3D打印技術(shù)聯(lián)合3D腹腔鏡在胰腺囊性腫瘤精準(zhǔn)手術(shù)中的應(yīng)用

劉文瑛 楊劍 朱玉珍 吳黎明 朱劍華 譚勇 歐陽再興 黃從云

1汕頭大學(xué)附屬粵北人民醫(yī)院（廣東韶關(guān)512026）；2南方醫(yī)科大學(xué)珠江醫(yī)院（廣州510280）

胰腺囊性腫瘤（pancreatic cystic neoplasms，PCN）種類繁多，約占胰腺腫瘤的10%［1］，常見組織學(xué)類型包括：實(shí)性假乳頭狀瘤（solid pseudopapillary neoplasm，SPN）、黏液性囊腺瘤（mucinous cystic neoplasm，MCN）、漿液性囊腺瘤（serous cystic neoplasm，SCN）和導(dǎo)管內(nèi)乳頭狀黏液性腫瘤（intraductal papillary mucinous neoplasm，IPMN）等［2-3］。隨著認(rèn)識的不斷深入和現(xiàn)代診斷技術(shù)的進(jìn)步，臨床診斷病例不斷增多，PCN 由少見病逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槎喟l(fā)病、常見?。?］。PCN 多為良性腫瘤，但其潛在惡變可能性不一，臨床誤診誤治較多［5］；由于胰腺手術(shù)本身的特殊性，PCN 手術(shù)并發(fā)癥發(fā)生率和病死率同傳統(tǒng)胰腺手術(shù)基本一致［6］，為了提高PCN 診治水平，先后出臺了一些指南和共識［6-7］，為臨床實(shí)踐提供了支持，但仍然存在許多爭議［4］，新的臨床實(shí)踐證據(jù)和方法的不斷出現(xiàn)，挑戰(zhàn)和改變了一些傳統(tǒng)觀點(diǎn)［8］。腹腔鏡手術(shù)在胰腺外科應(yīng)用的安全性、可行性同傳統(tǒng)手術(shù)相當(dāng)，3D 打印等數(shù)字醫(yī)學(xué)技術(shù)和腹腔鏡微創(chuàng)外科技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，推動了傳統(tǒng)胰腺外科向精準(zhǔn)微創(chuàng)外科模式的轉(zhuǎn)變［9-10］，也為PCN 的規(guī)范化精準(zhǔn)診治帶來新思路［11］。3D 腹腔鏡有著2D 腹腔鏡無法比擬的優(yōu)勢，推動微創(chuàng)外科朝著更微創(chuàng)、更精準(zhǔn)的方向發(fā)展，使胰腺手術(shù)的解剖更加細(xì)致精準(zhǔn)［12］。本研究將3D 打印技術(shù)和3D 腹腔鏡微創(chuàng)技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用于胰腺囊性腫瘤外科手術(shù)治療，探討如何進(jìn)一步提高PCN 的精準(zhǔn)診治，效果良好，現(xiàn)總結(jié)報(bào)告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料收集2015年6月至2019年9月粵北人民醫(yī)院行腹腔鏡手術(shù)治療的37 例胰腺囊性腫瘤患者臨床資料，分為：3D 打印技術(shù)聯(lián)合3D 腹腔鏡組（3D 組）20 例，傳統(tǒng)2D 腹腔鏡組（2D 組）17例。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）影像學(xué)及病理檢查診斷為良性、交界性或低度惡性的胰腺囊性腫瘤病變；（2）囊腫≥3 cm，主胰管擴(kuò)張≥5 mm，有囊壁結(jié)節(jié)或囊腫生長較快；出現(xiàn)臨床癥狀，如腹痛、壓迫癥狀等；排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）心肺等功能不全，腹腔鏡手術(shù)禁忌；（2）病理證實(shí)為胰腺惡性腫瘤；（3）中轉(zhuǎn)開腹。入院及術(shù)前充分告知病情，簽署由醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)的知情同意書和手術(shù)同意書。

