自然科学基金项目可行性研究报告（刘勇帆）2016-2.doc

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1、项目可行性 研究报告 一、项目立项依据和研究内容 1、项目的立项依据 肝内胆管结石又称肝胆管结石病，通 常 指肝总管、左右肝管汇合部及其肝内各级胆管 内 的结石 1。肝胆管结石病因复杂，治疗起来较困难，特别是复杂性肝胆管结石，常合并胆管 的狭窄 及炎症、门静脉高压症、肝脏萎缩 -肥大综合征、肝门转位等多种 并发症， 导致治疗更加复杂 1, 2。胆石广泛分布于肝内胆管内，胆管走行存在一定的变异，并可能存在多处、复杂性胆管狭窄，术前对肝胆管结石、狭窄胆管的漏诊以及手术决策、手术方式选择不当都将造成肝胆管结石病人术后结石残留、复发 3。综合国内外文献报道，肝胆管结石病术后结石残留率和复发率高达 20

2、% 50%，所以常须反复多次手术 4, 5， 严重损害人民的健康，给家庭和社会造成巨大经济负担。 近年来，胆道外科技术迅速发展，传统胆道疾病的诊治水平显著提高，但肝内胆管结石，尤其是复杂肝胆管结石病的外科治疗水平未见显著的提高，复杂肝胆管结石病外科诊治观念和诊断手段迫切需要更新和拓展。正如黄志强院士指出的，到了 20世纪，传统外科的手术技术已经成熟，限制着外科发展的已不是手术技巧本身，而是围绕着外科的“软件” 6。 医学影像学的发展和图像处理技术的进步，使得人体器官和组织结构的大体形态研究方法不断改善和手段变得更加多样化，并摆脱了传统的、以形态 描述为主的人体解剖研究模式，使得活体解剖研究成为

3、可能 7。然而，现有的 CT和 MRI影像技术虽然能够在二维横截面对胆道解剖做出较为详细的描述，其自带的三维重建工作站也能提供基于矢状位或冠状位的三维图形的二维截图，使胆道系统的纵向立体走行得以较为直观的显现，但均为某一血管成像期的图像，难以将肝内三套血管系统和胆道系统同时区别明显地显现出来，且难以多维度进行观察诊断，使得肝胆管结石病例复杂的胆道系统病理改变难以做出精确的诊断评估，直接影响手术决策和疗效 8。 随着计算机技术的迅猛发展，数字化三维重建和虚拟显示技术在医学上的应用，人体组织器官解剖结构数据的可视化已成为当今研究的热点。借助计算机图像处理技术进行三维立体重建的可视化肝脏，用动态立体

4、三维图像取代传统的二维图像，从各个方位和角度立体显示肝胆管结石病肝脏管道系统复杂的空间结构及毗邻关系，为诊断疾病、制定治疗方案提供了更具实际意义的影像学资料，推动了胆道外科诊疗的发展 9。随着数字医学的发展，三维重建、可视化仿真手术、3D打印等数字医学技术已逐步应用于外科临床，三维可视化技术在辅助肝胆胰疾病的诊治中起到了积极的作用，尤其在肝胆管结石诊治方面，获得了良好的临床疗 效，综合文献报道 ， 其主要应用价值体现在以下几个方面。 一、术前精确诊断 肝内胆管及其周围血管的三维显示，能对肝内胆管结石的分布，胆管狭窄程度和分布，肝脏病理形态改变作出准确系统全面的诊断。同时对肝脏血管进行分型，如肝

5、动脉分型、门静脉分型和肝静脉分型，从而整体了解肝脏脉管解剖特点 10。 二 、 个体化手术规划 通过 3D 技术软件进行三维重建后，获得肝胆管结石的肝脏、结石、胆道系统和血管系统等三维可视化 ，既明确结石分布的位置、结石的形态大小及数量，又对胆管狭窄的空间位置及程度能较精确的显示。通过对肝胆管结石的 3D 分型诊断、个体化肝分段和设计个体化最优手术方案均有较大的指导意义。而且术者在仿真手术系统中反复“演练”不同手术方案，从而通过比较不同的手术方式或手术路径之优劣，达到手术流程的最优化，同时指导术中精准操作，最大程度保留残肝体积，减少手术创伤，有望达到肝胆管结石的数字化微创外科治疗目的，实现“去

