采用基于3D Slicer软件三维可视化技术指导的输尿管软镜碎石手术（三维可视化组）有30例, 采用传统输尿管软镜碎石手术（传统组）有62例, 两组性别、年龄差异、术前是否预置双J管、是否合并输尿管结石和结石硬度无统计学意义（P>0.05）, 但是术前有无尿路感染、是否合并肾积水、结石是否多发、有无肾下盏结石和结石大小等差异有统计学意义（P< 0.05）, 两组混杂因素较多（表1）, 可比性差。混杂因素应用SPSS 26.0进行1：1倾向性得分匹配, 匹配容差设为0.1, 以性别、年龄、术前双J管、输尿管结石、肾积水、尿路感染、结石位置、数量、硬度和大小等为协变量, 对三维可视化组和传统组进行倾向评分配对, 匹配后获得三维可视化组30例, 传统组30例（表2）, 两组性别、年龄、术前是否预置双J管、术前是否合并输尿管结石、肾积水、尿路感染、结石数量、部位、大小和硬度等差异无统计学意义（P>0.05）, 具有可比性。

表1

表1

表1 三维可视化组和传统组临床资料比较 指标 三维可视化组 （n=30） 传统组 （n=62） t/χ2值 P值 性别/n（%） 0.22 0.64 男 18（60） 34（55） 女 12（40） 28（45） 年龄/（岁, $\bar{x}±s$） 47.57±14.63 51.35±13.64 1.22 0.19 术前尿路感染/n（%） 13（43） 12（19） 5.87 0.02 预置双J管/n（%） 17（57） 44（71） 1.85 0.24 肾积水/n（%） 16（53） 18（29） 5.12 0.02 输尿管结石/n（%） 8（27） 9（15） 1.98 0.16 是否为多发结石/n（%） 5.28 0.02 单发 7（23） 30（48） 多发 23（77） 32（52） 是否有肾下盏结石/n（%） 4.33 0.04 无肾下盏结石 13（43） 41（66） 有肾下盏结石 17（57） 21（34） 结石大小/（cm, $\bar{x}±s$） 1.79±0.55 1.53±0.36 -2.63 0.01 结石硬度/（Hu, $\bar{x}±s$） 958.56±269.29 962.97±224.98 -0.08 0.93

表1 三维可视化组和传统组临床资料比较

表2

表2

表2 匹配后三维可视化组和传统组临床资料比较 （n=30） 指标 三维可视化组 传统组 t/χ2值 P值 性别/n（%） 0.61 0.44 男 18（60） 15（50） 女 12（40） 15（50） 年龄/（岁, $\bar{x}±s$） 47.57±14.62 51.83±13.47 -1.18 0.25 术前尿路感染/n（%） 13（43） 9（30） 1.15 0.28 预置双J管/n（%） 17（57） 20（67） 0.64 0.43 肾积水/n（%） 16（53） 12（40） 1.07 0.30 输尿管结石/n（%） 8（27） 3（10） 2.78 0.10 是否为多发结石/n（%） 1.27 0.26 单发 7（23） 11（37） 多发 23（77） 19（63） 是否有肾下盏结石/n（%） 1.67 0.20 无肾下盏结石 13（43） 18（60） 有肾下盏结石 17（57） 12（40） 结石大小/（cm, $\bar{x}±s$） 1.79±0.55 1.66±0.45 0.94 0.35 结石硬度/（HU, $\bar{x}±s$） 958.56±269.29 977.21±256.75 -0.28 0.79

表2 匹配后三维可视化组和传统组临床资料比较 （n=30）

将匹配后的60例患者进行比较, 三维可视化组平均手术时间（78.31±32.48）min, 传统组平均手术时间（86.26±43.80）min, 三维可视化组用时较短（P=0.04） 。三维可视化组术后发热1例（3.33%）, 少于传统组4例（13.33%）, 但差异无统计学意义（P> 0.05） 。三维可视化组术后4周复查KUB或平扫CT有1例（3.33%）可见残石, 结石清除率96.67%, 传统组术后有8例（26.67%）可见残石, 结石清除率73.33%, 差异具有统计学意义（P=0.03）（表3）。两组均无其他并发症发生。

表3

表3

表3 三维可视化组和传统组手术指标比较 （n=30） 指标 三维可视化组 传统组 t/χ2值 P值 手术时间/（min, $\bar{x}±s$） 78.31±32.48 86.26±43.80 -2.18 0.04 术后发热/n（%） 1（3.33） 4（13.33） — 0.35* 结石清除率/n（%） 29（96.67） 22（73.33） — 0.03* * Fisher 精确检验

