樊毅，孫誠(chéng)誼，喻超

（1.貴州醫(yī)科大學(xué) 臨床醫(yī)學(xué)院；2.貴州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院 肝膽外科，貴州 貴陽(yáng) 550001）

肝內(nèi)膽管結(jié)石是指發(fā)生于左右肝管匯合部以上各分支膽管內(nèi)的結(jié)石，常合并膽管梗阻，誘發(fā)局部感染及繼發(fā)膽管狹窄，使結(jié)石難以自行排出，進(jìn)一步損傷肝功能。由于其病變復(fù)雜，預(yù)后欠佳，已成為近幾年良性肝臟疾病的重要死亡原因之一[1-2]。肝內(nèi)膽管結(jié)石在治療上主要為祛除病灶、取凈結(jié)石、通暢引流和預(yù)防復(fù)發(fā)。隨著近幾年科技的不斷發(fā)展，醫(yī)療診斷技術(shù)也在飛速發(fā)展，對(duì)肝內(nèi)膽管疾病的診斷和治療技術(shù)也有著巨大的改善。三維可視化技術(shù)、3D打印技術(shù)等新技術(shù)在肝內(nèi)膽管結(jié)石診療中的應(yīng)用極大地提高了疾病治療的有效率。因此本文對(duì)幾種常用數(shù)字化診療技術(shù)在肝內(nèi)膽管結(jié)石中的應(yīng)用進(jìn)行分析，探討數(shù)字化診療技術(shù)在肝內(nèi)膽管結(jié)石診療中的臨床應(yīng)用。

1 數(shù)字化診療技術(shù)在肝內(nèi)膽管結(jié)石的應(yīng)用

1.1 三維可視化技術(shù)

肝內(nèi)膽管結(jié)石通常的治療方法是將病變部位進(jìn)行手術(shù)切除，之后通過(guò)肝臟再生和代償功能，為術(shù)后恢復(fù)提供基礎(chǔ)。因此在肝內(nèi)膽管結(jié)石的治療中，精準(zhǔn)肝切除是整個(gè)疾病治療的重要部分[3]。由于肝臟具有復(fù)雜的脈管系統(tǒng)，脈管系統(tǒng)具有一定的變異性，并發(fā)結(jié)石的肝臟更易出現(xiàn)扭曲，加重肝內(nèi)血管及膽管的變異，且肝膽管結(jié)石常沿病變膽管在肝內(nèi)呈區(qū)段性分布，因此手術(shù)難度及風(fēng)險(xiǎn)較高。術(shù)前評(píng)估不足、手術(shù)操作不當(dāng)可導(dǎo)致肝內(nèi)血管損傷、膽漏、肝功能衰竭等嚴(yán)重并發(fā)癥的發(fā)生，是外科手術(shù)的難點(diǎn)。傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)影像技術(shù)主要是通過(guò)CT、MRI等二維的影像檢查手段對(duì)膽道進(jìn)行檢查，雖然可以顯示病變部位和解剖結(jié)構(gòu)，但很難發(fā)現(xiàn)和肝臟組織密度相似結(jié)石，同時(shí)由于是二維結(jié)構(gòu)需要臨床醫(yī)師依靠想象和臨床經(jīng)驗(yàn)才能定位結(jié)石的具體位置，難以對(duì)疾病進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)估。而將三維可視化技術(shù)引進(jìn)到肝內(nèi)膽管結(jié)石的診療中，大大地彌補(bǔ)了這一缺點(diǎn)。三維可視化技術(shù)提供全面?zhèn)€體化診斷信息，通過(guò)建立逼真的三維可視化模型，全方位顯示肝臟形態(tài)及結(jié)石分布。可以從多角度對(duì)結(jié)石的位置、大小、形態(tài)進(jìn)行觀察，最終確定結(jié)石的類型，以此為依據(jù)制定手術(shù)方案。方馳華等[4]采用三維可視引導(dǎo)下經(jīng)3D腹腔鏡膽道硬鏡靶向碎石治療肝膽管結(jié)石，發(fā)現(xiàn)實(shí)際術(shù)中情況與術(shù)前三維可視化模型基本一致，提高了手術(shù)的安全性和有效性。