6、除病灶、取尽结石、解除梗阻、通畅引流”以及“残肝体积最大化”的微创策略 3。 三 、 降低结石残留率和复发率 目前肝胆管结石最佳的治疗方案为解剖性肝切除 11，通过术前 3D 技术进行的手术规划，确定最佳切除平面和范围，制定个体化的合理手术方案，解剖性肝切除，可实现精准肝切除，联合胆道镜取石，可最大限度地取尽结石，减少 术后 并发症 ，降低术后结石复发 12。 肝胆管 结石 肝切疗效总结表 文献来源 研究年限 病 例数 一期结石取 净率 (%) 最终结石取净率 (%) Chen DW, Tung-Ping Poon R, Liu CL, et al.China13 1989-2001 103

7、90.0 98.0 Uenishi T, Hamba H, Takemura S, et al. Japan 14 1998-2012 86 88.0 95.0 Li SQ, Liang LJ, Peng BG, et al.China 15 1992-2008 718 93.5* 99.3* 71.1# 90.2# Fang CH, Liu J, Fan YF, et al.China16 2005-2012 56 96.4A 100A 42 81.0B 90.5B *:单侧 结石 ； #：双侧结石； A:3D 组 ； B:传统 手术组 江西省吉安市是井冈山革命老区，地处赣中南，与 广东福建

8、毗邻，属于肝胆管结石高发区，我院是吉安地区唯一三甲综合医院 ，肝胆管结石 是 我院常见病，多发病 ， 传统的 医学影像学 检查及 图像处理 严重影响了本地区肝胆管结石 手术决策和疗效 。 IQQA系统是 EDDA 公司自主研发的国际领先、创新智能型肝脏影像专用辅助分析产品，帮助医生对复杂肝脏组织进行实时三维 /四维图像定量分析、快捷诊断及术前手术规划和术后评估分析。 IQQA系统应用专利保护的独创四维图像处理分析技术，结合世界著名专家及临床医生的知识和经验设计而成，克服了可视化软件的诸多局限，为医生提供了全面、快捷定量分析与术前术后评估的临床解决方案，支持医生根据实际临床需求，在数分钟内即可对

9、肝脏 /肝段、病灶及肝脏内部管道复杂的解剖结构做出快捷、直观、个体化、全量化的即时定位定量分析，辅助医生进 行更精准、更详尽的术前模拟规划和术后评估。 因此本课题组引进 IQQA三维可视化系统，术前精诊断肝内胆管结石的分布，胆管狭窄程度和分布，肝脏病理形态改变，全面了解解肝脏脉管解剖特点。进而制定术个体化手术方案，通过仿真手术系统中反复“演练”达到手术流程的最优化，同时指导术中精准操作，最大程度保留残肝体积，减少手术创伤，实现“去除病灶、取尽结石、解除梗阻、通畅引流”以及“残肝体积最大化”的精准肝切除，降低结石残留率和复发率，减少术后并发症。本系统将填补吉安地区乃至江西省三维可视化技术的空白。

10、本研究将为三维可视化 技术在江西省的推广提供技术与实践基础，将使三维可视化技术在肝胆管结石等更多疾病得诊疗中发挥更大作用。 参考文献： 1 韦杨年 , 黄海 , 莫世发 , et al. 精准肝切除在肝胆管结石病的临床应用 J. 中国普外基础与临床杂志 . 2011, 18(1):67-72. 2 梁力建 , 李绍强 . 复杂肝胆管结石诊断和治疗原则 J. 中国实用外科杂志 . 2009, 29(7):542-4. 3 方驰华 , 项楠 . 数字化微创技术在肝胆管结石诊治中的应用价值 J. 中 国实用外科杂志 . 2016, 36(3):272-7. 4 Cheon YK, Cho YD, M

