切除肝癌的首选方法[2]。为了安全切除肝脏肿瘤,必须认识到肝脏肿瘤与脉管系统的空间关系,还须评估剩余肝脏的体积[3]。肝癌常见的二维图像诊断工具对肿瘤精准切除的评估难度更大,可能导致手术风险增加,甚至导致术后并发症增多[4-5]。随着三维重建技术的出现,使计算机虚拟肝切除用于外科手术成为可能。
三维可视化技术不仅可以在术前计算残余肝体积,明确肿瘤与脉管系统的位置关系,还可以帮助外科医生准确识别肿瘤边界,准确模拟肝切除术,缩短手术时间[6]。为了进一步评估三维重建模拟技术在大肝癌肝切除围术期的优势,本研究对肿瘤直径>5 cm的肝癌患者是否行术前三维重建模拟进行分析研究,现报道如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料
收集2017年6月至2019年2月湖北省十堰市太和医院肝胆胰诊疗中心肝癌病例。本研究通过湖北省十堰市太和医院医学伦理委员会审批,术前均签署知情同意书。筛选出97例患者,其中三维重建组46例,对照组51例。收集两组患者的资料:①一般资料:年龄、性别、既往病史、BMI、是否患有乙型肝炎、肝功能Child-Pugh分级、ICG-R15、术前实验室检查;②手术情况:手术时间、肿瘤的大小、位置及数目、肝切除类型、术中入肝血流阻断时间、出血量、输血率、解剖性肝切除的比例、肿瘤切缘距离等;③术后并发症及血生化指标:术后并发症及住院时间,术后 1、3、5、7 d肝肾功能水平。肝功能按照 Child-Pugh分级进行评分。按照 Clavien-Dindo标准对术后并发症进行分级[7]。术后肝衰及胆瘘根据国际肝脏外科研究组(ISGLS)的分类体系进行分级。
1.2纳入及排除标准
1.2.1 纳入标准 ①无肝脏手术史;②诊断严格遵守2019版肝癌诊疗规范[2];③单发或多发病灶位于单侧肝叶或肝段且肿瘤直径≥5 cm;④肝功能 Child-Pugh A 或B 级;⑤病毒复制载量<2000 IU/mL。
1.2.2 排除标准 ①未行手术者;②有严重心、脑、肺、肾等器官疾病无法耐受手术者;③肝外转移者;④术前三维重建评估残肝体积不足者。
1.3 方法
重建肝脏的三维立体图像并进行术前虚拟肝切除。采用美国通用电气公司64层螺旋CT(GE Lightspeed 64)进行全身CT扫描,CT扫描参数:准直器宽度64×0.625 mm,扫描层厚为5 mm,薄层重组层厚为0.625 mm。管电压120 kV,管电流100 mA。以DICOM图像格式存储,并导入MaterialiseMimic软件进行图像处理,构建肝脏三维立体模型,定位肿瘤与周围组织,计算残余肝脏体积,经手术团队讨论并在3D平面上虚拟手术切除,选择最佳的切除平面并选择手术入路。见封三图2。
1.4 统计学方法
采用SPSS 25.0及 Graphpad Prism 8软件进行分析、绘图。计量资料如手术时间、术中出血量、肝功能相关指标等以(x±s)或[M(QR)]表示,组间比较采用t检验或Mann-Whitney秩和检验。围术期血液分析指标、肝肾功能指标比较采用t检验或重复测量资料的方差分析。计数资料如术后并发症发生率等比较采用χ2检验或Fisher确切检验。P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 两组患者术前一般资料比较
三维重建组46例,对照组51例,术后病理证实为肝癌。两组患者以男性为主,肝功能主要为Child-Pugh A级。两组患者术前一般资料比较,差异无统计学意义(P>0.05),具有可比性。见表1。
2.2 两组患者术中指标比较
两组患者在肿瘤大小及数目、血流阻断方式、肝切除类型方面比较,差异无统计学意义(P>0.05)。与对照组相比,三维重建组在手术时间、入肝血流阻断时间更短,三维重建组术中出血量更少、输血率更低,差异有统计学意义(P<0.05)。两组患者解剖性肝切除的比例、肿瘤切缘距离比较,差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。
