3D 腹腔镜在结直肠癌根治术中的应用进展

张 旋，雷俊平综述，魏正强审校

（重庆医科大学附属第一医院胃肠外科，重庆400016）

3D 腹腔镜在结直肠癌根治术中的应用进展

张 旋，雷俊平综述，魏正强审校

（重庆医科大学附属第一医院胃肠外科，重庆400016）

结直肠肿瘤； 外科手术，微创性； 3D腹腔镜； 综述

结直肠癌是人类目前高发的恶性肿瘤之一，在我国恶性肿瘤中，其发病率位居第3位，死亡率位居第5位。我国结直肠癌中，75%～80%是直肠癌[1]。21世纪，外科学发展的主要方向是微创手术，而腹腔镜手术是目前应用最广泛的结直肠癌微创术式。腹腔镜手术因具有切口瘢痕细微、创伤小、并发症少、术后恢复快及住院周期短等优势，被誉为外科手术的“第二次革命”。国内腹腔镜辅助结直肠癌根治术逐渐成为医生和患者的首选。但传统腹腔镜系统，因二维成像技术缺失了足够的立体视觉景深信息，术者只能凭借“透视投影”、“运动视差”或“遮挡效应”等个人技巧和经验来判断景深及各脏器的解剖结构[2]。因此，传统腹腔镜手术要求术者具备娴熟的操作技巧和丰富的经验，这增加了操作难度并提高了失误发生率，给术者带来了不可忽视的技术挑战[3]。近年来，3D腹腔镜技术的发展克服了上述弊端。运用3D腹腔镜技术，将引领微创外科进入一个完全还原肉眼感官的立体手术时代。作者查阅国内外现文献，对3D腹腔镜技术的原理、优势、缺陷及在结直肠癌中的应用现状和未来前景作一综述。

2009年，詹姆斯·卡梅隆应用全新的3D技术将影片《阿凡达》献上荧幕，让全球领略了3D技术梦幻般的魅力。数月之后，Jourdan完成了世界上首例3D腹腔镜手术[4]，即发展为了目前的第二代3D腹腔镜技术。2012年开始，Storz、Olympus和Viking公司陆续把3D高清腹腔镜带进了中国并在临床投入使用。上海瑞金医院、北京协和医院、武汉同济医院等多家医院先后开展了3D腹腔镜手术。截至目前，3D腹腔镜技术已经历了20多年的发展，其在临床应用上是否存在优势仍然饱受争议。

1 3D腹腔镜原理

生理条件下，立体视觉的实现源于双眼视差。双眼均向感兴趣的同一物体聚焦成像，大脑将双眼图像差异部分滤过并将相似部分匹对后产生视差信息；最后通过中枢神经处理视差信息，左右眼图像融合形成一张3D立体图像，在大脑内形成深度感。3D腹腔镜立体成像原理则是模拟人双眼视差的原理，用3D双通道高清摄像头采集左右图像，由2条数字光学通路传送到一个3D数字处理单元进行分配，并最终传输到高分辨率显示器上，术者及助手通过佩戴轻重量的3D偏光式眼镜进行图像过滤，以获得具有立体感、层次感，且深度感达到视觉放大4～5倍的三维立体图像[5]。

2 3D腹腔镜技术优势

2.1 手术视野立体感及层次感的呈现 传统腹腔镜的二维成像缺乏纵深感是其不可避免的缺点；而3D腹腔镜还复了一个真实肉眼视觉中的三维立体视野，间隙的显露具有层次感，相当于术者身临其境进入患者体内进行操作，从而使组织抓取、解剖、止血、缝扎、吻合等精准定位得以完美体现，降低了手术难度，同时可减少术中出血量及周围神经、组织的误伤[4]。刘铜军等[6]发现，由于3D腹腔镜视野立体感及层次感的呈现，在处理乙状结肠系膜外侧叶和肠系膜下血管时，密切毗邻的输尿管间隙较2D视野下明显增大，更易解剖分离，大大降低了输尿管误伤率。Lusch等[7]通过对参与者在2种腔镜系统下一系列体外训练任务的完成情况进行评估后发现，3D腹腔镜系统可以降低失误率，提高抓取、缝合等操作准确性。另外，3D在视觉上也可为术者提高景深和空间位置感，降低图像扭曲变形程度[8]。