11、oon JH, et al. Evaluation of long-term results and recurrent factors after operative and nonoperative treatment for hepatolithiasisJ. Surgery. 2009, 146(5):843-53. 5 Kusano T, Isa TT, Muto Y, et al. Long-term results of hepaticojejunostomy for hepatolithiasisJ. Am Surg. 2001, 67(5):442-6. 6 黄志强 . 微创

12、外科与外科微创化 21 世纪外科的主旋律 J. 中华外科杂志 . 2002, 40(1):12-5. 7 梁力建 , 汤地 . 肝胆管结石影像学诊断方法的评价和合理选择 J. 中国普外基础与临床杂志 . 2006, 13(4):378-9. 8 Saito S, Yamanaka J, Miura K, et al. A novel 3D hepatectomy simulation based on liver circulation: application to liver resection and transplantationJ. Hepatology. 2005, 41(6):1

13、297-304. 9 Fang CH, Xie AW, Chen ML, et al. Application of a visible simulation surgery technique in preoperation planning for intrahepatic calculiJ. World J Surg. 2010, 34(2):327-35. 10 叶建平 , 范应方 , 郭李云 . 一种半自动的肝脏分段方法及三维可视化实现 J. 中国数字医学 . 2014, 9(11):57-9. 11 Jarufe N, Figueroa E, Munoz C, et al. Ana

14、tomic hepatectomy as a definitive treatment for hepatolithiasis: a cohort studyJ. HPB (Oxford). 2012, 14(9):604-10. 12 Guan T, Fang C, Mo Z, et al. Long-Term Outcomes of Hepatectomy for Bilateral Hepatolithiasis with Three-Dimensional Reconstruction: A Propensity Score Matching AnalysisJ. J Laparoen

15、dosc Adv Surg Tech A. 2016, 26(9):680-8. 13 Chen DW, Tung-Ping Poon R, Liu CL, et al. Immediate and long-term outcomes of hepatectomy for hepatolithiasisJ. Surgery. 2004, 135(4):386-93. 14 Uenishi T, Hamba H, Takemura S, et al. Outcomes of hepatic resection for hepatolithiasisJ. Am J Surg. 2009, 198

16、(2):199-202. 15 Li SQ, Liang LJ, Peng BG, et al. Outcomes of liver resection for intrahepatic stones: a comparative study of unilateral versus bilateral diseaseJ. Ann Surg. 2012, 255(5):946-53. 16 Fang CH, Liu J, Fan YF, et al. Outcomes of hepatectomy for hepatolithiasis based on 3-dimensional recon

17、struction techniqueJ. J Am Coll Surg. 2013, 217(2):280-8. 2、项目的研究内容、研究目标，以及拟解决的关键问题 2.1 研究内容： 智能交互的定性与定量分析系统（ IQQA）在复杂肝胆管结石手术治疗中的应用 研究 。 2.2 研究目标：本课题研究对象为复杂肝胆 管结石患者， 借助 IQQA计算机辅助影像学三维重建技术术前对患者 结石 的位置、体积、 大小，胆管狭窄位置，胆总管容积， 周围血管走行和剩余肝脏体积进行精确评估，并虚拟手术切面，以获得最佳切除径路和切除范围，从而能够有效避免术中脉管结构损伤及术后剩余肝脏体积不足。 做到 3D 影

18、像全定量精准术前规划、术中智能实时导航、术后评估。 2.3 拟解决的关键问题： 2.3.1 收治病人并严格按照研究要求进行筛选入组。 2.3.2 借助 IQQA计算机辅助影像学三维重建技术 进行全定量精准术前规划和虚拟手术、术中智能实时导航、术后评估 。如何选择实施最佳手术方案并将实际手术操作情况与人工智能平台手术分析情况进行比较和分析 。 确定和评估系统在实际治疗中的指导意义和价值。 3、拟采取的研究方法、技术路线及可行性分析 研究方法、技术路线 1.选择合适的研究对象： 2 年内选择明确诊断为肝内外胆管结石患者 100例，入选标准： CT 及磁共振诊断为肝内外胆管结石，有腹痛、发热、黄疸等

