指南与共识｜原发性肝癌三维可视化技术操作及诊疗规范（2020版）
方驰华教授
【引用本文】中华医学会数字医学分会，中国医师协会肝癌专业委员会，中国医师协会精准医学专业委员会，等. 原发性肝癌三维可视化技术操作及诊疗规范（2020版）[J]. 中国实用外科杂志,2020,40(9):991-1011.
原发性肝癌三维可视化技术操作
及诊疗规范（2020版）
中华医学会数字医学分会
中国医师协会肝癌专业委员会
中国医师协会精准医学专业委员会
中国研究型医院学会数字智能化外科专业委员会
中国实用外科杂志,2020,40(9):991-1011
基金项目：“十三五”国家重点研发计划数字诊疗装备研发重点专项（No.2016YFC0106500800）；国家重大科研仪器研制项目（No.81627805）；“十二五”国家高技术研究发展（863计划）（No.2012AA021105）；“十一五”国家高技术研究发展（863计划）（No.2006AA02Z346）；国家自然科学基金-广东联合基金重点支持项目（No.U1401254）；广东省自然科学基金团队项目（No.6200171）；广东省部产学研结合项目（No.2009B080701077）；广东省重大科技专项计划项目（No.2012A080203013）；广州市科技计划项目（No.201604020144）
通信作者：方驰华，E-mail：fangch_dr@163.com
既往临床上对原发性肝癌的影像学诊断主要依靠B超、CT、MRI等检查方法，外科医师只能凭借经验对二维图像进行抽象的立体重建和三维认识，常由于个人临床经验和三维重构能力的局限性，对疾病的诊断造成一定的不确定性，尤其对于复杂性原发性肝癌诊断和术前规划过程，难以准确评估，导致术后并发症发生率相对较高［5］。
随着CT、MRI的不断发展，原发性肝癌扫描可获得更加清晰、庞大的图像数据集，从中可进一步获得大量诊断信息［6］。以肝脏三维可视化、3D打印、虚拟增强现实、吲哚菁绿分子荧光影像、多模图像实时融合导航肝切除术等为代表的数字化诊断与治疗技术的出现，为原发性肝癌的精确诊断、精准评估、术前规划、手术导航等实施提供了新方法［7-9］。但目前三维软件众多、重建及实时手术指导标准不一，限制了该技术的广泛推广应用。同时，我国尚缺乏肝脏外科三维可视化程序化、标准化、规范化的工作流程来指导原发性肝癌的诊断与治疗，从而影响疾病诊断、手术可切除性评估、选择治疗方案和判定预后。此外，操作标准和程序的不统一也将造成不同中心临床诊断与治疗结果的准确性难以评估，难以形成国家诊断与治疗模式和体系，同时也给临床实践和科学研究造成极大不便。为更好地推广和规范三维可视化在原发性肝癌诊断与治疗中的应用，中华医学会数字医学分会、中国医师协会肝癌专业委员会、中国医师协会精准医学专业委员会及中国研究型医院学会数字智能化外科专业委员会邀请国内部分专家从三维重建同质化处理与质量控制（质控）体系建立、三维可视化模型建立后虚拟手术分析、原发性肝癌三维可视化临床实践、三维可视化在肝移植中的应用等方面进行研究［10-11］，制订《原发性肝癌三维可视化技术操作及诊疗规范（2020版）》，旨在指导临床实践。
1 三维重建同质化处理与质控体系建立
三维模型制作除软件的自动化分割，有时还需要辅助手动分割，因此，需对原始数据的可辨识程度及手动分割优化的比例进行标准化规定，同时遵循同质化处理流程与质控体系标准才有可能实现高标准的三维可视化处理，以对疾病进行全面评价及下一步治疗方案进行确定。采集高质量CT检查数据需要采取以下措施。 1.1 CT检查扫描要求 （1）推荐64排以上CT检查设备扫描采集。（2）病人取仰卧位，由头侧向足侧方向扫描，膈顶至双肾下极，根据病变范围可适当增加扫描范围。（3）平扫+增强四期扫描，包括平扫、动脉期、门静脉期、静脉期。
1.2 CT检查扫描前准备 病人检查前20～30 min口服清水500～1000 mL，扫描开始前再口服清水500 mL，以充盈胃肠道（作为阴性对比），并训练病人呼吸，最大程度地控制呼吸运动产生的伪影。
