中华医学会数字医学分会
中华医学会外科学分会胆道外科学组
中国医师协会外科医师分会胆道外科医师委员会
中国医师协会临床精准医疗专业委员会
中国研究型医院学会数字智能化外科专业委员会
【关键词】肝胆管结石；三维可视化；虚拟现实；分子荧光影像；靶向碎石
肝胆管结石三维可视化是指用于显示、描述和解释肝胆管结石三维解剖和形态特征的一种工具。其借助CT和（或）MRI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、胆管、血管、结石等目标的形态、空间分布等进行描述和解释，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选择提供决策意见。为规范三维可视化技术在肝胆管结石临床诊治中的应用，中华医学会数字医学分会和中国研究型医院学会数字医学临床外科专业委员会等组织国内专家于2017年制定了《肝胆管结石三维可视化精准诊治专家共识（2017版）》，该共识指导临床应用2年来，有力推动了我国肝胆管结石病外科精准诊治，同时也发现了一些阐述尚不够清晰，内容尚不够完善的问题。鉴于此，共识编委会依据现有文献和国内专家意见，对该共识进行修订和更新，以期更好地指导我国相关工作的开展。
1 肝胆管结石术前影像学诊断评估
肝胆管结石的影像学诊断方法主要有超声、CT、磁共振胰胆管造影（MRCP）和经内镜逆行性胰胆管造影（ERCP）等，但均有一定的局限性。由于胆管内胆汁稀少或经血管途径进入的造影剂难以直接显示胆管，因此，上述检查方法均不能准确涵盖结石分布、定位和胆管狭窄的定位以及胆管树的显示。尽管ERCP及经皮经肝胆管造影（PTC）对此有所弥补，但属于侵入性检查方法，有可能发生严重并发症。以肝脏、胆道三维可视化、3D打印、虚拟现实、吲哚菁绿（ICG）荧光成像技术为代表的数字智能化诊疗技术的出现，为肝胆管结石的术前精准评估、拟定方案以及术中指导手术提供了新的方法。三维可视化技术建立了一种新型的自动化预处理腹部器官组织序列图的模板匹配算法，实现了四期图像同步分割和同步立体可视化显示，其模型清晰，立体显示结石在肝胆管的部位、大小、形态、分布及伴随的胆管状态，及其与门静脉、肝动脉、肝静脉的空间解剖关系。应用于临床后可有效降低肝胆管结石的术后残石率、胆管炎的复发率。
建议：行上腹部超声检查诊断为肝胆管结石后，如需行手术治疗，术前可应用三维可视化技术对详细病情进行精准评估。
2 高质量肝脏亚毫米CT 数据采集方法
对于经超声诊断肝胆管结石尤其是多发性、弥漫性结石的病人，应常规采集上腹部CT强化的图像数据。平扫期、动脉期、门静脉期、肝静脉期的CT图像数据的质量直接影响后续肝胆管结石三维可视化模型的准确性，决定其重建的效果。采集高质量的图像数据不仅与扫描设备有关，还与技师操作水平和扫描参数的设置有关。术前对病人进行64或256排螺旋CT扫描，采用0.625～1.250 mm层厚扫描。扫描后将图像数据传输至Mxview图像后处理工作站，并通过储存设备导出。
建议：临床医师与影像科医师及技师一起，优化扫描参数，采集高质量CT图像数据，为建立精准的肝胆管结石三维可视化模型进行病情评估奠定基础。
3 肝胆管结石三维可视化质量控制体系
由于肝胆管结石病情复杂，若术前评估不够精准，常导致临床医师对病情的误判，以致手术方案拟定不够稳妥，导致病人术后病情继续发展或结石复发，病人遭受多次手术的痛苦。因此，术前三维可视化评估质量控制体系的建立对科学掌握病情十分重要。三维重建应遵循以下质量控制原则：（1）CT扫描时应嘱病人屏住呼吸，避免不同分期间图像的分割和配准困难。（2）原始CT检查图像质量应符合三维重建软件的的最低标准。（3）三维重建应由具有资质的人员进行。（4）三维模型应由高年资外科医生和影像科医生共同进行人工核对和修改。只有经过标准化和严格质量控制把关的三维可视化模型才能用于指导临床实践。
