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我国是肝胆管结石高发病率国家，肝胆管结石发病人数占亚洲国家胆结石发病人数的20%～30%，而西方国家的发病率仅为0.9%。肝胆管结石的临床病理特点是肝内胆管结石的病变范围沿着胆管树呈严格的区域性分布，并存在多处肝胆管狭窄，狭窄引起的胆汁淤滞是结石形成和复发的基本因素。胆管结石术后残石率为30%～90%，二次手术率为56.4%，即使使用纤维胆道镜，残石率仍可达19.5%。究其原因，主要是结石在肝内胆管分布广泛的树状结构庞大，胆管走行多变，而且存在多发性、复杂性胆管狭窄，确定诊治策略存在一定难度。因此，术前对结石位置的准确评估及术中对结石的全面清除成为手术治疗的关键环节之一。
对复杂性肝内胆管结石术前评估而言，影像学检查对合理选择手术方法显得更为重要。但目前普遍使用的影像学检查方法都存在缺陷，各项检查手段不足以制订精准的术前治疗方案和手术规划，而肝脏及胆管三维可视化技术为这一目标的实现提供了新的选择。
对肝胆管结石的诊断常规影像技术主要有超声、CT、MRI、ERCP、PTCS、术后胆管引流管造影、胆道镜等。这些现代化的手段仍不能突破许多技术瓶颈。由于肝胆管结石病变复杂，在手术前很难做到全面、准确的诊断。
超声检查作为首选检查，它的优点是便捷、易操作、无创、无辐射、价格相对低廉等，对于引导PTCS、明确结石部位、引导取石和判断有无结石残留等方面具有重要价值。但超声检查仅能提供局部影像，不能提供胆管树的整体影像，发现结石的能力依赖于操作者的经验，且肝外胆管结石易受肠道气体干扰，难以显示胆管狭窄部位和合并的肝外胆管下端结石。因此超声作为诊断手段有一定的局限性。
常规CT可全面显示肝内胆管结石分布、胆管系统扩张和肝实质的病变，对肝胆管结石具有重要的诊断价值。CT可以明确诊断高密度结石，但对各种等密度或低密度结石诊断有困难，且CT一般难以直接显示胆管狭窄部位，也不能发现不伴有明显胆管扩张的细小结石及密度与肝实质相似的结石。
MRI结合MRCP可以多方位显示肝内胆管树，可准确判断肝内结石分布、胆管系统狭窄与扩张的部位和范围及肝实质病变。MRI为无创性胆管影像诊断方法，兼具断层扫描及胆管成像的优点，对肝胆管结石的诊断价值优于CT和胆管直接造影。但实际工作中仍有一些限制MRCP应用的禁忌证（如不适合用于体内放置金属装置的患者或幽闭恐惧症者），且因受信号影响，MRI空间分辨率较低，对胆管内小结石诊断准确率较低。对狭细胆管的显示不如胆管直接造影清晰准确。
ERCP、PTCS、手术中或手术后胆管引流管造影是诊断肝胆管结石的经典方法。它们能清晰显示结石在肝内外胆管的分布，以及胆管狭窄、扩张及胆管的变异等。一个完整清晰的胆管树影像，可作为术前制订下一步手术方案的重要依据。对CT和超声易误诊的软组织密度结石、泥沙样结石及胆总管十二指肠段和胰腺段的结石，采用上述胆管直接显像方法可获准确诊断。除此之外，还可同时进行治疗工作，如做梗阻性黄疸的引流、十二指肠乳头切开、碎石、套石篮套取结石等措施。但胆管直接显像仅能显示肝管内病变，而不能直接显示肝管壁及肝实质病变，需结合CT或超声检查才能全面评估病变范围和性质。ERCP只能显示阻塞部位下游的胆管；PTCS只能显示阻塞部位上游的胆管内情况，特别是二级肝管分支易因显示不清而被忽视，造成漏诊。这些胆管直接造影方法均属侵入性诊断方法，可能造成出血、诱发急性胆管炎等并发症，因此应安排在临近手术之前或术中进行，而对于近期有胆管炎发作的病例，术前应避免做此类造影检查。
利用单一常规的影像学检查各具局限，常不能获得全面的诊断信息，往往需要一种以上的影像学检查相互印证才能获得有价值的诊断信息，达到正确诊断的目的。这无疑会加重患者经济负担，甚至带来一定的身体伤害。计算机三维成像和可视化技术的出现，为肝胆管结石的术前诊断提供了新的方法，也为肝胆管结石病手术方式的合理选择提供了更加直观清晰的影像学依据。三维成像技术、可视化技术、快速成形技术、三维图像的控制与测量等技术能为医生提供一个可视化的虚拟现实环境，对医务人员的医学教育、手术训练、术前模拟、术中引导、术后评价等多方面提供辅助支持。医生可在接近真实的虚拟模型上模拟手术过程，选择最佳手术方案，指导实际手术。应用软件对肝胆管结石进行个体化三维重建，可明确结石分布的位置、结石的形态大小及数量，此外，对胆管狭窄的空间位置及程度也有相当精确的显示。三维重建对肝胆管结石的分型诊断和指导设计最佳个体化手术方案具有重大意义。在精准诊断的基础上，釆用虚拟手术方式行肝胆管结石的手术，优化手术方案后，指导临床实际手术操作，实现精准肝胆管结石的诊断和治疗。
