门脉高压症是门静脉系统压力升高后引起的一系列临床病症，常表现为食管胃底静脉曲张、脾肿大和腹水。其中食管胃底曲张静脉破裂出血最为凶险，严重威胁患者生命。传统的治疗方案有内科保守、内镜止血以及手术断流等，但远期效果差。经颈静脉肝内门体分流术（Transjugular Intrahepatic Portosystemic Shunt, TIPS）始于上世纪60 年代的动物研究，80 年代应用于临床，对于治疗食管胃底曲张静脉破裂出血和顽固性腹水，取得了令人满意的疗效。TIPS 的治疗机理是采用介入放射技术，通过支架，在肝静脉与门静脉分支间建立分流通道，使部分门静脉血流直接汇入下腔静脉，达到降低门脉压力的目的，预防和控制食管胃底曲张静脉破裂出血，促进腹水吸收（如图1所示）。
图1 路径规划示意图。图中RHV表示肝右静脉，PV表示门静脉，IP表示入针点，TP表示出针点。
尽管TIPS 的临床效果明显，但其本身是一项高难度、高风险的手术，被《外周血管介入诊疗手术分级目录》列为最复杂的手术之一，对术者的技术及经验要求极高。由于术者技术水平的参差不齐，总体手术并发症并不少见。急性并发症如肝脏撕裂、穿刺到肝外门脉，均可引起腹腔内大出血，导致患者死亡。尽量减少或规避这些并发症，降低手术风险的最关键因素是准确的门脉穿刺。目前TIPS 传统做法是术前医生借助CT 三维影像资料，依赖空间想象力，主观判断穿刺方向和深度，进而“盲穿”，就如同在山两侧打隧道会师一样，在没有任何导向指引的情况下，从一根血管出针刺中相距3、4 厘米另外一个空间里的细小血管，角度、位置、方向都要掌控得非常恰当才有可能成功。这种经验性的穿刺方法稳定性差，有时需反复多次尝试，增加了腹腔大出血的风险。因此，找到一种辅助术者精准穿刺门静脉的规划方法，是目前实施TIPS 过程中急需解决的重点和难点问题。
中国科学院苏州生物医学工程技术研究所高欣、冉昭等人联合苏州大学附属第一医院介入科朱晓黎主任、广州医科大学附属第二医院朱康顺主任在江苏省科技计划：社会发展-临床前沿技术（BE2017671）项目资助下，提出了一种基于数值计算模型的路径规划方法，对穿刺操作过程精准建模。根据TIPS手术专用穿刺针，借助术前增强CT（Contrast-Enhanced Computed Tomography, CECT）影像信息，在肝内血管系统三维结构基础上，规划穿刺路径，结合穿刺针前端初始形态精确计算差异化的前端弯曲度即弯折角，以而指导医生术前调整穿刺针前段弯折角。经过两家医院临床验证，量化后的弯折角能够很好地指导穿刺，平均穿刺次数由无精确弯折角指导下的5-6次降低到本计算方法指导下的2-3次, 平均穿刺时间也有所减少。
本项研究实现了门静脉高压症的精准微创介入治疗，减少了完成TIPS所需的穿刺次数和穿刺时间，减少了病人的出血风险，具有重要的意义。相关成果发表在Computational and Mathematical Methods in Medicine (SCI源刊 IF 1.545):
Xiaoli Zhu？, Zhao Ran？, Wanci Li, Wansheng Wang, Kangshun Zhu, Wensou Huang, and Xin Gao*, Method for Calculating the Bending Angle of Puncture Needle in Preoperative Planning for Transjugular Intrahepatic Portal Systemic Shunt (TIPS), Computational and Mathematical Methods in Medicine, 30 May 2018.
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