研究背景肝胆管结石是我国胆道外科常见的疾病之一,尤其在长江流域、华南沿海地区、台湾等地较为多见。一般情况下,肝胆管结石病患者常常伴有不同程度的肝细胞和肝内胆管系统损伤,可能引起胆道和全身系统的严重并发症,是胆道非恶性疾病中引起死亡的常见原因。在所有的肝胆管结石病患者中,存在相当一部分患者为复杂性肝胆管结石病,他们的诊断和治疗过程更加困难。目前认为除去病人全身情况,因为其他系统疾病如心脏、肺、肾脏、糖尿病等构成胆道手术威胁外,存在以下病情者视为复杂肝胆管结石病：(1)肝胆道内因为结石存在而经历≥1次胆道手术,但肝内胆管仍然有结石残留、复发或反复胆管炎发作者,需要再次接受手术治疗。(2)患者既往已经接受过不适当的肝胆道手术,如各种不同类型的胆肠吻合术,术后存在吻合口狭窄从而需要再次进行手术者。(3)肝脏两叶的胆管内都存在弥漫分布的结石。(4)患者存在肝胆管结石病,同时合并有高位的胆道狭窄或者Caroli病。(5)患者有肝胆管结石病,同时合并有胆汁性肝硬化、门静脉高压症等。(6)肝胆管结石病病人合并有肝胆管细胞癌。复杂性肝胆管结石病常常会导致严重并发症,如肝脏萎缩一肥大综合征、急性梗阻性化脓性胆管炎、胆管细胞癌等。其基本病理改变是造成肝内胆管形成不同程度的狭窄和扩张,常合并胆道的机械性梗阻,继而引起胆道感染和肝实质的损害。由于这一病理本质与肝胆管结石、胆道狭窄等的发生发展有着密切的关系,会贯穿复杂性肝胆管结石病的病变全过程。因此规范合理的治疗复杂性肝胆管结石病是尤为重要的。近年来,对复杂性肝胆管结石的认识和诊治已经有了明显的进步。目前其诊断方法主要有B超、CT、MRI、MRCP、PTC和ERCP等影像学检查。这些传统影像学检查虽然有各自的优势,在诊断复杂肝胆管结石中有一定的指导价值但它们都不能清晰、完整地显示结石大小、形态、分布,胆管狭窄的部位程度、长度,尤其是对一些肝胆管结石合并胆汁性肝硬化、肝脏萎缩、肥大、门静脉高压症形成的情况下,诊断变得更加困难。随着数字医学技术的不断发展,基于CT、MRI等断层影像资料的三维可视化技术已经受到肝胆外科专家及学者的重视。20世纪90年代以后迅猛发展起来的三维可视化技术为肝胆管结石病的精准诊疗带来了契机,虽然目前三维可视化技术已经开始广泛应用于肝胆胰外科疾病的诊疗中,但是在复杂性肝胆管结石的应用报道不多。目前,复杂性肝胆管结石的治疗理念已经逐步从治标过渡到治本,从单一的对症治疗达到全面的根治性治疗。但是,由于复杂性肝胆管结石病存在复杂的病因和病理生理改变,对每一名从事肝胆外科的临床医师而言,都是严峻的考验。临床实践证明,不可能采用一种单一的手术方式来应对不同类型的复杂性肝胆管结石病。针对每一例复杂性肝胆管结石患者,术者都应该做到术前的全面诊断,综合采用不同的手术方式联合治疗,以求达到去除病因,取尽结石,解除梗阻,通畅引流的最终治疗目标。基于上述问题,本研究第一部分在优化肝胆管结石亚毫米CT数据采集方法的基础上,将自主研发的自腹部医学图像三维可视化系统(Medical Image Three-Dimensional Visualization System, MI-3DVS,专利号：2008SR18798)应用到复杂性肝胆管结石的诊治中。通过构架肝脏影像的三维可视化和虚拟手术平台,建立肝胆管结石三维可视化模型,该图像模型可以对腹部脏器和血管进行放大缩小、透明显示等多种处理,从全方位多角度观察各种组织器官的结构。