19、症状；排除既往行胆总管切除并胆肠吻合手术史患者；无并发心肺功能障碍等手术禁忌症；无并发胆管癌变；肝功能 Child pugh 分级 A B 级。 2、肝胆管结石围手术期处理：术前血常规 、肝肾功能、输血必备、凝血功能、胸片心电图等检查；急性期的患者术前予以抗炎对症护肝治疗，必要时予以 PTBD 引流，病情稳定择期手术；肝功能异常患者予以护肝治疗，黄疸指数明显升高患者予以穿刺引流及药物降黄治疗；低蛋白血症患者予以补充白蛋白治疗；术后动态观察血常规、凝血功能肝功能及黄疸指数变化、常规予以抗炎对症营养支持治疗；对术后出现的并发症进行正确处理。 3. IQQA计算机辅助手术规划系统指导手术治疗方法：所

20、有患者行增强 ct及磁共振检查，并将数据导入 IQQA计算机辅助手术规划系统，确定结石位置，胆管狭窄位置，测量胆总管直径、计算肝脏体积及胆总管容量，评估患者是否有 Oddis 括约肌功能障碍，是否需要切除肝脏及切除肝脏的范围及大小，最终决定最佳手术方案，用计算机模拟手术过程、可能需要肝脏切除实际范围及剩余肝体积。并由指定专家组按照预定方案进行手术治疗，手术均采取气管插管、静脉全麻，术中常规胆道镜检查并取石，并再次评价确定 Oddis 括约肌功能；根据患者不同病情分别行肝切除，胆管取石， T 管引流、胆肠吻合术及联合手术治疗。术中遇见困难再次 IQQA计算机辅助手术规划系统 手术模拟指导。 4、

21、临床随访：对所有手术患者在术后半年到术后 1年进行 2次肝功能及 MRCP检查，观察其肝功能情况、结石复发情况，术后胆管及吻合口狭窄，复发性胆管炎等情况。并将检查数据再次导入 IQQA计算机辅助手术规划系统，了解肝体积变化，胆管狭窄及有无结石复发等并进行系统评估。 5、统计分析：对经手术治疗的肝内外胆管结石患者术前术后的临床症状体征、 IQQA计算机辅助手术规划数据、 模拟取石数量，肝切除体积多少与实际取石数量，肝切除实际体积比较并分析；对 术中出血量、术后肛门排气排便时间、术后并发症、术后住院天 数进行统计分析， 并与未规划手术患者情况进行比较分析， 综合评价 IQQA计算机辅助手术规划系统

22、在肝胆管结石治疗中的优势及长期疗效。 可行性分析 （一）理论可行性： 本研究是参阅大量文献，掌握了国内外相关领域研究最新动态，因此本课题在理论上有可靠基础。本研究使用的 手术 方法为国内外应用多年的经典方法，并有自身实践基础。 IQQA计算机辅助手术规划系统由 EDDA 科技公司提供， 技术上有可靠保障。 （二）方法可行性： 肝胆管结石在江西吉安属于高发区，有充足的病源；每一年在我院门诊就诊患者达近千人次，需要手术患者近 200 人 次；近十年来，每一年接诊肝内外胆管结石并手术患者一百多例 ； 课题组所在单位科室技术力量雄厚 ,临床诊治条件成熟 ,经验丰富 ,治疗设备及临床检 查 设备技术先进

23、 ,能保证临床研究顺利完成。 IQQA计算机辅助手术规划系统由 EDDA 科技公司提供，公司成立于 2003 年，总部位于美国新泽西州普林斯顿区， 2004 年在上海设立独资子公司 医软信息科技（上海）有限公司，其是上海市医疗器械行业协会理事单位，也是国家科技部及上海市科学技术委员会评定的科技型、创新型企业，并在中国（上海）自由贸易试验区设有办公场所。 （三）人员可行性： 课 题负责人 2004 年硕士研究生毕业，有十多年工作经验，现任江西省医学会外科学分会青年委员，江西省研究型医院肝胆外科委员、吉安市外科学分会秘书长、 2016 年 2017 年在 中国人民 解放军总医院（ 301 医院）肝

