3D 腹腔鏡在結直腸癌根治術中的應用進展

張 旋，雷俊平綜述，魏正強審校

（重慶醫科大學附屬第一醫院胃腸外科，重慶400016）

3D 腹腔鏡在結直腸癌根治術中的應用進展

張 旋，雷俊平綜述，魏正強審校

（重慶醫科大學附屬第一醫院胃腸外科，重慶400016）

結直腸腫瘤； 外科手術，微創性； 3D腹腔鏡； 綜述

結直腸癌是人類目前高發的惡性腫瘤之一，在我國惡性腫瘤中，其發病率位居第3位，死亡率位居第5位。我國結直腸癌中，75%～80%是直腸癌[1]。21世紀，外科學發展的主要方向是微創手術，而腹腔鏡手術是目前應用最廣泛的結直腸癌微創術式。腹腔鏡手術因具有切口瘢痕細微、創傷小、并發癥少、術后恢復快及住院周期短等優勢，被譽為外科手術的“第二次革命”。國內腹腔鏡輔助結直腸癌根治術逐漸成為醫生和患者的首選。但傳統腹腔鏡系統，因二維成像技術缺失了足夠的立體視覺景深信息，術者只能憑借“透視投影”、“運動視差”或“遮擋效應”等個人技巧和經驗來判斷景深及各臟器的解剖結構[2]。因此，傳統腹腔鏡手術要求術者具備嫻熟的操作技巧和豐富的經驗，這增加了操作難度并提高了失誤發生率，給術者帶來了不可忽視的技術挑戰[3]。近年來，3D腹腔鏡技術的發展克服了上述弊端。運用3D腹腔鏡技術，將引領微創外科進入一個完全還原肉眼感官的立體手術時代。作者查閱國內外現文獻，對3D腹腔鏡技術的原理、優勢、缺陷及在結直腸癌中的應用現狀和未來前景作一綜述。

2009年，詹姆斯·卡梅隆應用全新的3D技術將影片《阿凡達》獻上熒幕，讓全球領略了3D技術夢幻般的魅力。數月之后，Jourdan完成了世界上首例3D腹腔鏡手術[4]，即發展為了目前的第二代3D腹腔鏡技術。2012年開始，Storz、Olympus和Viking公司陸續把3D高清腹腔鏡帶進了中國并在臨床投入使用。上海瑞金醫院、北京協和醫院、武漢同濟醫院等多家醫院先后開展了3D腹腔鏡手術。截至目前，3D腹腔鏡技術已經歷了20多年的發展，其在臨床應用上是否存在優勢仍然飽受爭議。

1 3D腹腔鏡原理

生理條件下，立體視覺的實現源于雙眼視差。雙眼均向感興趣的同一物體聚焦成像，大腦將雙眼圖像差異部分濾過并將相似部分匹對后產生視差信息；最后通過中樞神經處理視差信息，左右眼圖像融合形成一張3D立體圖像，在大腦內形成深度感。3D腹腔鏡立體成像原理則是模擬人雙眼視差的原理，用3D雙通道高清攝像頭采集左右圖像，由2條數字光學通路傳送到一個3D數字處理單元進行分配，并最終傳輸到高分辨率顯示器上，術者及助手通過佩戴輕重量的3D偏光式眼鏡進行圖像過濾，以獲得具有立體感、層次感，且深度感達到視覺放大4～5倍的三維立體圖像[5]。

2 3D腹腔鏡技術優勢

2.1 手術視野立體感及層次感的呈現 傳統腹腔鏡的二維成像缺乏縱深感是其不可避免的缺點；而3D腹腔鏡還復了一個真實肉眼視覺中的三維立體視野，間隙的顯露具有層次感，相當于術者身臨其境進入患者體內進行操作，從而使組織抓取、解剖、止血、縫扎、吻合等精準定位得以完美體現，降低了手術難度，同時可減少術中出血量及周圍神經、組織的誤傷[4]。劉銅軍等[6]發現，由于3D腹腔鏡視野立體感及層次感的呈現，在處理乙狀結腸系膜外側葉和腸系膜下血管時，密切毗鄰的輸尿管間隙較2D視野下明顯增大，更易解剖分離，大大降低了輸尿管誤傷率。Lusch等[7]通過對參與者在2種腔鏡系統下一系列體外訓練任務的完成情況進行評估后發現，3D腹腔鏡系統可以降低失誤率，提高抓取、縫合等操作準確性。另外，3D在視覺上也可為術者提高景深和空間位置感，降低圖像扭曲變形程度[8]。

