李炯明 王光 刘建和 姜永明 张劲松 方克伟 石鑫 Prashant Mishra

·论著·

集合系统CT三维重建精准指导经皮肾镜手术目标肾盏选择和穿刺的临床研究

李炯明 王光 刘建和 姜永明 张劲松 方克伟 石鑫 Prashant Mishra

目的 探讨集合系统CT三维重建帮助经皮肾镜手术(PCNL)精准进行目标肾盏选择和目标肾盏穿刺的可行性和安全性。方法 肾结石PCNL患者196例，均行术前腹部泌尿系平片(KUB)、静脉肾盂造影(IVU)、CT平扫和增强扫描，分别获取肾结石、集合系统及肾脏周围器官的CT三维影像,在集合系统三维重建后面观影像上确定最佳PCNL目标肾盏，将确定的目标肾盏通过影像转化技术标识在IVU影像上,C臂机引导下穿刺该目标肾盏建立手术通道。结果 所有PCNL手术均按术前的规划实现了精准穿刺目标肾盏建立手术通道，196例患者术中、术后无严重出血、邻近器官损伤等并发症，均未输血。鹿角形肾结石手术无石率为88%，肾盂肾盏结石94.1%。结论 通过对影像的技术转化，将CT集合系统三维重建确定的目标肾盏准确标识在IVU影像上，指导PCNL术中对目标肾盏进行精准选择和精准穿刺，建立更加安全的手术通道，最大程度降低PCNL出血和器官损伤等并发症。

经皮肾镜手术; CT三维重建; 目标肾盏; 精准穿刺

选择最佳目标肾盏，建立经肾后穹隆部入路的手术通道，是确保经皮肾镜手术(PCNL)最大程度清除结石，有效降低手术并发症的关键。传统的PCNL，主要依靠静脉肾盂造影(IVU)影像来选择目标肾盏和引导对目标肾盏的穿刺。IVU得到的是前后重叠投影在一起的平面影像，难以在此影像上对前盏及后盏进行精确分辨。因此，PCNL术中存在着误穿肾前盏建立手术通道的风险。另一方面，由于IVU的影像不能反映手术通道周围器官的解剖情况，存在着器官损伤的风险。随着CT成像技术的进步，应用CT三维成像来规划PCNL手术已得到广泛应用[1-3]。2014年10月～2016年8月，我们采用将CT三维成像确定的目标肾盏转化在IVU影像上的方法，指导PCNL术中对目标肾盏的穿刺和建立手术通道，安全实施PCNL手术196例，取得了较好的临床疗效。现报道如下。

对象与方法

一、对象

肾结石患者196例，男141例，女55例，年龄7～72岁。结石位于左侧102例，右侧94例，结石直径22～72 mm，其中鹿角形结石43例，肾盂及肾盏多发结石62例，肾盂结石56例，肾盏结石45例。结石合并感染18例，术前行穿刺造口引流。所有患者术前行泌尿系平片(KUB)、IVU或逆行肾造影以及结石、肾盂集合系统和邻近器官CT三维重建。所有PCNL手术均为俯卧位C臂机引导下完成。17例选择双通道取石，其余均为单通道手术。根据结石的体积大小选择F18～F24的手术通道。

二、方法

1.KUB 、IVU：PCNL手术在C机引导下进行，IVU仍为重要的基础影像，患者术前需常规行腹部KUB，IVU检查(图1)。因结石梗阻所致IVU集合系统显影不佳者，需行逆行肾造影检查，肾穿刺造口患者行顺行集合系统造影。集合系统造影欠佳者未纳入本研究。

2.肾结石CT三维成像:非增强CT肾脏扫描，对结石进行三维重建，以了解结石在肾内的分布、形态、大小以及与集合系统的关系(图2)。

3.肾集合系统CT三维重建:静脉或逆行、顺行注

入造影剂，对肾脏行CT增强扫描，通过CT设备内的成像系统对肾脏集合系统进行三维重建，从不同角度观察前、后肾盏的分布、轴向、盏颈的宽度和长度等信息。由于PCNL是经后肾盏建立手术入路，因此重点对集合系统CT三维重建影像的后面观进行观察，以选择最佳的PCNL目标肾盏(图3)。

