三维可视化技术在经皮肾镜碎石术治疗老年鹿角形肾结石中的应用

林艳君　姜　庆　于圣杰　张唯力

(重庆医科大学附属第二医院，重庆　400010)

鹿角形肾结石由于结石体积大，手术操作过程复杂，碎石时间长，因此患者术后并发症较多，一直是泌尿外科治疗的难点之一〔1，2〕。经皮肾镜碎石术(PCNL)是近年新发展的治疗鹿角形肾结石有效的方法，但该手术难点及重点在于建立穿刺通道，结石清除率与手术风险与肾穿刺路径建立及选择有密切的关系〔3〕。加之老年人群由于各器官衰竭，身体耐受性差，因此尽可能减轻手术创伤对患者术后康复具有积极的意义。近年计算机三维可视化技术的出现为PCNL治疗鹿角形肾结石提供更加清晰直观的影像学图像，从而为手术方案的制定提供依据〔4〕。本研究探讨三维可视化技术在PCNL治疗鹿角形肾结石中的应用效果。

1　资料及方法

1.1临床资料2012年1月至2013年12月选取重庆医科大学附属院泌尿外科收治的68例行PCNL治疗的老年鹿角形肾结石患者，纳入标准：①患者术前均经B超或CT确诊；②无合并肝肾功能不全；③心、脑、肺等脏器功能良好；④均知情同意。排除对碘造影剂过敏、病情严重以至于无法配合的患者。根据患者入院时间分为PCNL组(2012年1～12月)32例及三维可视化技术+ PCNL组(2013年1～12月)36例。PCNL组男18例，女14例，年龄61～72岁，平均(63.2±3.5)岁，结石大小0.5～8.0 cm，平均(4.3±0.8)cm；三维可视化技术+ PCNL组男20例，女16例，年龄62～72岁，平均(61.9±3.8)岁，结石大小0.3～8.5 cm，平均(4.8±0.6)cm，两组性别、年龄、结石大小差异无统计学意义(P>0.05)，具有可比性。

1.2方法①原始CT数据的采集:采用飞利浦64排螺旋CT扫描患者肝、胆、胰、脾及腹腔血管等部位，采集患者平扫期、动脉期、门静脉期及静脉期时扫描数据，层厚设置为0.625 mm，扫描后将数据存储于并进行三维重建。②图像三维重建:采用ACDSee软件将患者各期数据转化为BMP格式，并导入图像处理软件中，采用三维动态适应区生长方法提取肾内结石，并进行排序分割，具体操作如下：对感兴趣去选择一种子点为初始点，并计算该子点领域灰度均值，并根据管道系统或目标器官在每秒一百万条指令(MIPS)人工交互面板中设定不同的灰度阈值，并调整阈值以分割出目标图像。根据肾脏结构从CT图像中准确、独立分割出来，并进行三维重建以获得相应组织的模型。③图像处理：将重建后的模型采用STL软件处理，对图像进行去噪、光滑以获得逼真、立体感强的三维模型。为了更好地观察单位模型，采用不同程度透明化处理肾脏，分别观察肾脏不同位置的三维解剖结构，并制成视频。通过三维模型旋转观察肾脏病变部位与相邻脏器不同角度的空间解剖结构。④手术方法:根据三维可视化模型及多角度旋转，观察肾脏内结石大小、部位、数量等信息，同时观察肾脏解剖结构，并进行术前病理诊断及分型，从而制定手术治疗方案并进行术前模拟操作，手术时参照视频进行操作。

1.3观察指标记录两组手术操作时间、术中出血量、平均穿刺通道深度、平均住院时间、结石清除率、随访1年的复发率、术后并发症发生率。

1.4统计学方法采用SPSS17.0统计学软件进行t及χ2检验。

2　结　果

2.1肾结石64排CT数据采集经64层螺旋CT对鹿角形肾结石患者进行图像扫描，层厚为1 mm，可分为平扫期、动脉期、静脉期、肾盂分泌期，CT图像空间分辨率高，图像对比度高，图像噪音伪影少、图像均匀，见图1。