2.3两组患者术后指标比较
两组术后并发症发生率比较,差异无统计学意义(P>0.05)。术后主要的并发症为胸腔积液、腹腔积液,对照组术后发生腹腔内出血1例。术后并发症均通过保守治疗治愈,腹腔内出血通过介入栓塞治愈1例。两组术后ALT、AST在术后第1天达高峰,在术后第7天逐渐下降到正常水平,TBiL水平在术后第3天达到高峰,后逐渐下降到正常水平。ALb、Cr、BUN在一定范围内波动,出院时达到正常水平。两组患者均未见术后相关的死亡。三维重建组术后住院时间较对照组短,差异有统计学意义(P=0.001)。见表3~4、图1。
3 讨论
肝癌是目前恶性肿瘤死亡的主要病因之一。肝切除术是可切除肿瘤的首选治疗方法[2]。但因肝脏解剖的复杂性,血管变异,肿瘤常与周围组织毗邻,肝切除仍是外科医生最棘手的手术之一[8]。尤其大肝癌往往因肿瘤体积过大、术前残余肝脏体积未合理评估等原因,导致术后肝衰成为围术期死亡的主要原因之一[9]。因此如何精确切除肝脏、最大程度保护肝脏的功能,减少患者术后危重并发症发生率,加快术后快速康复,是肝脏外科医生一直以来的目标[10]。肝脏肿瘤切除手术由过去强调完整清除病灶和单纯追求手术速度逐渐向最小损伤、最大程度肝脏功能保护和术后快速康复的理念发展[11]。 随着影像学与计算机学的发展,尤其是三维重建技术的出现,使精准肝切除技术不断完善。三维立体模型可以对肿瘤及其与周围的脉管系统进行旋转和透明化,全方位地观察肝脏肿瘤及其与肝内脉管系统的位置关系,从而选择最佳的切除平面和不断优化手术入路。手术医师团队还可以在术前共享精确的3D手术图像,减少术后并发症,加快术后快速康复[12]。到目前为止,基于常规成像数据的三维重建技术虚拟肝切除软件已广泛应用于肝脏外科术前评估和规划[13]。
手术时间、术中出血量、术中肝门阻断时间是引起患者术后并发症、导致围术期死亡、影响术后快速康复的主要因素[14]。本研究结果显示,三维重建组在手术时间及肝门阻断时间较对照组更短,术中出血量较对照组更少,(P<0.05)。分析原因为三维立体模型能规划最佳肝脏切面,更清晰了解肿瘤的位置及其与门静脉、肝动静脉、胆管的关系,明确术中需要离断的血管及需要保留的肝动静脉、胆管。通过优化手术入路,缩短了手术时间及肝门阻断时间,减少了术中出血量。与Lang等[15]研究结果基本一致。
本研究结果显示,三维重建组患者在术后1、3、5、7 d的肝功能指标(ALT、AST、TBiL)恢复较对照组快,分析原因为通过三维重建技术,明确血管与肿瘤边缘的距离,提前选择手术入路及拟切除的肝叶,提高了手术的可行性和成功率,在保证肿瘤切缘足够的前提下缩短了手术时间,尤其缩短入肝血流阻断时间,减少肝细胞损害及肝脏缺血再灌注的损伤。因此,三维重建组患者的转氨酶、胆红素水平较对照组恢复快。但本研究结果显示,三维重建组和对照组的肝功能指标在不同时间上的变化趋势比较,差异无统计意义(P>0.05)。减少肝门阻断时间还可以避免胃肠道血流瘀滞,肠道菌群和炎症因子的移位,促进患者通气、通便,减少患者术后住院时间。本研究中三维重建组无Grade Ⅲ以上并发症,但两组并发症发生率比较,差异无统计学意义(P>0.05)。三维重建组术后住院时间明显短于对照组,差异有统计学意义(P<0.05),与指南[16]中的结论基本一致。
综上所述,术前三维可视化技术在辅助大肝癌肝切除方面具有一定优势,可缩短手术时间、术中入肝血流阻断时间和术后住院时间,减少术中出血量,加速术后生化指标的恢复。但本研究还存在着一些缺陷:①样本的数量有限,需要更大样本量进行验证;②缺乏对患者的长期随访数据以观察患者生存及肿瘤复发情况。本研究作为单中心的回顾型研究必然存在一定的局限性,未来仍需大样本、多中心的数据进一步研究验证。
[参考文献]
[1] 王捷,陈茄威,郑国荣,等. 肝癌外科治疗的演变与发展[J]. 临床肝胆病杂志,2020,36(10):2161-2166.
