【引用本文】中华医学会外科学分会肝脏外科学组，中华医学会数字医学分会，中国医师协会肝癌专业委员会，等．增强与混合现实技术在腹腔镜复杂性肝切除术中应用的中国专家共识[J]．中华外科杂志，2022，60（6）：517-523．
增强与混合现实技术在腹腔镜复杂性肝切除术中应用的中国专家共识中华医学会外科学分会肝脏外科学组
中华医学会数字医学分会
中国医师协会肝癌专业委员会
中国研究型医院学会数字智能化外科专业委员会
中国医师协会外科医师分会微创外科医师委员会
通信作者：陈孝平，华中科技大学同济医学院附属同济医院肝脏外科中心，Email：chenxpchenxp@163.com
方驰华，南方医科大学珠江医院肝胆一科 人工智能与数字经济广东实验室，Email：fangch_dr@126.com
数字智能化微创是肝脏外科发展的新理念，精准化手术导航对腹腔镜肝切除术治疗肝脏外科疾病至关重要［1］。数字医学技术在我国肝胆胰外科应用的20年间，通过腹部医学图像三维可视化系统，实现了术前肝脏肿瘤和血管形态学诊断可视化［2］；借助数字智能联合吲哚菁绿（indocyanine green，ICG）分子荧光影像，实现了术中肿瘤边界可视化［3］；通过三维腹腔镜肝切除术导航系统（three-dimensional laparoscopic hepatectomy navigation system，3D-LHNS），实现了增强与混合现实导航腹腔镜肝切除术可视化［4, 5］。这些技术在提高术前诊断的准确率和手术成功率、降低术后并发症发生率方面发挥了重要作用。
为了更好地推广和规范增强与混合现实技术导航腹腔镜复杂性肝切除术的临床应用，尤其是培训从事腹腔镜肝脏外科的中青年医师，由中华医学会外科学分会肝脏外科学组、中华医学会数字医学分会、中国医师协会肝癌专业委员会、中国研究型医院学会数字智能化外科专业委员会和中国医师协会外科医师分会微创外科医师委员会组织国内相关领域的专家，共同制定本共识。
肝脏肿瘤、肝内血管等关键信息在腹腔镜视野下无法直接呈现。外科医师需根据术前重建的三维模型可视化信息，结合相关解剖知识，在脑海中构建出肿瘤和血管的位置。这个过程对外科医师的经验要求很高，且手术操作具有不确定性。增强与混合现实技术将腹腔镜下的视频图像、肿瘤和血管三维可视化模型及术中ICG分子荧光影像等进行实时融合，可从多个角度、不同层面显示肝内复杂的血管解剖结构与肿瘤之间的关系，从而达到增强现实的视觉效果，实现术中导航腹腔镜肝切除术［6, 7］。首先，从术前薄层CT或MRI图像中建立的肝脏三维可视化模型，获取术前图像坐标空间的三维信息；术中基于腹腔镜相机中的左右图像，利用图像语义分割和立体视觉重建算法，建立术中腹腔镜视频图像坐标空间的肝脏三维表面信息；基于点云配准算法，计算出术前图像坐标空间与术中腹腔镜图像空间之间的变换矩阵，完成两个坐标系的统一；最后将术前三维可视化模型经点云配准的空间变换矩阵和腹腔镜相机的内外参数，实现三维可视化模型与腹腔镜视频的融合。【建议1】有条件的单位，对需实施肝切除术患者，建议使用增强与混合现实导航腹腔镜肝切除术。（二）增强与混合现实术中多模图像实时融合与交互操作腹腔镜多模图像实时融合与交互指术者或系统的操作者可通过3D-LHNS操作界面对术前制作的三维模型与腹腔镜或荧光腹腔镜实时传输的视频图像以1∶1的比例配准和叠加，显示在同一个界面上，通过交互操作实时更新图像配准的位置和精度［8, 9］，并根据术中具体情况将三维模型以解剖结构为标记配准点进行配准，包括对三维模型颜色、大小和位置进行调整，以获得精确的配准。