3D腹腔鏡系統在腹部外科的臨床應用及進展*

劉瑩，史瑩，周艷 綜述 任輝 審校

（吉林大學第二醫院 1.普通外科醫院；2.普通外科醫院乳腺外科；3.普通外科醫院；4.普通外科醫院結直肛腸門外科，吉林 長春 130041）

從1987年腹腔鏡應用于膽囊切除術開始，在微創外科觀念的影響下，腹腔鏡手術應用范圍逐漸擴大。與傳統開腹手術相比，腹腔鏡手術具有創面小、疼痛輕、術中及術后出血少、恢復快和瘢痕小等優勢。傳統腹腔鏡只能給術者提供的是一幅2D平面圖像，畫面缺乏空間感、深度感，對很多缺乏經驗的醫生來說，這樣的視覺使得很多精細的手術操作難度加大。為解決傳統腹腔鏡的平面視覺的問題，許多研究者將3D技術應用于腹腔鏡系統中，設計并創造了3D腹腔鏡系統。為了更適應臨床的需要，3D腹腔鏡技術經歷了第1代到第2代的發展[1]。本文就本文對3D腹腔鏡系統工作原理、發展過程、3D腹腔鏡系統在臨床手術應用現狀及效果評估等進行簡要介紹。

1 3D腹腔鏡系統的工作原理及技術發展

3D成像是靠人兩眼的視覺差產生的。人的左、右眼觀察同一物體時，會形成不同的視覺刺激，兩個不同的視覺信號通過大腦分析可辨別物體的空間縱深差異，形成三維感知。3D顯示的根本，就是利用人眼左右分別接收不同畫面，加上人眼的視覺暫留效應，使即使快速交替顯示的左右圖像畫面，也能讓大腦經過對圖像信息進行疊加重生，構成一個具有3D立體效果的影像。3D腹腔鏡技術，正是基于這一原理。腹腔鏡3D視覺系統采用并列兩個獨立物鏡鏡頭模擬人的左、右眼，手術視野影像分別被左、右物鏡鏡頭采集。通過獨立的兩路光纖通道傳輸至中央處理器分析處理后，以特定方式將兩個不同的視覺信號傳遞給左、右眼，在術者大腦中形成有縱深感的手術視野。

第1代3D腹腔鏡系統采用快門式3D顯示，兩個獨立物鏡鏡頭拍攝的圖像以幀序列的格式左右交替，并通過紅外發射器，藍牙等無線方式傳輸，負責接收的3D眼鏡實現左右眼同步觀看對應的圖像，并且保持與2D視像相同的幀數。觀看者的兩只眼睛看到快速切換的不同畫面，同時在大腦中產生三維的畫面。快門式3D成像由于畫面閃爍及亮度等問題，大大增加了術者眼球的負擔，視覺很容易疲勞，并且需要佩戴的快門式3D眼鏡極為笨重且昂貴。隨著3D技術的發展，快門式3D技術被偏振式3D技術所取代，逐漸發展出第2代3D腹腔鏡系統。偏振式3D技術是通過在屏幕上加放偏光板，同時輸出偏振方向不同的兩組畫面，當畫面經過偏振眼鏡時，偏振式眼鏡的每個鏡片只能接受一個偏振方向的畫面，這樣人的左右眼就能接收兩組不同的畫面，而在大腦中產生三維的立體畫面。快門式3D眼鏡改成偏振式3D眼鏡之后，舒適性及畫面的分辨率、解析率上都有所提高。但是偏振式3D系統需要佩戴偏振眼鏡，術者操作時的舒適度及視覺容易疲勞等問題依然沒有更好的改善，但是隨著多視點裸眼3D技術的發展，這些問題有望在未來得到解決，3D腹腔鏡系統也將得到更多的臨床應用及推廣[2]。

2 3D腹腔鏡系統的實驗評估

由于3D腹腔鏡系統能提供清晰的手術視野、良好的深度感、空間感，方便術者對深度、空間定位以及準確度的判斷，從而能降低外科醫師的手術操作難度，縮短學習曲線。Storz等[3]選擇了20位醫學生與10位有著至少100例腹腔鏡膽囊切除術經驗的外科醫生進行了一項實驗，被試者要求進行平面形狀定位、不規則曲面定位、綜合三維移動、縫合及打結5項任務，并統計操作完成時間與失誤率，最終得出3D腹腔鏡在基礎操作上優于傳統腹腔鏡的結論。Smith等[4]研究發現，與傳統2D腹腔鏡相比，通過3D腹腔鏡系統進行腹腔鏡下抓握、切紙、穿刺針戴帽及縫合等基本操作，能顯著減少操作時間及失誤率，降低初學者學習難度。Michele等[5]對3D腹腔鏡系統下與傳統的2D腹腔鏡系統下手術操作進行了比較研究，結果顯示在3D腹腔鏡系統輔助下操作完成的更快速、更準確。

