原發(fā)性肝癌術前和術中采用多模態(tài)影像的效果研究,醫(yī)學技術論文

原發(fā)性肝癌術前和術中采用多模態(tài)影像的效果研究,醫(yī)學技術論文摘要：原發(fā)性肝癌(肝癌)是我們國家第4位常見惡性腫瘤及第3位腫瘤致死病因,手術切除是治療肝癌的有效方式方法[1]。精準肝切除是最理想的手術方式,而怎樣精到準確定位腫瘤,發(fā)現(xiàn)全部病灶是實現(xiàn)精準肝切除的前提[2]。盡管當代影像學技術在不斷更新進步,但任何單一模態(tài)影像均存在局限性,無法在術前和術中完全實現(xiàn)對肝臟腫瘤的精到準確診斷。多模態(tài)影像技術通過聯(lián)合多種成像技術,融合不同模態(tài)圖像的信息,進而實現(xiàn)影像信息的互補、豐富與完善,使醫(yī)師能夠充分地獲取病變組織或器官的綜合影像信息,作出愈加精準的診斷決策,制定最佳治療方案[3]。近年來,CT、MRI、三維可視化及分子熒光影像等影像技術的發(fā)展和聯(lián)合應用,在肝癌術前規(guī)劃、術中微小肝臟腫瘤辨別、切緣界定及精準手術導航方面顯示了宏大優(yōu)勢,為肝癌精準診斷與治療提供了新的思路[4]。本文關鍵詞語：多模態(tài)影像技術;成像,三維;熒光成像;肝腫瘤;肝切除術;一、CT-MRI三維融合成像技術在肝癌術前規(guī)劃中的應用精到準確的術前評估和規(guī)劃是成功施行肝癌切除手術的關鍵。術前利用不同模態(tài)影像充分了解病灶位置、數目、肝內管道系統(tǒng)的分布、走行、變異及其與病灶的毗鄰關系,并在這里基礎上進行三維可視化虛擬手術規(guī)劃,可針對病灶的可切除性進行精準評估和可靠預測[5,6]。CT、MRI是肝癌外科的常規(guī)檢查手段。CT血管成像技術(CTangiography,CTA)能清楚明晰提供肝動脈、門靜脈及肝靜脈系統(tǒng)的走行、變異情況及有否脈管侵犯等血管信息,肝內門靜脈和肝靜脈可精細顯示至4～5級分支。然而,CT對直徑1.0cm的肝癌診斷率不高,且當腫瘤分化程度低、包膜不完好時,也難以實現(xiàn)對腫瘤邊界的準確顯示。肝臟特異性造影劑釓塞酸二鈉(普美顯)因其在小肝癌檢出率和腫瘤邊界顯示方面的優(yōu)勢,在MRI加強掃描中的應用越來越廣泛[7]。然而由于MRI成像時間長,患者容易因呼吸不配合出現(xiàn)偽影而影響圖像質量,肝內血管顯示不如CTA清楚明晰。術前整合兩者成像優(yōu)勢,有利于精準治療策略的制定[8]。由于CT、MRI存在時間順序和空間位置上的差異,外科醫(yī)師憑借主觀經歷體驗在大腦中對CT-MRI圖像進行信息融合和三維認識,由于經歷體驗的局限性和不確定性,難以到達肝臟、腫瘤及肝內脈管信息的精到準確融合,尤其對復雜性肝臟腫瘤的診斷和術前規(guī)劃,容易導致規(guī)劃誤差。近年來,三維可視化技術的迅速發(fā)展給肝臟外科醫(yī)師提供了術前規(guī)劃的全新視角,融合多模態(tài)圖像信息的肝臟3D模型構建研究成為數字醫(yī)學領域的研究熱門。筆者研究團隊在前期肝臟三維可視化研究基礎上,將患者術前CTA信息和MRI肝臟腫瘤信息進行分割、配準、融合,構建CT-MRI信息融合顯示的肝臟3D模型。此肝臟3D模型實現(xiàn)了CT/MRI圖像在時間和空間上的統(tǒng)一,直觀、全面地顯示肝臟腫瘤的大小、部位及形態(tài),清楚明晰顯示肝內血管解剖及變異,協(xié)助判定腫瘤與肝內重要血管的空間位置關系,可反復模擬、演練肝切除途徑,進行立體、精準的三維動態(tài)分析,為準確的術前評估和制定最佳的手術方案提供了重要支持[9,10]。同時還可行肝臟3D打印,將虛擬和現(xiàn)實的肝臟3D模型帶入手術室,為肝切除手術提供直觀的實時導航參考,有利于對關鍵部位的快速辨別和定位[11](圖1)。二、吲哚氰綠分子熒光影像技術聯(lián)合術中超聲在肝癌術中的應用除了精到準確的術前規(guī)劃,術中對肝癌進行精到準確的辨別定位、決定肝臟切除的范圍也是肝癌徹底去除的關鍵[2]。