图2 同一患者右肾结石三维重建后面观

图3 同一患者右肾集合系统三维重建后面观

4.肾脏邻近器官CT三维成像:通过对肾集合系统及肾脏周围器官的横切面，冠状面及矢状面的三维成像，充分了解肾集合系统与邻近器官如肝、脾、肠、胸膜等的解剖关系，从而帮助选择和规划正确的PCNL手术路径，以避免邻近器官的损伤(图4)。

5.CT模拟IVU图像:将CT肾集合系统三维图像进行容积密度投影(MIP)，即可模拟出肾集合系统的平面图像(图5)。该图像与IVU的图像基本完全一致。通过CT软件系统，可将肾集合系统CT三维重建图像上所确定目标肾盏在该图像上进行自动标示。

6.肾集合系统CT三维重建目标肾盏在IVU图像上的转化:首先在集合系统CT三维重建的后面观影像上选择理想的目标肾盏(图6A)。通过软件系统将

图5 同一患者右肾CT模拟IVU的 MIP影像后面观，图标所指为集合系统CT三维重建影像确定目标肾盏

所选择的目标肾盏自动标识在CT三维成像的横断面、冠状面和矢状面的相应部位(图4)，在不同的切面上观察该肾盏的穿刺路径与邻近器官的解剖关系，为目标肾盏的确定提供解剖依据。将结合集合系统及邻近器官最终确定的目标肾盏自动标识在模拟IVU的MIP图像上。在与VIP目标肾盏对应部位的IVU影像上找到相应的肾盏，该肾盏即为PCNL的最佳目标肾盏。

7.196例患者均根据肾集合系统CT三维重建影像确定目标肾盏，在C臂机的引导下完成了目标肾盏的精准穿刺并建立手术通道。

结 果

PCNL手术时间25～120分钟，平均(72±26)分钟。双通道取石17例，单通道取石179例。术中无严重出血而终止手术的患者，无周围器官损伤。术后无需要介入治疗进行干预的继发性出血，无严重脓毒血症发生。所有患者均未输血。26例联合冲击波碎石术(ESWL)治疗，27例第一次术后3～7天行第二次PCNL。43例鹿角形结石患者，38例(88.0%)结石取尽。153例肾盂及肾盏结石，144例(94.1%)结石取尽。

讨 论

PCNL是治疗肾结石的重要手段，被誉为治疗直径>2 cm肾结石的金标准[4-5]。正确选择后肾盏作为目标肾盏，精准穿刺穹窿部建立手术通道，是保证PCNL最大无石率和最低并发症的重要前提。通过结石、集合系统及邻近器官的CT三维成像来确定目标肾盏和手术径路，可使PCNL的安全性和疗效得到提高。由于X线下进行的PCNL要依靠IVU影像来完成手术。因此，研究如何将CT三维图像转化为IVU平面影像具有重要的临床意义。

IVU作为开展PCNL的基础影像，特别是X线下进行的PCNL，无论是术前的手术规划，还是术中手术通道的建立，都需要其提供影像学支持。传统经验认为，在IVU影像上靠向肾脏外侧、形似杯口状的肾盏为前盏，而靠向肾脏内侧、形似圆柱状的肾盏为后盏，临床上常选择靠内侧的肾盏作为目标肾盏建立手术通道。然而这种认识是不全面的，甚至是有风险的。因为，IVU所得到的是前后肾盏重叠投影在一起的图像，仅靠IVU的平面图像难以将前后盏准确区分开。Muhammad 等[6]通过对90个肾脏进行IVU和CT成像研究发现，在IVU影像上，67.5%的前肾盏投影靠向肾脏的外侧，26.0%的前肾盏和后肾盏的投影是重叠在一起，难以对其区分，6.0%的后肾盏投影靠向外侧。如果将IVU影像上靠向内侧的肾盏都作为后肾盏来建立手术通道，手术就存在着误穿前肾盏建立通道而损伤血管导致严重出血的风险。IVU影像不能反映手术通道与周围器官的解剖关系，仅靠IVU影像来实施PCNL手术，必然会增加周围器官损伤的机率。