在3D視野下，操作的器械與組織的相對位置易于判斷，術者可以更準確地判斷進針、出針的位置及方向，提高縫合的準確性[6]。Bilgen等[7]通過實驗比對了第2代偏振式3D腹腔鏡系統與傳統的2D腹腔鏡系統在手術時間上是否存在優勢，得出3D腹腔鏡可以有效縮短手術時間，并更易被外科醫生所接受的結論。練向群等[8]通過分析84 例3D腹腔鏡系統下完成腹腔鏡手術（包括單孔膽囊切除術12例、單孔闌尾切除術15例、直腸癌根治術5例、右半結腸癌根治術4例、肺癌根治術4例、肺葉切除4例、腎上腺腫瘤切除術6例、腎囊腫去頂減壓術2例、腎部分切除術4例、腎癌根治術3例和廣泛性全子宮切除術25例）的手術時間、出血量和術后住院時間等數據，認為3D腹腔鏡系統還原了真實視覺中的三維立體手術視野，使不同層面的血管、神經和組織間隙之間的立體感更強，解剖位置更為明確，從而降低了手術難度，縮短了手術時間。該系統具備腹腔鏡與開放手術的共同優勢，使手術解剖更精確，縫合相對容易，手術安全，療效顯著，并無明顯并發癥發生。

自3D腹腔鏡問世以來，很多相關研究均表明，相較于2D腹腔鏡系統，3D腹腔鏡系統的使用使得術中的縱深定位和操作不需要過多依賴于術者的經驗和腔鏡技巧，從而也能縮短經驗較少者甚至初學者學習腔鏡下操作的學習曲線，手術的精確度提高，手術副損傷的可能減小。使得更多復雜、疑難的腹部手術得以開展，有著廣闊的應用前景。

3 3D腹腔鏡系統的臨床應用及相關研究

我國3D腹腔鏡技術起步較晚，但自3D腹腔鏡系統引進以來，我國醫務工作者積極展開相關研究，并進行了相應的臨床報道。李漢忠等[9]首先報道了運用3D腹腔鏡系統進行腎上腺腫瘤切除術12例，腎囊腫去頂減壓術3例，根治性腎切除術15例，腎部分切除術19例，腎盂輸尿管成形術6例，根治性前列腺切除術5例，全膀胱切除術2例，共62 例手術均獲成功，并統計手術時間、出血量、腎蒂阻斷時間、縫合時間和術后住院時間等數據，并總結了相關的手術經驗，認為該系統具備腹腔鏡與開放手術共同優勢,手術解剖更精確,縫合操作相對容易。梁朝朝等[10]在完成10例前列腺癌根治術、5例膀胱癌根治術、6例腎部分切除術、5例腎盂輸尿管離斷成形術及2例乳糜尿腎周淋巴管結扎術之后，也總結了相關經驗，認為3D腹腔鏡的立體視野可以清楚地分辨持針的方向，明顯減少調整縫針的次數，更好地觀察器官組織的立體結構，可以最大程度地避免淋巴管的漏扎及血管損傷。同年，蔣堃等[11]報道了通過3D腹腔鏡下成功完成腎上腺腫瘤手術30例，并與同期傳統2D腹腔鏡腎上腺手術患者25例進行比較，得出3D腹腔鏡技術較傳統2D腹腔鏡技術在空間定位及深度感覺上有明顯優勢，一定程度上降低手術難度，縮短手術時間的結論。李春生等[12]應用3D腹腔鏡系統完成直腸癌根治術，全結腸切除術，右半結腸切除術，并通過對直腸癌根治術3D腹腔鏡組20例,2D腹腔鏡組26 例的手術情況、病理學檢查結果及短期療效指標進行統計學分析[13]，得出3D腹腔鏡具有手術時間短、術中出血少、操作準確度高及術后自主排尿時間早等優點的結論。許祖存等[14]通過3D腹腔鏡系統完成41例胃間質瘤手術，其中3D腹腔鏡經胃腫瘤外翻切除術18例，3D腹腔鏡胃楔形切除術15例，3D腹腔鏡輔助近端胃大部切除術5例，術后患者均獲得長期受益。此外，相繼還有3D腹腔鏡在胃惡性腫瘤手術、肝膽外科手術和婦科手術等應用的相關報道。

除應用3D腹腔鏡系統完成各種腹部外科的手術以外，越來越多的臨床工作者將3D腹腔鏡結合其他技術，為相關患者提供個體化治療，并進行了相關的病例報道。蘇澤等[15]采用3D腹腔鏡聯合膽道鏡，成功進行膽囊切除+膽總管切開探查取石、膽總管一期縫合術。項楠等[16]采用三維可視化聯合3D腹腔鏡曾對16例肝膽疾病進行手術，實現了精準的肝膽外科數字化微創手術，同時證實3D腹腔鏡系統在肝膽內外科具有使手術操作、術中出血變得可控的優勢。

4 討論

綜上所述，3D腹腔鏡的出現是腹腔鏡技術的重要革新，也是物理學、計算機科學等其他多學科與醫學交叉融合的結果[17]。在3D高清腹腔鏡系統提供的立體手術視野下，各級血管、神經分布走向一目了然，改善了腹腔鏡醫生對深度的感知、縮短手術時間、降低了術中出血及其他副損傷的可能，具有與開放手術共同的優勢，對腹部外科的發展具有重大意義。相比傳統的2D腹腔鏡系統，3D腹腔鏡系統既可以提供類似于機器人輔助腹腔鏡中良好的高清立體視野，又無需額外增加手術耗材，因此也符合中國目前的國情，具有更廣闊的發展空間。隨著多視點裸眼3D技術的發展，偏振式3D腹腔鏡的舒適度及容易視覺疲勞等問題有望得到解決，依托于3D腹腔鏡系統的微創腹部外科將得到更多發展，使更多的患者受益。

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