2.2 提升操作精準度 手術操作的精準度是衡量外科醫生手術技能的重要體現[9]。3D腹腔鏡技術不僅沿承了2D腹腔鏡技術微創、細致的特色，而且兼備了高清晰立體視覺的優勢，提高了手術的精確性[10]。3D腹腔鏡系統在還原了真實三維立體手術視野和精確空間定位的同時，最大限度地提供了解剖深度和立體層次，提升了諸如低位直腸癌等疑難復雜手術的精確度。有學者認為，3D腹腔鏡的腔鏡攝像頭通過機械臂輔助固定，而機械臂的穩定性及可調節操作性明顯優越于2D腹腔鏡的人為扶鏡，避免了由于人為扶鏡的疲勞及晃動導致的術野不清晰，增強了操作穩定性與手術精準性[11]。對于直腸癌患者，因其解剖位置較深，周圍組織結構復雜，開放手術操作困難，2D腹腔鏡手術缺乏層次，精細操作難度較大。而3D腹腔鏡解決這一問題則具有明顯優勢，從而有利于清掃密閉的盆腔，擴展直腸系膜的切除（直腸癌TME原則）。另外，在經臍入路手術中，3D腹腔鏡更能彰顯其定位精準的優勢，能更好地規避器械“打架”現象，使操作變得更方便、簡單。

2.3 提高手術性能 3D腹腔鏡技術提高手術性能主要包括縮短操作時間和增加手術安全性。3D腹腔鏡技術因還原了真實的解剖視野，保留了完整的觸覺反饋，從而大大縮短了手術操作的時間[12]。Tanagho等[10]認為，3D腹腔鏡技術提供了更高的準確性和更快的手動技巧速度，從而可縮短手術時間，并增加安全性。研究表明，三維系統在縮短操作時間上具有優越性。3D腹腔鏡高清顯示器將圖像放大3～4倍后，組織及相鄰血管間的關系清晰呈現，術者能更快速、準確地找到正確的手術層面，從而減少誤損傷血管、神經及輸尿管的風險，降低術后并發癥的發生[13]。同時，在進行淋巴結清掃時，可以良好地顯示淋巴結、筋膜、神經等精細組織結構，進行立體的分離和解剖，避免手術的副損傷。王洪偉等[2]發現，由于層次和間隙的清晰暴露，例如Toldt間隙及骶前間隙的暴露，在側方清掃時可以更好地保護血管及神經，減少副損傷，增加了手術安全性。研究證實，術者不僅能快速掌握3D腹腔鏡的基本技能，而且縮短了操作時間，減少重復及失誤次數，并提高了手術質量和患者安全性[14]。另文獻表明，3D可視化的優勢，除了可以改善深度知覺、空間分辨率和提高精準度外，也可以潛在地增加療效，降低并發癥的發生率[7，15]。

2.4 縮短學習曲線 在三維成像系統提供的立體解剖層次下，各級血管、神經分布走向一目了然，即使初學者學習起來也較易學會。Wagner等[16]研究表明，對初學者來說，3D腹腔鏡較2D腹腔鏡更易把控，從而能縮短學習曲線。國內相關文獻報道，傳統腹腔鏡直腸癌切除術的學習曲線為20～40例[17]；而在3D腹腔鏡系統下的學習曲線大約是15例[18]。因此，3D腹腔鏡系統更適合于腔鏡手術初學者，其可以更好地幫助他們從臨床解剖過渡到實踐操作中，簡單易行的操作從感觀上能夠激發初學者的操作興趣，從而縮短了學習時間，使他們更快地適應并掌握3D腹腔鏡操作技術[19]。研究還發現，3D腹腔鏡的優勢與術者操作水平無關，包括腹腔鏡手術專家及初學者在內的所有外科醫生均能從中受益[16，20]。

