3D腹腔鏡手術的優勢與應用前景

汪天時　劉銅軍

3D腹腔鏡手術的優勢與應用前景

汪天時劉銅軍

劉銅軍教授、主任醫師、博士研究生導師。教授、主任醫師、博士研究生導師。現任吉林大學第二醫院普通外科醫院院長、吉林大學普通外科疾病診療中心主任，吉林省拔尖創新人才。曾在美國西奈山(Mount Sinai)和Emory醫學院進修學習。主要學術兼職：中華醫學會外科學分會第十七屆委員會結直腸外科學組委員、吉林省醫師協會肛腸專業委員會主任委員、吉林省康復醫學會普通外科疾病專業委員會主任委員、中華中醫藥學會肛腸分會第六屆理事會常務理事、中國中西醫結合學會大腸肛門病專業委員會委員、吉林省中醫藥學會第三、四屆肛腸委員會副主任委員、吉林省抗癌協會大腸癌專業委員會第二屆委員會副主任委員、吉林省醫師協會普外科醫師分會常務委員、吉林省康復醫學會第三屆理事會常務理事。中華胃腸外科、中華實驗外科等雜志編委。先后承擔了國家、部省級科研課題14項，獲吉林省科技進步獎2項、長春市科技進步獎2項、吉林大學醫療成果獎6項。美國和國家發明專利各1項，近五年發表論文50余篇，其中被SCI收錄14篇。

【摘要】3D腹腔鏡將2D腹腔鏡呈現的平面圖像還原為立體圖像，其視覺效果符合日常生活習慣，讓人們有身臨其境的感覺。將3D技術引入腹腔鏡手術，使腹腔鏡手術既有2D腹腔鏡手術的微創優勢，又有傳統開放手術的方便性和靈活性。同2D腹腔鏡手術相比，3D具有手術操作更方便，更快捷，手術質量更高，手術并發癥更少等優點，此技術易于推廣和普及。

【關鍵詞】腹腔鏡；外科手術；社會優勢

Advantage and applied prospect of 3 dimensional(3D)laparoscopic surgery

WANGTian-shi,LIUTong-jun

.Thecentersofgeneralsurgerydiseasediagnosisandtreatment，theSecondHospitalofJilinUniversity，Changchun130000，China

Correspondingauthor:LIUTong-jun,Email:tongjunliu@163.com

【Abstract】The three dimensional laparoscopic surgery can restore the flatimage presented by the two dimensional laparoscopic surgery to the stereoscopic image,and let people have immersive feeling.Introduction of the three dimensional technology into the laparoscopic surgery,endowed the laparoscopic surgery the advantage of both the minimally invasiveness of the two dimensional laparoscopic surgery and the convenience and flexibility of the traditional open surgery.Compared with the two dimensional laparoscopic surgery,the three dimensional laparoscopic surgery has the advantages of more convenient,more efficient,higher quality,and less surgical complications.This review describes the advantages of the three dimensional laparoscopic surgery to conclude this technology is easier to promote and popularize.

【Key words】Laparoscopes；Surgical procedures,operative；Social dominance

作者單位：130000 長春，吉林大學第二醫院普通外科醫院

眾所周知，微創外科是二十一世紀的主題，是未來外科發展的必然趨勢和追求的目標。隨著各種高科技醫療設備和器械的不斷發明和快速應用、醫生手術經驗的積累和嫻熟的外科操作、患者對疾病認知度的提高和對新技術新方法接受能力的增強，加速了微創外科發展的步伐。腹腔鏡手術是微創外科的代表，它可以大部分或完全取代傳統的開放性手術，甚至可以完成開放性手術無法完成的高難度手術，并最大限度地減少了手術對患者的生理干擾，有效避免了術中的副損傷，明顯提高了手術質量，減少了手術相關并發癥，加速了患者的術后康復速度。本文對2D和3D腹腔鏡設計原理、2D和3D腹腔鏡手術優點和存在的問題以及3D腹腔鏡手術應用前景等方面進行較詳細闡述。