表3 三维可视化组和传统组手术指标比较 （n=30）

输尿管软镜钬激光碎石手术是直径1~2cm肾结石的首选治疗方法^[1], 目前在临床已广泛开展, 取得了较好的临床疗效。解剖变异是人体常见现象, 肾集合系统结构复杂, 不同患者的肾盂肾盏形态差异很大^{[2, 3, 6]}。而输尿管软镜视野小, 进入肾盂肾盏后容易迷失方向, 尤其是肾积水较重、结石多发的患者, 这导致手术时间延长、术中结石遗漏, 术后残石率较高^[7]。李显永等^[8]认为肾集合系统解剖结构是输尿管软镜处理肾下盏结石疗效的独立危险因素。所以术者, 尤其是刚开展输尿管软镜的术者, 在手术前对肾集合系统的三维形态和结石的具体位置了解越充分, 越有利于术中结石的寻找和缩短手术时间, 同时还可以避免因为结石多发或碎石过程中结石游走等情况导致的结石遗漏。

目前, CT是泌尿系结石术前应用最广泛和最有价值的影像学检查手段^[4]。泌尿系平扫CT可以显示结石数量、大小, 但横断面图像无法了解肾集合系统三维形态。尽管CT尿路成像（CTU）可以三维重建肾集合系统形态, 但术者不能自己旋转图像, 不能选择性透明化显示内部结构, 无法空腔化处理, 无法模拟软镜视野在不同的角度观察集合系统腔内的形态。另外, 由于 CTU是基于排泄期单时相CT数据进行的集合系统重建, 不同时相的重建模型无法融合^[9], 集合系统三维图像无法与结石同时显示, 不能明确结石在集合系统内的准确位置, 对术中结石的寻找帮助有限。

随着数字医学技术的发展, 精准手术理念指导下的、基于术前影像学数据的三维重建技术在临床上应用越来越广泛, 这使得患者影像数据不仅可以用于疾病的诊断, 还可以用于手术规划, 提高手术的精准性和安全性^[10]。目前, 已有国内外很多公司开发了相关的影像处理软件并应用于临床, 如陈远波等^[11]利用三维重建软件mimics10.0对肾结石患者的CT数据三维重建, 根据三维模型提供的肾内及肾脏毗邻器官解剖关系, 指导经皮肾镜手术, 发现对提高碎石率和减少手术并发症有重要意义。邵明峰等^[12]探讨了基于CT三维重建技术的预置通道法经皮肾镜碎石术在治疗上尿路结石中的运用, 发现三维重建技术的预置通道组的结石清除率28（90.3%）优于传统PCNL组的21（67.7%）, 基于三维重建技术的预置通道法具有减少手术并发症、缩短手术时间、提高结石清除率等优点。丘捷文等^[13]认为3D打印的肾结石模型, 能够很好地反映出结石形态、位置及与周围组织的关系。

3D Slicer软件是美国国立研究院资助的免费、开源、多平台的医学图像处理软件^[5], 它通过对CT、MRI等影像数据三维重建, 提供直观、准确的三维可视化模型, 在国内外的神经外科领域, 已经开展了较丰富的临床应用场景^[14], 但目前在泌尿外科领域应用较少, 尤其在输尿管软镜手术中的应用价值, 尚未有报道。

本研究中, 三维可视化组30例患者的CTU或平扫CT影像数据, 应用3D Slicer软件的配准、分割和融合等功能模块, 使肾集合系统和结石在一个三维可视化模型中呈现。术中通过对三维可视化模型的认知融合指导手术, 结果发现基于三维可视化技术的输尿管软镜钬激光碎石的平均手术时间（78.31±32.48）min短于传统组（86.26±43.80）min（P>0.05）; 三维可视化组术后第4周结石残石率（3.33%）显著低于传统组（26.67%）（ P=0.017）。我们认为, 三维可视化模型可以使术者在术前充分了解肾集合系统的三维形态和结石的具体位置, 尤其可以模拟输尿管软镜的视野, 术前就可以观察肾盂、肾盏腔内的三维形态, 从而减少手术中的探索性步骤, 缩短手术时间。本研究中, 手术者通过对三维可视化模型的认知融合, 可以在较短的时间内将肾上盏、中盏及下盏全面观察, 避免出现肾盏遗漏、观察不全, 减少结石残留的发生。

综上所述, 利用三维可视化软件, 比如3D Slicer, 将肾集合系统和结石在三维可视化模型中同时呈现, 使术者在术前对肾集合系统形态和结石位置充分了解, 有利于缩短手术时间, 增加手术安全性, 减少术后残石率。因为3D Slicer软件完全免费, 不增加患者费用, 且简单易学, 术者可以轻松掌握软件使用, 有临床推广价值。