20世纪80年代,Makuuchi提出的解剖性肝切除的治疗体系,成为肝脏手术治疗上的重要里程碑
[1, 2]。近年来,随着Laennec膜结构的门理论
[3]、三维可视化及肝门血管流域分析
[4-6]、术中荧光染色
[7, 8]、增强现实融合导航
[9]等理论与技术的发展,肝切除术也由传统的肝叶切除进入到肝段及亚肝段切除的时代,已成为精准肝脏外科的重要组成部分
[10]。肝段及亚肝段为切除单位的精准肝切除术需要深入熟悉并理解肝脏门静脉和肝静脉3~4级分支的立体结构,以便离断相应分支所在的锥型单元。
针对门静脉和肝静脉3~4级分支及其分型的研究可为肝段及亚肝段切除术提供解剖学依据,但既往此类研究往往来源于尸体解剖和肝脏腐蚀铸型标本
[11, 12],因离体肝脏细胞脱水、组织形变等原因所致血管形态失真;或因数据来源有限、测量方法及测量角度的限制,影响统计结果,遂限制其在精准肝脏外科的应用。三维可视化技术的发展为肝脏解剖学研究带来全新的视角,既往基于该技术进行了肝脏肝静脉系统和门静脉系统的3D分型和临床解剖学研究
[13-16],因右肝血管分支及变异较左肝复杂,此类研究往往聚焦于右肝血管的3D分型以指导右肝病灶的精准肝切除术,而对左肝血管仅关注其1~2级分支对左肝肝叶及肝段切除的临床意义。随着精准外科对肝脏3~4级管道的术中精细解剖需求不断增加,本研究拟采用三维可视化系统MI-3DV Works对左肝内血管三维重建至其3~4级分支,探索左肝内血管分布规律并进行3D分型,以指导左肝病灶的精准肝段及亚肝段切除。
1 资料和方法
1.1 研究对象
本研究为回顾性研究,经南方医科大学第三附属医院伦理审查委员会批准,并因研究的回顾性而免除知情同意(伦理批号:2024-PR-001)。收集我院于2019年11月~2023年1月402例患者上腹部增强CT的薄层扫描数据,为保证最大程度呈现正常人群左肝内血管的三维解剖结构,设置以下纳排标准,纳入标准:行上腹部增强CT扫描,层厚为1 mm;无左肝巨大占位性病变(病变最大直径≥5 cm)。排除标准:上腹部CT影像数据动脉期、门脉期及平衡期中任一时期缺失;既往肝脏手术病史致左肝内脉管出现位移或重构;左肝内病灶挤压临近血管导致其解剖及走行改变或出现形变。最终纳入244例,男性145例,女性99例;其中肝脏疾病患者152例,非肝脏疾病患者92例。
1.2 CT扫描及采集方法
所有数据均为增强CT扫描数据,包括平扫期、动脉期、门脉期及延迟期图像。具体扫描参数及方法同笔者前期研究
[6]。
1.3 三维重建及3D分型
单个患者的序列薄层增强CT图像建立数据集导入深圳一图智能有限公司研发的医学图像后处理软件MI-3DV Works操作系统
[17],利用包括阈值分割、单步分割、轮廓分割3种方法综合分割门静脉、肝静脉,对于血管3D走向的描述以空间象限法为参考
[18](
图1A),根据患者解剖体位的头侧/足侧轴、腹侧/背侧轴以及左侧/右侧轴3条轴线分为空间8个象限:头侧腹侧左侧、足侧腹侧左侧、足侧背侧左侧、头侧背侧左侧、头侧腹侧右侧、足侧腹侧右侧、足侧背侧右侧以及头侧背侧右侧(
图1B),并据此体位以血管发出点为空间基准,立体观察门静脉(
图1C)、肝静脉及其分支的数量、分布范围、空间走向,门静脉及肝静脉的空间位置关系,进一步探索左肝门静脉系统及肝静脉系统的分布规律,统计后进行3D分型。
2 结果
2.1 左肝门静脉主干分型
本组244例数据,所有门静脉主干向头侧到达分叉部后分成左右一级分支。左肝门静脉主干走行基本固定,从左支横部向左前到达角部,角部左侧发出Ⅱ段分支后延续成矢状部及囊部,矢状部及囊部沿途发出数个二、三级分支供应Ⅲ、Ⅳ段,其中左侧的为Ⅲ段分支,右侧为Ⅳ段分支。本组242例(99.1%)左肝门静脉单独发出,仅2例(0.9%)门静脉右前支与门静脉左支共干,据其将门静脉主干分为两型:左肝门静脉单独发出定义为1型(