1.3 CT检查扫描参数 （1）扫描条件：扫描视野60.70 cm、采用0.625×64排探测器组合、管电流300 mAs、管电压120 kV、矩阵512×512、层厚0.625～1.0 mm、螺距0.984、每旋转1周时间为0.5 s。（2）扫描层厚：0.625～1.000 mm，层间距：≤1 mm。（3）采用快速静脉团注法，经CT检查专用双筒高压注射器快速注入水溶性碘对比剂，对比剂用量为1.0～2.0 mL/kg，肥胖病人对比剂用量为1.5 mL/kg，自动压力注射器速率为4.7～5.0 mL/s，扫描延迟与给药同步计时，一般动脉期使用阈值触发技术或者延时时间：按经验，动脉期扫描延时为20～25 s，门静脉期延时为50～55 s。对于施行腹部血管造影者，若难以把控时间，可以预先行剂量对比剂预注射试验：通过预注射小剂量对比剂及低mA同层扫描动态观察腹腔干动脉强化程度的改变，借助时间密度曲线来判断动脉期强化的峰值时间，通过上述方法判断肝脏内及肝脏周围小动脉最佳扫描时间［12］。
1.4 CT检查扫描数据采集要求 保存格式为DICOM 3.0全部扫描数据，其中包括平扫、动脉期、门静脉期、静脉期数据，层厚为0.625～1.000 mm。
1.5 三维重建和三维可视化规范化分析 目前医学影像三维可视化软件如MI-3DVS（南方医科大学）、IPS/3D-Med（旭东）、Liver1.0（福建医科大学）、IQQA系统（美国）、Mimics系统（比利时）、Myrian系统（法国）等均已应用于科研或临床。外科医师需正确认识和了解各种软件的优缺点，根据自身专业特点和使用目的选择性使用。如开源可视化工具包和专业的可视化软件多为科研院所计算机专业人员使用，MI-3DVS、IPS/3D-Med、Mimics、Myrian、IQQA等软件因具有较为全面的三维可视化功能、单电脑上运行、人机交互相对简单、能够满足临床诊断与治疗需求等特点而多为医务工作者使用。MI-3DVS、IPS/3D-Med软件在兼具血流拓扑关系的个体化肝脏分段和肝段体积测量功能外，还解决了国内外同类软件进行三维重建分析和仿真手术时存在的瓶颈问题，建立了一种新的自动化预处理腹部器官组织序列图的新型模板匹配算法，实现了四期图像同步分割和同步三维可视化研究。此外，使用国外软件还要考虑病人健康和疾病信息的安全性和保密性。
1.5.1 软件系统的要求 （1）软件资质认证：需取得国家食品药品监督管理总局（CFDA）认证。（2）可视化重建模块：①实体器官包括肝脏、胆囊、胰腺和脾脏成像模块。②空腔器官包括胆道、血管、胰管三维成像模块。（3）肝脏分段功能模块：①手术规划模块施行肝脏分割从而获取虚拟肝切除平面。②占位性病变扩展使能获取占位性病变周围空间≥1 cm，以获取根治性肝切除平面。③肝脏曲面裁切以协助手术规划模块。④剩余肝脏体积比计算方便，直观了解剩余肝脏体积是否足够。⑤肝脏流域分析以进行门静脉血管中心线提取，进行个体化肝脏分段。⑥三维图像/二维图像映射交互功能，可以通过二维及三维的反复交换，判别三维模型是否遗漏信息，及时修正。
1.5.2 软件系统的性能指标 （1）实体器官体积测量（参照规范为术中即时排水法）误差≤5%。（2）血管成像：根据临床需求和影像质量情况，血管实现3级以上成像。（3）胆道系统成像：根据临床需求和影像质量情况，扩张胆道系统实现3级以上成像。（4）肝切除手术规划测量标准。①剩余肝脏体积比测量：误差≤5%（与术中即时排水法测量相比）。②个体化肝段体积测量：误差≤5%。③占位性病变扩展：扩展半径：0～20 mm。④立体空间距离测量（术中实际固定标记点）：误差≤5%；映射成像：误差≤5%。
1.6 肝脏、胰腺、脾脏、胆道、血管等腹腔器官的三维可视化模型构建
1.6.1 实质器官及占位性病变三维可视化模型构建 选择病灶与周围组织CT检查阈值差别较大的增强扫描数据作为三维重建数据来源，重建出肝内病灶模型，如肝内肿瘤尽量选择门静脉期或者静脉期数据，既能保持肿瘤与周围组织CT检查阈值差别较大，同时也能最大程度上避免后续因不同期CT检查数据的不同步而需要人工配准。对于边界不清晰的肿瘤或者器官图像的分割重建需要进行分步多次重建器官的方法，最后通过组合的功能，完成完整的肿瘤三维模型重建。