图1　64排螺旋CT 4个时相期患者俯卧位结石图像

2.2肾结石三维模型的建立对三维可视化患者建立肾结石三维模型，所建立的模型轮廓清晰度，并能全面反映肾脏解剖结构，可将肾动脉主干及四级分支充分显示，患者无呼吸运动伪影，血管边缘光滑，能清晰显示肾静脉主干及二级分支，系统管道连续、清晰、自然。三维模型下能直观显示肾系统扩张程度、结石数目及位置。通过调节肾脏透明度后可清晰显示肾内动脉、静脉及集合系统，并缩小、放大及旋转等进行全方位的操作，立体感强，形态逼真。 肾内三维结构能清晰反映患者生理解剖情况，见图2。

2.3两组结石清除率、复发率、并发症发生率对比三维可视化技术+PCNL组结石清除率高于PCNL组

(P<0.05)，术后随访1年的复发率、术后并发症发生率低于PCNL组(P<0.05)，见表1。

2.4两组手术情况及住院时间对比三维可视化技术+PCNL组手术操作时间、术中出血量、平均穿刺通道深度、平均住院时间显著少于PCNL组(P<0.05)，见表2。

图2　肾结石数字化三维模型

表1　两组结石清除率、复发率、并发症发生率对比〔n(%)〕

表2　两组手术情况及住院时间对比

3　讨　论

近年随着影像学技术的发展，疾病的诊断及治疗方法更加多样化，手术模式变得更加精细、准确、智能、微创化及多信息化的方向发展，因此结石的治疗方法也趋于多样化〔5〕。但由于老年鹿角形肾结石较复杂，患者对手术耐受性及抵抗能力较差，因此手术的选择应充分考虑患者自身耐受性、疾病程度、范围、位置及结合医院的技术及仪器设备为患者选择恰当的治疗方法，以达到治愈患者病灶的目的〔6〕。三维可视化技术具有术前精确诊断、术中精确操作的特点，因此能降低结石残余率，提高结石清除率〔7，8〕。本研究结果表明术前行三维可视化手术可有效提高PCNL治疗鹿角形肾结石的治疗效果，最大限度减少术中手术创伤，提高老年患者手术耐受性，因此能有效提高结石清除率，从而降低患者术后复发率。三维可视化技术能清晰显示肾脏内部结构，通过仿真技术及术中导航指导能有效保护手术对肾脏组织的损伤，缩短手术时间，简化手术程度，减轻手术对患者的创伤。

1黄明坦，叶泽兵，李文浩，等.鹿角形肾结石联合治疗中以肾中盏为目标肾盏的临床研究〔J〕.中国医师进修杂志，2014；37(29)：38-40.

2Pinney JR，Melkus G，Cerchiari A，etal.Novel functionalization of discrete polymeric biomaterial microstructures for applications in imaging and three-dimensional manipulation〔J〕.ACS Appl Mater Interfaces，2014；6(16)：14477-85.

3杨文增，张晶，赵春利，等.肋上通道经皮肾镜取石术治疗鹿角形肾结石临床疗效观察〔J〕.中国全科医学，2012；15(15)：1759-61.

4肖林峰，苏昭杰，李文岗，等.三维可视化系统联合纤维胆道镜在肝胆管结石病治疗中的应用〔J〕.中华消化外科杂志，2014；13(4)：281-5.

5王平，陈小伍，方驰华，等.数字医学技术在经皮肝胆道镜碎石治疗肝胆管结石病中的应用〔J〕.中华消化外科杂志，2013；12(5)：352-7.

6项楠，方驰华，范应方，等.三维可视化技术联合3D腹腔镜在肝胆外科的应用〔J〕.中华消化外科杂志，2014；13(4)：306-9.

7Tanigaki T，Takahashi Y，Shimakura T，etal.Three-dimensional observation of magnetic vortex cores in stacked ferromagnetic discs〔J〕.Nano Lett，2015；8(7)：96-8.

8Kaufmann J，Gerds-Li JH，Kriatselis C，etal.Three-dimensional rotational venography of the coronary sinus tree facilitates left ventricular lead implantation for CRT〔J〕.J Interv Card Electrophysiol，2015；15(2)：912-5.