图2A),门静脉右前支与门静脉左支共干定义为2型(
图2B)。
2.2 左肝门静脉分支及其3D分型
2.2.1 Ⅱ、Ⅲ段门静脉空间分布及分型
Ⅱ段由角部发出1~3支小分支走向头背左侧象限,其中1支155例(63.5%),2支74例(30.3%),3支15例(6.2%)。本研究据Ⅱ段分支数量将其分为两型,其中1个分支的定义为1型(
图3A),共155例(63.5%),2~3个分支的定义为2型(
图3B、C),共89例(36.5%)。
Ⅲ段发出1~4支小分支,可分布于头侧腹侧左侧象限、足侧腹侧左侧象限及以上2个象限,根据其空间位置将其分为3型:Ⅲ段分支分布于头侧腹侧左侧象限定义为1型(
图4A),共57例(23.4%);分支分布于足侧腹侧左侧象限者定义为2型(
图4B),共129例(52.8%);分支同时走向以上两个象限者定义为3型(
图4C),共58例(23.8%)。
此外,本组数据统计发现Ⅱ、Ⅲ段门静脉分支起始点之间距离为1.7±0.7 cm;本研究将Ⅱ、Ⅲ段门静脉分支起始点之间距离以2 cm为界进一步分为紧密型和离散型:Ⅱ、Ⅲ段门静脉分支起始点之间距离小于2 cm定义为紧密型(
图5A),共162例(66.5%),Ⅱ、Ⅲ段门静脉分支起始点之间距离大于2 cm定义为离散型(
图5B),共82例(33.5%)。
2.2.2 IV段门静脉空间分布及分型
门静脉左支横部分支血管一部分较粗长,可向腹侧越过肝左静脉和肝中静脉Ⅳ段分支平面供应Ⅳa段肝脏,本研究将这一部分起自横部的门短血管也归于Ⅳa段分支;未越过该平面的则归属于供应尾状叶的分支。
Ⅳ段门静脉分支发出1支15例(6.1%),发出2支31例(12.7%),发出3支57例(23.4%),发出4支69例(28.3%),发出5支或5支以上者72例(29.5%)。上述分支可发往头侧腹侧右侧、头侧背侧右侧、足侧腹侧右侧和足侧背侧右侧四个象限。Ⅳb段分支起始点固定,自囊部右侧发出1~7支小分支。Ⅳa段发出1~3支小分支,起始点较为分散,数量不一,其中位于矢状部右侧分支1.12±0.53支,横部分支(门短血管)0.39 ±0.17支。
IV段门静脉据其分支数量及起始部位分为三型:囊部分支呈簇状+矢状部无分支定义为1型(
图6A),共20例(8.2%),囊部分支+矢状部分支定义为2型(
图6B),共207例(85%),囊部分支+矢状部分支+横部分支定义为3型(
图6C),共17例(6.8%)。
2.2.3 门静脉左支横部(第四肝门)血管空间分布及3D分型
本组数据发现门静脉主干在分叉处5 cm范围内的门静脉横部发出3~8支小分支(3.87±1.59)。因发往尾状叶区域的小分支本身承担着向该区域供应门脉血的功能,所以这一类占的比例是最多的,在肝脏的三维重建模型中均可以发现,其向背侧右侧供应尾状叶腔静脉旁部195例(79.9%)、向背侧左侧供应Spiegel叶49例(20.1%)。此外,部分分支向头侧左侧供应Ⅱ段,共8例(3.3%),向头侧腹侧供应Ⅳa段,共27例(11.1%)。
门静脉左支横部血管(第四肝门血管)根据其供应的不同肝段进一步分为三型:分支供应尾状叶定义为1型,共244例(100%),其中,将分支供应Spiegel叶定义为1a型(
图7A),共195例(79.9%);分支供应尾状叶腔静脉旁部定义为1b型(
图7B),共49例(20.1%);分支供应II段定义为2型(
图7C),共8例(3.3%);分支供应IVa段定义为3型(
图7D),共27例(11.1%)。
2.3 肝静脉空间分布及3D分型