目前，我国尚缺乏肝胆管结石的三维重建标准化流程，给临床实践和研究造成极大不便。为了使三维重建更好地应用于肝胆管结石诊治，迫切需要统一的评价标准和同质化操作流程，使此项技术程序化、规范化和常规化。
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，本共识制定了三维可视化诊疗流程质量控制步骤和质量评分，以帮助评估其应用的效果，其中设定16个关键点，详细说明见表1。
建议：肝胆管结石病的三维重建必须建立严格的质量控制体系，由有资质的临床医师和影像学医师共同实施，并经高年资医师核实把关，用于指导临床。
4 肝胆管结石三维可视化模型的建立
将薄层CT数据经过图像工作站处理，导入三维可视化立体成像软件系统进行程序分割、重建。通过调节肝脏透明度，同时显示肝脏和肝动脉，肝静脉，门静脉的一级、二级、三级分支等结构；显示狭窄胆道和一级至四级扩张胆管；显示结石大小、形态、分布。通过对模型的旋转观察，清晰地了解各管道结构之间的空间位置关系。
建议：临床上应用于三维可视化研究的软件较多，多数可在单计算机上工作，建议根据设备条件选择使用。
5 三维可视化肝胆管结石个体化肝脏分段和体积计算
进行肝胆管结石肝脏分段和体积计算的目的：一是精确定位结石部位，指导精准靶向碎石、取石术；二是对需要行肝脏切除术病人，通过术前虚拟仿真手术，选择合理方案，指导精准肝切除。既往仅根据Couinaud分段法进行肝脏分段，由于此方法是离体肝铸型的研究结果，不一定符合每例病人肝脏的实际情况，当发生变异时难以准确评估。为加强手术方案的合理制定和安全实施，可应用三维可视化技术，利用其在活体组织中展示出的血流拓扑关系（图1），根据“每一个功能区域的肝段都是由独立的门静脉供血和肝静脉回流所决定”的原则，针对病人的肝静脉、门静脉特点，进行在体组织个体化肝脏分段体积计算。具体可参照《复杂性肝脏肿瘤三维可视化精准诊治指南（2019版）》实施。
建议：肝胆管结石术前根据血流拓扑关系进行肝胆管结石三维可视化个体化肝脏分段和体积计算，对外科治疗方案有重要指导意义。
6 三维可视化脉管分型
根据获得的个体化肝脏、脉管、结石及腹腔血管和周围器官的三维可视化图像，观察、分析肝脏、胆管、结石和肝内血管。对于无肝脏萎缩、肥大或胆汁性肝硬化病人，三维可视化个体化肝动脉分型参照Michels分型，可分为：（1）Ⅰ型，肝总动脉由腹腔动脉干发出。（2）Ⅱ型，肝左动脉由胃左动脉发出。（3）Ⅲ型，肝右动脉来自肠系膜上动脉。（4）Ⅳ型，肝左动脉由胃左动脉发出，肝右动脉来自肠系膜上动脉。（5）Ⅴ型，副肝左动脉起自胃左动脉。（6）Ⅵ型，副肝右动脉起自肠系膜上动脉。（7）Ⅶ型，副肝左动脉起自胃左动脉，副肝右动脉起自肠系膜上动脉。（8）Ⅷ型，副肝左动脉起自胃左动脉、肝右动脉来自肠系膜上动脉，或肝左动脉由胃左动脉发出、副肝右动脉起自肠系膜上动脉。（9）Ⅸ型，肝总动脉起自肠系膜上动脉。（10）Ⅹ型，肝总动脉起自胃左动脉。三维可视化肝静脉分型可分为：（1）Ⅰ型，肝左、肝中、肝右3支肝静脉分别单独汇入下腔静脉。（2）Ⅱ型，肝左静脉和肝中静脉合成短干后汇入下腔静脉。（3）Ⅲ型，肝中静脉和肝右静脉合成短干后汇入下腔静脉。三维可视化门静脉分型可分为：（1）正常型，门静脉主干在肝门处分为左支和右支（图2a）。（2）Ⅰ型变异，门静脉主干在肝门处呈三叉状直接分为左支、右前支和右后支（图2b）。（3）Ⅱ型变异，门静脉主干先发出右后支，向上行分为右前支和左支（图2c）。（4）Ⅲ型变异：门静脉右支水平分出前支和后支（图2d）。（5）Ⅳ型变异：门静脉左支水平段缺如；特殊变异，门静脉左支来自于右前支（图2e）。