吲哚氰綠(indocyaninegreen,ICG)分子熒光影像技術是一種新興的術中成像方式方法,ICG能迅速被正常肝組織細胞攝取,并在肝臟外表顯示熒光,數小時后ICG經膽道系統(tǒng)排泄使得肝臟外表的熒光逐步消退;然而在肝癌組織中,由于膽道排泄構造及功能的損害,使ICG靶向滯留在病變組織中,出現(xiàn)熒光延遲消退現(xiàn)象[4]。在肝癌手術中,利用ICG的熒光特性和在肝癌組織中特異性聚集的特點,ICG分子熒光影像技術能夠實現(xiàn)癌組織與正常肝組織構成熒光比照,實時顯示肝癌病灶的位置和大小,引導外科醫(yī)師劃定肝癌邊界與肝切除范圍、施行精準肝癌切除手術,已被不斷地應用于肝癌手術導航中[12,13,14]。圖1CT-MRI三維融合成像技術在一例肝癌術前規(guī)劃中的應用注:a示CT門靜脈成像清楚明晰,但未顯示Ⅶ段病灶;b示MRI肝膽特異期,解剖層面與a圖一樣,可清楚明晰顯示Ⅶ段低攝取病灶,考慮為小肝癌;c示基于CT圖像肝臟3D模型手術規(guī)劃為肝右前區(qū)切除(未發(fā)現(xiàn)Ⅶ段病灶);d示基于CT-MRI多模圖像融合的肝臟3D模型手術規(guī)劃為右半肝切除術,紅圈處為Ⅶ段病灶;e示虛擬肝臟切除及體積計算;f示術中探查及病理證實Ⅶ段病灶為小癌灶(箭頭所示)ICG分子熒光影像技術主要應用于下面4個方面:(1)微小肝癌的辨別與定位。已有的常規(guī)檢查方式方法在微小肝癌的術前診斷及術中發(fā)現(xiàn)仍存在缺乏,容易漏診而導致術后轉移復發(fā)[15]。ICG分子熒光影像技術能夠偵測到常規(guī)術前影像檢查及術中探查所不能發(fā)現(xiàn)的微小肝癌病灶,且該技術能探測到最小直徑僅為2mm的肝癌病灶[14](圖2a)。因而,ICG分子熒光影像技術對提高微小肝癌的檢出率具有獨特的優(yōu)勢。不過,對于有肝硬化背景的患者,肝癌組織與正常肝組織的熒光比照度下降,檢測敏感度降低,可能存在一定的假陽性率,需要結合術中病理學檢查進一步斷定[16]。(2)引導解剖性肝切除。肝癌主要沿門靜脈轉移播散,在肝內構成沿門靜脈系統(tǒng)播散的癌灶多與主瘤位于同一肝段或肝葉,這是肝癌切除術后復發(fā)的主要因素[17]。因而,以肝段為基礎的解剖性肝切除術能夠將腫瘤和受累的門靜脈分支整塊移除,符合腫瘤根治的原則[18]。ICG熒光成像可用于輔助以肝段為基礎的肝切除術,術中通過正染法和反染法注入ICG,可獲得肝外表及本質內確切持久的熒光染色,實現(xiàn)肝臟外表強烈的可視化分段效果以及肝臟本質的三維染色(圖2b),使外科醫(yī)師能夠對肝本質內部立體染色區(qū)域有愈加快速直接的理解,引導術中實時、三維、精準的解剖性肝切除[19,20,21,22]。(3)肝癌邊界與肝切除范圍的界定。精到準確斷定肝癌邊界及肝切除范圍是肝癌肝切除手術中的關鍵步驟[18]。擬行非解剖性肝切除術時,術前經外周靜脈注射ICG,可在術中明確肝癌邊界(圖2c),并在距離肝癌至少1cm的距離下進行肝切除范圍的界定。切除經過中還能夠通過熒光掃描實時確認切緣情況,結合術中冰凍病理檢查,保證肝切緣陰性(圖2d)。(4)肝切除術后膽漏的檢測。肝切除術后膽漏是引起腹腔感染、肝衰竭甚至死亡的重要原因之一,術中發(fā)現(xiàn)并及時修復是降低膽漏發(fā)生率的關鍵[4]。由于膽汁中含有能夠結合ICG的蛋白質,經膽囊管注射ICG并臨時阻斷膽總管后,采用ICG分子熒光影像技術檢測,可進行膽漏的辨別,預防肝切除術后膽漏[23]。圖2ICG分子熒光影像技術在肝癌手術中的應用注:a示術中采用ICG分子熒光影像技術于左肝外葉發(fā)現(xiàn)直徑約3mm熒光結節(jié)(箭頭所示),術后病理學檢查診斷為肝細胞癌;b示通過ICG肝段染色,明確左、右半肝分界;c示采用ICG分子熒光影像技術顯示肝癌邊界;d示術中通過熒光掃描實時監(jiān)測切緣腫瘤情況;ICG為吲哚氰綠由于近紅外光透過人體組織的能力有限,ICG發(fā)出的熒光信號僅能穿透10mm以內的肝臟本質,因而會造成對深部病灶的低敏感度[24]。