1.6.2 肝内脉管三维可视化模型构建 （1）动脉系统三维可视化模型构建。①推荐选用CTA图像数据行三维模型重建：该方法的优点是重建速度快，质量高。重建过程中因需要完成去骨等操作，可能在调整阈值的过程中导致部分动脉终末分支无法重建，可采用局部血管面绘制重建的方式进行补充，然后采用组合方式完整显示动脉系统三维模型重建效果。②动脉血管三维重建：重建动脉主干，至少实现三级分支三维模型重建。（2）门静脉系统三维可视化模型构建：①门静脉系统CT检查数据的质量一般比CTA略差，如果采用同动脉系统的体绘制方法重建门静脉，因血管和周围组织阈值差别不明显，在调整阈值的过程中导致血管分支减少、血管直径变细，会导致血管三维重建结果误差变大，而面绘制的方法是采用区域生长法完成血管分割，可以有效避免上述问题，因此，通常采用面绘制方法进行门静脉系统血管重建。②门静脉系统血管：重建门静脉主干，至少实现三级分支三维模型重建。③门静脉系统血管末梢管径≥5 mm血管应行三维模型重建。（3）肝静脉系统三维可视化模型构建：①肝静脉推荐选用CT检查数据门静脉期或者延迟期行三维模型重建。②肝静脉血管：实现肝左/中/右静脉的主干静脉重建，至少三级分支三维模型重建。③肝短静脉血管：实现至少一级分支三维重建，同时实现对腹腔段下腔静脉的三维模型重建。（4）胆道系统三维可视化模型构建：①有扩张胆管系统推荐选用CT检查门静脉期图像数据行三维模型重建。②无扩张胆道系统：推荐选用MRI肝胆特异期数据行三维模型重建（收集过程同CT检查数据收集），重建结果与CT检查下的其他图像配准融合。③胆道系统：重建胆总管，至少实现胆道三级分支三维模型重建。
1.7 三维重建及审核人员资质要求 （1）由具有医学影像专业背景的技术人员进行三维可视化图像处理。（2）或由具有临床医学专业背景的技术人员进行三维可视化图像处理。（3）或由具备临床经验丰富的医师在软件培训后进行三维可视化图像处理。
1.8 三维重建模型核对和修改 三维重建模型应由高年资外科医师和影像科医师共同进行人工核对和修改，只有经过标准化和严格质控把关的三维可视化模型才能用于指导临床实践。围绕病人术前三维模拟手术、术中三维图像导航手术、术后三维重建评估手术规划一致性3个核心问题，本规范提出三维可视化诊断与治疗流程质量控制步骤和质量评分，以帮助临床评估其应用效果，其中确定了16个关键点，每个关键点的详细说明见表1。质量评价分为：一般≤15分；15分＜良好≤19分；19分＜优≤24分。三维可视化诊断与治疗流程质量控制步骤和质量评分应＞15分，效果达到良好或优［13］。
评分值的设定：（1）15分：表1中第1～6、12、13、14项合计得11分；第15和第16项中为“基本一致”的各得2分；总得分为15分。（2）19分：表1中上述15分；第7～10项，有3项不需要修改的每项+1分，得3分，有1项需要修改的-1分，实际得2分；第11项中需要人工修正的得2分；总得分为19分。（3）24分：表1中第1～10、12项各得1分；第13、14项各得2分；第11、15、16各得3分；总得分为24分。
2 三维可视化模型建立后虚拟手术分析
2.1 三维可视化血管分型 调查研究结果发现肝动脉变异发生率为45%，肝静脉与门静脉解剖变异也较常见。对上述血管进行三维可视化分析，明确血管的三维分布，观察血管走行、变异及其与肿瘤的关系，优先评估有无血管变异情况，有助于肝切除术平面的选择。根据肿瘤累及的肝脏各类血管、血管被压迫或侵犯程度进行分型和分级，可精确判断肿瘤与相邻重要血管的距离。精确的个体化血管分型和量化分析对于临床诊断、手术方案的拟定和精准手术的实施具有重要的指导意义。（1）三维可视化肝动脉分型分为10型。见附录1。（2）三维可视化门静脉分型分为5型［11］。见附录2。（3）三维可视化肝静脉分型分为以下3种：①肝主干静脉分型。Ⅰ型为肝右静脉开口于下腔静脉，肝中和肝左静脉共干开口于下腔静脉。Ⅱ型为肝右静脉、肝中静脉、肝左静脉分别开口于下腔静脉。Ⅲ型为肝右静脉和肝中静脉共干开口于下腔静脉，肝左静脉单独开口于下腔静脉。见图1。②肝右静脉分型。Ra型为肝右静脉优势，引流肝右叶大部分肝实质，后下静脉、肝背静脉很细，甚至缺如。Rb型为肝右静脉中等大小，另有后下静脉引流后下段肝实质。Rc型为肝右静脉细小而短，引流右后区背侧段，而后或后下静脉直径粗大，引流后下段。见图2。③肝中静脉与肝左静脉分型。肝中静脉与肝左静脉内上与内下支同时引流肝左内叶（即S4段），此处S4段引流肝静脉变异较大，La型为左肝静脉有一大口径静脉穿过镰状韧带，主要引流左内叶上段。Lb型为2支静脉同时引流左内叶上段。Lc型为肝左内叶静脉的主干汇入肝中静脉。Ld型为引流肝左内叶的主干直接汇入下腔静脉。见图3。
