3D腹腔镜技术在微创外科中的现状与思考

王锡山

随着微创技术的发展，3D腹腔镜的出现能够为外科医生提供真实的视野和高清晰的图像，使微创外科进入“精准时代”。笔者就3D腹腔镜的发展、优势及不足进行了思考，希望能抛砖引玉，使读者更加深入地认识到3D技术在微创外科中的作用。

一、微创理念与微创技术

外科学历史可以追溯到人类文明的早期，其发展则是由社会各个历史阶段的生产和科技发展水平所决定的。19世纪40年代之前，外科学发展很缓慢。但是，随着麻醉、无菌术、输血等一系列具有历史里程碑问题的解决，外科学得到飞跃性的发展。外科学的发展促进了外科医生理念的变化，而外科医生理念的变化，又推动了外科学的发展及其技术的进步，二者是相辅相成的[1]。

微创观念诞生于外科学发展初期，微创外科本身不是一种专科，它代表了一种外科思维方式与哲学思想，它受制于不同时代医学技术、生物工程及电子工艺的发展水平。内窥镜、腹腔镜、机器人手术等微创技术是微创外科的实质部分，是微创外科理念的具体体现[2]。

科学的进步首先起始于观念的变化，技术并未从实质上改变外科学，所以将来需要的仍然是优秀的外科医生，观念上的革命将会比技术上的革命影响更为深刻。只有从理念的更新这一更高的层次上，去理解微创外科的内涵与意义，才能不断推动技术创新[3]。现在，微创理念正在外科的许多领域推动了微创外科理论、技术和设备的进步。微创手术既是肿瘤外科功能化、人性化治疗的要求，又是肿瘤个体化治疗的必然结果。正如黎介寿院士所说：“对于创新技术和医疗设备，要用欢迎的态度看待它，用严谨的态度尝试它，用参与的态度发展它”。

二、外科的发展离不开其他学科的助力

麻醉、抗生素和输血的出现使得外科手术得以飞跃性发展，随着近代科学技术的迅速进步，人们对医学的认识也随之深入，物理学及其他学科为外科的发展提供了基础。其他领域的新发现总是可以为研究和临床实践提供更先进、更方便和更精密的仪器。可以说，现代外科的发展已经离不开其他学科的支持，其他学科和外科的关系也必将更加密切。

从腹腔镜技术的发展历程来看，每一阶段都离不开光学技术的革新，例如“冷光源”纤维照明装置的诞生，它不仅可以为手术操作提供充分的照明，而且不会像普通光源那样造成热灼伤。电荷耦合器件(charge couple device,CCD)摄像系统的问世也是腹腔镜和内镜领域的重大事件，CCD促使了电子内镜的微型化，显像的保真度和清晰度高，能够将腹腔镜镜头的图像传送到监视器上，使视野更加宽阔，图像更加清晰，为内镜诊断和手术治疗创造了良好条件。高清腹腔镜的出现使手术演示、远程培训等在更高的影像质量下进行，结合高速的网络传输，无论身在何处都能身临其境地进行学术交流。

三、腹腔镜技术--消化道手术的革命

外科手术经历了从传统的开放手术到被誉为“第二次革命”的腹腔镜手术的过渡，目前大多数的消化道手术均可通过腹腔镜来完成，随着器械、设备的不断进步，手术方式正从常规腹腔镜手术向无切口以及经自然腔道内镜手术(NOTES)演变。腹腔镜手术的最大优势在于切口小、恢复快等近期疗效上，但越来越多的循证医学结果证实开放手术和腔镜手术在局部复发、远处转移、长期生存等方面也没有差异[4-6]。虽然目前的NCCN指南仍然不推荐腹腔镜直肠癌手术，但相信随着大样本临床研究的开展，腹腔镜直肠癌手术也将逐步被认可。

对于全腹腔镜手术、手辅助腹腔镜手术、达芬奇机器人手术还是NOTES，都是一种微创技术，手术的原则和开放手术并无区别，需要保证肿瘤的根治性以及病人的安全性。腹腔镜具有良好的照明及放大作用，有利于清扫和暴露，术中应用超声刀、电刀等能量平台有利于精细的分离和解剖。对于低位直肠手术，腹腔镜在盆腔等狭小空间进行操作具有优势，笔者利用腹腔镜技术实施腹部无切口经自然腔道取标本手术，腹部除Trocar孔之外无取标本切口，加速了患者的康复[7-9]。

四、3D技术——从梦想到现实

2009年电影《阿凡达》的上映让全球领略了3D技术带来的梦幻魅力，3D技术开创了特效制作新纪元。目前3D技术正逐渐渗入日常生产生活中。在工业领域，3D技术应用于数值模拟、计算机辅助设计、工业检测以及远程机器人视觉显示等各个方面；在建筑领域，3D技术给专家和工程人员展示设计、装修、美化等各方面的信息，使他们能够获得细节信息，使设计臻于完美；在军事领域，战斗机3D头盔指示系统能够真实的展现战场的实际情况；在医学领域，3D显示技术在内镜图像、影像学成像等方面的优势能够给远程诊断提供高仿真的信息[10-12]。