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[15] Lang H, Radtke A, Liu C, et al. Extended left hepatectomy-Modified operation planning based on three-dimensional visualization of liver anatomy[J]. Langenbeck S Archives of Surgery,2004,389(4):306-310.
[16] 方驰华,卢绮萍,刘允怡. 复杂性肝脏肿瘤三维可视化精准诊治指南(2019版)[J]. 中国实用外科杂志,2019, 39(8):11-19.
(收稿日期:2021-03-09)
[关键词] 大肝癌;三维重建技术;肝切除术;手术规划
[中图分类号] R657.3 [文献标识码] B [文章编号] 1673-9701(2021)25-0061-05
Application of preoperative 3D reconstruction technique in hepatectomy for large hepatocellular carcinoma
TONG Zehui1 PAN Hao2 WANG Minghong2 WAN Yunyan2 JIANG Bin2 WANG Jian2
1.Postgraduate Training Base of Jinzhou Medical University, Taihe Hospital of Shiyan City, Hepatobiliary and Pancreatic Diagnosis and Treatment Center, Affiliated Hospital of Hubei University of Medicine, Shiyan 442000, China; 2.Taihe Hospital of Shiyan City in Hubei Province, Hepatobiliary and Pancreatic Diagnosis and Treatment Center, Affiliated Hospital of Hubei University of Medicine, Shiyan 442000, China
[Abstract] Objective To investigate the role and advantages of preoperative three-dimensional (3D) reconstruction technique in hepatectomy for large hepatocellular carcinoma. Methods The data of 97 patients with hepatocellular carcinoma diameter > 5 cm treated by hepatectomy in Taihe Hospital of Shiyan City in Hubei Province from June 2017 to February 2019 was collected. Before operation, 46 patients underwent 3D reconstruction evaluation (the 3D reconstruction group) and 51 patients did not undergo 3D reconstruction (the control group). The perioperative indicators and the occurrence of complications in the two groups were analyzed. Results The operation duration in the 3D reconstruction group was (324.81±73.83) min, which was shorter than that in the control group(389.38±95.12)min, with statistically significant difference (P<0.01). The duration of hepatic inflow occlusion in the 3D reconstruction group was (27.75±12.85) min, which was significantly shorter than that in the control group (36.80±12.36)min, with statistically significant difference (P<0.05). The postoperative hospital stay in the 3D reconstruction group was (12.70±2.94)d, which was also shorter than that in the control group (14.76±2.78)d,with