一、腹腔鏡設計原理

(一)2D腹腔鏡

它是一種帶有微型攝像頭的纖維內窺鏡，使用冷光源提供照明，在前或側腹壁或后腰部等部位采用一個叫做“trocar”的器械穿刺到腹腔內或某一間隙內，建立一個圓形管道，通過此管道將微型攝像頭插入腹腔或某間隙內，運用數字攝影技術將攝像鏡頭拍攝到的二維圖像通過光導纖維傳導至信號處理系統，并顯示在專用監視器上。目前風靡國內外、普及率較高、深受外科醫生推崇并能夠進行微創手術的腹腔鏡仍然是2D腹腔鏡。

(二)3D腹腔鏡

3D電影我們大家并不陌生，每個觀賞過3D電影的人都知道什么是身臨其境的震撼效果。2011年全球放映的3D版《阿凡達》席卷了全球的票房，成為當今電影行業的主流市場。將3D技術引入醫院手術室，融入腹腔鏡微創技術是否會達到同樣的效果呢？答案是肯定的。

3D是空間的概念也就是由X、Y、Z三個軸組成的空間，是相對于只有長和寬的平面(2D)而言。我們的眼睛和身體感知到的世界上豐富多彩的萬物都是三維立體的，具有豐富的色彩、光澤、表面等外觀質感，還有錯綜復雜的內部結構和時空動態的運動關系。

人的視覺之所以能夠分辨遠近，是靠兩只眼間的距離。正常人兩眼之間距離大概5 cm，向前方看任一種物體，兩眼的角度都不會相同，這種微小差別，通過視網膜傳到大腦里，會產生遠近的深度，從而產生立體感。一只眼雖然能看到物體，但對物體遠近的距離不宜分辨。根據這一原理(偏光原理)，如果把同一景像，借助兩只眼睛視角的差別制造出兩個影像，每只眼各看到自己一邊的影像，通過視網膜就可以使大腦產生景深的立體感覺。3D電影的制作主要采用的是偏光眼鏡法，利用兩臺并列安置的電影攝像機，分別代表人的左眼和右眼，同步拍攝出兩條略帶水平視差的電影畫面。放映時，將兩條電影影片分裝于左右放映機上，并在放映鏡頭前分別裝置兩個偏振軸互成90度的偏振鏡。兩臺放映機需同步運轉，將畫面投放在金屬銀幕上，形成右像左像雙影。當觀眾戴上特制的偏光眼鏡時，由于左右兩片偏光鏡的偏振軸互相垂直，并與放映鏡頭前的偏振軸相一致，觀眾左眼只能看見左像，右眼只能看見右像，通過雙眼匯聚功能將左右像疊和在視網膜上，大腦產生立體視覺效果。將3D技術引入腹腔鏡，替代2D，即為3D腹腔鏡。

二、2D腹腔鏡手術的優點和存在的問題

(一)2D腹腔鏡手術的優點

腹腔鏡手術是一門新發展起來并融入了微創理念的手術方法，是未來手術方法發展的必然趨勢。二十一世紀是微創外科的時代，最具有代表微創理念的手術就是腹腔鏡手術，它是在腹部的不同位置做數個直徑5 mm~12 mm的”鑰匙孔”樣小切口，通過這些小切口置入帶有攝像鏡頭的腹腔鏡和各種特殊的手術器械，借助良好的冷光源照明，將鏡頭所拍攝到的腹腔內各種臟器和組織的圖像通過光纖鏡體傳輸到監視器屏幕上，外科醫生通過觀看圖像及經圖像引導，借助手術器械對病變的組織進行分離、切開、止血、縫合及切除等一系列外科操作來完成某一手術。腹腔鏡手術是目前最先進、最尖端的微創技術，發展迅速，風靡全球。