近年来，3D技术最为突出的应用莫过于3D打印技术，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，之所以通俗地称其为“打印机”，是参照了普通打印机的技术原理，因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。3D打印的可定制化、可降解材料、更高效的生产让其在未来的医疗领域中拥有巨大的想象空间。对医疗界而言，3D打印技术更像是一个前所未有的造物新纪元，预示着一场医学新革命或将来临，可以创造出仿真医疗模型、生物医疗器械以及更具个性化的移植器官。不过，以3D打印为代表的生物打印技术，就像20世纪末的克隆技术一样，带来的将是伦理学的巨大挑战。

五、3D技术使微创外科进入“精准时代”

立体感和人类的视觉系统是分不开的，立体感是灵长类动物的专长，人眼平时看到的任何东西都是立体的，立体视觉的感受是来自于同一物体在左右眼不同位置的成像，物体的不同深度对人的双眼视差角不同，通过中枢神经处理二者的差异，就会形成立体的图像信息，在大脑内形成深度感。3D腹腔镜则是模拟人眼的成像原理，通过内置两枚摄像头，同时捕捉两幅图像，分别以水平偏振光和垂直偏振光播放，双眼分别在左右图像形成视差，从而构建立体视觉。

3D腹腔镜设计的初衷就是希望解决二维图象在辨认解剖结构方面的不足,但早期3D腹腔镜极易导致术者眼睛的疲劳，一直没有得到推广。随着腹腔镜成像设备的快速发展，目前的3D腹腔镜系统收集处理图像更加的快捷，通过特殊的视频信号控制器使图像快速交替无交叉地显示出来，外科医生只需一副眼镜就能像开腹手术一样获得物体的空间纵深感觉，同时采用全高清视频，使3D效果更加真实。笔者在实施3D腹腔镜手术后，认为3D腹腔镜的最大优势在于还原真实的手术视野，间隙的显露具有层次感，便于保护血管、神经和重要的器官。成像近似于真实的术野深度，加速了腹腔镜下缝合的过程，使初学者学习曲线缩短。在进行淋巴结扩大清扫时，可以良好地显示淋巴结、脂肪、筋膜、神经等精细的组织结构，进行立体的解剖和游离，避免手术的副损伤。不足之处在于3D腹腔镜按照双目成像原理，30°的双镜头不能够像传统腹腔镜那样通过旋转来改变视野角度，显示器屏幕较小，眼睛需要专注于屏幕，稍有偏离就会影响三维效果，长时间操作会带来视觉疲劳，未来的裸眼3D技术有望解决这一问题。

总而言之，3D腹腔镜的出现是腹腔镜技术的重要革新，也是物理学、计算机科学等其他多学科与医学交叉融合的结果。3D腹腔镜的优势在于真实手术重现视野，成像系统的不足之处还有待改进。但可以预见，微创外科的发展是无止境的，未来的外科医生不仅要具备深厚的医学知识，还需要具备随时接受新事物的头脑，只有及时更新理念才能够将新的医学技术融入临床实践中，从而使病人获益。

[1] 杨平，李志平，尹梅，等.从外科学发展史看外科医生理念的转变与技术进步的关系.中国实用外科杂志,2009,29(12):1037-1039.

[2] 王锡山.结直肠肿瘤治疗的微创和功能外科理念在实践与探索中前行.中华结直肠疾病电子杂志,2013,2(3):9-11.

[3] 王锡山.关于微创理念与手术入路的断想与思考.中华外科杂志,2010,48(13):961-963.

[4] Jayne DG,Guillou PJ,Thorpe H,et al.Randomized trial of laparoscopic-assisted resection of colorectal carcinoma:3-year results of the UK MRC CLASICC Trial Group.J Clin Oncol,25(21):3061-3068.

[5] van der Pas MH,Haglind E,Cuesta MA,et al.Laparoscopic versus open surgery for rectal cancer(COLOR II):short-term outcomes of a randomised,phase 3 trial.Lancet Oncol,2013 ,14(3):210-218.

[6] Colon Cancer Laparoscopic or Open Resection Study Group,Buunen M,Veldkamp R,et al.Survival after laparoscopic surgery versus open surgery for colon cancer:long-term outcome of a randomised clinical trial.Lancet Oncol,2009,10(1):44-52.

[7] 姜争,陈瑛罡,王锡山.腹部无切口经直肠肛门外翻切除标本的腹腔镜下低位直肠癌根治术1例报告.中国实用外科杂志,2014,34(3):94-95.

[8] 刘正,王贵玉,王锡山.腹部无切口经直肠肛门拖出标本的腹腔镜下直肠癌根治术.中华胃肠外科杂志,2013,16(12):85-86.

[9] 刘正,王贵玉,王锡山.腹部无切口经肛门外切除标本的腹腔镜直肠癌根治术.中华消化外科杂志,2014,13(2):102-103.

[10] Cicione A,Autorino R,Breda A,et al.Three-dimensional vs standard laparoscopy:comparative assessment using a validated program for laparoscopic urologic skills.Urology,2013 ,82(6):1444-1450.

[11] Usta TA,Karacan T,Naki MM,et al.Comparison of 3-dimensional versus 2-dimensional laparoscopic vision system in total laparoscopic hysterectomy:a retrospective study.Arch Gynecol Obstet，2014.

[12] Cicione A,Autorino R,Breda A,et al.Three-dimensional vs standard laparoscopy:comparative assessment using a validated program for laparoscopic urologic skills.Urology,2013 ,82(6):1444-1450.