本研究244例对象中,重建后均可清晰显示至肝静脉起始位置及相对空间位置关系,其中肝左静脉同肝中静脉共干汇入下腔静脉者139例(57.0%),肝左静脉、肝右静脉及肝中静脉单独汇入下腔静脉者105例(43.0%)。依据肝静脉的相对汇入位置可分为以下两型:将肝左静脉同肝中静脉共干汇入下腔静脉定义为1型(
图8A);肝左静脉、肝中静脉及肝右静脉单独汇入下腔静脉定义为2型(
图8B)。
2.4 脐裂静脉空间分布及3D分型
本研究中出现脐裂静脉者共217例(88.9%),其中汇入肝左静脉主干者122例(汇入点在肝左静脉主干根部2 cm以内者48例,超过2 cm者74例);汇入下腔静脉者共53例;汇入肝中静脉主干者共42例(汇入点在肝中静脉主干根部2 cm以内者14例,超过2 cm者28例)。
依据脐裂静脉的汇入静脉及其汇入点与该静脉根部的距离可分为3型:将脐裂静脉汇入肝左静脉主干定义为1型,共122例(50.0%);进一步分为两个亚型,其中1a型:汇入肝左静脉根部2厘米内(
图9A),共48例(19.7%);1b型:汇入肝左静脉根部2 cm外(
图9B),共74例(30.3%)。脐裂静脉汇入下腔静脉定义为2型(
图9C),共53例(21.7%)。脐裂静脉汇入肝后下腔静脉定义为3型,共42例(17.2%);进一步分为两个亚型,其中3a型:汇入肝中静脉根部2 cm内(
图9D),共14例(5.7%);3b型:汇入肝中静脉根部2 cm外(
图9E),共28例(11.5%)。
3 讨论
微创精准解剖性肝切除术是近年来肝胆外科领域备受关注的话题,随着计算机信息技术的高速发展,三维可视化技术已广泛应用于肝胆外科手术治疗体系,为微创精准解剖性肝切除术的实施创造条件,促进肝切除术由传统的肝叶切除术向肝段及亚肝段切除术转变,在提高手术切除率的同时,也极大降低手术相关并发症的发生率。
本研究以三维可视化技术为基础,探索左肝内血管立体分布规律,并据此进行3D分型,以指导不同左肝内血管分布情况下的手术规划,研究发现,基于三维可视化技术的三维重建可清晰显示门静脉及肝静脉3-4级分支的起始位置、数量、空间走行及相对空间位置关系,操作简易,空间位置关系显露清晰,并据此建立的3D分型,弥补了既往基于尸体、肝脏灌注铸型标本解剖学研究数据来源有限、操作过程较为繁琐、血管空间关系识别困难及难以形成统计学分型及分类方面的缺陷,为精准解剖性肝段及亚肝段切除术提供形态学依据。
本组数据统计发现,门静脉主干走行以1型为主,即门静脉左主干单独发出,2型为门静脉右前支起自门静脉左支主干,不同于cheng研究分型结果及Arti分型结果
[19, 20],其三分叉型,即门静脉主干在肝门处直接分出门静脉左支、门静脉右前支和门静脉右后支,本组数据暂未发现此型分型。对于本研究2型者,若行贯通GateI-III的鞘外法解剖性左半肝切除术
[21],盲目结扎并离断门静脉左主干,则会导致肝脏V、VIII段术后缺血,导致术后肝衰竭的发生,三维可视化技术可术前明确门静脉右前支起始部位,指导术中对其精确标记,在其左侧结扎门静脉左半肝分支,则可安全有效地切除左半肝,有效避免术后肝衰竭的发生;同样的,对于右半肝切除术,不应忽略发自左支的右前支,否则在切除右肝时容易导致大出血
[22]。而对于1型者的解剖性肝切除术,无论行鞘内法还是鞘外法解剖性肝切除术,均可安全有效的实施。