图例肝静脉分型为Ⅱ/Rc/Lb型，其肝右静脉、肝中静脉、肝左静脉分别开口于下腔静脉；肝右静脉细小而短，引流右叶后段，而右后下静脉直径粗大，引流后下段；有2支静脉同时引流左内叶上段。三维可视化见图4。
2.2 三维可视化实质性器官 （1）肝脏整体形态：肝脏边缘厚薄、是否整齐、有无结节、有无萎缩-肥大综合征、功能肝脏体积。（2）肿瘤：形态、大小（直径）、分布（须结合个体化门静脉拓扑关系肝脏分段）、体积，肝门区有无淋巴结转移、转移淋巴结数目。
2.3 三维可视化病变与血管关系 病变与血管的关系参考以血管为轴心原发性肝癌分型、分级［14］。肝切除术主要涉及门静脉、肝静脉、下腔静脉和肝动脉系统，因此，本规范提出以血管为轴心原发性肝癌三维可视化分级“方氏”系统，以指导手术实施［10］。见表2。
2.4 三维可视化中央型肝癌分型 肝中央区主要包括左半肝的4段和右半肝的5、8段，其上界为第二肝门，下界为肝前缘的中间部分，左缘为肝镰状韧带，右缘为右叶间裂，背面贴邻第二肝门、下腔静脉和第一肝门，并与肝尾状区相连。因此，与肝静脉、门静脉、胆管系统等肝内主干分支或肝后下腔静脉粘连，或距离＜1 cm的肝癌，均可定义为中央型肝癌。1、4、5、8段的肝癌属于中央型肝癌；2、3、6、7段的肝癌亦可侵入肝门区成为中央型肝癌［15］。由于中央型肝癌的空间位置较特殊，且涉及肝脏重要管道结构，故其手术极其复杂、难度大、风险高。
目前主流的分型方式包括基于断层二维成像的“曾氏”分型：Ⅰ型为肿瘤邻近第一肝门，推挤门静脉、胆管及肝动脉。Ⅱ型为肿瘤邻近第二肝门，推挤肝静脉。Ⅲ型为肿瘤位于第一、二肝门之间，但未累及第一、二肝门，其中Ⅲa型为肿瘤与下腔静脉有一定间隙，Ⅲb型为肿瘤紧贴下腔静脉。Ⅳ型为肿瘤同时推挤第一、第二肝门管道。而基于三维可视化的“方氏”中央型肝癌分型可对肿瘤、脉管立体、直观认知，更加有利于指导手术实施［10］。见附录3。
2.5 三维可视化个体化肝脏分段 关于肝脏的分段有Healey肝区法、Couinaud 8段法、Takayasu在Couinaud分段法上对右半肝分段补充分型后的新方法。目前临床上多采用Couinaud肝段划分法，基于Couinaud的分段原理（基于3支主要肝静脉的垂直切割关系及门静脉主干的水平关系），通过三维重建软件进行规则的直线切割实现（图5），但Couinaud肝段划分人群符合率仅为20%～30%。真实的肝段划分应遵循不同肝脏的门静脉血流拓扑学关系进行个体化肝段划分。CT和MRI检查均为断层成像方式，难以立体展现肝内血管的交叉错杂关系。三维可视化忠于病人原始的解剖结构，通过三维可视化图像，可清晰展现每一个功能区域独立的供血门静脉和回流肝静脉（门静脉血流拓扑关系）［16］。
2.5.1 基于肝脏血流拓扑关系的三维可视化肝脏分段（方氏分段） 主要包括3个方面（图6）［10］。（1）提取门静脉血管中心线：将门静脉血管骨架化，中心线即图像的骨骼，它反映了整幅图像的几何及拓扑性质。（2）对提取的中心线进行节点标记：根据门静脉血管各级分支情况，对门静脉血管结构上的每个节点进行标记，不同肝段供血的中心线标记为不同值，使不同标记的中心线对应肝脏的不同肝段。在自动标记的基础上，同样可以手工交互的方式根据第一部分总结的门静脉三维分型调整血管树标记，从而获得更准确的肝分段结果。（3）根据标记的中心线，按最近邻域近似分割算法进行肝脏分段：使用Hahn原理，即假如肝脏组织上的某一点与门静脉分支的距离最为相近，那么则认为这个点隶属于该血管的供血范围。对标记的门静脉中心线进行肝脏分段后，不同的肝段用不同颜色表示（图7）。
基于门静脉血流拓扑的肝脏分段将在半肝分界、右前、右后区分界、肝段划分数量上区别于传统Couinaud分段。如4段的分布因供应门静脉起源位置的改变而骑跨肝中静脉；右前区分布也同样存在诸多跨越右肝静脉的情况。
2.5.2 基于门静脉血流拓扑学关系的三维可视化右半肝亚肝段分段。前期研究结果显示：门静脉在右半肝的分布呈现显著差异。通过三维可视化分析门静脉三级分支的分布，将5段门静脉分为5型（图8），8段门静脉分为4型（图9），6段门静脉分为4型（图10），7段分为6型（图11）。因此，在亚肝段的划分上，8段可细分为腹侧段、外侧段、背侧段、内侧段；5段可细分为腹侧段、外侧段、背侧段、内侧段。