肝脏三维模型立体感强，能真实反映患者个体化的肝脏、肝胆管、结石、血管系统的立体解剖结构。门静脉三维模型可精确显示左、右门静脉主干，门静脉右前支、右后支，门静脉左内支、左外支；肝静脉三维模型可显示肝右支、肝中支、肝左外上支、肝外下支（图8-1）；胆管三维模型可清晰显示肝内胆管、左肝管、右肝管、胆囊、肝总管、胆总管等胆管各部分及其扩张、狭窄、结石情况。同时还能对三维模型进行融合、拆分、放大、缩小、旋转、距离测量等全方位观察和操作，通过透明度和颜色设定来单独或组合显示各部分胆管及其血管系统解剖结构关系。
图8-1 肝静脉三维模型可显示肝右支、肝中支、肝左外上支、肝外下支
三维可视化技术采用亚毫米CT的平扫期、门静脉期数据分别对肝胆管、结石进行分割重建。对细微肝胆管结构（如四级肝胆管、胆囊管汇入胆总管处、不扩张的肝胆管等），则收集亚毫米CT四期（平扫期、动脉期、门静脉期、肝静脉期）等不同期别图像，对各期肝胆管系统图像信息进行分割，利用系统的自动整合功能将各期分割的解剖信息组合成完整三维立体的肝胆管系统图像。三维重建的肝胆管系统能逼真再现肝胆管与肝内脉管系统立体解剖关系，同时能清晰显示肝内一、二、三级胆管树立体形态，部分肝胆管结石合并胆管广泛扩张，甚至四级胆管（亚肝段胆管）也可以显示，还可观察到结石的部位、大小、数量及肝胆管狭窄的分布、扩张胆管的长度和直径（图8-2）。此外，通过三维重建还可计算出胆管狭窄情况。
图8-2 三维重建技术可以清晰显示结石的部位、大小和数量
在肝脏三维模型中，透明化肝脏组织可立体旋转观察门静脉和肝静脉解剖关系，首先根据肝右静脉、肝中静脉、肝左静脉的主干将肝脏划分为4个扇区，以门静脉在肝内的走行划分个体化肝段，并采用立体选框法以门静脉系统走行进行分段，以标示不同颜色区分各肝段（图8-3）。基本的个体化分段为：尾状叶为I段；以肝右静脉的右侧与右门静脉主干平面为段界，上方为Ⅶ段，下方为Ⅵ段；肝右静脉和肝中静脉之间以右门静脉主干平面为段界，上方为Ⅷ段，下方为Ⅴ段；肝中静脉和肝左静脉之间为Ⅳ段；肝左静脉和肝中静脉之间以左门静脉主干平面为段界，上方为Ⅱ段，下方为Ⅲ段。在此基本分段之上以右门静脉主干变异再划分不同肝脏分段类型。完成个体化肝脏分段后，将各段渲染颜色、透明化并隐去门静脉及肝静脉系统，可清晰观察到结石与肝胆管的立体关系。
图8-3 肝脏三维模型个体化的分段
三维重建肝脏立体化模型取代传统的二维图像，可从不同的方位、角度观察肝内胆管系统、血管系统及毗邻器官立体解剖关系，推动了胆管解剖学和胆管外科手术的发展，为胆管外科的临床应用提供全新的技术手段。三维可视化系统采用高层螺旋亚毫米CT薄层高速扫描，将数据传入三维重建工作站，将肝脏、肝动脉、门静脉、肝静脉、肝胆管、结石、腹腔血管和周围脏器渲染成不同的颜色，采用不同程度的透明化、脏器隐去处理技术，能清晰显示肝段内结石和肝胆管分布情况，便于观察肝脏、肝胆管系统、结石、肝动脉、门静脉、肝静脉等不同组合的三维立体解剖关系。通过三维模型的放大、缩小、旋转，还能观察病变肝胆管部位与相邻脏器的不同角度的空间解剖，了解胆管狭窄或扩张的部位及程度。
对三维重建肝脏立体化模型进行个体化肝脏分段，其中Couinaud肝段划分法适合1型门静脉走行个体化肝脏分段；其余各型在不同个体中，门静脉变异率高（主要是右门静脉变异较多），门静脉走行不同个体化肝脏分段也不同；即使门静脉、肝静脉走行分类相同，肝脏形态有个体差异，划分每一功能性肝段也不同。所以，根据每一肝胆管结石患者自身的解剖学特点实施个体化肝脏分段，方能制定出个体化的手术预案。
总之，肝胆管系统的三维重建技术，能从任何角度观察结石、狭窄胆管的解剖学关系，通过肝脏透明化处理能清晰显示肝胆管系统与血管系统之间的立体空间解剖关系，能对肝胆管结石、狭窄胆管、肝内血管的空间关系进行精确定位，对手术方案的制订具有临床指导意义。通过获得的数字化肝胆管解剖信息，缩短经皮经肝造瘘通道建立时间，指导精准手术入路，达到减少穿刺及扩张瘘道次数、缩短治疗周期、减少手术并发症的目的，从而提高了手术的成功率，个体化三维重建在优化微创外科穿刺手术上具有重要的临床应用价值。