对Ⅱ段门静脉亚分支统计发现,II段门静脉分支最多的为1型,即1个二级分支,其次为2型,即2~3个二级分支,在行解剖性II段切除术或左外叶切除术时,对于1型者,门静脉II段分支分离及离断相对容易,缺血线明显,而对于II型者,需逐一分离并结扎各分支,避免术中及术后出血、胆瘘等相关并发症发生。对III段门静脉亚分支统计后分为三型,1型即分支分布于头侧腹侧左侧象限,此型提示阻断III段门静脉分支,缺血线位置相对较高,行解剖性III段肝切除术难度相对较低,且对于病变位于III段足侧时,在保证病变切缘阴性的同时可行局部切除术,以保留门静脉III段分支;同理,对于2型者,即分支分布于足侧腹侧左侧象限,在病变位于III段头侧时,在保证病变切缘阴性的同时可行局部切除术,以保留门静脉III段分支。此外,由于部分II、III段肝蒂相距较近,缺乏手术操作空间,难以单独将II、III段肝蒂单独分离,实施肝脏左外叶的亚肝段切除术,因此本研究将II、III段门静脉分支起始点之间的距离以2 cm为界,将左外叶分为:紧密型:起始点之间的距离小于2 cm;离散型:起始点之间的距离大于2 cm,此种分型可在术前有效评估解剖性左外叶亚肝段切除术的难度,对于紧密型患者,II、III段肝蒂的单独游离及结扎存在较大困难,此类患者,推荐行左外叶肝切除术
[23],即贯通GateI及GateII,离断左外叶肝蒂;而对于离散型者,可在肝门部肝圆韧带左侧单独游离出II段及III段肝蒂,依据病变所在位置,逐一离断相应肝段肝蒂,精准实施II、III段切除术。
对IV段门静脉亚分支统计并以分支数量及起始部位不同进行的3D分型,将IV段门静脉分为三型,此种分型可有效评估IV段肝段或亚肝段切除术的难度。对于1型者,即囊部分支呈簇状+矢状部无分支,此型IVb段由囊部供血,IVa段考虑由门短静脉供血,此时行解剖性IVb段亚肝段切除术相对容易,从肝圆韧带右侧解剖并逐一离断IVb段肝蒂即可行IVb段切除术,对于IVa段切除术可采用IVb段肝蒂阻断,正染IVa段,但此法难以避免损伤IVb段过多肝实质,且操作较为困难;此外,在IVa段切除、IV段切除或肝中叶切除术同时,需仔细辨认及预先处理粗大的门短静脉,必要时予以缝扎。对于2型者,即囊部分支+矢状部分支,此型IVa段由门静脉矢状部分支供血,无论是行IVb段切除还是IVa段切除,均可分别游离出肝蒂,依据病变所在位置逐一离断相应肝蒂,精准切除病变。对于3型者,即门静脉囊部分支+矢状部分支+横部分支,此型单独行IVb段切除容易,但在行单独IVa段切除术时,由于阻断门静脉矢状部IVa段分支可能由于门短静脉供血致缺血线不明显或术中门短血管处理困难致出血等原因,致手术难度增加,在手术涉及IVa段切除时,应逐一离断IVa段相应肝蒂,并仔细处理门短静脉,必要时予以缝扎,以保证手术的安全性。但本组病人于肝切除术中发现一种变异情况,即IVa段门静脉由囊部向头侧背侧右侧发出,其腹侧被IVb段血管遮盖,此种变异提示,无论是行IVa段或IVb段的切除术,均需充分游离并显露囊部门静脉各分支,并根据切除肝段予以预结扎,待缺血线明显或术中吲哚菁绿导航明确其血管供应肝段才可离断相应分支,以避免临近肝蒂的误伤。
由门静脉左支、右支以及分叉部发出多支小分支,直接滋养邻近的肝脏组织(肝SⅡ、Ⅳ、 Ⅴ、 Ⅵ、 Ⅶ 段以及肝脏尾状叶),称之为“门短静脉”,统称“第四肝门”
[24]。本组数据统计发现,必然于门静脉后壁发出数支门短静脉供应尾状叶;同时,部分于门静脉侧壁发出数支门短静脉供应II段及IVa段。对于1型者,即分支供应尾状叶,在行尾状叶切除术时,三维可视化明确其起始部位及分支数量,根据肝切除术的范围对其进行精确的预处理,如果对这些管壁菲薄的门静脉尾状叶支处理不慎,极易导致局部难以控制的出血,手术操作难度增大甚至被迫放弃手术切除
[25]。对于2型者即分支供应II段,行III段切除时,应充分避免门短血管损伤,避免术后肝脏缺血,而对于II段切除术时,则需重视门短血管,对其彻底结扎。对于3型者,即分支供应IVa段,行IV段或IVa段切除时,应先对门短血管预处理,彻底结扎,避免影响手术操作造成术中难以控制的出血,而行IVb段切除时,通过三维可视化技术明确门短血管分支数量及起始部位,术中精细解剖,避免造成其损伤致术后IVa段缺血。