对于右后叶，6和（或）7段的分段不确定，可分2段、也可3段甚至更多段，这些都取决于门静脉以及肝静脉的三级分支数量及空间分布情况。尤其是发生脉管变异时，血流拓扑肝分段更能显示出三维重建在个体化肝脏分段的实用价值。目前术中超声检查技术及肝段染色技术日益成熟，细化的分段更加符合实际，也更能指导术中手术的施行。对于三维重建肝脏个体化分段关于门静脉的要求是需要重建至四级分支、肝静脉实现三级分支才能更加准确地实现肝脏分段。
2.6 三维可视化个体化肝段体积计算 目前，肝脏体积计算方法主要有3种：（1）运用肝脏体积计算公式进行推算。（2）根据CT检查等断层影像资料进行手工计算及自带处理软件计算。（3）对肝脏薄层CT检查图像进行三维重建，用基于体素的原理通过三维重建算法进行肝脏的体积计算［17］。
目前研究分析认为，通过影像科医师使用CT检查自带软件处理剩余肝脏体积计算存在如下误区：（1）无外科手术理念。（2）将肝离断面失活组织纳入剩余肝脏体积。（3）肝脏解剖概念混淆。（4）精准度不足［18］。
而MI-3DVS在软件设计时，通过计算机计算所取得体积的点数（体素）总数，对上述体积以排水法和标块法进行测量、校对；用总体积/总点数得到每点代表的体积数，从而获得每点代表体积的标准，识别测量的体积。已被证实其体积测量准确性更优于上述所述的方法（1）与方法（2），更能接近真实人体的肝脏体积。
虚拟肝切除术后体积计算是三维可视化技术的一个重要板块，也是其突出优势。通过仿真的肝切除术及功能体积计算，可提醒外科医师重视关键血管变异，找寻正确而合理的切除平面。此外，还可在外科医师艰难抉择时，通过反复模拟肝切除术及体积计算，谋得手术机会，从而在确保安全的同时扩大手术指征。如Ⅱ、Ⅲ型门静脉变异，（1）在施行解剖性左半肝切除术时，准确找出门静脉左支的供应平面，同时避免损伤同门静脉左支共干的门静脉右前分支尤其重要（图12）。（2）在施行右半肝切除术（图13）或者右前区肝切除术（图14），也要控制好门静脉右前分支的结扎平面，避免造成门静脉左支流量减少而致术后门静脉压力骤升。而在Ⅳ型门静脉变异时，因要注意4段门静脉起源于门静脉右前支，施行右半肝虚拟切除及体积计算时，须保留门静脉右前支通往4段肝脏的变异血管，切除肝脏6、7段+部分5、8段（缩小右半肝切除术）（图15）。在施行肝脏右前叶切除时，首先临时阻断门静脉右支观察肝脏缺血线，确认变异血管的存在，继之找出变异的4段肝脏门静脉分支并将其保护，离断门静脉右前支的其他分支，切除肝脏5、8段（图16）。
3 三维可视化技术在肝癌中的应用
3.1 三维可视化技术在原发性肝癌中的应用 三维可视化个体化原发性肝癌手术规划见图17。
3.1.1 对于肿瘤直径＜2 cm的原发性肝癌，无论是解剖性肝叶/段切除或是保证足够切缘的局部肝切除术，均可以实现根治性切除；有微血管侵犯者须行扩大根治性切除术［19］。对于直径为3～5 cm的肿瘤，多数学者认为须进行解剖性肝叶/段切除术，可获得较为满意的预后［19］。也有研究发现：行解剖性肝切除术和非解剖性肝切除术病人的无瘤生存时间和整体生存时间比较，差异无统计学意义［20］。通过三维可视化技术获取个体化分段、个体化体积计算后对于荷瘤肝段/叶施行解剖性肝切除术，可有效切除病灶及相应微小转移灶。
3.1.2 对于肿瘤直径＞5 cm或位置特殊（肿瘤位置靠近多根主干血管、肿瘤较大、位于重要血管变异分支或是肿瘤位于4、5、8段）的原发性肝癌，常须行较大范围肝切除术，对于脉管解剖情况的分析及剩余肝脏体积的计算显得尤为重要。
（1）三维可视化技术在缩小右半肝切除术中的应用， 对于巨块型或位置特殊的肿瘤常需行半肝切除术，但会存在剩余肝脏功能体积不足的问题。如巨块型肝癌病人肿瘤位于6、7、8段，伴有肝硬化，同时4段门静脉变异：即4段门静脉发自门静脉右前分支行“右半肝切除术”时，会常规结扎和离断门静脉右支主干，导致右三肝供血障碍。术中应将门静脉左支、右前支和右后支主干逐一解剖和置带保护，在保护4段门静脉前提下行缩小右半肝切除术（图18），术中配合超声定位肿瘤邻近血管，施行切除可最大程度上保留功能肝体积，防止术后肝衰竭［21］。