1.2 方法

1.2.1 CT 掃描和數(shù)據(jù)收集患者常規(guī)行上腹部256排螺旋CT（美國GE公司）掃描，獲取亞毫米CT數(shù)據(jù)，將3D組的DICOM格式CT數(shù)據(jù)導(dǎo)出并儲存［13］。

1.2.2 三維重建、3D 打印將3D 組患者上腹部平掃期、動脈期、門靜脈期和平衡期薄層CT 數(shù)據(jù)導(dǎo)入3D-DOCTOR 4.0 軟件平臺，進(jìn)行臟器和血管系統(tǒng)的三維重建，得到個體化的上腹部臟器三維重建模型［13］；對胰腺、腫瘤和血管等進(jìn)行三維可視化處理，獲取胰腺腫瘤、血管、胰管及胰腺等的三維立體解剖和空間結(jié)構(gòu)，明確解剖變異，測量腫瘤大小、胰管直徑和胰腺體積等，初步制定手術(shù)方案并進(jìn)行仿真手術(shù)演練。三維重建模型以STL 格式導(dǎo)入ideaMaker 軟件，按正常大小切片處理后保存，鏈接Raise 3D 打印機(jī)（中國上海）使用可降解的聚乳酸材料打印出實(shí)物大小的3D 打印模型。通過3D 打印模型實(shí)景分析確認(rèn)個體化精準(zhǔn)解剖結(jié)構(gòu)，論證、預(yù)演和優(yōu)化手術(shù)方案，評估手術(shù)難點(diǎn)、風(fēng)險(xiǎn)，制訂應(yīng)對方案。

1.2.3 手術(shù)方法采用氣管插管全麻，同一組醫(yī)師完成手術(shù)，3D 組采用德國STORZ 3D 高清腹腔鏡系統(tǒng)，術(shù)者佩戴3D 眼鏡，對照組采用德國STORZ 2D高清腹腔鏡系統(tǒng)。3D 組使用3D 打印、三維可視化模型術(shù)中實(shí)時指導(dǎo)。常規(guī)5 孔法操作，腹腔鏡胰十二指腸切除采用“洪氏一針法”行胰腸吻合術(shù)；保脾胰體尾切除術(shù)優(yōu)先Kimura法，使用腹腔鏡下切割閉合器（Endo-GIA）切斷胰腺；胰腺腫瘤局部切除結(jié)合腹腔鏡超聲探查保護(hù)好胰管；術(shù)中保護(hù)好門靜脈、脾動靜脈等周圍重要血管、臟器；臍下腹部正中切口取出標(biāo)本，留置腹腔引流管，術(shù)中常規(guī)冰凍病理學(xué)檢查明確腫瘤性質(zhì)及切緣情況。

1.3 觀察指標(biāo)記錄腫瘤直徑、手術(shù)時間、術(shù)中出血量、術(shù)后住院時間、并發(fā)癥（如胰瘺、胸腹腔積液、出血、腹腔感染等），以及隨訪情況。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法采用SPSS 21.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析，計(jì)量資料采用（±s）表示，兩組間比較采用t檢驗(yàn)，計(jì)數(shù)資料采用χ2檢驗(yàn)，P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 患者基本情況兩組患者的年齡、性別、腫瘤大小等差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），見表1。術(shù)前腫瘤標(biāo)志物如癌胚抗原CEA、糖類抗原CA19-9、CA12-5 檢查結(jié)果均為陰性，3D 組腫瘤通過三維可視化技術(shù)測量的體積（74.9±58.2）mL。

2.2 三維可視化及3D 打印結(jié)果三維重建、三維可視化、3D 打印模型精準(zhǔn)、立體、實(shí)景化再現(xiàn)3D 組患者個體化的上腹部三維解剖，能全方位、多角度觀察胰腺腫瘤、胰腺、血管及胰管等的空間三維立體解剖關(guān)系，精確把握原發(fā)性和繼發(fā)性的解剖變異，實(shí)景化評估手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、難點(diǎn)，預(yù)演、優(yōu)化、制定個體化的手術(shù)方案，醫(yī)護(hù)團(tuán)隊(duì)對病情、手術(shù)方案的理解高度一致。

2.3 手術(shù)結(jié)果兩組患者手術(shù)結(jié)果見表1，手術(shù)方式、術(shù)后病理結(jié)果差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；3D 組手術(shù)時間短于2D 組，術(shù)中出血量少于2D 組，術(shù)后住院時間短于2D 組，兩組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；3D 組無B、C 級胰瘺，2D 組1 例B 級胰瘺，加強(qiáng)引流等保守治療后治愈；兩組均無出血、胸腹腔積液等并發(fā)癥發(fā)生。術(shù)后均獲隨訪，無復(fù)發(fā)。典型病例見圖1、2。

