CN112245006B - 一种基于三角模型的肝脏肿瘤手术方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于三角模型的肝脏肿瘤手术方法及系统，包括获取肝脏肿瘤最大截面图；根据所述肝脏肿瘤最大截面在肝脏表面的投射点和图中的肿瘤最深处构建三角模型，通过计算确定肝脏表面切入点、以及切入角度和切入长度，从切入点向左右展开足够宽的肝断面以进行手术操作。上述方案通过三角模型来规划肝脏肿瘤的手术切除，尤其适合中肝叶上段肿瘤的切除，不需要复杂设备，术中可操作性强。

Description

一种基于三角模型的肝脏肿瘤手术方法及系统

技术领域

本发明涉及手术领域，具体涉及一种基于三角模型的肝脏肿瘤手术方法及系统。

背景技术

肝脏外科手术已经迎来了术前三维可视化规划和术中荧光实时导航的时代，这些技术的确提高了我们手术的精准程度和肿瘤学意义上的根治彻底性。但由于肝脏解剖的复杂程度，在中肝叶上段肿瘤的切除中这两项技术还有其局限性，临床实践中三维可视化与实际情况不符以及荧光染色的操作复杂性，同时昂贵的荧光手术设备和三维成可视化技术在普通医院很难推广普及。

中肝叶上段肿瘤的概念，横跨左、右肝叶，具有独特的解剖特点，位于肝脏靠头侧中央区域，不同于肝脏边缘区域，中肝叶上段肿瘤如果做段切除，切除面多是以肿瘤为中心呈360°半球面，比邻第二肝门三支肝静脉主干，术中容易损伤粗大的肝静脉回流属支，造成大出血。如何规划中肝叶上段肿瘤的切除范围是目前腔镜肝切除的难点之一。

若选择荷瘤区域的选择性的阻断配合荧光反染，需要沿着第一肝门的Glissonian鞘向肝实质内分离，切开部分肝实质，切断中肝叶下段部分的分支后才能完全显露出上段的目标荷瘤区域实施负染。寻找荷瘤区域荧光染色的方法虽然精准，但游离肝蒂增加了出血的风险。

若使用术中超声定位到目标肝段的门脉分支穿刺染色，来决定手术切除范围，需要合并穿刺多支肝蒂，对穿刺染色技术要求较高，且存在误染和漏染的情况。若先从头侧第二肝门向足侧劈开肝实质，找到肝中静脉或裂间静脉后，再寻找目标肝蒂，也增加了手术的副损伤。

中肝叶上段肿瘤切除范围的确定还缺乏一种统一的可规划的入路。其关键问题是如何确定断肝平面的切入点以及离断面的切入深度，来保证足够的切缘。

发明内容

为了解决上述现有技术中的问题，本发明提供一种基于三角模型的肝脏肿瘤手术方法，根据所述肝脏肿瘤最大截面在肝脏表面的投射点和图中的肿瘤最深处构建三角模型，通过计算确定肝脏表面切入点、以及切入角度和切入长度，从切入点向左右展开足够宽的肝断面以进行手术操作。

一种基于三角模型的肝脏肿瘤手术方法，所述方法包括：

获取肝脏肿瘤最大截面图；

根据所述肝脏肿瘤最大截面在肝脏表面的投射点和图中的肿瘤最深处构建三角模型，通过计算确定肝脏表面切入点、以及切入角度和切入长度。

优选地，所述根据肝脏肿瘤最大截面在肝脏表面的投射点和图中的肿瘤最深处构建三角模型包括：

选取所述肝脏肿瘤最大截面在肝脏表面的投射点，标记为点A；

选取所述肝脏肿瘤最大截面图中的肿瘤最深处，标记为点D；

连接点A和点D并延长AD到点C,定义AC为第一直角边、DC为切缘，测量得到AC距离值；

基于预先定义的切入角度α，以所述点C为顶点构造斜边BC，使得点B位于肝脏表面，且∠ABC＝α，△BAC为直角三角形，∠BAC＝90°，所述点B为肝表面的手术切入点、BC为手术切入长度。