对于患有弥漫型肝胆管结石，发生肝脏萎缩或胆汁性肝硬化，尤其是引发萎缩-肥大复合征的病人，应高度警惕由此引起的各脉管系统的病理性形态变异，例如：因右肝内胆管结石致左肝肥大、右肝萎缩后血管变异，门静脉左支粗大、右支萎缩（图2f）；左肝内胆管结石时左肝萎缩、门静脉左支不显影等。此时，辨析肝脏脉管三维可视化分型对选择手术方式、降低手术并发症发生率和风险尤为重要，可根据三维可视化血流拓扑关系建立的新型肝脏分段方法，准确辨析实体肝脏各脉管分型、特点及其与含结石的病变肝段的关系，以此拟定精准治疗方案。
建议：对须行手术病人，术前根据三维可视化血流拓扑关系建立脉管模型并进行分析，立体化、全方位、多视角动态观察肝脏各个脉管结构，注重辨析各脉管的生理性解剖，尤其是因肝胆管结石萎缩-肥大复合征引发的病理性解剖变异，以指导制定合理的手术方案。
7 肝胆管结石三维可视化临床诊断及数字化分型
为方便外科医师选择合理的治疗方案，可将肝胆管结石病人的临床诊断分为3种情况：（1）首次进行外科治疗前的结石。（2）结石曾行外科治疗。（3）合并胆汁性肝硬化。对于从未进行外科治疗、一般情况较好的病人，应根据中华医学会外科学分会胆道外科学组制定的《肝胆管结石诊断治疗指南（2007版）》，依据三维可视化评估结果和所在单位条件，制定手术方案，做好充分的准备工作予以实施，避免病人出现仅缓解症状、术后病情不断反复甚至加重的多次手术情况。对于已做过手术甚至是多次手术、且合并胆汁性肝硬化、门静脉高压症的病人，更应注意应用三维可视化技术对病情进行精准评估，并结合全身及肝脏功能，对病人制定适宜的个体化治疗方案和围手术期处理方案，确保手术安全、有效实施。
在三维可视化技术构建的立体化模型中，肝内“胆管树”和“血管树”立体形态及相互关系、结石的大小及其在各肝段胆管内的分布、胆管狭窄程度和范围、血管变异、肝脏有无萎缩等均可得到清楚显示。在进行临床诊断时，可参考结石分布位置（location，L）、胆管狭窄（stenosis，S）、胆管扩张（distention，D）、肝硬化（cirrhosis，C）等因素对肝胆管结石进行数字化诊断分型。例如：肝胆管结石LⅡ 、LⅥ 、LⅦ，SⅡ、SⅥ、SⅦ，DⅡ、DⅥ、DⅦ，C，依次分别表明肝2、6、7段结石，2、6、7段胆管狭窄，远端胆管扩张，肝硬化。这种数字化诊断分型有助于制定更合理的手术方案。
建议：结合病人的不同情况，对肝胆管结石进行三维可视化数字化诊断分型，将结石分布及病变胆管的立体认识精细到肝段水平，有利于制定更加合理的外科治疗方案。
8 术前规划和仿真手术
利用三维可视化系统对肝胆管结石术前行仿真手术，有助于寻找最佳的手术入路和治疗方式（图3～4）。仿真手术系统具有交互操作性、可重复性等优点，可以模拟及预估实际手术中可能出现的复杂和险要情况。通过不同手术方案的模拟，比较其优劣，为病人制定合理的个体化手术方案。
建议：有条件和设备的单位，可行仿真手术。
9 三维可视化肝脏3D 打印在复杂性肝胆管结石诊治中的应用
经过三维可视化软件重建后，肝脏3D 打印可以真实还原器官在体内的特征，使人体肝脏在三维可视化的基础上进一步接近现实（图5），其优势包括：（1）可真实立体地通过物理模型展现结石的部位、大小、形态，全方位观察结石和脉管关系。（2）术中提供直观、实时的间接导航。
建议：在有条件和设备的单位，对复杂性肝胆管结石或肝胆管结石合并胆汁性肝硬化须行肝移植的病人，术前可进行肝脏3D打印，用于术中指导手术。
