孙延东 季家祥 赵扬 杨帆 郭源
(青岛大学附属医院器官移植中心，山东 青岛 266100)
肝移植手术为终末期肝病患者提供了治愈疾病的唯一机会[1]。但肝移植手术操作复杂、难度大，手术风险高，且肝脏血管和胆管解剖结构在个体之间差异较大，因此，如何实现精准的术前评估和手术规划是肝移植手术成功的关键。通过海信计算机手术辅助系统(海信CAS)可以将二维医学图像以三维方式呈现出来，可为肝移植术前评估提供方便有效的工具。本研究利用海信CAS建立数字化肝脏三维模型，进行术前精确评估和个体化手术方案的制定，旨在探讨数字化三维重建技术在肝移植中的应用价值，提高肝移植手术安全性，降低手术并发症的发生率。
1.1 研究对象
选取2017年11月—2018年7月在青岛大学附属医院拟接受尸体供肝肝移植的患者56例。排除标准：①急诊肝移植者；
②劈离式肝移植、活体肝移植、减体积肝移植、多米诺肝移植者；
③儿童肝移植者；
④资料不完整者。其中男44例，女12例；
年龄25～75岁，BMI 16.5～28.4；
原发病：肝癌合并乙肝肝硬化27例，乙肝肝硬化11例，酒精性肝硬化6例，自身免疫性肝硬化5例，药物性肝硬化2例，多囊肝1例，慢加急性肝衰竭2例，肝门胆管癌1例，肝转移癌1例。
1.2 研究方法
所有研究对象术前均行上腹部CT动态增强扫描(层厚≤0.6 mm)，将扫描数据(包括动脉期、门静脉期、平衡期)于图像后处理工作站处理后刻盘存储，然后导入海信CAS进行数据转换和肝脏及其血管的重建，建立患者数字化肝脏(包括肝脏及腹腔动脉、门静脉、肝静脉、下腔静脉部位)三维模型，并预测术前肝脏体积及质量。在肝移植术中切取下患者全部肝脏(不带胆囊，带少量肝门血管结构)，术中测量全肝体积(采用排水法测量)，同时测量术中实际肝脏质量。
1.3 统计方法
2.1 CT三维重建
术前每例患者均通过海信CAS建立了数字化肝脏三维模型，通过模型可以清晰显示肝脏及其脉管的三维空间解剖关系(图1A)，如腹主动脉、肝动脉及肝内分支、肠系膜动脉、肾动脉、脾动脉三维空间解剖关系(图1B)，门静脉主干及主要分支三维空间解剖关系(图1C)，以及肝左、肝中、肝右静脉及分支与下腔静脉三维空间解剖关系(图1D)。
2.2 术前和术中指标的相关性分析及模型预测效果评价
患者术前预测肝脏体积(1 373.9±909.3)mL，术中测量全肝体积为(1 308.8±763.3)mL，两者比较差异无显著性(P>0.05)；
术中实际肝脏质量为(1 367.5±754.1)g。
对术前预测肝脏体积(X)和术中测量全肝体积(Y)构建一般线性模型显示，Y=0.8X+200.0，绘制散点图显示，二者差距较小且均匀分布在Y=X线的两侧(图2A)。对患者术前预测肝脏体积(X)与术中实际肝脏质量(Y)构建一般线性模型，结果显示，Y=0.8X+271.2(图2B)。
模型预测效果评价：海信CAS术前预测肝脏体积与术中测量全肝体积的Pearson相关性分析显示，相关性模型r=0.96，P<0.001，SE=207.5。对模型术前预测肝脏质量与术中实际肝脏质量做散点图，显示模型预测效果良好，且模型的预测效果在患者术前的原发病之间无显著差异(图2C，图中直线为Y=X，P>0.05)。
经过半个多世纪的发展，肝移植手术日臻成熟，患者术后并发症的发生率不断降低，存活时间不断延长，目前患者术后5年生存率可达75%[2]。但该手术也存在很多问题，比如技术性并发症、小肝综合征、供肝短缺等，如何进一步提高肝移植患者的疗效仍然是困扰肝移植科医师的难题[3]。
随着外科技术的不断革新发展，精细化手术越来越受到移植外科医师的重视。肝脏结构复杂、解剖变异普遍，尤其是肝动脉变异非常多见，解剖变异率高达32%[4]。这些先天性变异虽不是肝移植手术禁忌证，但增加了肝动脉并发症的发生率[5]，影响患者预后。移植前正确识别这些解剖变异，实现精准评估，对制定个体化的肝移植手术方案，降低术后患者并发症的发生率及改善预后，具有重要意义。数字化三维重建技术的发展为解决以上问题提供了有效的工具。通过将患者增强CT扫描数据进行处理，可以重建得到三维数字化模型。本研究应用青岛大学附属医院和海信联合研发的海信CAS，将采集的CT扫描数据进行模式化处理，能够清晰显示肝脏及其脉管结构，可从不同角度观察门静脉、肝静脉、肝动脉等复杂的空间解剖关系。
肝移植术后技术性并发症最常见的是血管相关并发症，总体发生率为8%～15%，包括肝动脉、门静脉、肝静脉病变及脾动脉盗血综合征[6-7]。其中，肝动脉相关并发症最常见(>50%)，如肝动脉血栓形成、肝动脉狭窄等[8]。一旦发生，患者预后往往不佳，常导致患者术后肝功能恢复延迟、住院时间延长、胆管并发症发生率增加，甚至移植肝脏失功能致再次肝移植等。肝动脉血栓形成是导致再次肝移植的主要原因之一[9-10]。FUJIKI等[11]报道，肝移植术后肝动脉血栓形成患者中22.7%需要二次移植，而47.1%的患者虽未行二次移植，但易导致缺血性胆道损伤，需要反复的内镜、胆道镜或介入治疗。林婷等[12]报道肝脏解剖变异是肝移植术后血管相关并发症的独立危险因素。HERRERO等[13]也研究发现，肝动脉重建类型与术后早期肝动脉血栓形成相关。因此，减少技术性并发症的发生率是改善患者预后的最重要途径之一。