在患者的診斷過(guò)程中，三維可視化技術(shù)主要是通過(guò)利用序列斷層二維圖像，包括二維結(jié)構(gòu)圖像（CT、MRI、US）和二維功能圖像（SPE-CT或PET），建立三維坐標(biāo)對(duì)患者的組織器官進(jìn)行全方位立體的觀察，實(shí)現(xiàn)虛擬數(shù)據(jù)向真實(shí)數(shù)據(jù)的跨越。通過(guò)采用三維可視化軟件重建三維圖像，不僅能清晰地重現(xiàn)患者肝臟及肝內(nèi)脈管系統(tǒng)的三維立體解剖，讓外科醫(yī)師更加直觀地觀察了解解剖變異的情況，還能明確肝實(shí)質(zhì)的病理改變、肝內(nèi)血管走形及膽管狹窄的位置、長(zhǎng)度和程度，對(duì)膽管內(nèi)結(jié)石的大小、位置進(jìn)行精密的計(jì)算、精準(zhǔn)的定位[5-6]。同時(shí)這種三維結(jié)構(gòu)的建立對(duì)手術(shù)也具有一定的指導(dǎo)作用，三維可視化技術(shù)為術(shù)前提供準(zhǔn)確的肝體積測(cè)量，包括肝臟切除體積、剩余體積等，準(zhǔn)確評(píng)估患者的肝功能儲(chǔ)備，在保證徹底切除病灶的前提下，最大程度地保留有功能的肝組織及殘肝解剖結(jié)構(gòu)，減少術(shù)后出血及因殘肝供血不佳所致的肝功能不全甚至肝衰竭。術(shù)中清晰顯示肝內(nèi)脈管系統(tǒng)的走形及變異情況，幫助操作者更好地掌控肝內(nèi)空間解剖關(guān)系，精準(zhǔn)的定位手術(shù)區(qū)域，最大程度地降低對(duì)肝組織的損傷[7]。柴蝶美等[8]研究精準(zhǔn)肝切除術(shù)在肝膽管結(jié)石中的臨床應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)手術(shù)組的結(jié)石清除率為67.74%，而運(yùn)用精準(zhǔn)肝切除組的結(jié)石清除率高達(dá)93.55%，表明精準(zhǔn)肝切除能提高手術(shù)成功率，促進(jìn)患者康復(fù)。張化玉[9]研究利用三維可視化指導(dǎo)膽管結(jié)石患者的手術(shù)，對(duì)術(shù)前三維可視化系統(tǒng)進(jìn)行重建，結(jié)果顯示重建情況和手術(shù)實(shí)際情況基本一致，顯示三維可視化可以安全清除膽道內(nèi)結(jié)石，降低遠(yuǎn)期復(fù)發(fā)率。

雖然三維可視化技術(shù)在臨床治療中獲得了很好的效果，但也存在一定的不足。三維可視化技術(shù)雖然重建了人體組織器官的三維模型，但整個(gè)過(guò)程錯(cuò)綜復(fù)雜。在數(shù)據(jù)處理和計(jì)算過(guò)程中，難免會(huì)有誤差，導(dǎo)致重建結(jié)果存在一定失真度，使得重建圖形不夠精細(xì)，無(wú)法完整完成正常膽道的三維重建。另外，三維可視化技術(shù)只能反映患者行檢查時(shí)器官的狀態(tài)[10]，無(wú)法動(dòng)態(tài)反映器官解剖位置變化，在實(shí)際手術(shù)操作過(guò)程中，肝臟的外形、體積及脈管系統(tǒng)的走形由于受到擠壓、牽拉、重力作用，均會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，外科醫(yī)師只能憑借臨床經(jīng)驗(yàn)施行手術(shù)，無(wú)法完全按照術(shù)前規(guī)劃進(jìn)行手術(shù)操作[11]。

1.2 3D打印技術(shù)

盡管上述三維可視化技術(shù)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但是在使用中還是需要軟件介入，因此仍具有一定的限制。相比之下3D打印技術(shù)的使用可以通過(guò)物理模型，將患者的實(shí)際狀況展現(xiàn)出來(lái)。

作為一個(gè)新興的技術(shù)手段，3D打印技術(shù)是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用各種可粘合材料，通過(guò)逐層打印的方式，直接、準(zhǔn)確、快速的復(fù)制出實(shí)體模型的合成技術(shù)。3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)了“虛擬三維圖像”向“物理三維模型”的跨越，具有可觸摸、可感知、更真實(shí)的特點(diǎn)[12]。