術中超聲能夠顯示深部肝癌病灶及其與肝內血管的解剖關系,能夠彌補ICG深度受限的問題。在ICG肝段染色中,結合術中超聲還能夠全程分辨體認肝內脈管構造,引導目的肝蒂門靜脈穿刺ICG注射,進一步實時引導解剖性肝切除的施行[25,26]。三、三維可視化技術在肝癌術后隨訪中的應用術后復發(fā)轉移是影響肝癌患者術后長期生存的主要原因,術后定期進行肝臟CT加強掃描、釓塞酸二鈉加強MRI掃描及三維重建,并與術前肝臟3D模型比照,可動態(tài)了解有否腫瘤的復發(fā)轉移[9]。假如術后有復發(fā)癌灶,可再次進行評估,為治療方式提供3D解剖學根據。通過手術前后比照,還可了解術中能否完好切除病灶,驗證術前規(guī)劃及仿真手術設計與實際手術一致性,進一步確認術前規(guī)劃的準確性和術中切除的精準性[27]。四、瞻望多模態(tài)影像技術作為一種重要的輔助手段,能夠幫助肝臟外科醫(yī)師提高肝癌診斷水平,制定合理準確的手術方案,實現(xiàn)精準的肝癌根治性切除。隨著醫(yī)學和人工智能的融合、發(fā)展,加強現(xiàn)實技術已逐步應用于肝癌切除手術中,該技術能將術前肝臟3D模型和術中患者真實肝臟配準融合,使術前3D醫(yī)學圖像無縫銜接到實際手術經過當中,讓醫(yī)師能預判即將碰到的重要血管或解剖構造,真正實現(xiàn)肝癌切除手術實時導航[28,29]。相信隨著技術創(chuàng)新和臨床實踐的不斷深切進入,多模態(tài)融合影像技術將在肝癌外科診療中展示愈加廣闊的應用前景。以下為參考文獻：[1]中國國家衛(wèi)生和計劃生育委員會.原發(fā)性肝癌診療規(guī)范(2021年版)[J].傳染病信息,2021,30(3):111-127.[2]DongJ,YangS,ZengJ,etal.Precisioninliversurgery[J].SeminLiverDis,2020,33(3):189-203.[3]佟正灝,王榮福.多模態(tài)影像技術在臨床中的應用進展[J].CT理論與應用研究,2020,23(4):707-714.[4]張紹祥,姜洪池,梁力建,等.計算機輔助聯(lián)合吲哚菁綠分子熒光影像技術在肝臟腫瘤診斷和手術導航中的應用專家共鳴[J].中國實用外科雜志,2021,37(5):531-538.[5]TrojanJ,ZangosS,SchnitzbauerAA.Diagnosticsandtreatmentofhepatocellularcarcinomain2021:standardsanddevelopments[J].ViscMed,2021,32(2):116-120.[6]NanashimaA,AboT,SakamotoI,etal.Three-dimensionalfusionimagesofhepaticvasculatureandbileductusedforpreoperativesimulationbeforehepaticsurgery[J].Hepatogastroenterology,2020,59(118):1748-1757.[7]ImbriacoM,DeLucaS,CoppolaM,etal.DiagnosticaccuracyofGd-EOB-DTPAfordetectionhepatocellularcarcinoma(HCC):acomparativestudywithdynamiccontrastenhancedmagneticresonanceimaging(MRI)anddynamiccontrastenhancedcomputedtomography(CT)[J].PolJRad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