优选地，所述肝脏最大截面图的获取方式包括：CT扫描成像和核磁共振成像。

优选地，所述切入角度α的预设范围根据腹腔镜工作角度和手术操作角度进行定义。

进一步地，所述切入长度BC的计算公式为：

式中，B为手术切入点，AC表示术前测量的距离值，BC表示切入点距离肿瘤长度—切入点到最深切缘的距离，α表示在预设范围内选取的切入角度。

进一步地，通过下式计算所述肝脏表面切入点B距离所述点A的长度AB为：

基于预先定义的切入角度α和计算后获取的所述AB长度，确定所述肝脏表面切入点B的具体位置。

一种基于三角模型的肝脏肿瘤手术系统，所述系统包括：

获取模块，用于获取肝脏肿瘤最大截面图；

构建模块，用于根据所述肝脏肿瘤最大截面在肝脏表面的投射点和图中的肿瘤最深处的延长点构建三角模型；

计算模块，用于通过计算确定肝脏表面切入点、以及切入角度和切入长度。

优选地，所述构建模块包括：

第一选取单元，用于选取所述肝脏肿瘤最大截面在肝脏表面的投射点，标记为点A；

第二选取单元，用于选取所述肝脏肿瘤最大截面图中的肿瘤最深处，标记为点D；

测量单元，用于连接点A和点D并延长AD到点C,定义AC为第一直角边、DC为切缘，测量得到AC距离值；

定义单元，用于基于预先定义的切入角度α，以所述点C为顶点构造斜边BC，使得点B位于肝脏表面，且∠ABC＝α，△BAC为直角三角形，∠BAC＝90°，所述点B为肝表面的手术切入点、BC为手术切入长度。

优选地，所述计算模块包括：

第一确定单元，用于通过下式计算所述切入长度：

式中，B为手术切入点，AC表示术前测量的距离值，BC表示切入点距离肿瘤长度—切入点到最深切缘的距离，α表示在预设范围内选取的切入角度。

优选地，所述计算模块还包括：

第二确定单元，用于通过下式计算所述肝脏表面切入点B距离所述点A的长度AB为：

并基于预先定义的切入角度α和计算后获取的所述AB长度，确定所述肝脏表面切入点B的具体位置。

本发明的有益效果体现在：

1、本发明为中肝叶上段肿瘤切除范围的确定了一种统一的可规划的入路。

2、本发明可以确定并计算断肝平面的切入点以及离断面的切入深度，进而来保证足够的切缘。

3、通过本发明来规划中肝叶上段肿瘤的手术切除，不需要复杂设备，术中可操作性强，有效的弥补了术前三维可视化规划中临床实践中三维可视化与实际情况不符的情况，以及荧光染色的操作复杂性、成功率问题以及由于交通支导致的混杂干扰等情况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明基于三角模型的肝脏肿瘤手术方法流程图；

图2为本发明系统工作原理示意图；

图3为本发明用于肝叶上段肿瘤手术的三角模型示意图；

图4为本发明用于肝叶上段肿瘤手术切入点、切入角度和切入长度的三角模型结构图；

图5为本发明用于肝叶上段肿瘤手术最深切入点C的局部示意图；

附图中，1、肝脏肿瘤最大截面图，2、获取模块，3、构建模块，301、第一选取单元，302、第二选取单元，303、测量单元，304、定义单元，4、计算模块，401、第一选取单元，402、第二选取单元，5、输入设备、6、显示设备。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

本发明具体实施例提供一种基于三角模型的肝脏肿瘤手术方法，如图1所示，所述方法包括：

S1获取肝脏肿瘤最大截面图；

S2根据所述肝脏肿瘤最大截面在肝脏表面的投射点和图中的肿瘤最深处构建三角模型，通过计算确定肝脏表面切入点、以及切入角度和切入长度。

基于同一发明构思，上述方案应用于以下具体实施例中：

实施例1

结合图2和图3，手术开始前，通过CT扫描成像或者核磁共振成像获取肝脏肿瘤最大截面图1，获取模块2获取由CT扫描成像或者核磁共振成像获取所述肝脏肿瘤最大截面1，并上传至构建模块3，所述构建模块3，用于根据所述肝脏肿瘤最大截面1在肝脏表面的投射点和图中的肿瘤最深处构建三角模型，如图3，具体如下：

构建模块3包括的第一选取单元301选取所述肝脏肿瘤最大截面在肝脏表面的投射点，标记为点A；

构建模块3包括的第二选取单元302选取所述肝脏肿瘤最大截面图中的肿瘤最深处，标记为点D；

构建模块3包括的测量单元303，连接所述点A和点D并延长AD到点C,定义AC为三角模型的第一直角边、DC为切缘并在CT扫描成像或者核磁共振成像获取肝脏肿瘤最大截面1中测量得到AC距离值；

根据腹腔镜工作角度和手术操作角度在不同手术中的需求的不同，在手术执行之前预先定义的切入角度α，通过输入设备5输入构建模块3包括定义单元304，定义单元304根据以所述点C为顶点构造直角三角形斜边BC，使得点B位于肝脏表面，且∠ABC＝α，△BAC为直角三角形，∠BAC＝90°，所述点B为肝表面的手术切入点、BC为手术切入长度。

所述构建模块3将上述构建信息传输至计算模块4，所述计算模块4，用于通过计算确定具体手术中肝脏表面切入点、以及切入角度和切入长度，具体计算如下：

所述计算模块4包括：

第一确定单元401，用于通过下式计算所述切入长度：

式中，B为手术切入点，AC表示术前测量的距离值，BC表示切入点距离肿瘤长度—切入点到最深切缘的距离，α表示在预设范围内选取的切入角度。

所述计算模块4还包括：

第二确定单元402，用于通过下式计算所述肝脏表面切入点B距离所述点A的长度AB为：

并基于预先定义的切入角度α和计算后获取的所述AB长度，确定所述肝脏表面切入点B的具体位置，并通过显示设备6将手术需要的切入点B、切入角度α、切入长度BC进行显示。