如1例巨块型肝癌病人因剩余肝脏体积不足行缩小右半肝切除术，术前三维可视化显示肿瘤巨大并邻近肝右静脉，血管三维可视化分析未发现血管变异，均为正常型，以血管为轴心的肝癌三维可视化分型为Ⅱa型、3级，肿瘤侵犯血管导致血管连续性中断（图19）。术前手术规划：①行右半肝切除术，剩余肝脏体积22.96%。②行肝脏7、8段切除术，剩余肝脏体积62.28%，但无法达到根治性切除。③行缩小右半肝切除术，剩余肝脏体积46.23%。术前24 h经外周静脉注射吲哚菁绿（indocyanine green，ICG）0.25～0.50 mg/kg。术中荧光显示肿瘤边界，解剖门静脉右支，阻断后经外周静脉注射ICG 2.5 mg进行负染色法显示肝脏左右半肝界线，结合术中超声检查定位肝中静脉位置，行缩小右半肝切除术。
（2）三维可视化技术在缩小左（右）三肝切除术中的应用：位于肝4、5和8段的肿瘤，若位置较深，并且贴近或者直接侵犯门静脉右支或左支主干，或者贴近、直接侵犯肝右或肝左静脉主干时，如有手术机会常需施行缩小左（右）三肝切除术。然而剩余肝脏体积是否足够常是手术能否成功施行的关键。三维可视化肝脏体积计算可以作为评估肝脏体积的重要依据。1例巨块型肝癌病人因剩余肝脏体积不足行缩小右三肝切除术，三维可视化显示肿瘤位于肝中叶，巨大并侵犯门静脉右支、肝右静脉和肝中静脉，血管三维可视化分析未发现血管变异，均为正常型，以血管为轴心的肝癌三维可视化分型为Ⅰa型、2级，Ⅱa型、2级，Ⅲb型、3级，Ⅲa型、1级（图20）。三维可视化手术规划：①行右三肝切除术剩余肝脏体积＜40%。②行缩小右三肝切除术，剩余肝脏体积＞40%。根据术前三维可视化手术规划行缩小右三肝切除术，即右半肝切除+部分4段肝切除术。1例大肝癌病人因肿瘤位于4、5、8段，同时与左肝静脉关系密切（图21）。三维可视化手术规划：①行左三肝切除术剩余肝脏体积＜40%。②行缩小左三肝切除术，剩余肝脏体积48%。根据术前三维可视化手术规划行缩小左三肝切除术，即保留右后叶及S8背侧段的肝切除术。
（3）右半肝巨块型肿瘤紧贴肝中静脉时，若存在Lc型肝静脉，常规联合肝中静脉切除的右半肝切除术将会导致左半肝内叶缺血，此时需尽量在通过三维分析测量后保留Ⅳ段肝静脉汇入处以上的肝中静脉，否则将因肝脏淤血被迫施行右三肝切除术，增加术后肝功能衰竭风险。
（4）三维可视化技术在中央型肝癌中的应用 三维可视化技术在中央型肝癌中的手术规划见附录4［12］。中央型肝癌Ⅰ型手术方式为5、8段切除±部分4段切除术［4］。中央型肝癌Ⅱ型手术方式为4a、4b段切除或左半肝切除术。中央型肝癌Ⅲ型手术方式为肝4a、4b段切除±部分5和8段切除。如术前肝功能正常，可以保留足够功能肝脏体积，该类型还可实施肝中区或段切除术（4、5和8段切除±1段切除）。中央型肝癌Ⅳ型，若术前肝功能正常，可以保留足够肝脏体积，可行右三区肝切除术或左三区肝切除术，如果剩余肝脏体积不够，门静脉、肝静脉条件满足，可实施缩小右三区肝切除术或缩小左三区肝切除术，也可以使用门静脉栓塞术（portal vein thrombosis，PVE）或联合肝脏分隔和门静脉结扎的二步肝切除术（associating liver partition and portal vein ligation for staged hepatectomy，ALPPS）。中央型肝癌Ⅴ型手术方式为保留切缘阴性的肝切除术。
3.2 三维可视化贯穿原发性肝癌临床外科实践全过程 3.2.1 肝切除术 肝癌外科治疗是肝癌病人获得长期生存最重要的手段，主要包括肝切除术和肝移植。肝切除术的基本原则为：（1）彻底性。完整切除肿瘤，保证切缘阴性。（2）安全性。保留足够功能肝脏组织以保证术后肝功能代偿，降低手术并发症发生率及手术死亡率。三维可视化技术可以优化对于原发性肝癌的治疗策略，降低手术并发症发生率，提高手术安全性［2，22］。
3.2.2 术前肝功能储备的评估 术前应对病人的全身情况及肝功能储备进行全面评价。常采用美国东部肿瘤协作组提出的功能状态评分（ECOG PS）评估病人的全身情况；采用Child-Pugh评分、ICG清除试验评价肝功能储备情况［23-25］。采用三维软件测定剩余肝脏体积，并计算剩余肝脏体积占标准肝脏体积的百分比。目前认为：剩余肝脏体积须＞标准肝脏体积的40%（肝硬化病人），或＞30%（无肝硬化病人）是施行手术切除的必要条件。对于出现血管变异，同时需要行半肝或者三肝切除术的巨大肿瘤或位置特殊的肿瘤，采用三维模型进行术前模拟肝切除术可有效缩短手术时间、降低术后并发症发生率，术后随访半年至1年无瘤生存时间显著提高。对于肿瘤较大而半肝切除术后剩余肝脏体积＜30%的病人，若肝中静脉分支分布广泛，行保留部分5、8段肝脏的缩小右肝切除术亦可达到根治性切除效果，有效地增加了功能肝脏体积避免术后肝衰竭［26］。