10 虚拟现实（VR）技术在复杂性肝胆管结石的应用
VR技术可为术者在复杂性肝胆管结石术前规划时提供各种感官的模拟，使其对结石分布、胆管狭窄等情况的认识更加清晰和深刻。将三维可视化模型STL格式文件导入高质量开发引擎（unreal engine 4，UE4）中，在VR环境中进行建模，使个体化三维模型在VR中显示。操作者可通过佩戴VR眼镜及操纵手柄融入VR环境，通过沉浸式人机交互模式，更真实、立体地观察及操控三维模型（图6）。
建议：在有条件和设备的单位，对复杂性肝胆管结石或肝胆管结石合并胆汁性肝硬化须行手术治疗的病人，术前可利用VR技术进行手术模拟，协助术前规划和术中指导。
11 应用三维可视化技术指导肝胆管结石的精准治疗
11.1 三维可视化技术指导精准肝切除术实施规则性肝切除术切除病变肝段、以最大限度地清除含有结石、狭窄及扩张胆管的病灶是治疗肝内胆管结石的最有效手段。必要时须拟定次全肝切除术去除病灶，甚至肝移植术治疗终末期肝病。大量的临床实践已证实，不去除含结石、尤其是有狭窄胆管的病灶，导致结石复发、反复感染，甚至最终导致胆管癌变、胆汁性肝硬化，是肝胆管结石治疗失败的主要原因。应用三维可视化技术对肝胆管结石病人进行肝脏分段、脉管分型、临床数字化诊断等，有助于指导制定更加适合于病人实际情况的精准手术方案，并可安全实施。
建议：对具有手术指征的病人，术前应用三维可视化技术拟定精准手术方案，最大限度地争取清除病灶和安全实施手术。
11.2 三维可视化技术指导微创外科技术治疗肝胆管结石随着数字化微创技术的发展，在去除病灶的基础上，结合各种微创外科以及内镜技术，出现了很多新的治疗方式。
11.2.1 三维可视化技术指导腹腔镜或机器人肝段切除术联合胆道镜靶向碎石、取石术如肝胆管结石病人符合肝切除治疗的适应证，可行三维可视化技术指导腹腔镜或机器人肝段切除术联合胆道镜靶向碎石、取石术（图7）。
11.2.2 三维可视化技术指导开腹肝段切除术联合胆道镜靶向碎石、取石术对既往腹部手术造成腹腔粘连，肝门部胆管严重狭窄或转位须行胆管整形，存在肝段萎缩的病人，如该单位不具备实施腹腔镜或机器人肝段切除术的条件，可行三维可视化技术指导开腹肝段切除术联合胆道镜靶向碎石、取石术（图8）。
11.2.3 三维可视化技术指导经窦道胆道镜靶向碎石、取石术如需清除残余或复发的肝胆管结石，只要存在胆管支撑管或引流管，可采用三维可视化技术指导经窦道胆道镜（软镜或硬镜）靶向碎石、取石术。由于灌洗水大部分经胆总管下端进入肠道，因此，可以有计划地选择分期治疗（图9）。
11.2.4 三维可视化技术指导经皮经肝胆道硬镜碎石、取石术经皮经肝硬质胆道镜碎石术（percutaneous transhe⁃patic cholangioscopic lithotripsy，PTCSL）系在超声引导下：（1）三维可视化技术指导经皮肝胆道引流（PTBD），1周后扩窦道1次，2周后分次扩至约16F；也可进行一期穿刺、置管、碎石取石术。（2）三维可视化技术指导胆道硬镜靶向碎石、取石（图9）。三维可视化肝脏模型可以进行整体的观察、靶向穿刺，避免胆管撕裂及损伤肝静脉、门静脉等（图10）。对于老年人或因化脓性胆管炎及身体状况不能耐受复杂手术治疗的病人，可选择三维可视化技术指导经皮经肝胆道硬镜碎石、取石术，有计划地分期治疗。
11.3 三维可视化技术指导肝胆管结石合并胆汁性肝硬化病人的治疗肝胆管结石合并胆汁性肝硬化常须联用多种手术方式处理，而手术的难度和风险又较大，须个体化设计胆管结石手术方案。应根据病人肝功能Child-Pugh分级、术者经验、设备条件和三维可视化评估结果，选择上述相应手术方式或肝移植。