為了達(dá)到肝臟手術(shù)的準(zhǔn)確性，手術(shù)醫(yī)師必須詳細(xì)了解肝內(nèi)血管及膽管有無(wú)變異。3D打印可以將患者的肝組織以真實(shí)的比例展現(xiàn)在臨床醫(yī)師面前，幫助臨床醫(yī)師多角度觀察肝內(nèi)脈管系統(tǒng)之間的空間關(guān)系，提高診斷的準(zhǔn)確性和手術(shù)的可行性，減少手術(shù)并發(fā)癥的發(fā)生。黃從云等[13]報(bào)道一例肝內(nèi)膽管結(jié)石患者，他們通過(guò)術(shù)前3D打印技術(shù)發(fā)現(xiàn)患者VI、VII、VIII段肝臟膽汁直接流入腸道，V段肝臟膽汁通過(guò)膽總管流入腸道，故切除VI、VII、VIII段膽管共干匯入左肝管處狹窄膽管，再與腸道吻合可保持膽管路徑的通暢性，延緩再次手術(shù)的時(shí)間。對(duì)于復(fù)雜的肝內(nèi)膽管結(jié)石手術(shù)，臨床醫(yī)師還可以將模型帶入手術(shù)室，結(jié)合手術(shù)中患者的具體情況進(jìn)行再次評(píng)估，調(diào)整手術(shù)方案，為臨床手術(shù)提供實(shí)時(shí)引導(dǎo)，避免術(shù)中重要的血管被破壞，降低患者手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，提高手術(shù)療效[14]。Kusano T等[15]對(duì)3D打印技術(shù)指導(dǎo)下的肝切除和肝膽管結(jié)石的治療效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，主要包括手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量、術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生、住院時(shí)間等，結(jié)果表明，利用3D打印技術(shù)，可以準(zhǔn)確定位患者體內(nèi)結(jié)石大小及位置、血管走向，幫助醫(yī)師由此制定個(gè)性化的手術(shù)方案，更好地優(yōu)化手術(shù)創(chuàng)面，最大面積的保護(hù)健康組織。Zheng YX等[16]、Pourmand A等[17]對(duì)比分別應(yīng)用虛擬三維模型和3D打印對(duì)兩組患者進(jìn)行手術(shù)方案規(guī)劃，結(jié)果顯示3D打印模型組的患者手術(shù)規(guī)劃得分更高，在臨床中應(yīng)用可以發(fā)揮更大優(yōu)勢(shì)。

目前，3D打印技術(shù)還沒(méi)有廣泛應(yīng)用于肝內(nèi)膽管結(jié)石疾病的診斷和治療之中，許多研究尚處于初級(jí)階段，3D打印技術(shù)仍有許多不足，如打印制作成本較高，加重了患者經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，應(yīng)用于臨床的投入太大，目前該技術(shù)還未取得突破性進(jìn)展。另外，打印的材料來(lái)源較局限，整個(gè)制造周期較長(zhǎng)，精度不高，還需要大量的臨床調(diào)查和實(shí)驗(yàn)研究來(lái)進(jìn)行改進(jìn)。

1.3 ICG分子影像學(xué)技術(shù)

ICG（indocyanine green）中文名字吲哚菁綠，是一種無(wú)毒、具有熒光效應(yīng)的醫(yī)學(xué)染料。ICG分子量775 KD，可溶于水，用于血管內(nèi)注射。自上世紀(jì)50年代中期開(kāi)始應(yīng)用于心臟病學(xué)、眼科學(xué)及神經(jīng)外科等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域[18]。ICG最顯著的特征是在肝臟能被快速清除，至今仍廣泛用于肝臟的定量評(píng)估[19]。隨著時(shí)代的發(fā)展，熒光成像技術(shù)的進(jìn)步，ICG的熒光效應(yīng)在膽道疾病術(shù)前評(píng)估、組織灌注、腫瘤定位等諸多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用[20]。王曉穎等[21]對(duì)ICG分子熒光成像技術(shù)應(yīng)用在肝母細(xì)胞瘤患者的手術(shù)中幾例典型的患者進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)在原發(fā)性肝母細(xì)胞瘤患者的手術(shù)中ICG顯示強(qiáng)烈熒光，但是在殘留的肝臟中未顯示熒光。在第二例患者中癌細(xì)胞發(fā)生肺轉(zhuǎn)移，每個(gè)轉(zhuǎn)移灶I(lǐng)CG均呈現(xiàn)陽(yáng)性熒光。以上均表明ICG分子熒光成像技術(shù)對(duì)外科手術(shù)過(guò)程具有一定的引導(dǎo)作用[22]。