对于复杂性肝胆管结石病人,通过三维可视化图像模型了解结石在肝内的精确定位,以及大小、形态、数量等；胆管狭窄的部位、长度、程度；明确肝实质存在的病变,是否存在萎缩—肥大综合征；肝胆管系统和周围组织的相互关系；明确肝脏的血供类型和肝动脉、门静脉的变异类型等。通过进行个体化肝脏分段、体积计算,个体化三维可视化肝胆管结石病临床分型。根据个体化患者的不同实际情况,提出了三维可视化技术指导针对不同患者的相应手术方式,术中联合胆道硬镜辅予气压弹道碎石、取石术综合治疗复杂肝胆管结石病的方法。第二部分中,重点探讨了针对个体化患者采用三维可视化技术指导下腹腔镜联合胆道硬镜气压弹道靶向碎石、取石术在复杂性肝胆管结石病诊疗中的应用价值。为三维可视化指导复杂性肝胆管结石的诊断和治疗提供临床依据。一、三维可视化技术指导不同手术方式联合胆道硬镜在复杂性肝胆管结石治疗中的应用研究目的1、研究MI-3DVS在复杂性肝胆管结石病中的诊断价值2、通过三维可视化指导不同手术方式联合胆道硬镜治疗复杂性肝胆管结石以提高复杂性肝胆管结石治疗效果,降低残石率、结石复发率、再手术率及手术并发症。材料和方法1.研究对象回顾性分析2012年6月至2013年10月间的39例复杂性肝胆管结石患者临床资料,所有患者均进行了以CT为基础的三维可视化技术指导下不同手术方式联合胆道硬镜碎石、取石术。南方医科大学珠江医院伦理委员会批准此项研究。每位患者或者监护人都对三维重建、三维可视化分析和手术过程签署了知情同意书。2.设备和仪器3.CT数据的采集和存贮运用荷兰PHILIPS公司的64/256层螺旋CT采集肝胆管结石病人平扫期、动脉期和门静脉期的三期CT数据,参数具体设置和扫描方法见参考文献。运用CT机器自带的工作站进行三期数据的处理,从而可以获得高质量的亚毫米薄层CT数据。使用医院内部网络传输系统将CT数据传送至广东省数字医学临床工程技术研究中心HP刀片式服务器中,操作具体过程详见参考文献。4.基于CT图像的三维重建和三维可视化分析从数据中心(广东省数字医学临床工程技术研究中心)的HP服务器中导出患者高质量亚毫米薄层CT数据,利用MI-3DVS完成个体化患者的CT图像分割和三维可视化显示、分析。了解肝胆管结石的分布、大小和形态；胆管狭窄的部位长度、范围和程度；以及肝动脉、门静脉等的走形和可能存在的变异；进行三维可视化个体化肝脏分段和体积计算,明确结石分布的具体肝段。然后再通过一种力反馈工具(PHANTOM)来在手术前进行虚拟手术的实施,设计不同手术方案,反复演练,选择一种最优的手术方法,手术前为术者提供尽可能完备的诊断信息。5.实际手术的实施在三维可视化技术指导下,术中再运用胆道硬镜快速准确地找到肝内胆管结石,通过胆道硬镜用取石钳或取石网篮取出胆管内结石,必要时联合使用气压弹道碎石术粉碎较大而硬的结石,结石粉碎之后,通过高压冲洗和取石网篮将结石排出胆道。对于严重胆道狭窄的肝内胆管中不能使用胆道镜,或者患者存在肝叶的萎缩,或者临床怀疑合并胆管癌时,则要进行三维可视化技术指导下肝切除术。术者所有患者常规在胆总管内留置一根T型管,患者出院前进行T型管胆道造影或胆道镜检查,以便发现术后残留的结石和可能存在的狭窄。如果在肝内胆管未发现残留的结石和狭窄则在2个月内拔取T管。如果探测到有残留的结石,那么6周后通过T型管窦道进行二次胆道硬镜手术取石通过胆道造影,胆道镜检查或者二者同时检查可以评估是否完全清除结石。