表1 患者臨床資料、圍手術(shù)期結(jié)果Tab.1 Clinical data of two groups ±s

表1 患者臨床資料、圍手術(shù)期結(jié)果Tab.1 Clinical data of two groups ±s

指標(biāo)性別（男：女）年齡（歲）腫瘤直徑（cm）手術(shù)方式胰十二指腸切除術(shù)［例（%）］保脾胰體尾切除術(shù)［例（%）］聯(lián)合脾臟胰體尾切除術(shù)［例（%）］胰腺局部切除術(shù)［例（%）］手術(shù)時間（min）術(shù)中出血量（mL）病理診斷漿液性囊腺瘤［例（%）］黏液性囊腺瘤［例（%）］導(dǎo)管內(nèi)乳頭狀黏液性腫瘤［例（%）］實(shí)性假性乳頭狀瘤［例（%）］胰腺神經(jīng)內(nèi)分泌瘤［例（%）］術(shù)后住院時間（d）術(shù)后隨訪（月）3D 組（n=20）7∶13 49.9±11.3 5.1±1.4 3（15.0）10（50.0）4（20.0）3（15.0）157.5±52.1 118.7±24.6 10（50.0）3（15.0）2（10.0）4（20.0）1（5.0）6.9±1.8 12.9±3.6 2D 組（n=17）5∶11 47.4±9.1 4.8±1.3 1（5.9）6（35.3）6（35.3）4（23.5）191.1±46.8 139.1±28.2 9（52.9）4（23.5）1（5.9）2（11.8）1（5.9）8.2±1.9 14.5±3.7 t/χ2值0.131 0.742 0.426 2.315-2.051-2.345 0.959-2.140-1.313 P 值0.717 0.463 0.673 0.510 0.048 0.025 0.916 0.039 0.198

圖1 3D 打印技術(shù)聯(lián)合3D 腹腔鏡胰十二指腸切除術(shù)Fig.1 Three-dimensional printing technology guided three-dimensional laparoscopic pancreaticoduodenectomy for PCN

3 討論

圖2 3D 打印技術(shù)聯(lián)合3D 腹腔鏡保脾胰體尾切除術(shù)Fig.2 Three-dimensional printing technology guided three-dimensional laparoscopic splenic-preserving distal pan-createctomy for PCN

胰腺囊性腫瘤的病理類型豐富且復(fù)雜，少數(shù)有潛在惡性或癌變可能，目前唯一可行的治療方法是手術(shù)切除，但手術(shù)并發(fā)癥發(fā)生率為30%，病死率為2.1%［6-7］。手術(shù)治療的高風(fēng)險(xiǎn)、PCN 惡變風(fēng)險(xiǎn)的不確定性等因素導(dǎo)致了外科手術(shù)治療和隨訪監(jiān)測之間權(quán)衡的矛盾，目前存在“過度治療”和“延誤治療”的雙重?fù)?dān)憂［4，14］，故臨床診治策略和隨訪需根據(jù)各通用指南制定，并不斷探索解決指南未明確的問題［7，15］。精準(zhǔn)外科時代，個體化的手術(shù)方案、根治性切除、損傷控制同樣也是PCN外科臨床須解決的問題［16］。3D 腹腔鏡符合更微創(chuàng)、更精準(zhǔn)的微創(chuàng)外科發(fā)展需求，其優(yōu)越性近年來在胰腺外科手術(shù)中同樣體現(xiàn)［12，17-18］。數(shù)字醫(yī)學(xué)技術(shù)推動了精準(zhǔn)外科和微創(chuàng)外科的融合發(fā)展［19］，目前在胰腺外科的應(yīng)用研究主要集中在胰腺癌［10，20-21］，其在PCN 診治中的應(yīng)用少有報(bào)道。三維可視化技術(shù)用于PCN 術(shù)前規(guī)劃和手術(shù)指導(dǎo)，降低了手術(shù)并發(fā)癥發(fā)生率［22］。3D 打印技術(shù)是三維重建、三維可視化技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，其實(shí)景化的精準(zhǔn)識別功能提高了肝膽胰外科手術(shù)的精準(zhǔn)性［13，20，23］，但其在PCN 診治中的研究鮮有報(bào)道。筆者團(tuán)隊(duì)一直致力于3D 打印技術(shù)的臨床應(yīng)用［13，23］，在此基礎(chǔ)上，聯(lián)合3D打印技術(shù)和3D腹腔鏡用于PCN的術(shù)前規(guī)劃和手術(shù)指導(dǎo)，進(jìn)一步提高PCN外科手術(shù)治療的精準(zhǔn)性和安全性。