A：肝脏及其脉管模型，B：腹腔动脉模型，C：门静脉系统模型，D：肝静脉及下腔静脉模型图1 患者的数字化肝脏三维模型Fig.1 The digital three-dimensional model of the potient’s liver
图2 术前和术中指标的相关性分析及模型预测效果评价Fig.2 Correlation between preoperative and intraoperative indicators and the prediction effect of the model
通过数字化三维重建，肝移植术前评估中即可了解肝脏解剖变异情况，制定个体化的手术方案，使得主要手术决策均在术前完成，如肝动脉重建方式、脾动脉结扎与否等。其中在血管重建方面的经验有：①对于术前重建的肝左、肝右动脉较粗且分叉较高患者，术中可直接将肝左、肝右动脉分叉与供体动脉吻合，不必常规游离、显露胃十二指肠动脉及肝总动脉，但对于胃十二指肠动脉粗大患者建议结扎胃十二指肠动脉，以增加肝固有动脉血流量；
②对于脾动脉与肝总动脉直径比值≥1.5∶1者，建议术中结扎脾动脉，避免术后出现脾动脉盗血综合征[14]；
③术前重建发现副肝左动脉或肝替代肝左、肝右动脉患者，术中分离肝门时，避免损伤，根据供肝动脉情况，制定合理的重建方案；
④对于门静脉海绵样变者，通过重建精确定位粗大曲张静脉位置，制定重建方案。本研究应用海信CAS建立的数字化肝脏三维模型结构清晰，形态逼真，可清楚显示肝脏、腹腔动脉系统(腹主动脉、腹腔干及分支、肠系膜上动脉及分支)、门静脉系统(门静脉及其侧支循环情况)、肝静脉及分支、下腔静脉，可独立多角度、放大或缩小、旋转观察各脉管系统变异情况，也可通过调节肝脏透明度，组合显示肝脏及其脉管结构各部分的空间解剖关系，实现可视化，且与术中解剖结果一致。
此外，长期以来，供肝短缺一直制约着肝移植的发展，尤其是儿童供肝短缺更加严重。亲体肝移植的出现为供肝短缺提供了一条可执行的解决方案，但如何切取合适体积的供肝是困扰肝移植科医生的难题[15-16]。移植物体积过大，可能导致供者残余肝体积不足，而受者可能出现移植物灌注不足、呼吸困难等。移植物体积过小，则可能导致小肝综合征。一般认为，移植物与受者体质量比应尽量达到1.2%以上，标准肝脏体积在40%以上，预后通常较好[17]。而且肝脏解剖变异复杂，若不能制定合理的脉管分配方案，即使残余肝体积足够，但因为肝动脉、门静脉供血不足或者肝静脉回流障碍导致部分肝脏失功能，实际残余功能肝体积不足，可引起严重的术后并发症，甚至导致手术失败。对肝脏各重要脉管结构进行综合、深入和准确地影像评估，是精准肝脏外科理念应用于活体肝移植最重要的内容之一。本研究应用海信CAS，可以重建肝脏复杂的脉管系统，还可以精确预测肝脏体积，且与术后实际测量肝脏体积有明显相关性，与文献报道的结果一致[18]。根据供者及患者情况，反复比较，制定个体化的手术方案，以达到精准肝移植的目的。
综上，应用数字化三维重建技术进行肝移植术前评估，可立体、直观、精确地了解肝脏及其血管解剖结构及变异特点，帮助肝脏移植医生更加安全、合理地规划手术方案。
利益冲突声明：所有作者声明不存在利益冲突
ConflictsofInterest：
All authors disclose no relevant conflicts of interest.
伦理批准和知情同意：本研究涉及的所有试验均已通过青岛大学附属医院医学伦理委员会的审核批准(文件号QYFYWZLL27253)。所有试验过程均遵照2013年修订的《赫尔辛基宣言》要求的条例进行。受试对象或其亲属已经签署知情同意书。
EthicsApprovalandPatientConsent：
All experimental protocols in this study were reviewed and approved by The Medical Ethics Committee of The Affiliated Hospital of Qingdao University (Approval Letter No.QYFYWZLL27253), and all experimental protocols were carried out by following the guidelines of The Declaration Helsinki (version 2013). Consent letters have been signed by the research participants or their relatives.
作者贡献：孙延东、赵扬、郭源参与了研究设计；
孙延东、季家祥、杨帆参与了数据收集及论文的写作和修改。所有作者均阅读并同意发表该论文。
Contributions：
The study was designed bySUNYandong,ZHAOYang, andGUOYuan. The manuscript was drafted and revised bySUNYandong,JIJiaxiangandYANGFan. All the authors have read the last version of the paper and consented submission.