數字化技術在胰頭癌手術中的應用研究

陳家陽?莫志康?王宏偉?劉熙?吉成崗?陳杰桓

【摘要】目的 探討數字化技術在胰頭癌手術中的應用價值。方法 收集10例胰頭癌患者的臨床資料。采用三維（3D）可視化技術觀察血管的變異情況、胰頭癌累及的范圍、腫瘤與血管關系、胰周腫大淋巴結情況等，同時結合3D打印技術進行實時手術引導。分析術前規劃結果、手術情況、手術前后肝功能及糖鏈抗原199（CA199）水平變化、術后并發癥及近期療效。結果 10例胰頭癌患者均完成了基于數字化技術的術前規劃及術中導航。所有患者均順利完成手術。手術時間（315.1±59.5）min，術中出血量325（200，450）ml，手術切緣均達到R0切除標準。10例患者的術后總膽紅素、直接膽紅素、ALT、AST、CA199均比術前下降（P均< 0.05）。術后發生B級胰瘺1例，經保守治療后痊愈，無圍術期死亡病例。結論 數字化技術適用于胰頭癌的術前規劃和術中導航，有助于提高手術成功率，降低手術風險。

【關鍵詞】數字化技術;胰頭癌;外科手術;三維可視化;三維打印

Application of digital technology in the surgery for pancreatic head carcinoma Chen Jiayang， Mo Zhikang， Wang Hongwei， Liu Xi， Ji Chenggang， Chen Jiehuan. Department of General Surgery， Dongguan Binhai Bay Central Hospital， Dongguan 523900， China

Corresponding author， Chen Jiehuan， E-mail： chenjiehuan007@ 126. com

【Abstract】Objective To evaluate the application value of digital technology in the surgery for pancreatic head carcinoma. Methods Clinical data of 10 patients with pancreatic head carcinoma were collected. Three-dimesnional （3D） visualization technology was employed to observe the variation of blood vessels， the invasion area of pancreatic head carcinoma， the relationship between tumor and blood vessels and the enlarged lymph nodes around the pancreas， etc. Meanwhile， 3D printing was used to conduct real-time surgical guidance. Preoperative planning results， surgical condition， changes of liver function and CA199 level after operation， postoperative complications and short-term efficacy were analyzed. Results All 10 patients successfully completed preoperative planning and intraoperative navigation based on digital technology. Surgical treatment was performed successfully in all patients. The average operation time was （315.1±59.5） min， and the mean intraoperative blood loss was 325 （200， 450） ml. All of them reached the criteria of R0 resection. The levels of total bilirubin （TBIL）， direct bilirubin （DBIL）， alanine aminotransferase （ALT）， aspartate aminotransferase （AST） and CA199 were significantly decreased after operation （all P < 0.05）. Postoperatively， 1 patient developed grade B pancreatic fistula and was recovered through conservative treatment. No perioperative death was reported. Conclusion Digital technology is applicable to preoperative planning and intraoperative navigation of pancreatic head carcinoma， which contributes to improving the success rate of surgery and lowering the risk of surgery.

【Key words】Digital technology;Pancreatic head carcinoma;Surgery;

Three-dimensional visualization;Three-dimensional printing

近年來，胰頭癌的發病率在國內外均呈明顯的上升趨勢[1]。其惡性程度極高。手術切除是唯一的根治方法，常用的術式為胰十二指腸切除術。胰十二指腸切除術涉及的解剖結構復雜、手術難度大、術后并發癥發生率高，被認為是普通外科最復雜的手術之一。精準化、個體化的手術策略有助患者達到更大的生存獲益。目前基于薄層CT或MRI數據的三維（3D）可視化系統在國內外的應用日趨廣泛，而3D打印是一種以3D可視化數字模型為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術，其實現了3D平面圖像向3D空間物理模型的跨越式轉變[2-3]。3D打印已經逐漸應用于胰腺惡性腫瘤的診斷和治療，并且發揮了重要的作用。本研究通過3D可視化聯合 3D 打印技術對10例胰頭癌患者進行了手術治療，取得良好效果，現報告如下。

對象與方法

一、研究對象

回顧性收集2019年5月至2020年6月東莞市濱海灣中心醫院普通外科收治的10例胰頭癌患者臨床資料。其中男8例、女2例，年齡（57.8±6.6）歲，合并高血壓病3例、2型糖尿病2例，肝功能Child-Pugh分級A級8例、B級2例，美國癌癥聯合委員會（AJCC）腫瘤分期第8版ⅠA期2例、ⅠB期4例、ⅡA期1例、ⅡB期3例。病例納入標準：術前影像學檢查診斷為胰頭癌，并排除遠處轉移， 術前評估腫瘤可切除或可能切除，患者全身狀況可耐受手術治療。所有患者術前均已簽署知情同意書，研究的實施符合醫學倫理學規定。