本研究依据肝静脉的相对汇入位置进行3D分型:1型者即肝左静脉同肝中静脉共干后汇入肝后下腔静脉,2型者即肝左静脉、肝中静脉及肝右静脉单独汇入肝后下腔静脉。不同于Goldsmith分型结果
[26],其III型为肝右静脉及肝中静脉共干后汇入肝后下腔静脉,本研究暂未发现此种分型。此分型的意义在于:对于1型者,在行保留肝中静脉的左半肝切除术时需沿肝中静脉解剖至肝左及肝中静脉共干部分,清晰显露肝左及肝中静脉走行,直视下于共干部位以下离断肝左静脉,避免肝中静脉的误伤及术后肝淤血;同样地,在行左外叶切除术时,也应清晰显露肝左及肝中静脉共干部分,直视下于共干部位以下离断肝左静脉;在行扩大的左半肝切除术时,仍需清晰显露二者共干部分,但此时可一并结扎离断肝左及肝中静脉,手术难度相对较低。对于2型者,则可依据手术切除范围,只需单独解剖肝静脉至汇入下腔静脉的部位即可安全有效的离断相应静脉。
脐裂静脉(UFV),裂静脉或称为肝左内侧上静脉
[27],一般认为是位于囊部上方肝Ⅲ、Ⅳ段门静脉之间,引流S3、S4段区域的静脉血的肝静脉小分支。本组数据统计发现,脐裂静脉出现比例较高,共217例(88.9%),依据其汇入静脉及其汇入点与该静脉根部的距离可分为三型,对其精确分型及理解是精准肝切除及活体左外叶供肝获取的重要基础
[28-30]。对于1a型者,即脐裂静脉汇入肝左静脉部位距离根部小于2 cm,当II段发生恶性肿瘤且侵犯肝左静脉主干时,考虑行扩大的II段切除术联合保留III段
[31],即可在显露脐裂静脉的同时于肝左静脉根部离断静脉,且保留脐裂静脉分支,以保证III段静脉回流通畅;此时若为Ib型,即脐裂静脉汇入肝左静脉部位距离根部大于2 cm,保留脐裂静脉有导致R0切除失败的风险,遂推荐此型行左外叶切除术。对于2型者,即脐裂静脉汇入肝后下腔静脉,此型意义在于行左外叶切除时,应全程显露脐裂静脉汇入至下腔静脉,可有效避免离断肝左静脉时对脐裂静脉的误伤,造成术后IV段淤血等并发症;同样地,当左外叶恶性肿瘤侵犯脐裂静脉,考虑行扩大的左外叶切除术时,也应注意对脐裂静脉的全程显露,并视情况行脐裂静脉及肝左静脉的一并结扎离断或分别结扎离断,以保证施行R0切除,降低肿瘤复发概率。对于3型者,即脐裂静脉汇入肝中静脉,在行左外叶切除术时,不应以脐裂静脉的显露以寻找肝左静脉,应以门静脉矢状部走行及离断左外叶肝蒂所致缺血线为准,精确实施左外叶切除术,保留脐裂静脉;对于保留肝中静脉的左半肝切除术时,应仔细于肝中静脉的左侧结扎离断脐裂静脉;对于3型的亚分型,其对右半肝或扩大的右半肝切除术指导意义相对较大,对于3a型患者,即脐裂静脉汇入肝中静脉部位距离根部小于2 cm,当右半肝恶性肿瘤距离肝中静脉小于1 cm或侵犯肝中静脉主干时,为保证临床R0切除和避免术后剩余肝体积的不足,可显露脐裂静脉的同时离断肝中静脉主干,保留肝中静脉的脐裂静脉汇入部位,不致术后剩余IV段缺血;而此时对于3b型患者,即脐裂静脉汇入肝中静脉部位距离根部大于2 cm者,保留脐裂静脉有导致R0切除失败的风险,则推荐在保留足够肝体积的情况下结扎离断脐裂静脉以行扩大的右半肝切除术。
此外,本研究尚存在一些不足之处:本项研究纳入病例数相对较少,后续研究可继续采用大样本研究以进一步完善左肝血管3D分型;血管分割为半自动手工分割,难以避免分割误差,后续可采用AI辅助自动分割技术以降低误差。
综上所述,基于计算机三维可视化左肝门静脉及肝静脉的3D分型,有助于术前评估解剖性肝段、亚肝段切除术的手术难度并指导采取相应手术方案,为微创精准解剖性肝切除术提供解剖学依据。