6.手术效果评价：手术时间,术中出血量、输血量、结石清除率,术后残石率、结石复发率、并发症发生率和围手术期死亡率。7.统计学处理本课题仅做统计描述,不涉及统计学分析。8.术后随访对所有入选的患者,均进行了术后随访。随访检查包括腹部CT,T型管胆道造影,超声波检查,实验室检查(血红蛋白,白细胞计数,胆红素,谷丙转氨酶,谷草转氨酶,胆红素,尿素氮,CEA,CA-199)等。患者在肝胆外科门诊定期随访。手术治疗后3个月内发现结石时,认为是结石残留,手术治疗3个月后发现结石时认为是复发结石病例。平均随访时间为13个月,范围波动在5-23个月。结果1.三维可视化图像模型可以清楚地显示肝内外组织结构,包括结石的定位、大小、形状、数量,胆道狭窄的部位和程度。通过对三维可视化图像模型进行放大,旋转,透明化等处理,从而用全方位、多角度、多层次的视图来阐明组织结构的特征。为手术方式的选择和建立最佳的胆道硬镜路径提供关键信息。2.对复杂性肝胆管结石术前更加精确的诊断和术前仿真手术演练有助于制定更加安全、合理的手术方案,避免不必要的手术探查,有助于提高结石清除率,降低再手术率,手术并发症,提高手术治疗效果。结论三维可视化技术指导下不同手术方式(包括肝切除术、经皮经肝胆道硬镜取石术等)在诊治复杂性肝胆管结石时,术前诊断更明确、直观易懂；术中结石清除率高；手术并发症少且轻微。以CT为基础的三维可视化技术指导不同手术方式联合胆道硬镜气压弹道碎石、取石术可能是一种更加安全有效的治疗复杂性肝内胆管结石病的模式。二、三维可视化技术指导下腹腔镜联合胆道硬镜治疗复杂性肝胆管结石临床分析目的探讨针对个体化患者采用三维可视化技术指导下腹腔镜联合胆道硬镜气压弹道靶向碎石、取石术在复杂性肝胆管结石病诊疗中的应用价值。材料和方法1.研究对象选取我院2012年10月至2015年10月间,行三维可视化技术指导下腹腔镜联合胆道硬镜气压弹道靶向碎石、取石术的45名复杂性肝胆管结石病人资料。其中男性31例,女性14例,男女比例：2.21：1,年龄22～83岁,平均53.0岁,病程1月-10年。临床表现：7例(15.6%)无症状,经体检发现；38例(84.4%)有结石刺激症状,表现为上腹部疼痛不适、腹胀等；15例(33.3%)合并轻度黄疸。病史：12例(26.7%)既往有1-3次的胆道手术史。合并糖尿病2例(4.4%),合并胆汁性肝硬化1例(2.2%)。术前肝功能Child-Pugh分级：41例(91.1%)为A级,4例(8.9%)为B级。所有病人均签订知情同意书,南方医科大学珠江医院伦理委员会批准此项研究。2.设备和仪器同第一部分3.CT数据的采集和存贮同第一部分4.肝胆管结石病三维可视化构建、临床分型和手术规划从数据中心提取患者CT数据导入MI-3DVS中,构建肝脏、胆道系统、结石、血管系统等的三维可视化图像模型。详细了解如下内容：(1)结石的数量、大小和分布。(2)结石所在肝实质有无萎缩。(3)胆管狭窄的部位、程度和长度。(4)肝脏和胆道系统内是否存在肿瘤。(5)参照《肝胆管结石病诊断治疗指南》,进行三维可视化、个体化肝胆管结石病的临床分型；仿真手术,反复演练,最终确定最佳手术入路。将三维可视化图像模型、仿真手术的视频带入手术室,指导实际手术的实施。5.手术设备与操作器械(1)德国KARL STORZ 2D/3D腹腔镜系统。