3.2.3 非解剖性肝切除术 对于非解剖性肝切除术常需切除＞1 cm范围的肿瘤周围正常肝脏组织［27］。也有随机队列研究认为需切除＞2 cm的正常肝脏组织［28］。若术中忽视采集肿瘤与切除边缘数据时，通过获得术后5 d内的CT检查数据进行三维重建，通过获取的三维模型与术前三维模型进行匹配后同样可测得较为准确的肝切除术范围。但当肿瘤体积较大，剩余肝脏体积不足时，联合术中冷冻切片病理学检查保证切缘阴性的肝切除术，同样被认为是根治性肝切除术。
3.2.4 局部消融治疗 局部消融治疗是在医学影像技术的引导、定位下，对肿瘤部采用物理或化学的方法直接杀灭肿瘤组织的一类治疗手段。主要包括RFA、微波消融术、冷冻治疗、高功率超声聚焦消融及无水乙醇注射治疗等［29-35］。
（1）局部消融治疗适用于单个肿瘤直径≤5 cm，或肿瘤结节≤3个、最大肿瘤直径≤3 cm［13，36］。对于无血管、胆管和邻近器官侵犯以及远处转移，肝功能分级为Child-Pugh A或B级肝癌病人，局部消融治疗可获得根治性的治疗效果。对于直径≤3 cm肝癌病人，手术切除和RFA疗效比较，差异无统计学意义［37］。但最近研究结果显示：手术切除远期疗效更好，尤其是对于靠近关键血管的肿瘤［38］。目前认为安全的消融范围是距离肿瘤≥5 mm。因此，可将消融术前及术后的影像数据导入三维可视化系统，进行肿瘤相关的解剖信息以及周边邻近器官均以三维可视化影像信息比较，可用于效果评估，评估肿瘤的消融区是否达到5 mm消融边缘，以预测肿瘤复发，方便进行相应预防处理［39］。
（2）通过三维可视化技术，术前详细了解肿瘤与周边重要结构的位置关系（血管、胆管、胃肠道等），精确计算肿瘤体积与热场分布，规划复合三角形布针，详细记录模拟用针数量、穿刺部位、穿刺角度及消融范围，用于指导术中实践［40］。上述手段均能有效避免传统肿瘤消融治疗依赖医师经验进行布针和评估的局限性，将消融医学推向精准、科学、可量化、个体化的新高度［41］。有研究结果显示：经术前三维模拟指导下可显著降低病人术中、术后并发症的发生率，提高病人预后［42］。
3.3 三维可视化技术在ALPPS中的应用 ALPPS是近年发展的新技术［43-45］。适合于预期剩余肝脏体积占标准肝脏体积不足30%～40%的病人，经过Ⅰ期的肝脏分隔或离断和患侧门静脉分支结扎后，健侧剩余肝脏体积一般在1～2周后增生30%～70%或以上，剩余肝脏体积占标准肝脏体积＞30%，可接受安全的二期切除。术前评估非常重要，需要考虑肝硬化的程度、病人年龄、短期承受二次手术的能力和肿瘤快速进展的风险，因此，借助三维可视化技术，可提前了解肝脏形变情况、肿瘤大小、血管有无变异、第一次肝脏分隔平面，所需离断的重要管道数目与位置。此外，可借助腹腔镜技术或消融技术等减轻二次手术的创伤［46-48］。
3.4 三维可视化技术在PVE或门静脉结扎术中的应用 PVE或门静脉结扎术是栓塞或结扎荷瘤半肝的门静脉，使剩余肝脏功能体积代偿性增大后再行手术切除的新技术，是对于ALPPS的再次简化与改良［49-51］。根据三维模型判断门静脉走行情况，结合体表位置及肿瘤位置确定最佳穿刺路径，进行主瘤所在半肝栓塞，使剩余肝脏体积在4～6周内代偿性增大至≥30%标准肝体积时再行切除［52-53］。但由于当荷瘤侧门静脉栓塞时，肝动脉则转变为荷瘤侧肝区及肿瘤的优势供养脉管，为了防止在等待非荷瘤侧肝脏组织代偿增生这段时间内肿瘤进展，需同时联合TACE治疗［54-55］。目前更支持在上述基础上再联用索拉菲尼化疗药物，更加有利于阻断肿瘤新生血管形成，防止肿瘤进展。
4 三维可视化技术在肝移植中的应用