腹腔鏡手術同傳統手術相比的優點[1-2]：(1)切口小，感染率低、疼痛輕。傳統手術為了便于手術時的操作方便和對病變部位性質的判斷必須選擇一定長度的切口，有時為“取悅”病人選擇小切口，但為了充分暴露手術野，必需借助各種拉鉤用力牽拉切口，這樣的結果勢必因用力過大造成切口周圍組織的嚴重損傷，雖迎合了患者的”心理需求”，實際對患者造成了不應有的創傷；傳統較大的手術切口不但會在腹壁留下明顯的疤痕，還會增加切口感染的機會，甚至出現切口裂開；切口較大，術后疼痛必然較嚴重，影響了患者早期下床活動，減慢了患者術后的康復速度。腹腔鏡手術的腹壁入路是采用戳卡穿刺的技術，單刀直入，對周圍組織無任何損傷，其最大戳孔直徑為12 mm，其余戳孔直徑一般為5 mm，戳孔總數一般不超過4個，其中某一戳孔可選擇較隱蔽位置如臍孔內；腹腔鏡手術后切口感染率明顯下降，不會發生切口裂開；因切口較小，術后疼痛自然輕，可早期下床后動，有利于患者術后康復。(2)創傷小，恢復快。傳統手術是在腹腔開放下進行，腹腔內臟器較長時間暴露于空氣中，空氣中的細菌、粉塵等可持續不斷地污染腹腔；另外，手術人員手套上面的滑石粉或無菌紗布的纖維絲也會遺落腹腔內造成患者發生腹腔粘連、感染，嚴重者可出現腸梗阻；手術時由于手術醫生的手或拉鉤等不斷地對腹腔內臟器的觸摸或擠壓，腹腔內臟器會出現機械性損傷，發生局部炎癥反應，也易導致術后發生粘連或感染。腹腔鏡手術是在密閉的腹腔內進行，克服了開放手術的不利因素，對腹腔的內環境和全身各系統干擾很小，患者術后住院時間短，恢復正常日常生活和工作較早。(3)術后并發癥少。由于傳統手術時的工作狀態，無法避免患者手術后一些并發癥如腹腔粘連、腸梗阻、切口感染、切口疝或裂開等。腹腔鏡手術由于器械精巧細小、很少使用無菌紗布和縫線或無需縫線；整個手術操作中的切開、分離、止血和縫合等過程中，使用的器械主要為超聲刀、Ligasure和血管閉合器或血管夾等，而且手術完成后可以充分沖洗腹腔，清除了積血、積液和組織碎片，最大限度消除了術后腹腔粘連發生的因素。(4)多角度“觀察”，效果直觀。由于腹腔鏡鏡頭可以在腹腔內從不同角度和方向進行”探查”，同時輸出圖像可以放大，因此它可以非常全面細致地查看腹腔內的一切，效果直觀，不易漏診或誤診。

(二)2D腹腔鏡手術存在的問題

(1)腹腔鏡設備和輔助的手術器械較昂貴，需要定期的保養和維護，甚至有時需要更換部件。(2)由于2D腹腔鏡輸出的圖像是二維平面圖像，缺少立體感，與現實生活中的三維立體視覺效果有很大的差距，觀察物體時很難準確判斷物體的遠近距離，手術時需要不斷修正平面與現實之間的差異，因此易發生神經、血管和重要臟器的誤損傷，甚至導致無法控制的大出血，需要立即終止腹腔鏡手術，改為傳統開放手術。(3)腹腔鏡手術醫師需要嚴格的培訓，而且學習曲線較長。由于手術操作時缺少立體視覺，某些難度較高的手術或“只能成功，不能失敗”的某一手術步驟如右半結腸癌根治術中腸系膜上血管的“裸化”，一旦失誤，后果極其嚴重，無法彌補，手術醫生如履薄冰，始終處于高度緊張狀態。因此腹腔鏡手術醫生必須經過一定時間的培訓包括“模擬箱”練習、動物腹腔鏡手術和在有經驗腹腔鏡醫生指導下完成一定數量腹腔鏡手術，并積累了一定經驗后才能獨立完成腹腔鏡手術。不少醫生由于“平面影像”的視覺限制，很難走出“困難期”或“腹腔鏡手術瓶頸”，這樣的結果不得不放棄開展腹腔鏡手術這項微創技術，阻礙了腹腔鏡手術的普及和推廣。

