3D腹腔鏡系統(tǒng)在腹部外科的臨床應(yīng)用及進(jìn)展*

劉瑩，史瑩，周艷 綜述 任輝 審校

（吉林大學(xué)第二醫(yī)院 1.普通外科醫(yī)院；2.普通外科醫(yī)院乳腺外科；3.普通外科醫(yī)院；4.普通外科醫(yī)院結(jié)直肛腸門外科，吉林 長(zhǎng)春 130041）

從1987年腹腔鏡應(yīng)用于膽囊切除術(shù)開始，在微創(chuàng)外科觀念的影響下，腹腔鏡手術(shù)應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大。與傳統(tǒng)開腹手術(shù)相比，腹腔鏡手術(shù)具有創(chuàng)面小、疼痛輕、術(shù)中及術(shù)后出血少、恢復(fù)快和瘢痕小等優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)腹腔鏡只能給術(shù)者提供的是一幅2D平面圖像，畫面缺乏空間感、深度感，對(duì)很多缺乏經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)生來說，這樣的視覺使得很多精細(xì)的手術(shù)操作難度加大。為解決傳統(tǒng)腹腔鏡的平面視覺的問題，許多研究者將3D技術(shù)應(yīng)用于腹腔鏡系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)并創(chuàng)造了3D腹腔鏡系統(tǒng)。為了更適應(yīng)臨床的需要，3D腹腔鏡技術(shù)經(jīng)歷了第1代到第2代的發(fā)展[1]。本文就本文對(duì)3D腹腔鏡系統(tǒng)工作原理、發(fā)展過程、3D腹腔鏡系統(tǒng)在臨床手術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及效果評(píng)估等進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

1 3D腹腔鏡系統(tǒng)的工作原理及技術(shù)發(fā)展

3D成像是靠人兩眼的視覺差產(chǎn)生的。人的左、右眼觀察同一物體時(shí)，會(huì)形成不同的視覺刺激，兩個(gè)不同的視覺信號(hào)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(yīng)，使即使快速交替顯示的左右圖像畫面，也能讓大腦經(jīng)過對(duì)圖像信息進(jìn)行疊加重生，構(gòu)成一個(gè)具有3D立體效果的影像。3D腹腔鏡技術(shù)，正是基于這一原理。腹腔鏡3D視覺系統(tǒng)采用并列兩個(gè)獨(dú)立物鏡鏡頭模擬人的左、右眼，手術(shù)視野影像分別被左、右物鏡鏡頭采集。通過獨(dú)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(gè)不同的視覺信號(hào)傳遞給左、右眼，在術(shù)者大腦中形成有縱深感的手術(shù)視野。

第1代3D腹腔鏡系統(tǒng)采用快門式3D顯示，兩個(gè)獨(dú)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(fā)射器，藍(lán)牙等無線方式傳輸，負(fù)責(zé)接收的3D眼鏡實(shí)現(xiàn)左右眼同步觀看對(duì)應(yīng)的圖像，并且保持與2D視像相同的幀數(shù)。觀看者的兩只眼睛看到快速切換的不同畫面，同時(shí)在大腦中產(chǎn)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(shù)者眼球的負(fù)擔(dān)，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(shù)的發(fā)展，快門式3D技術(shù)被偏振式3D技術(shù)所取代，逐漸發(fā)展出第2代3D腹腔鏡系統(tǒng)。偏振式3D技術(shù)是通過在屏幕上加放偏光板，同時(shí)輸出偏振方向不同的兩組畫面，當(dāng)畫面經(jīng)過偏振眼鏡時(shí)，偏振式眼鏡的每個(gè)鏡片只能接受一個(gè)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(chǎn)生三維的立體畫面?？扉T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(tǒng)需要佩戴偏振眼鏡，術(shù)者操作時(shí)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(diǎn)裸眼3D技術(shù)的發(fā)展，這些問題有望在未來得到解決，3D腹腔鏡系統(tǒng)也將得到更多的臨床應(yīng)用及推廣[2]。