随着设备和成像技术的进步，CT三维成像能够准确反映出肾集合系统的结构及其与周围器官的解剖关系，为PCNL手术的规划和安全实施提供各种重要的解剖信息[7-10]。一是通过对结石的三维重建，了解结石在肾内的分布、大小及与集合系统的空间关系；二是通过对集合系统的三维重建成像明确前后肾盏的分布、形状、轴向等解剖信息，特别是可以从CT三维重建图像的后面观上观察后肾盏的分布情况，以选择出最佳的目标肾盏；三是通过对肾脏及邻近器官横断面、冠状面、矢状面的三维成像，准确了解目标肾盏与周围脏器的毗邻关系，为安全规划PCNL手术径路提供解剖学依据。

虽然CT三维成像可为PCNL的实施提供各种有价值的信息，但如何将这些信息转化在IVU影像上一直未得到有效解决。如果不能较好地将CT三维影像转化在PCNL赖以进行的IVU基础影像上，实现CT三维影像与IVU的较好结合，则CT三维成像的优势就得不到充分的发挥。

我们首先对结石和集合系统进行CT三维重建成像，然后根据结石分布和邻近器官三维成像，在集合系统三维重建成像的后面观选择最佳的目标肾盏，将该肾盏通过影像转化从IVU影像上准确的反映出来，指导PCNL术中对目标肾盏的精准穿刺和手术通道的建立。临床应用结果显示，196例PCNL术均能清晰地辨认出根据集合系统CT三维成像所确定的目标肾盏，并按照术前的规划实现了目标肾盏的精准穿刺和手术通道的安全建立。43例鹿角形肾结石术后无石率为88.0%，其他肾盂肾盏结石术后无石率为94.1%。所有患者术中及术后无严重出血、邻近器官损伤等并发症，均未输血。

通过影像转化技术可将集合系统CT三维重建成像确定的目标肾盏准确地标识在IVU影像上，从而指导PCNL术中对目标肾盏的精准选择和精准穿刺，以建立更加安全的手术通道，最大程度降低PCNL出血和邻近器官损伤等严重并发症的发生。

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(本文编辑:徐文聃)

Research on three-dimensional CT reconstruction of the collecting system for accurate guidance in selection and puncture of target calyx for surgical access in percutaneous nephrolithotomy

LIJiongming,WANGGuang,LIUJianhe,etal.

(DepartmentofUrology，theSecondAffiliatedHospitalofKunmingMedicalUniversity，Kunming650101，China)

Objective To investigate the feasibility and safety of percutaneous nephrolithotomy(PCNL)surgery using preoperative three dimensional(3D)reconstruction of the pelvicalyceal system to accurately select and puncture the target calyx.Methods 196 patients with renal calculi underwent preoperative KUB,IVU,plain and contrast CT scans of renal calculi,collection system and renal adjacent organs were obtained respectively.The 3D reconstruction of the collection system was made to determine the target calyx to puncture on the posterior view and same target calyx was identified on the IVU images by image-transformation technique,then C-arm guided puncture was done to establish the surgical access for PCNL.Results All PCNL operations were done according to the preoperative planning to achieve accurate puncture of the target calyx to establish the surgical access.In all 196 patients there were no intraoperative and postoperative bleeding,no adjacent organ injury or any other complications,no blood transfusion required.Antler-like renal stone free rates were 88% and 94.1% for renal pelvic stones.Conclusion With the help of 3D reconstruction CT of the pelvicalyceal system,we can accurately identify the target calyx on the IVU image with image-transformation technique,which facilitate to guide in accurately selecting and puncturing of the target calyx and to establish safe operation channel and minimize complications such as bleeding and adjacent organ injury.

percutaneous nephrolithotomy; three-dimensional CT reconstruction; target calyx; precise puncture

10.3969/j.issn.1005-6483.2017.02.009

620101 昆明医科大学第二附属医院 云南省泌尿专科医院泌尿外科三病区

2017-02-09)