三、3D腹腔鏡手術的優點和存在問題

(一)3D腹腔鏡手術的優點

1.還原了傳統開腹手術的立體層次感，提高了手術質量和效率：與2D腹腔鏡手術相比，3D腹腔鏡手術的優點:一方面將2D腹腔鏡展示的二維平面手術視野還原于可同傳統開腹手術相媲美的立體和層次感；另一方面兼顧了2D腹腔鏡手術的優勢。靈活的腹腔鏡鏡頭可以在腹腔各臟器之間查找病變的部位，通過腹部幾個微小“戳孔”，借助腹腔鏡專用器械對病變的器官或組織進行精準的切開、分離、止血、縫合或重建等外科操作。由于3D高清放大的立體手術視野，可以明顯加快手術操作的時間，減少或無出血，最大限度減少了血管、神經和臟器的損傷，減少了術后并發癥，提高了手術質量和效率。

2.有利于醫生培訓，能加快腹腔鏡手術技術的應用與普及：3D腹腔鏡攝像系統是借助兩組攝像鏡片，同時采集兩個角度的圖像，通過高性能的攝像主機進行處理，在專用的3D監視器上呈現逼真的腹腔內三維立體圖像，使手術醫生能夠準確判斷腹腔內各臟器、各組織之間的層次、距離等，加速了組織分離和切除速度，不需改變術者的手術習慣和手術操作步驟，明顯縮短了術者腹腔鏡手術學習曲線，提高了外科醫生對學習腹腔鏡手術的興趣和熱情，能加快腹腔鏡手術技術的應用和普及。

3.3D腹腔鏡手術所用的手術器械完全與2D腹腔鏡相同，無需購買其它特殊裝備。

4.3D腹腔鏡設備價格只有腹腔鏡機器人設備的1/10~1/15，而且無需每做一臺手術將會產生3萬~5萬的一次性手術耗材費，也不必花費每年數十萬元的設備保養費。在我國引進和應用國際高精端設備和高科技技術方面，3D腹腔鏡手術技術也比較符合中國的國情[3-7]。

(二)3D腹腔鏡手術存在的問題

1.需要佩戴3D眼鏡進行手術操作：由于3D腹腔鏡傳出的圖像是由兩個攝像鏡頭合成的立體效果，術者和助手必須佩帶偏光眼鏡，才能進行手術操作，這樣會給手術醫生帶來一定的苦惱，尤其對沒有佩戴眼鏡習慣的醫生更是如此。

2.要保持正確觀看距離和角度：觀看3D顯示器圖像需要保持一定的距離和角度，否則會出現“頭暈”或圖像不清晰。

3.3D腹腔鏡較2D腹腔鏡價格貴2~3倍。

四、3D腹腔鏡手術應用前景

目前國內大多數醫院都已配備了2D腹腔鏡，廣泛開展了以膽囊切除術為主的腹腔鏡微創手術，在較大的醫院或醫療中心已經開展了一定數量的腹腔鏡胃腸手術，取得了可喜的成果，并得到了同行專家的認同。由于2D腹腔鏡手術時呈現的圖像為平面手術視野，缺乏現實生活中的立體視覺感，手術操作時動作不夠準確，容易誤傷重要的組織和臟器，而且同傳統開腹手術相比手術時間較長，技術要求較高，需要有一定的經驗積累和較長時間學習培訓，因此2D腹腔鏡手術技術的推廣和應用受到了限制。3D腹腔鏡的問世，解決了2D腹腔鏡呈現平面圖像的缺點，還原了立體手術視野，使手術操作如同傳統開放手術一樣簡單，手術時間明顯縮短。筆者自2013年11月至12月利用3D腹腔鏡完成30例結直腸癌手術，同時與2D腹腔鏡結直腸癌手術比較，發現3D腹腔鏡手術所需時間縮短了近一半，術中幾乎不出血，助手、扶鏡手與術者配合默契，無需必要的腹腔鏡手術上臺經驗。

縱觀未來外科發展的趨勢、3D腹腔鏡手術的優點和2D腹腔鏡手術的缺點和不足，相信3D腹腔鏡手術技術，在國內會很快得到應用和普及。

參考文獻

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(本文編輯：馬天翼)

汪天時,劉銅軍.3D腹腔鏡手術的優勢與應用前景[J/CD].中華結直腸疾病電子雜志，2015，4(5)：483-486.

·青年專家論壇·

(收稿日期：2015-06-24)

通訊作者：劉銅軍，Email：tongjunliu@163.com

基金項目：吳階平基金(320.6750.1340)

DOI:10.3877/cma.j.issn.2095-3224.2015.05.07