3.1 3D 打印技術(shù)在PCN 精準(zhǔn)術(shù)前評估、手術(shù)規(guī)劃中的作用PCN 多為良性腫瘤，預(yù)后不同于惡性腫瘤；相比胰腺癌手術(shù)的“根治性切除重建”，PCN手術(shù)治療更需要強(qiáng)調(diào)以最小的創(chuàng)傷徹底清除病灶，獲得最大的臟器保護(hù)以達(dá)到最佳的康復(fù)效果［24］。對胰腺、血管和周圍臟器更加周全的保護(hù)就需要精準(zhǔn)的術(shù)前評估和精細(xì)的手術(shù)規(guī)劃。基于三維可視化技術(shù)的3D打印技術(shù)是數(shù)字醫(yī)學(xué)的縱深發(fā)展，用于精準(zhǔn)術(shù)前評估和精細(xì)的手術(shù)規(guī)劃［25］，在PCN中的作用優(yōu)勢體現(xiàn)在：（1）強(qiáng)化解剖認(rèn)識［26］。3D打印精細(xì)、逼真的三維立體物理模型幫助術(shù)者真實(shí)感知胰腺及周圍血管的解剖，可觸摸反饋清晰準(zhǔn)確理解個體化的解剖結(jié)構(gòu)和變異，是對三維可視化圖像模型清晰、立體、多角度反映個體化解剖的補(bǔ)充、升華和真實(shí)再現(xiàn)。（2）制定合理手術(shù)方案。精確把握病情和解剖是制定合理手術(shù)方案的前提，門靜脈、脾動靜脈的準(zhǔn)確保護(hù)是保脾胰體尾切除等手術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)和難點(diǎn)，通過3D打印技術(shù)熟悉血管走行和解剖變異情況，以及血管壁的完整性和主要分支，確定手術(shù)是否安全可行，而非術(shù)中“邊做邊看”。（3）精細(xì)的手術(shù)規(guī)劃。通過3D 打印和三維可視化的優(yōu)勢互補(bǔ)，“身臨其境”地模擬預(yù)演手術(shù)方案，精細(xì)規(guī)劃手術(shù)入路、離斷平面、血管等處理的難點(diǎn)和應(yīng)對方案等［27］；同時手術(shù)團(tuán)隊(duì)對解剖和手術(shù)方案的理解達(dá)到高度一致。本研究3D組術(shù)中所見同術(shù)前評估一致，毫無違和感，手術(shù)方式同手術(shù)規(guī)劃一致，保脾胰體尾切除均成功施行Kimura 法，手術(shù)過程安全順暢，未發(fā)生大出血等意外情況，手術(shù)時間短于2D組。

3.2 3D 打印技術(shù)聯(lián)合3D 腹腔鏡在PCN 精準(zhǔn)手術(shù)中的作用3D 腹腔鏡高清的三維手術(shù)視野和手術(shù)操作縱深感，有利于精細(xì)的手術(shù)操作，在3D打印技術(shù)的精準(zhǔn)解剖引導(dǎo)下，從三個方面提高了PCN 微創(chuàng)手術(shù)的安全性和精準(zhǔn)性：（1）降低了手術(shù)難度。3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)了“抽象”的CT二維影像到虛擬的三維圖像再到精準(zhǔn)真實(shí)的實(shí)物解剖的完美過渡，術(shù)者對解剖的理解和術(shù)中所見完全重合，能快速準(zhǔn)確地識別腫瘤邊界和血管走行，快速定位胰腺切除平面和手術(shù)路徑，有效地降低手術(shù)難度和風(fēng)險(xiǎn)。（2）提高了手術(shù)精準(zhǔn)性，最大化保護(hù)正常胰腺組織。3D 腹腔鏡準(zhǔn)確極致的景深感和空間分辨率極大地提高了術(shù)中精細(xì)操作，效果和體驗(yàn)明顯優(yōu)于2D腹腔鏡。保脾胰體尾切除術(shù)中，3D打印技術(shù)精準(zhǔn)定位脾動靜脈走行，確定最佳手術(shù)斷面，3D 腹腔鏡下精細(xì)分離脾臟和血管，保護(hù)了脾臟的血供和功能。在胰十二指腸切除上，二者的配合使用，使血管、膽管和胰管的解剖分離更加精準(zhǔn)；3D腹腔鏡下順暢準(zhǔn)確的縫合等操作，保障了消化道重建的質(zhì)量。故3D組的手術(shù)時間和書中出血明顯低于2D 組。（3）減少了手術(shù)創(chuàng)傷，精準(zhǔn)的解剖定位和精細(xì)的手術(shù)解剖減少了手術(shù)創(chuàng)傷，減少了術(shù)中出血，縮短了手術(shù)時間，利于術(shù)后的快速康復(fù)。3D組良好手術(shù)效果、低手術(shù)并發(fā)癥發(fā)生率和住院時間短均得益于3D 打印技術(shù)術(shù)中精準(zhǔn)引導(dǎo)和3D腹腔鏡的精細(xì)操作。

3.3 不足和展望本研究為回顧性分析，樣本量較少，下一步研究筆者將繼續(xù)收集擴(kuò)大樣本量，對不同類型PCN 分別研究。三維重建、3D 打印的高耗材成本和較長的學(xué)習(xí)時間曲線限制了其廣泛應(yīng)用，打印設(shè)備的精細(xì)度有待不斷提升。

3D 打印技術(shù)和3D 腹腔鏡在PCN 精準(zhǔn)外科手術(shù)治療中的聯(lián)合應(yīng)用安全、精準(zhǔn)、可靠，相信隨著數(shù)字醫(yī)學(xué)技術(shù)和3D 腹腔鏡技術(shù)的發(fā)展，PCN 精準(zhǔn)外科診治亦會不斷向前發(fā)展。