肝移植是肝癌根治性治疗手段之一，尤其适用于肝功能失代偿、不适合手术切除及局部消融的早期肝癌病人、肝胆管结石合并胆汁性肝硬化失代偿及门静脉高压症，全肝弥漫性肝胆管结石合并反复发作的胆管炎、胆管狭窄及梗阻性黄疸，如有条件可进行肝移植。 针对儿童肝移植，目前认为儿童肝移植受者的移植物/体质量比为2%～4%，并发症少且预后较好［56］。于术前通过三维软件进行病肝体积计算、肝脏前后径测量，结合供者肝脏三维重建情况综合制定供者移植物切取方案，力争最大化地避免出现移植物受者不匹配问题［57］。一些特定的血管解剖变异者只适于特定的供肝方案，如Ⅱ、Ⅲ型门静脉变异的供者，可切除右后叶肝脏作为移植物。抑或是少数的极低体质量婴儿受者，优势即便是以左肝外叶为移植物也将远超出实际所需移植体积，需行减体积肝移植或单个肝段供肝移植。
在活体肝移植中针对供肝是否保留肝中静脉一直存在争议。保留供肝肝中静脉可显著缩短供者手术时间，保留更多功能肝脏体积，有效维护供者安全。然而受者术中需要重建肝中静脉，造成手术时间延长，也易造成5段与8段肝组织血及链接血管弯曲、成角甚至堵塞，延缓受者康复时间。而切除供者肝中静脉受者移植容量足够、受者5、8段肝组织回流顺畅、手术操作时间减少，同时血管重建后不易弯曲、成角甚至堵塞。但在取供肝时需要较为熟练的手术操作技巧，供肝切取操作时间较长，同时易发生供体4段肝组织回流障碍。三维可视化技术可有效明确肝中静脉与左、右肝静脉的关系，同时亦可明确4、8段回流肝静脉与肝中静脉的关系，通过反复的模拟切除平面，可获取供者最佳的半肝平面。使供者供肝部分及保留部分均能发挥有效功能，降低手术并发症，提高移植成功率［58-59］。
三维可视化技术在肝移植的作用体现在可精确评估受/供者之间的血管关系，有利于血管及胆管之间的吻合，减少并发症发生。尤其是在活体肝移植或一肝两用时，可精确评估供肝部分与受者之间的吻合情况，选择最优部分进行移植。
通常可联合三维可视化技术与ICG分子荧光影像技术联合移植应用：（1）胆道成像，经胆囊管注射ICG后，应用ICG分子荧光影像技术，可获得清晰的胆道解剖图像，有利于准确地判断供者肝切除术中的肝预切除线及胆管切割点，以及指导供者和受者的胆管-胆管吻合，这对于降低胆汁漏、胆管狭窄等并发症的发生率具有一定的价值［60-61］。（2）评估重建后血管通畅性及移植肝肝功能的恢复情况：由于ICG经静脉注射后可迅速与血浆蛋白结合而分布于全身血管，因而，ICG分子荧光影像技术可用于血管成像［62-65］。肝移植结束后，术中经外周静脉注入ICG，采用ICG分子荧光影像系统，如在肝外胆管检测到ICG近红外光影像，证明移植肝肝细胞能分泌胆汁［66］。
5 术后随访
三维可视化技术对肝癌手术后复查的指导作用。原发性肝癌无论是外科手术还是其他治疗方式，治疗后均须定期复查，动态追踪预后效果，定期进行血液学肿瘤指标、腹部超声、肝脏CT检查增强三期扫描、钆塞酸二钠增强MRI检查扫描等。如果术后有复发的癌灶，可以再次进行评估，为治疗方式提供3D解剖学依据［67］。
术语和定义
管电流：X射线管电流是指灯丝加热产生的电子，在阴阳两极高压电场作用下，向阳极高速运动，形成的电流。灯丝加热产生的电子，在阴阳两极高压电场作用下，向阳极高速运动，形成的电流，称为管电流。
管电压：X射线管电压就是指加载在阴极侧和阳极侧之间的电压。
对比剂：对比剂（又称造影剂）是为增强影像观察效果而注入（或服用）到人体组织或器官的化学制品。这些制品的密度高于或低于周围组织，形成的对比用某些器械显示图像。
矩阵：512×512探测器排列而成的阵列。
三维可视化：是一种用于显示、描述和解释肝胆胰外科疾病三维解剖和形态特征的工具，它借助CT/MRI检查图像数据，利用计算机图像处理技术对数据进行分析、融合、计算、分割、渲染等，将肝脏、胆道、血管、病变组织等目标的形态、空间分布等进行精确的描述和解释，并可直观、准确、快捷地将目标从视觉上分离出来，为术前准确诊断、手术方案个体化规划和手术入路的选择提供决策。
曲面裁切：可以使用基准面作为剪裁工具来剪裁相交曲面，将曲面多余的部分剪裁掉，保留所需要的部分。
映射：指2个元素的集之间元素相互“对应”的关系；本文中指实际中的人体器官同三维模型的对应关系。
附录1 三维可视化肝动脉分型
附录2 三维可视化门静脉分型
附录3
附录4 中央型肝癌三维可视化手术规划与实际手术
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（2020-08-09收稿）