由于膽汁中含有可以結(jié)合ICG的蛋白質(zhì)，因此經(jīng)膽囊管注射ICG并臨時(shí)阻斷膽總管后，應(yīng)用ICG分子影像學(xué)技術(shù)，可獲得清晰的膽道解剖圖像，可幫助臨床醫(yī)師準(zhǔn)確地判斷肝內(nèi)膽管結(jié)石的具體位置，這對(duì)于降低術(shù)后膽漏的發(fā)生具有重要價(jià)值。另外，基于ICG分子影像學(xué)技術(shù)的血管造影已經(jīng)應(yīng)用于血流通暢性的評(píng)估，通過(guò)ICG熒光染色，可以持久顯示肝段，清晰識(shí)別肝動(dòng)脈、門(mén)靜脈、膽道等病變位置具體信息，從而避免術(shù)中因解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜而造成肝臟正常組織的損傷。Sakaguchi T等[23]研究發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)手段相比，使用ICG分子熒光影像學(xué)技術(shù)進(jìn)行肝切除術(shù)后膽漏的檢測(cè)，術(shù)后膽漏的發(fā)生率明顯降低。但該技術(shù)也有一定的局限性，一是對(duì)深部結(jié)節(jié)敏感度低，ICG發(fā)出的熒光信號(hào)穿透肝臟實(shí)質(zhì)的深度不超過(guò)10 mm[24]。二是該技術(shù)成功率不高，方馳華等[25]將三維可視化技術(shù)和ICG分子熒光成像技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用于解剖性肝切除中，顯示ICG染色當(dāng)手術(shù)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)存在一定的染色失敗率，主要可能是由于ICG通過(guò)肝內(nèi)時(shí)發(fā)生擴(kuò)散，因此呈現(xiàn)出“地圖樣”的分布特征。

1.4 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（augmented reality，AR）主要通過(guò)對(duì)患者的數(shù)據(jù)和圖像信息進(jìn)行三維重建，之后對(duì)患者的以上信息進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算和分析，同時(shí)將計(jì)算整合出的虛擬圖像投射到外科術(shù)野區(qū)域，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)患者病情的重建[26]，具有虛實(shí)結(jié)合、實(shí)時(shí)交互、輔助增強(qiáng)的特點(diǎn)[27]。有研究將AR技術(shù)應(yīng)用于軟性膽道鏡檢查，通過(guò)3D打印生成空心三維膽道樹(shù)模型。3D打印模型被放置在一個(gè)不透明的盒子里，在膽道鏡儀器通道內(nèi)安裝電磁傳感器，通過(guò)3D打印模型通道跟蹤其運(yùn)動(dòng)，并利用圖像疊加顯示建立AR導(dǎo)航平臺(tái)，觀察并記錄了膽道鏡和電磁傳感器的運(yùn)動(dòng)軌跡。雖然跟蹤的穩(wěn)定性不理想，但虛擬膽道鏡圖像和電磁傳感器跟蹤對(duì)導(dǎo)航是有效的。顯示AR技術(shù)可用于膽道模型膽道鏡檢查中輔助導(dǎo)航，但是臨床應(yīng)用還需要進(jìn)一步研究[28-29]。