二、方 法

1. CT掃描與3D重建

所有患者均行腹部64 層螺旋CT掃描（荷蘭 Philips），收集原始數據并將其導入3D可視化系統（深圳旭東數字醫學影像技術有限公司），提取目標區域進行閾值分析。通過區域生長方式重建腹腔臟器、脈管系統、腫瘤及其他組織[4]。

2. 胰腺3D打印

從3D重建軟件獲取的STL文件模型經優化設計后導入3D打印機Spectrum ZTM 510 （Z Corporation，美國） 或Caset 400（中科院廣州電子技術有限公司）中，使用高性能復合材料ZP 150或ABS塑料進行1∶1的胰腺3D模型打印。

3. 基于數字化技術的術前規劃

首先通過模型血管重建，多角度觀察腹腔脈管系統的走行，明確解剖血管變異。然后，通過對模型的旋轉觀察，了解胰腺、腫瘤和胰腺周圍血管各結構之間的空間位置關系，評估腫瘤生長范圍和血管侵犯水平，并進行胰頭癌3D可視化分型 [5]。同時分析擴張胰管的走行、受累及變異情況，預測胰腺斷面主胰管和副胰管開口的數量、大小、形態，指導胰管支撐管的置入[5]。最后重建胰周腫大淋巴結，協助可切除性評估及判斷淋巴結清掃范圍。

4. 實際手術

將3D打印模型帶入手術室，與實際手術進行實時比對，同步調整3D打印模型的解剖位置，對腫瘤及關鍵管道進行識別和定位。結合術前規劃及3D打印模型輔助手術。

5. 觀察指標

對比術前評估與術中情況、模擬手術方案與實際手術方案，評估其吻合程度。對比分析術前與術后2周的肝功能（總膽紅素、直接膽紅素、ALT、AST）及糖鏈抗原199（CA199）水平，記錄術中結果（包括手術時間、術中出血量）、術后并發癥以及術后住院時間。手術切緣采用1 mm原則判斷R0/R1切除標準，即距離切緣1 mm以上無腫瘤為R0切除，否則為R1切除[1]。

6. 術后隨訪

術后1、3個月對患者進行門診或住院隨訪，通過增強CT進行復查，觀察患者生存和腫瘤復發情況。

三、統計學處理

采用SPSS 21.0進行統計學分析。符合正態分布的計量資料用表示，不符合正態分布的計量資料用中位數（下四分位數，上四分位數）表示，手術前后肝功能及CA199水平的比較采用配對t檢驗或Wilcoxon符號秩和檢驗。P < 0.05為差異有統計學意義。

結果

一、基于數字化技術的胰頭癌術前規劃

10例胰頭癌中，腫瘤最大徑（3.2±1.6）cm，術前規劃結果見表1。脈管變異1例，其肝右動脈起源于肝總動脈，見圖1A、B。胰管擴張6例，3D可視化模型可清晰顯示擴張胰管，見圖1C。可疑胰周腫大淋巴結3例，3D可視化可清晰顯示淋巴結分布情況，見圖1C。所有胰頭腫瘤經3D可視化評估后，均具有可切除性，見圖1D～F。

二、實際手術情況

術中將3D 打印模型（圖1G、H）置于最佳解剖位置，為手術關鍵步驟提供直觀的實時導航。術中見腫瘤及重要脈管的解剖特征與術前評估情況相吻合。10例患者均行胰十二指腸切除術聯合標準淋巴結清掃，手術入路及手術方式與術前規劃一致。手術時間（315.1±59.5）min，術中出血量

325（200，450）ml，術后住院時間（21.5±5.3）d。獲取淋巴結（16.2±3.5）個，陽性淋巴結數2

（0，3）個，殘余胰腺均獲得陰性切緣，達R0切除標準。

三、術后肝功能及CA199變化情況

所有患者在術前均有不同程度的肝功能異常，表現為總膽紅素、直接膽紅素、ALT、AST升高，CA199高于參考值范圍（< 40 kU/L）。行數字化技術指導下胰十二指腸切除術后2周，患者的總膽紅素、直接膽紅素、ALT、AST、CA199均比術前下降（P均< 0.05），見表2。