2.5 增加操作環境舒適度 3D腹腔鏡的立體視野彌補了傳統2D腹腔鏡呈現在術者面前單眼視覺圖像的缺陷，從而可提供舒適的操作環境。McLachlan[4]認為，傳統腹腔鏡的二維成像技術，可能會出現35%～80%的圖像缺損，這導致術者在操作時會感到不舒適。與2D腹腔鏡比較，3D腹腔鏡手術既能明顯減少患者的手術創面，又能讓術者獲得多方位、多角度的視野；并且，在操作層面，其定位準確、空間分辨高等均反饋給術者良好的視覺體驗。Tanagho等[10]認為，3D可視化大大提升了易用性和掌握腹腔鏡技能的效率；且與2D可視化比較，3D可視化未產生更多的視覺疲勞、頭痛，或其他不良反應，反而更舒適，以及更少的精神疲勞。另外，3D的立體畫面能方便地自由切換為2D平面畫面，對于術中暫且未適應立體視野的術者來說可以隨時進行轉換。

2.6 成本費用相對便宜 與同樣具備3D功能的達芬奇機器人系統（DVSS）比較，3D腹腔鏡的立體視覺顯示效果無明顯差異，但其價格相對低廉，只有DVSS手術價格的1/10～1/5，且不存在額外的手術材料費，同時維護維修容易，這更符合我國目前的國情，更適合廣大醫院的普及，從而有助于3D腹腔鏡技術在結直腸癌手術中的廣泛應用。

3 3D腹腔鏡技術在結直腸癌手術中的應用現狀及進展

國內3D腹腔鏡技術在臨床開展較晚，近2年來Storz、Olympus和Viking公司把3D腹腔鏡技術帶進了中國并在臨床投入運用。2013年，姚健等[21]首次應用3D腹腔鏡技術實施了胃癌根治術1例、直腸肛管癌根治術1例、闌尾切除術1例，結果表明，3D腹腔鏡手術與傳統2D腹腔鏡手術比較，手術時間長短及術中出血量相當，且無術后并發癥的發生。隨后，國內3D腹腔鏡技術在結直腸癌根治術中的應用得以逐漸發展。沈陽解放軍202醫院于2013年11月至2014年2月通過3D腹腔鏡進行腹腔鏡直腸癌根治術5例、右半結腸癌根治術4例。手術過程順利，術中均未出現中轉開腹、大出血及鄰近臟器損傷。其中，直腸癌根治術歷時160～210 min，右半結腸癌根治術為90～130min，術后住院時間為2～7d，平均5 d[22]。王洪偉等[2]近期實施了3例3D腹腔鏡直腸手術，3例直腸癌患者分別完成了腹部無切口經直腸肛門拖出標本的腹腔鏡下高位直腸癌根治術、腹腔鏡下直腸癌擴大根治術（側方淋巴結清除）和腹腔鏡下腹會陰聯合直腸癌根治術；3例手術均順利完成，手術平均用時（192±28）min，術中平均失血量（13±5）mL，淋巴結平均檢出數（20±4）枚，術后平均排氣時間為（48±10）h，平均住院時間為（13±2）d；所有標本的上下切緣均為陰性，無中轉開腹發生，術后無吻合口瘺、腸梗阻等并發癥，無死亡病例。秦軍等[23]完成了9例3D腹腔鏡下直腸癌手術，分別行腹腔鏡下直腸癌根治術（Dixon）5例和Dixon加回腸造瘺術4例，9例患者術中均無中轉開腹，最后均順利完成手術；術中出血50～350 mL，手術時間140～260 min，無術后感染、腸梗阻等并發癥發生。劉銅軍等[6]運用德國KARL STORZ公司提供的3D高清設備對30例直腸癌患者進行了手術；其中，3例行Miles術式，27例行Dixon術式。結果表明，30例手術過程均順利，無中轉開腹，手術時間（59.5±13.8）min，出血量（9.7±8.4）mL（紗條均未完全浸濕透），淋巴結檢出數為19.7枚/例，平均住院時間10.4 d；27例Dixon患者未發生吻合口瘺等并發癥，1例Miles手術后出現會陰部切口下脂肪液化，經局部換藥后愈合。