2 3D腹腔鏡系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)評(píng)估

由于3D腹腔鏡系統(tǒng)能提供清晰的手術(shù)視野、良好的深度感、空間感，方便術(shù)者對(duì)深度、空間定位以及準(zhǔn)確度的判斷，從而能降低外科醫(yī)師的手術(shù)操作難度，縮短學(xué)習(xí)曲線。Storz等[3]選擇了20位醫(yī)學(xué)生與10位有著至少100例腹腔鏡膽囊切除術(shù)經(jīng)驗(yàn)的外科醫(yī)生進(jìn)行了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，被試者要求進(jìn)行平面形狀定位、不規(guī)則曲面定位、綜合三維移動(dòng)、縫合及打結(jié)5項(xiàng)任務(wù)，并統(tǒng)計(jì)操作完成時(shí)間與失誤率，最終得出3D腹腔鏡在基礎(chǔ)操作上優(yōu)于傳統(tǒng)腹腔鏡的結(jié)論。Smith等[4]研究發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)2D腹腔鏡相比，通過3D腹腔鏡系統(tǒng)進(jìn)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(shí)間及失誤率，降低初學(xué)者學(xué)習(xí)難度。Michele等[5]對(duì)3D腹腔鏡系統(tǒng)下與傳統(tǒng)的2D腹腔鏡系統(tǒng)下手術(shù)操作進(jìn)行了比較研究，結(jié)果顯示在3D腹腔鏡系統(tǒng)輔助下操作完成的更快速、更準(zhǔn)確。

在3D視野下，操作的器械與組織的相對(duì)位置易于判斷，術(shù)者可以更準(zhǔn)確地判斷進(jìn)針、出針的位置及方向，提高縫合的準(zhǔn)確性[6]。Bilgen等[7]通過實(shí)驗(yàn)比對(duì)了第2代偏振式3D腹腔鏡系統(tǒng)與傳統(tǒng)的2D腹腔鏡系統(tǒng)在手術(shù)時(shí)間上是否存在優(yōu)勢(shì)，得出3D腹腔鏡可以有效縮短手術(shù)時(shí)間，并更易被外科醫(yī)生所接受的結(jié)論。練向群等[8]通過分析84 例3D腹腔鏡系統(tǒng)下完成腹腔鏡手術(shù)（包括單孔膽囊切除術(shù)12例、單孔闌尾切除術(shù)15例、直腸癌根治術(shù)5例、右半結(jié)腸癌根治術(shù)4例、肺癌根治術(shù)4例、肺葉切除4例、腎上腺腫瘤切除術(shù)6例、腎囊腫去頂減壓術(shù)2例、腎部分切除術(shù)4例、腎癌根治術(shù)3例和廣泛性全子宮切除術(shù)25例）的手術(shù)時(shí)間、出血量和術(shù)后住院時(shí)間等數(shù)據(jù)，認(rèn)為3D腹腔鏡系統(tǒng)還原了真實(shí)視覺中的三維立體手術(shù)視野，使不同層面的血管、神經(jīng)和組織間隙之間的立體感更強(qiáng)，解剖位置更為明確，從而降低了手術(shù)難度，縮短了手術(shù)時(shí)間。該系統(tǒng)具備腹腔鏡與開放手術(shù)的共同優(yōu)勢(shì)，使手術(shù)解剖更精確，縫合相對(duì)容易，手術(shù)安全，療效顯著，并無明顯并發(fā)癥發(fā)生。

自3D腹腔鏡問世以來，很多相關(guān)研究均表明，相較于2D腹腔鏡系統(tǒng)，3D腹腔鏡系統(tǒng)的使用使得術(shù)中的縱深定位和操作不需要過多依賴于術(shù)者的經(jīng)驗(yàn)和腔鏡技巧，從而也能縮短經(jīng)驗(yàn)較少者甚至初學(xué)者學(xué)習(xí)腔鏡下操作的學(xué)習(xí)曲線，手術(shù)的精確度提高，手術(shù)副損傷的可能減小。使得更多復(fù)雜、疑難的腹部手術(shù)得以開展，有著廣闊的應(yīng)用前景。