(2)德国Wolf F8/9.8cm硬质胆道镜。(3)气压弹道碎石机(JML-6型)、可调压输水泵。(4)日本奥林巴斯的电子胆道镜。(5)其他：取石钳、Cook网篮、胆道球囊扩张器、14-22F鞘管、8-16F扩张器等。6.实际手术操作的一般过程病人采用仰卧位,头高脚底,选择气管插管全身麻醉。(1)首先建立气腹,手术者、手术助手和台上器械护士均佩戴3D眼镜。从脐下穿刺孔置入腹腔镜,在剑突下,锁骨中线肋缘下左、右两侧置入穿刺器。(2)切除胆囊,打开胆总管,经胆总管切开探查取石,置入腹腔镜以观察Oddi括约肌功能,随后在胆总管下使用纱布条临时填塞。(3)将剑突下穿刺器拔除,经原穿刺孔置入胆道硬镜的鞘管到达胆管,通过胆道硬镜鞘管置入胆道硬镜,硬镜接可调压输水泵(冲洗液为温热的0.9%生理盐水),抵达目标胆管。在硬镜引导下放入气压弹道碎石仪,对于直径超过1cm的结石采用气压弹道碎石术,气压大小一般设置在0.2-0.4MPa范围内,可由输压泵自动调节。结石取出可以使用取石钳或Cook网篮,或者用水流冲洗将碎石沿硬镜鞘管冲出。对于胆管壁内疑似异常的组织,需钳夹获取多处胆管壁的标本进行术中快速病理检查。对于肝内的狭窄段胆管,可以采用软性扩张器扩张；对于扩张困难、瘢痕坚实的狭窄胆管,可先用电刀小心切开,然后进行扩张,待扩张完毕后放置超过狭窄段的胆管支撑管。(4)手术结束前,取出预留在胆总管下段的纱布条,随后再次探查肝内外胆道有无出血和结石残留。(5)术后常规留置T型管和腹腔引流管。7.手术评价指标(1)手术时间,术中出血量、输血量、结石清除率,术后残石率、结石复发率、并发症发生率和围手术期死亡率。(2)实际手术方式与术前规划的符合情况。(3)手术中所见以及肝胆管结石分布是否与三维可视化图像模型一致。8.术后处理和随访采用CT扫描或直接胆道造影了解肝胆管结石残石率和复发率。术后2周行T管或胆管支撑管造影,再确定拔管时间。如作为分期手术放置T管或胆道支撑管,应根据分期手术的需要决定拨管时间。狭窄段胆管支撑管留置3-6个月。术后定期行CT扫描进行三维可视化分析,门诊随诊。9.统计学处理本部分不涉及统计学分析,仅作统计学描述。结果1.围手术期结果本组45例病人均成功施行了三维可视化技术指导下腹腔镜联合胆道硬镜靶向碎石、取石术,术中所见均与三维可视化图像模型吻合,实际手术方式与术前规划均一致。术中有39例(86.7%)通过胆道镜证实取尽结石,无残留。手术时间138.0±45.7(90～250)mins,术中出血41.8+25.4(10-100)ml,无围手术期死亡,无输血,无大出血。胆道损伤1例,经保守治疗后痊愈。2.术后随访结果所有患者均获得随访,随访时间为18.7±8.8(2～38)个月。有6例术中一期未取尽结石者,经窦道行手术治疗1-3次,基本取尽结石。有11例患者出现结石复发,行再次手术治疗。结论1.三维可视化技术为肝胆管结石病术前精准诊断的实现提供了新的方法2.采用三维可视化技术指导下腹腔镜联合胆道硬镜为个体化肝胆管结石病患者的手术治疗提供了新的选择3.三维可视引导下经3D腹腔镜胆道硬镜靶向碎石术符合“去除病灶,取尽结石,矫正狭窄,通畅引流,防治复发,保护功能”的肝胆管结石治疗原则4.三维可视引导下经3D腹腔镜胆道硬镜靶向碎石术,为复杂性肝胆管结石的治疗提供了一种安全有效的途径,是肝胆管结石数字化微创外科治疗的一种重要手术方式。