24、胆外科进修学习一年，主持市科技局课题 2 项，参与省级课题一项，在北大中文核心期刊发表论文 2 篇，国家级期刊发表论文 5 篇。何小伟主任为复旦大学博士，浙江大学博士后，有着丰富的临床经验和手术经验，基础理论扎实，科学思维严谨； 参与并承担国家级及省级课题各一项。部分 课题组成员研究生毕业， 受过系统培训， 理论丰富， 工作扎实， 科学思维严谨。 4、项目的特色与创新之处 本课题研究技术创新点是研究对象为复杂肝胆管结石患者， 借助 IQQA计算机辅助影像学三维重建技术术前对患者 结石 的位置、体积、 大小，胆管狭窄位置，胆总管容积， 周围血管走行和剩余肝脏体积进行精确评估，并虚拟手术切面，以获

25、得最佳切除径路和切除范围，从而能够有效避免术中脉管结构损伤及术后剩余肝脏体积不足。 做到 3D 影像全定量精准术前规划、术中智能实时导航、术后评估。 5、年度研究计划、预期研究结果和今后发展的思路 年度研究计划 2017 年 3 月至 2017 年 8 月：确定课题研究理论依据，查阅国内外文献及课题相关准备工作。 2017 年 8 月至 2019 年 3 月：选择合适的研究对象并按照计划手术，收集资料，进行临床研究。 2019 年 3 月至 2019 年 8 月：总结资料，系统分析数据，撰写论文并投稿发表，完成结题报告，并申请专家鉴定。 预期研究结果 借助 IQQA计算机辅助影像学三维重建技术

26、 ， 术前对患者 结石 的位置、体积、大小，胆管狭窄位置，胆总管容积， 周围血管走行和剩余肝脏体积进行精确评估，并虚拟手术切面， 能 获得最佳切除径路和切除范围，从而能够有效避免术中脉管结构损伤及术后剩余肝脏体积不足。 做到 3D 影像全定量精准术前规划、术中智能实时导航、术后评估。能够最优化手术方案，保证手术安全，降低术后并发症的发生率和远期结石复发。 研究结果以论文形式分别在国内核心期刊及 SCI 各发表论文一篇。并组织一次国家级或省级医学教育培训班，组织同行医师交流学习。在日后工作中，继续争取省市级科研项目，甚至国家级项目资金支持，继续理论性探讨和方法学改进。 二、研究基础与工作条件 1

27、、研究基础 、肝胆管结石在江西吉安属于 高发区，有充足的病源；每一年在我院门诊就诊患者达近千人次，需要手术患者近 200 人次；近十年来，每一年接诊肝内外胆管结石并手术患者一百多例。一年完成肝切除等疑难复杂手术近百例。 、课题负责人 2004 年硕士研究生毕业，有十多年工作经验，现任江西省医学会外科学分会青年委员，江西省研究型医院肝胆外科委员、吉安市外科学分会秘书长、 2016 年 2017 年在北京解放军总医院（ 301 医院）肝胆外科进修学习一年，主持市科技局课题 2 项，参与省级课题一项，在北大中文核心期刊发表论文 2 篇，国家级期刊发表论文 5 篇。何小伟主任为复旦大学博士，浙江大学博

28、士后，有着丰富的临床经验和手术经验，基础理论扎实，科学思维严谨；其他课题组成员都是研究生毕业，理论丰富，科学思维严谨。 2、工作条件 、 IQQA计算机辅助手术规划系统由 EDDA 科技公司提供，公司成立于2003 年，总部位于美国新泽西州普林斯顿区， 2004 年在上海设立独资子公司 医软信息科技（上海）有限公司，其是上海市医疗器械行业协会理事单位，也是国家科技部及上海市科学技术委员会评定的科技型、创新型企业，并在中国（上海）自由贸易试验区设有办公场所。 、课题组所在单位科室技术力量雄厚，临床诊治条件成熟，经验丰富，治疗设备及临床检验设备先进、 能保证临床研究顺利完成。本单位有高清腹腔镜，电