11.4 三维可视化技术指导肝移植术对于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，无法通过部分肝切除术、胆肠吻合术或胆道镜取石术完全清除结石、严重影响生活质量等肝胆管结石终末期病人，如有条件，可选择行肝移植术。因肝动脉变异常见，如进行活体肝移植时，术前须对供体肝动脉进行三维可视化技术分析。
建议：根据肝胆管结石三维可视化分析结果，结合病人肝功能情况、医院设备条件和术者经验选择相应的手术方式。
12 三维可视化技术指导肝胆管结石合并胆管癌的诊断治疗
反复发作的肝胆管结石有可能发生胆管癌、胆管细胞性肝癌，目前的三维可视化技术尚为影像学技术，无法实现精准的分子影像学术前评估和病理学诊断，但对于超声检查示胆管壁异常增厚、肝内见可疑占位性病变、临床出现血清肿瘤标记物升高的肝胆管结石病人，应高度警惕胆管癌的发生，除完善有关胆管癌的术前各项临床检查外，可参照《肝门部胆管癌三维可视化精准诊治专家共识》、《复杂性肝脏肿瘤三维可视化精准诊治指南（2019版）》，术前应用三维可视化技术进行相关评估和制定手术预案，术中应用超声及快速病理学检查明确诊断，如确诊为胆管癌或胆管细胞性肝癌，则及时按照手术预案实施根治性手术治疗。
建议：对肝胆管结石疑似并发胆管癌、胆管细胞性肝癌的病人，可在完善其他各项检查的基础上，应用三维可视化技术进行病情评估和拟定根治性手术预案，根据术中快速病理学检查结果最终确定手术方案。
13 吲哚菁绿（indocyanine green，ICG）荧光成像
基于ICG 静脉注射后50%经胆道系统排泄的特征，对肝胆管结石病人术中应用ICG荧光成像技术，协助寻找肝脏背段胆管扩张部位（图11），识别肝脏萎缩、变异和变形胆道，判断肝段切除和肝切除术界线，侦测残肝断面胆汁漏；对疑似、并经快速病理检查诊断为合并胆管癌者，有助于界定肿瘤边界，侦测肝门部淋巴结转移等。
建议：复杂性肝胆管结石病人术中使用ICG荧光成像，协助诊断和导航手术。
14 术后随访和评价
对放置胆道支撑管或T管引流的病人，术后可行直接胆道造影和（或）CT增强扫描复查。对肝胆管结石有计划的经窦道进行分期碎石、取石术的病人，应加强支撑管或T管的保护。
建议：术后采用直接胆道造影或CT增强扫描复查，三维可视化技术评估疗效，进行随访。
在临床上，肝胆管结石的诊治一直是胆道外科的难点与热点问题。目前，由于三维可视化技术能够清晰的显示结石的部位、大小和分布，胆管狭窄的部位、长度和程度，以及肝脏的整体状况，可引导精准手术的实施，其技术优势和意义已受到高度重视，正在我国逐步普及开展。建议对拟行外科治疗的肝胆管结石、尤其是复杂的弥漫型结石病人，术前对目标病灶进行三维可视化精准分析，术中进行实时导航，术后密切观察随访，以使该项技术为病人获得精准诊治和最佳的康复效果发挥强有力的支持作用。
《肝胆管结石三维可视化精准诊治专家共识（2019版）》编写委员会
总审定：刘允怡
编写委员会主任委员：姜洪池，梁力建，全志伟，方驰华
参与讨论者（按姓氏汉语拼音排序）：鲍苏苏，蔡秀军，蔡相军，陈亚进，陈规划，程树群，戴朝六，方驰华，范应方，樊嘉，耿小平，姜洪池，江艺，荚卫东，孔德兴，梁力建，刘颖斌，刘连新，卢绮萍，刘允怡，刘景丰，区金锐，彭宝岗，全志伟，孙诚谊，田利国，汤朝晖，项楠，殷晓煜，杨扬，杨剑，张绍祥，张学文，张必翔，张太平，周伟平，智绪亭，曾宁
执笔者：方驰华，卢绮萍，蔡伟
参考文献：略
文章来源：中国实用外科杂志2019 年10 月第39 卷第10 期
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