AR技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新型技術(shù)，其在肝內(nèi)膽管結(jié)石疾病的診斷和治療中，顯現(xiàn)出了無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)三維重建、顯示、跟蹤和配準(zhǔn)技術(shù)[30]，AR技術(shù)可以幫助臨床醫(yī)師獲得高清度結(jié)石、狹窄膽管的具體位置，精確手術(shù)部位。同時(shí)AR技術(shù)可以清晰顯示肝臟深處的血管、神經(jīng)及其與結(jié)石部位的毗鄰關(guān)系，重現(xiàn)患者個(gè)體化肝內(nèi)解剖結(jié)構(gòu)，臨床醫(yī)師可以多角度掌握結(jié)石的部位及特點(diǎn)，提高臨床診斷的準(zhǔn)確性，從而高效地制定手術(shù)方案。而且，術(shù)前醫(yī)師可以利用AR技術(shù)進(jìn)行虛擬手術(shù)練習(xí)，提高手術(shù)熟練度，降低手術(shù)時(shí)間。在手術(shù)過(guò)程中，通過(guò)跟蹤、配準(zhǔn)技術(shù)，將患者術(shù)前、術(shù)中的影像學(xué)數(shù)據(jù)與術(shù)中患者解剖結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)對(duì)位，可確保手術(shù)方案準(zhǔn)確、順利地實(shí)施，最大程度地保護(hù)正常肝組織、降低術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生率。

由于AR技術(shù)是近幾年才應(yīng)用于臨床治療中，其對(duì)疾病復(fù)發(fā)率和并發(fā)癥發(fā)生率的研究仍然較少，還需要進(jìn)一步的研究證實(shí)[17]。同時(shí)該技術(shù)本身需要應(yīng)用大功率電腦，手術(shù)過(guò)程需要人為進(jìn)行圖像校正，在手術(shù)過(guò)程中肝臟形變及配準(zhǔn)技術(shù)影響手術(shù)效果，因此還需要計(jì)算機(jī)科學(xué)家進(jìn)一步對(duì)其優(yōu)化，才能達(dá)到最好的應(yīng)用效果[30]。

2 結(jié)語(yǔ)

以往，臨床用于術(shù)前診斷肝膽管結(jié)石的影像學(xué)檢查方法主要是B超、CT、MRI等。然而，由于復(fù)雜性肝膽管結(jié)石病情復(fù)雜，在術(shù)前影像學(xué)檢查精準(zhǔn)評(píng)判的難度仍較大[31]。B超易受操作者技術(shù)影響[32]，CT對(duì)膽管定位和肝實(shí)質(zhì)內(nèi)小結(jié)石診斷有一定的困難，MRI掃描可獲得高質(zhì)量的圖像，但均為某一血管成像期的圖像，無(wú)法完整地顯示肝臟血管系統(tǒng)和膽道系統(tǒng)的全貌[33]。臨床工作中仍然無(wú)法對(duì)結(jié)石進(jìn)行精準(zhǔn)定位，仍需術(shù)中再次評(píng)估。隨著近幾年科技的發(fā)展，越來(lái)越多的數(shù)字化新技術(shù)應(yīng)用于臨床診治中，如三維重建技術(shù)、3D打印技術(shù)、AR技術(shù)等，尤其是針對(duì)肝內(nèi)膽管結(jié)石這一疾病的應(yīng)用，改善了早期檢查結(jié)果輸出為二維結(jié)構(gòu)不夠立體的缺陷，通過(guò)當(dāng)今數(shù)字化的診療手段能夠更加深刻的對(duì)患者的肝臟情況進(jìn)行分析，對(duì)肝內(nèi)管道結(jié)構(gòu)進(jìn)行細(xì)致的分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)肝臟、膽道疾病的數(shù)字化和程序化診斷，讓手術(shù)過(guò)程可視化。對(duì)于較大的結(jié)石，還可采用氣壓彈道術(shù)取石，結(jié)石取凈率高，同時(shí)可降低結(jié)石復(fù)發(fā)率[34-36]。綜上所述，數(shù)字化的診療手段也更好地優(yōu)化了肝內(nèi)膽管結(jié)石的手術(shù)治療過(guò)程，降低了患者手術(shù)中面臨的風(fēng)險(xiǎn)和患者術(shù)后復(fù)發(fā)率。雖然還存在許多不足，但新時(shí)代的“數(shù)字中國(guó)”科技蓬勃發(fā)展，隨著現(xiàn)代影像學(xué)及外科技術(shù)的發(fā)展，我們所面臨的問(wèn)題必將逐漸解決，在精準(zhǔn)的外科時(shí)代，數(shù)字化診療技術(shù)的應(yīng)用，將在肝膽胰疾病的診治中具有劃時(shí)代的意義。