29、子胆道镜， 128 排螺旋 CT 及 3.0 磁共振等，拥有 IQQA计算机辅助手术规划系统，与中国人民解放军总医院肝胆外科有着密切学术往来。 3、承担科研项目情况 :吉安市科技局科研项目一项。 4、完成自然科学基金项目情况 ： 科研项目：胆囊癌转移相关基因的筛选分析及其效应分子的研究，国家自然科学基金面上项目，项目编号 30571831，资助额： 25 万元，研究时间： 2006 2008，排名第三，在项目中实施胆囊癌经血行肝脏转移模型的建立和高转移细胞的筛选工作。浙江省自然科学基金项目：胆囊癌淋巴转移模型建立和转移相关基因筛，研究时间 2007 2010，项目编号 Y206860， 何小伟

30、 为项目负责人，已经完成并结题。 三、申请人基本情况 刘勇帆、男， 1976 年 5 月出生、中国共产党员、副主任医师、普外科副主任、 现任江西省医学会外科学分会青年委员，江西省研究型医院肝胆外科委员、吉安市外科学分会秘书长 。 1996 年毕业于井冈山大学， 2001 年至 2004 年南昌大学医学院外科学硕士研究生。毕业后一直从事肝胆胃肠专业工作。 2016 年至2017 年在解放军总医院（ 301 医院）肝胆外科进修学习一年。能熟练完成普外科常见手术，可以独立完成肝肿瘤切除，胰十二指肠切除等复杂手术。以第一作者于 2016 年 1 月在江西医药杂志发表 手术治疗残胃大出血 36 例临床分

31、析 p28 30； 2016 年 7 月在世界华人消化杂志发表 硫酸镁不同给药方式在重症急性胰腺炎中的应用疗效 p3045 3050。 IVa 型胆管囊肿 80 例手术治疗疗效观察 已被世界华人消化杂志接受并 拟于 9 月份发表。主持市级课题 2 项，并获市卫生局 2 等奖。 何小伟，男， 54 岁，博士，副主任医师，吉安市中心人民医院普通外科主任， 1996 年获外科学硕士学位， 2003 获博士学位， 2003 2005 年在浙江大学附属二院外科博士后流动站的从事外科临床博士后研究， 2005 年 10 月加盟嘉兴医学院附属第一医院，从事肝胆外科临床、教学和科研工作。 主要研究领域为肝胆胰

32、疾病和肿瘤模型的建立，先后建立肾母细胞瘤的裸小鼠原位移植模型和胆囊癌肝脏血行转移模型，对胆囊癌等恶性肿瘤的研究中取得了一定成绩，在本项目中提出总体设想及研究思路，规划并组织梯队，参与及其协调整个研究工作，完成资料采集、分析 等 。 近期承担的科研项目：胆囊癌转移相关基因的筛选分析及其效应分子的研究，国家自然科学基金面上项目，项目编号 30571831，资助额： 25 万元，研究时间： 2006 2008，排名第三，在项目中实施胆囊癌经血行肝脏转移模型的建立和高转移细胞的筛选工作。浙江省自然科学基金 项目：胆囊癌淋巴转移模型建立和转移相关基因筛，研究时间 2007 2010，项目编号Y206860，为项目负责人，已经完成并结题。 2011 年 9 月在中华医学杂志发表 胆囊癌不同转移途径的高转移能力亚群细胞体系构建和生物学行为分析 ，中华医学杂志， 2011；（ 26）： 1852-1855。 石世代：项目参与者，硕士研究生，于 2016 年 2 月以第一作者在中国普通外科杂志发表 干扰素诱导跨膜蛋白 3 在肝癌中的表达及功能研究 P238-244. 四、其他附件清单