statistically significant difference (P<0.01). The intraoperative blood loss in the 3D reconstruction group was (393.48±232.76)mL, which was significantly less than that in the control group (533.33±224.30)mL,with statistically significant difference (P<0.01). The intraoperative blood transfusion rate in the 3D reconstruction group was 8.70%,which was lower than that of 25.50% in the control group, with statistically significant difference (P<0.05). There was no significant difference in the overall postoperative complications between the two groups of patients,and there was no death in the perioperative period. Conclusion Preoperative 3D reconstruction technique has certain advantages in assisting hepatectomy for large hepatocellular carcinoma,which can shorten the operation duration,duration of intraoperative hepatic inflow occlusion and postoperative hospital stay,reduce intraoperative blood loss and accelerate postoperative recovery. [Key words] Large hepatocellular carcinoma; Three-dimensional reconstruction technique; Hepatectomy; Operation planning
原發性肝癌目前是我国第4位常见恶性肿瘤,我国每年肝癌发病率和死亡率占全球半数以上[1]。肝切除术是目前治疗可切除肝癌的首选方法[2]。为了安全切除肝脏肿瘤,必须认识到肝脏肿瘤与脉管系统的空间关系,还须评估剩余肝脏的体积[3]。肝癌常见的二维图像诊断工具对肿瘤精准切除的评估难度更大,可能导致手术风险增加,甚至导致术后并发症增多[4-5]。随着三维重建技术的出现,使计算机虚拟肝切除用于外科手术成为可能。
三维可视化技术不仅可以在术前计算残余肝体积,明确肿瘤与脉管系统的位置关系,还可以帮助外科医生准确识别肿瘤边界,准确模拟肝切除术,缩短手术时间[6]。为了进一步评估三维重建模拟技术在大肝癌肝切除围术期的优势,本研究对肿瘤直径>5 cm的肝癌患者是否行术前三维重建模拟进行分析研究,现报道如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料
收集2017年6月至2019年2月湖北省十堰市太和医院肝胆胰诊疗中心肝癌病例。本研究通过湖北省十堰市太和医院医学伦理委员会审批,术前均签署知情同意书。筛选出97例患者,其中三维重建组46例,对照组51例。收集两组患者的资料:①一般资料:年龄、性别、既往病史、BMI、是否患有乙型肝炎、肝功能Child-Pugh分级、ICG-R15、术前实验室检查;②手术情况:手术时间、肿瘤的大小、位置及数目、肝切除类型、术中入肝血流阻断时间、出血量、输血率、解剖性肝切除的比例、肿瘤切缘距离等;③术后并发症及血生化指标:术后并发症及住院时间,术后 1、3、5、7 d肝肾功能水平。肝功能按照 Child-Pugh分级进行评分。按照 Clavien-Dindo标准对术后并发症进行分级[7]。术后肝衰及胆瘘根据国际肝脏外科研究组(ISGLS)的分类体系进行分级。
1.2纳入及排除标准
1.2.1 纳入标准 ①无肝脏手术史;②诊断严格遵守2019版肝癌诊疗规范[2];③单发或多发病灶位于单侧肝叶或肝段且肿瘤直径≥5 cm;④肝功能 Child-Pugh A 或B 级;⑤病毒复制载量<2000 IU/mL。
1.2.2 排除标准 ①未行手术者;②有严重心、脑、肺、肾等器官疾病无法耐受手术者;③肝外转移者;④术前三维重建评估残肝体积不足者。
1.3 方法
重建肝脏的三维立体图像并进行术前虚拟肝切除。采用美国通用电气公司64层螺旋CT(GE Lightspeed 64)进行全身CT扫描,CT扫描参数:准直器宽度64×0.625 mm,扫描层厚为5 mm,薄层重组层厚为0.625 mm。管电压120 kV,管电流100 mA。以DICOM图像格式存储,并导入MaterialiseMimic软件进行图像处理,构建肝脏三维立体模型,定位肿瘤与周围组织,计算残余肝脏体积,经手术团队讨论并在3D平面上虚拟手术切除,选择最佳的切除平面并选择手术入路。见封三图2。