实施例2

以某患者的转移性肝癌为例，肿瘤位于S8腹侧段，距离肝表面2-3cm，术前核磁共振成像获取肝脏肿瘤最大截面图紧贴P8，深在肝实质内2-3cm，术中找到术前核磁共振成像获取肝脏肿瘤最大截面1，获取单元2获取后传输至构建模块3，第一选取单元301确定肝表面的A点，第二选取单元302获取肿瘤最深处D，测量单元303连接点A和点D并延长AD到点C,测量得到AC距离值获取的AC距离5.6cm，其中切缘DC＝1cm,通过输入设备6输入手术预设切入角度α＝45°，第一确定单元401计算获BC＝7.9cm，第二圈定单元402获取AB＝5.6cm，从而确定切入点B，从切入点B向左右展开肝切面，切入深度直达BC为7cm左右时遇见肝中静脉主干中止更深的切除，术前规划的BC长度为7.9cm，实际切除中为了保留肝中静脉主干，误差为0.9cm，从肿瘤的剖面图中来看切缘为0.6cm，误差为0.4cm，对于深在肝实质的肿瘤，0.6cm的切缘治疗范围大于射频。

如图4所示，在具体手术操作时，术中通过超声找到术前对应的肝脏肿瘤最大截面，在肝表面标注肿瘤A点，即肿瘤在截面上距离肝脏表面最近一点的投影。根据术前测量的AC的长度值b’确定肝表面切入点B；按照设定的切入角度α，由浅入深，以构建的虚拟直角三角形的C点为中心，从B点向左右展开足够宽的肝断面，切除过程按照BC长度在肝断面向肝内一直切到C点，一般2cm以下即会遇到S4a或S8段的Glissonian分支，3cm左右可遇到肝中静脉S4a和S8的属支，均逐一切断。

如图5所示，在本发明的术前规划方案中，构建的三角形，代表肝脏表面切入点B和切入最深点C构成的一个截面。在手术切除过程中，以肿瘤为中心将该截面向左右推展开，即能完全涵盖肿瘤区域，且保证切缘。按照

切入角度值α可以代表腹腔镜从足侧看过去的视野范围，角度越大，说明切面越深，腔镜下越不易从足侧观察到肝切面上的重要管道，反之，越小则视野越好，便于肝切面重要管道显露、切断以及止血等处理，但切入点B距离肿瘤越远，切除的正常肝组织越多。在中肝叶上段肿瘤的切除手术中由于镜头为30°视角，切入角度值α角度可以设定在30-45°之间，则通过镜头可以清楚的显示肝切面深部的管道结构。根据上述公式可知，在切入角度值α＝45°时，sinα最大，在AC长度值b’确定的情况下能保证BC，最短，即切除正常肝量最少，且能够充分显露出肝断面上的重要管道。但是需要手术团队通过默契地配合；反之，若手术团队刚起步，经验不很成熟，可尽量减小切入角度值α，延长肝切除线BC长度，选择更远的切入点B。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (3)

1.一种基于三角模型的肝脏肿瘤手术系统，其特征在于，所述系统包括：

获取模块，用于获取肝脏肿瘤最大截面图；

构建模块，用于根据所述肝脏肿瘤最大截面在肝脏表面的投射点和图中的肿瘤最深处的延长点构建三角模型；

计算模块，用于通过计算确定肝脏表面切入点、以及切入角度和切入长度；所述构建模块包括：

第一选取单元，用于选取所述肝脏肿瘤最大截面在肝脏表面的投射点，标记为点A；

第二选取单元，用于选取所述肝脏肿瘤最大截面图中的肿瘤最深处，标记为点D；

测量单元，用于连接点A和点D并延长AD到点C,定义AC为第一直角边、DC为切缘，测量得到AC距离值；

定义单元，用于基于预先定义的切入角度α，以所述点C为顶点构造斜边BC，使得点B位于肝脏表面，且∠ABC＝α，△BAC为直角三角形，∠BAC＝90°，所述点B为肝表面的手术切入点、BC为手术切入长度。

2.根据权利要求1所述的一种基于三角模型的肝脏肿瘤手术系统，其特征在于，所述计算模块包括：

第一确定单元，用于通过下式计算所述切入长度：

式中，B为手术切入点，AC表示术前测量的距离值，BC表示切入长度，α表示在预设范围内选取的切入角度。

3.根据权利要求1所述的一种基于三角模型的肝脏肿瘤手术系统，其特征在于，所述计算模块还包括：

第二确定单元，用于通过下式计算所述肝脏表面切入点B距离所述点A的长度AB为：

并基于预先定义的切入角度α和计算后获取的所述长度AB，确定所述肝脏表面切入点B的具体位置。

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