以上研究報道均證實了3D腹腔鏡結直腸癌手術的可行性及安全性。但由于目前國內3D腹腔鏡技術仍在試用階段，各領域應用的收集病例數目較少，并且缺乏專門針對結直腸癌3D腹腔鏡手術的臨床多中心大樣本隨機對照試驗（RCT）結果的循證醫學證據。

4 3D腹腔鏡操作的缺陷及注意事項

盡管3D腹腔鏡擁有不少優勢，但也存在其局限性：（1）3D腹腔鏡操作過程中，術者及助手必須佩戴3D眼鏡，可能存在不合尺寸的鏡片、劣質鏡片及移動時圖像模糊不清等因素而造成視物不清或視覺疲勞，從而影響手術操作。（2）在3D腹腔鏡的操作初期，術者雙眼聚焦過程中可能會出現頭暈等不適，但大都可以自行緩解適應，習慣傳統2D腹腔鏡操作的術者需要調整適應，以免在分離、縫合過程中誤判誤傷。（3）超聲刀工作時產生的煙霧常使顯示器屏幕出現“雪花樣”的亮點，干擾了手術視野，故當頻繁使用超聲刀時，需及時打開Trocar排氣孔排氣，以保證術野的清晰。（4）3D顯示器的最佳視線是平視，顯示器與視線的仰、俯夾角大于25°時圖像聚合不佳，會出現重影現象而影響視覺效果，故術中需保持顯示屏正對術者，否則會出現手術視野不清晰。（5）立體影像中近物放大作用明顯，近處實物感覺貼近，遠處則很深遠，劉銅軍等[6]術中發現，在分離直腸與前列腺或陰道間隙時這種感覺最明顯。故助手需注意輔助器械的定位，以免影響主刀醫生的視野操作[24]。（6）3D成像系統是2個雙路平行攝像系統組成的三維立體腔鏡，其鏡身在Trocar中僅能翻轉180°，無法像傳統2D腹腔鏡進行360°自由旋轉來調整視野角度，因此某些部位可能出現“盲區”或局部需要側方或后方解剖的部位會受到一定的限制[25]。且此時，術者雙眼需專注于顯示器屏幕，稍有偏離就會影響三維效果，且長時間操作會造成視覺疲勞，但Khoshabeh等[26]報道的多視點裸眼3D腹腔鏡技術未來有望解決這一缺陷。

5 結 語

3D腹腔鏡技術的出現促使微創外科進入精準時代。由于2D成像系統本質上缺乏立體景深信息，以及術中鏡頭的移動、解剖結構的大小、離焦模糊、紋理梯度的改變等間接地影響了操作者對縱深感的準確判斷和空間位置的精確定位，從而在一定程度上限制了腹腔鏡的發展。而3D腹腔鏡系統能夠呈現腹腔鏡手術的立體感、層次感，將高難度的復雜操作趨于簡單、便捷，可使手術更精準、更安全，減少對患者的創傷，使術者操作更加舒適，并縮短初學者的學習曲線。目前的共識是，3D腹腔鏡這一先進技術的出現給微創外科帶來了新的方向。盡管目前仍有一些瓶頸尚未突破，但隨著3D腹腔鏡系統及其設備的不斷研發改進，相信這些問題均能逐漸得到改善?？梢灶A見的是，立體視覺將會成為未來微創外科手術操作的主流，而腹腔鏡結直腸癌根治術逐漸步入3D世界是勢在必行的。

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10.3969/j.issn.1009-5519.2015.22.021

A

1009-5519（2015）22-3422-04

2015-08-07）

張旋（1990-），男，云南昭通人，碩士研究生，主要從事胃腸外科方面的研究；E-mail：1025415085@qq.com。

魏正強（E-mail：384535713@qq.com）。