1.4 统计学方法
采用SPSS 25.0及 Graphpad Prism 8软件进行分析、绘图。计量资料如手术时间、术中出血量、肝功能相关指标等以(x±s)或[M(QR)]表示,组间比较采用t检验或Mann-Whitney秩和检验。围术期血液分析指标、肝肾功能指标比较采用t检验或重复测量资料的方差分析。计数资料如术后并发症发生率等比较采用χ2检验或Fisher确切检验。P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 两组患者术前一般资料比较
三维重建组46例,对照组51例,术后病理证实为肝癌。两组患者以男性为主,肝功能主要为Child-Pugh A级。两组患者术前一般资料比较,差异无统计学意义(P>0.05),具有可比性。见表1。
2.2 两组患者术中指标比较
两组患者在肿瘤大小及数目、血流阻断方式、肝切除类型方面比较,差异无统计学意义(P>0.05)。与对照组相比,三维重建组在手术时间、入肝血流阻断时间更短,三维重建组术中出血量更少、输血率更低,差异有统计学意义(P<0.05)。两组患者解剖性肝切除的比例、肿瘤切缘距离比较,差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。
2.3两组患者术后指标比较
两组术后并发症发生率比较,差异无统计学意义(P>0.05)。术后主要的并发症为胸腔积液、腹腔积液,对照组术后发生腹腔内出血1例。术后并发症均通过保守治疗治愈,腹腔内出血通过介入栓塞治愈1例。两组术后ALT、AST在术后第1天达高峰,在术后第7天逐渐下降到正常水平,TBiL水平在术后第3天达到高峰,后逐渐下降到正常水平。ALb、Cr、BUN在一定范围内波动,出院时达到正常水平。两组患者均未见术后相关的死亡。三维重建组术后住院时间较对照组短,差异有统计学意义(P=0.001)。见表3~4、图1。
3 讨论
肝癌是目前恶性肿瘤死亡的主要病因之一。肝切除术是可切除肿瘤的首选治疗方法[2]。但因肝脏解剖的复杂性,血管变异,肿瘤常与周围组织毗邻,肝切除仍是外科医生最棘手的手术之一[8]。尤其大肝癌往往因肿瘤体积过大、术前残余肝脏体积未合理评估等原因,导致术后肝衰成为围术期死亡的主要原因之一[9]。因此如何精确切除肝脏、最大程度保护肝脏的功能,减少患者术后危重并发症发生率,加快术后快速康复,是肝脏外科医生一直以来的目标[10]。肝脏肿瘤切除手术由过去强调完整清除病灶和单纯追求手术速度逐渐向最小损伤、最大程度肝脏功能保护和术后快速康复的理念发展[11]。 随着影像学与计算机学的发展,尤其是三维重建技术的出现,使精准肝切除技术不断完善。三维立体模型可以对肿瘤及其与周围的脉管系统进行旋转和透明化,全方位地观察肝脏肿瘤及其与肝内脉管系统的位置关系,从而选择最佳的切除平面和不断优化手术入路。手术医师团队还可以在术前共享精确的3D手术图像,减少术后并发症,加快术后快速康复[12]。到目前为止,基于常规成像数据的三维重建技术虚拟肝切除软件已广泛应用于肝脏外科术前评估和规划[13]。
手术时间、术中出血量、术中肝门阻断时间是引起患者术后并发症、导致围术期死亡、影响术后快速康复的主要因素[14]。本研究结果显示,三维重建组在手术时间及肝门阻断时间较对照组更短,术中出血量较对照组更少,(P<0.05)。分析原因为三维立体模型能规划最佳肝脏切面,更清晰了解肿瘤的位置及其与门静脉、肝动静脉、胆管的关系,明确术中需要离断的血管及需要保留的肝动静脉、胆管。通过优化手术入路,缩短了手术时间及肝门阻断时间,减少了术中出血量。与Lang等[15]研究结果基本一致。
本研究结果显示,三维重建组患者在术后1、3、5、7 d的肝功能指标(ALT、AST、TBiL)恢复较对照组快,分析原因为通过三维重建技术,明确血管与肿瘤边缘的距离,提前选择手术入路及拟切除的肝叶,提高了手术的可行性和成功率,在保证肿瘤切缘足够的前提下缩短了手术时间,尤其缩短入肝血流阻断时间,减少肝细胞损害及肝脏缺血再灌注的损伤。因此,三维重建组患者的转氨酶、胆红素水平较对照组恢复快。但本研究结果显示,三维重建组和对照组的肝功能指标在不同时间上的变化趋势比较,差异无统计意义(P>0.05)。减少肝门阻断时间还可以避免胃肠道血流瘀滞,肠道菌群和炎症因子的移位,促进患者通气、通便,减少患者术后住院时间。本研究中三维重建组无Grade Ⅲ以上并发症,但两组并发症发生率比较,差异无统计学意义(P>0.05)。三维重建组术后住院时间明显短于对照组,差异有统计学意义(P<0.05),与指南[16]中的结论基本一致。
综上所述,术前三维可视化技术在辅助大肝癌肝切除方面具有一定优势,可缩短手术时间、术中入肝血流阻断时间和术后住院时间,减少术中出血量,加速术后生化指标的恢复。但本研究还存在着一些缺陷:①样本的数量有限,需要更大样本量进行验证;②缺乏对患者的长期随访数据以观察患者生存及肿瘤复发情况。本研究作为单中心的回顾型研究必然存在一定的局限性,未来仍需大样本、多中心的数据进一步研究验证。
[参考文献]
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(收稿日期:2021-03-09)