四、術后并發癥

術后共3例患者出現胰瘺，其中生化瘺2例、B級胰瘺1例，經持續引流及藥物治療后痊愈;1例患者出現胃癱，經保守治療后痊愈。

五、近期療效

術后所有患者均獲得隨訪。隨訪 3 個月，所有患者均存活良好，復查腹部CT未見腫瘤局部復發。

討論

隨著手術技術的提高以及麻醉學 、重癥醫學等相關學科的進步，胰頭癌手術的病死率及并發癥的發生率已顯著降低 ，但手術的復雜性及高風險性仍然困擾著外科醫師。目前胰頭癌的手術治療仍存在以下3方面難點：①如何正確評估胰腺腫瘤的可切除性;②如何進行有效的根治性切除;③如何保障手術的安全性[6-10]。

目前，胰頭癌的總體手術切除率不高，主要的限制在于胰周血管或組織的侵犯。通過胰腺3D可視化及3D打印模型，可以全方位、多角度地觀察胰頭腫瘤的生長部位及生長范圍，同時可以根據腫瘤與血管模型的獨立空間關系判斷腫瘤的浸潤水平，在此基礎上對胰頭癌進行3D可視化分型，為可切除性評估提供客觀、科學的依據。如圖1A、B所示，3D可視化及3D打印模型清楚顯示腫瘤與動脈、門靜脈系統的關系。圖1D顯示胰頭腫瘤與動脈系統存在明顯間隙，3D可視化分型為Ⅰ型。圖1E顯示腫瘤左側壁緊鄰腸系膜上靜脈，但管腔形態正常，腫瘤貼附面的血管壁光滑，3D可視化分型為Ⅱ型。圖1F顯示無切除范圍外的可疑淋巴結轉移。因而判斷腫瘤可切除。以上術前規劃均與術中探查所見相符，表明數字化技術有助準確地判斷胰頭癌的可切除性。

胰頭癌患者術后預后差的原因主要是腫瘤的復發與轉移。規范的區域淋巴結清掃和切緣陰性（R0切除）是根治性切除的關鍵，對改善患者預后有重要意義[11-12]。數字化技術可實現術前多維度預見術中解剖，在此基礎上進行手術預演，根據胰頭腫瘤的位置及大小調整胰腺切除平面，結合術中冰凍病理，提高R0切除率。此外，如圖1C、F所示，3D可視化模型可顯示腫大淋巴結，術中除常規需要清掃的淋巴結外，需注意其他腫大可疑的淋巴結，必要時結合實際情況進行擴大清掃[13]。胰頭癌累及血管時，常需切除病變血管，否則極易殘留腫瘤組織引起術后復發 。對需要聯合血管切除重建的患者，3D可視化定量分析可精準測量受累血管的范圍，并模擬手術過程中不同的血管切除方式和重建方案[14]。本組患者在數字化技術輔助下手術，術后CA199較術前明顯下降，且隨訪3個月未見復發，獲得滿意療效。

胰十二指腸切除術操作范圍內涉及相對常見的血管變異類型為肝動脈變異 [15]。肝動脈的異常走行可能導致術中意外損傷，導致大出血，且術中損傷肝動脈后，術后可能導致并發癥的風險升高，如肝功能不全、肝膿腫、膽瘺等。如圖1A所示，肝右動脈出現罕見的變異，直接起源于肝總動脈，且從較低位置向右側走行進入肝臟，貼附于胰頭腫瘤上極。若術前未發現或無預處理方案，術中損傷肝右動脈的風險較高。3D可視化技術對于血管變異分析的優勢尤為明顯，通過3D立體模型多角度觀察血管起源及走行，準確把握變異血管的走形以及與腫瘤的空間距離關系，有助降低血管損傷風險，保障術中操作安全。此外，胰瘺是影響手術安全性的主要并發癥之一[16]。術后胰瘺與圍術期感染、出血和病死率密切相關。3D可視化模型可清楚辨認胰管走行、受累及變異的情況（圖1C、F），指導胰管支撐管的放置，對胰液的通暢引流、降低胰瘺發生率具有實用價值。

術前精準的評估和合理的手術策略對提高手術的安全性至關重要。術前使用3D可視化分析，掌握腫瘤及周圍血管、組織的解剖細節，獲得精準的術前評估和完善的手術方案，同時術中結合3D打印模型的實時比對，引導重要脈管的分離和腫瘤病灶的切除，可在一定程度上降低術中損傷風險，提高手術的安全性。本組患者均未出現致命性的術中、術后并發癥，且手術效果良好。

綜上所述，術前通過數字化技術所獲得的3D數據及3D打印模型，提供了比普通醫學影像資料更加詳細的解剖學信息，實現了由2D到3D、由平面到立體的轉變。此技術適用于胰頭癌的術前規劃和術中引導，有助于提高手術成功率，降低手術風險，充分體現精準外科的理念，具有臨床推廣價值。

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（收稿日期：2020-09-11）

（本文編輯：林燕薇）