3 3D腹腔鏡系統(tǒng)的臨床應(yīng)用及相關(guān)研究

我國(guó)3D腹腔鏡技術(shù)起步較晚，但自3D腹腔鏡系統(tǒng)引進(jìn)以來，我國(guó)醫(yī)務(wù)工作者積極展開相關(guān)研究，并進(jìn)行了相應(yīng)的臨床報(bào)道。李漢忠等[9]首先報(bào)道了運(yùn)用3D腹腔鏡系統(tǒng)進(jìn)行腎上腺腫瘤切除術(shù)12例，腎囊腫去頂減壓術(shù)3例，根治性腎切除術(shù)15例，腎部分切除術(shù)19例，腎盂輸尿管成形術(shù)6例，根治性前列腺切除術(shù)5例，全膀胱切除術(shù)2例，共62 例手術(shù)均獲成功，并統(tǒng)計(jì)手術(shù)時(shí)間、出血量、腎蒂阻斷時(shí)間、縫合時(shí)間和術(shù)后住院時(shí)間等數(shù)據(jù)，并總結(jié)了相關(guān)的手術(shù)經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為該系統(tǒng)具備腹腔鏡與開放手術(shù)共同優(yōu)勢(shì),手術(shù)解剖更精確,縫合操作相對(duì)容易。梁朝朝等[10]在完成10例前列腺癌根治術(shù)、5例膀胱癌根治術(shù)、6例腎部分切除術(shù)、5例腎盂輸尿管離斷成形術(shù)及2例乳糜尿腎周淋巴管結(jié)扎術(shù)之后，也總結(jié)了相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)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(diào)整縫針的次數(shù)，更好地觀察器官組織的立體結(jié)構(gòu)，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(bào)道了通過3D腹腔鏡下成功完成腎上腺腫瘤手術(shù)30例，并與同期傳統(tǒng)2D腹腔鏡腎上腺手術(shù)患者25例進(jìn)行比較，得出3D腹腔鏡技術(shù)較傳統(tǒng)2D腹腔鏡技術(shù)在空間定位及深度感覺上有明顯優(yōu)勢(shì)，一定程度上降低手術(shù)難度，縮短手術(shù)時(shí)間的結(jié)論。李春生等[12]應(yīng)用3D腹腔鏡系統(tǒng)完成直腸癌根治術(shù)，全結(jié)腸切除術(shù)，右半結(jié)腸切除術(shù)，并通過對(duì)直腸癌根治術(shù)3D腹腔鏡組20例,2D腹腔鏡組26 例的手術(shù)情況、病理學(xué)檢查結(jié)果及短期療效指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析[13]，得出3D腹腔鏡具有手術(shù)時(shí)間短、術(shù)中出血少、操作準(zhǔn)確度高及術(shù)后自主排尿時(shí)間早等優(yōu)點(diǎn)的結(jié)論。許祖存等[14]通過3D腹腔鏡系統(tǒng)完成41例胃間質(zhì)瘤手術(shù)，其中3D腹腔鏡經(jīng)胃腫瘤外翻切除術(shù)18例，3D腹腔鏡胃楔形切除術(shù)15例，3D腹腔鏡輔助近端胃大部切除術(shù)5例，術(shù)后患者均獲得長(zhǎng)期受益。此外，相繼還有3D腹腔鏡在胃惡性腫瘤手術(shù)、肝膽外科手術(shù)和婦科手術(shù)等應(yīng)用的相關(guān)報(bào)道。

除應(yīng)用3D腹腔鏡系統(tǒng)完成各種腹部外科的手術(shù)以外，越來越多的臨床工作者將3D腹腔鏡結(jié)合其他技術(shù)，為相關(guān)患者提供個(gè)體化治療，并進(jìn)行了相關(guān)的病例報(bào)道。蘇澤等[15]采用3D腹腔鏡聯(lián)合膽道鏡，成功進(jìn)行膽囊切除+膽總管切開探查取石、膽總管一期縫合術(shù)。項(xiàng)楠等[16]采用三維可視化聯(lián)合3D腹腔鏡曾對(duì)16例肝膽疾病進(jìn)行手術(shù)，實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)的肝膽外科數(shù)字化微創(chuàng)手術(shù)，同時(shí)證實(shí)3D腹腔鏡系統(tǒng)在肝膽內(nèi)外科具有使手術(shù)操作、術(shù)中出血變得可控的優(yōu)勢(shì)。

4 討論

綜上所述，3D腹腔鏡的出現(xiàn)是腹腔鏡技術(shù)的重要革新，也是物理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等其他多學(xué)科與醫(yī)學(xué)交叉融合的結(jié)果[17]。在3D高清腹腔鏡系統(tǒng)提供的立體手術(shù)視野下，各級(jí)血管、神經(jīng)分布走向一目了然，改善了腹腔鏡醫(yī)生對(duì)深度的感知、縮短手術(shù)時(shí)間、降低了術(shù)中出血及其他副損傷的可能，具有與開放手術(shù)共同的優(yōu)勢(shì)，對(duì)腹部外科的發(fā)展具有重大意義。相比傳統(tǒng)的2D腹腔鏡系統(tǒng)，3D腹腔鏡系統(tǒng)既可以提供類似于機(jī)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(shù)耗材，因此也符合中國(guó)目前的國(guó)情，具有更廣闊的發(fā)展空間。隨著多視點(diǎn)裸眼3D技術(shù)的發(fā)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(tǒng)的微創(chuàng)腹部外科將得到更多發(fā)展，使更多的患者受益。

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