基于视频的3D-LHNS融合了术前的三维可视化医学图像信息和术中手术场景的腹腔镜视频，在手术视频上使器官内部的关键解剖结构可视化［4, 5］。三维模型导入手术导航系统后，先进行肝脏、肿瘤、胆囊、门静脉、肝动脉和肝静脉三维模型的可视化及渲染，分别赋予不同颜色以示区别，使手术医师更易识别器官和血管，提高三维模型之间的区分度，有利于术者准确认识操作区域的各个解剖结构［9, 10］。此外，增强现实投影可将术前手术规划的肝切除范围和个体化肝脏分段直接投影至肝脏表面，通过融合图像确定肝切除界线和范围。将术前的三维重建模型和手术规划模型导入混合现实系统中，在真实空间环境中映射还原全息化和立体化的三维解剖结构［11］。将生成的全息三维解剖结构影像与腹腔镜显示屏上的手术图像进行融合配准，通过多模图像的实时识别与交互，对比手术关键部位的血管走行及肝实质离断平面血管断端的三维信息，进行实时导航腹腔镜肝切除［12, 13, 14］。【建议2】增强与混合现实导航腹腔镜肝切除时，将术前三维重建模型和个体化肝段模型与腹腔镜场景进行多模图像实时融合与交互，以更好地了解血管走行和判断肝切除的范围。采用基于视频的增强与混合现实导航仅需将腹腔镜或荧光腹腔镜视频通过视频采集工作站连接至装载了3D-LHNS的便携式计算机，解决了以往仪器体积较大、连接复杂、空间受限和系统安装时间长等问题［15］。导航腹腔镜肝切除术的视频解析器、视频采集卡等设备和便携式计算机、腹腔镜手术系统并排放置在患者头侧（图1）。三维重建主要包括CT数据获取、图像处理、模型重建、图像配准、融合和可视化分析［2］。目前临床上通用的三维可视化软件重建的三维模型均可导入3D-LHNS进行手术导航。三维可视化手术规划主要包括以下方面：（1）进行数字化、个体化肝脏分段，以肝段为独立单位进行体积计算［2，16］；（2）以血管为轴心进行三维可视化量化分析，根据肿瘤对血管的压迫程度、侵犯范围进行数字化评估和分级［17, 18］；（3）通过虚拟仿真手术功能模块制定不同的手术切除平面，模拟手术操作，评价切除效果，确定手术方式和切除范围，计算和评估余肝体积［16，19］。最后，保存虚拟仿真手术的三维模型，在手术时导入3D-LHNS进行手术导航。【建议3】对拟行增强与混合现实导航腹腔镜肝切除术的患者，临床医师与影像科医师协同建立规范的个体化三维重建模型，进行详细的三维可视化分析和手术规划。【建议4】行导航肝切除的患者，建议术中使用ICG分子荧光成像，确定肿瘤边缘和肝切除界线，可视化导航肝切除术。根据手术难度将腹腔镜肝切除分为低复杂性、中复杂性、高复杂性三个级别［21］。低复杂性如楔形切除、左外区切除，由于这两类手术解剖标志明显，且涉及的血管多为末梢血管，可不使用导航技术；左半肝切除、右半肝切除、右后区切除等中复杂性手术，可使用该技术；半肝联合尾状叶、孤立尾状叶切除、左三肝切除、右三肝切除术、中央型肝癌切除、缩小右半肝切除、肝段切除等高复杂性手术，增强与混合现实技术在术中可提供更好的空间感知，便于识别可视化解剖结构及可视化导航肝切除术，对提高手术成功率及减少意外损伤有重要意义。1.增强与混合现实技术导航腹腔镜原位解剖性右半肝切除术（视频1）：（1）进行图像融合和配准；（2）以门静脉主干和左右分支分叉点、肝固有动脉和腹主动脉作为配准标志点进行实时图像融合导航，将第一肝门肝蒂内的肝固有动脉和门静脉主干的位置关系可视化；（3）结合三维重建模型，导航解剖肝固有动脉、肝右动脉；（4）解剖门静脉主干、门静脉右支，结扎并离断肝右动脉及门静脉右支；（5）采用正染法或负染法荧光成像技术标记肝切除线；（6）沿荧光线进行肝实质离断，实时融合与交互导航肝中静脉、肝右静脉及其属支，完成原位解剖性右半肝切除术。 