2.2 提升操作精准度 手术操作的精准度是衡量外科医生手术技能的重要体现[9]。3D腹腔镜技术不仅沿承了2D腹腔镜技术微创、细致的特色，而且兼备了高清晰立体视觉的优势，提高了手术的精确性[10]。3D腹腔镜系统在还原了真实三维立体手术视野和精确空间定位的同时，最大限度地提供了解剖深度和立体层次，提升了诸如低位直肠癌等疑难复杂手术的精确度。有学者认为，3D腹腔镜的腔镜摄像头通过机械臂辅助固定，而机械臂的稳定性及可调节操作性明显优越于2D腹腔镜的人为扶镜，避免了由于人为扶镜的疲劳及晃动导致的术野不清晰，增强了操作稳定性与手术精准性[11]。对于直肠癌患者，因其解剖位置较深，周围组织结构复杂，开放手术操作困难，2D腹腔镜手术缺乏层次，精细操作难度较大。而3D腹腔镜解决这一问题则具有明显优势，从而有利于清扫密闭的盆腔，扩展直肠系膜的切除（直肠癌TME原则）。另外，在经脐入路手术中，3D腹腔镜更能彰显其定位精准的优势，能更好地规避器械“打架”现象，使操作变得更方便、简单。

2.3 提高手术性能 3D腹腔镜技术提高手术性能主要包括缩短操作时间和增加手术安全性。3D腹腔镜技术因还原了真实的解剖视野，保留了完整的触觉反馈，从而大大缩短了手术操作的时间[12]。Tanagho等[10]认为，3D腹腔镜技术提供了更高的准确性和更快的手动技巧速度，从而可缩短手术时间，并增加安全性。研究表明，三维系统在缩短操作时间上具有优越性。3D腹腔镜高清显示器将图像放大3～4倍后，组织及相邻血管间的关系清晰呈现，术者能更快速、准确地找到正确的手术层面，从而减少误损伤血管、神经及输尿管的风险，降低术后并发症的发生[13]。同时，在进行淋巴结清扫时，可以良好地显示淋巴结、筋膜、神经等精细组织结构，进行立体的分离和解剖，避免手术的副损伤。王洪伟等[2]发现，由于层次和间隙的清晰暴露，例如Toldt间隙及骶前间隙的暴露，在侧方清扫时可以更好地保护血管及神经，减少副损伤，增加了手术安全性。研究证实，术者不仅能快速掌握3D腹腔镜的基本技能，而且缩短了操作时间，减少重复及失误次数，并提高了手术质量和患者安全性[14]。另文献表明，3D可视化的优势，除了可以改善深度知觉、空间分辨率和提高精准度外，也可以潜在地增加疗效，降低并发症的发生率[7，15]。

2.4 缩短学习曲线 在三维成像系统提供的立体解剖层次下，各级血管、神经分布走向一目了然，即使初学者学习起来也较易学会。Wagner等[16]研究表明，对初学者来说，3D腹腔镜较2D腹腔镜更易把控，从而能缩短学习曲线。国内相关文献报道，传统腹腔镜直肠癌切除术的学习曲线为20～40例[17]；而在3D腹腔镜系统下的学习曲线大约是15例[18]。因此，3D腹腔镜系统更适合于腔镜手术初学者，其可以更好地帮助他们从临床解剖过渡到实践操作中，简单易行的操作从感观上能够激发初学者的操作兴趣，从而缩短了学习时间，使他们更快地适应并掌握3D腹腔镜操作技术[19]。研究还发现，3D腹腔镜的优势与术者操作水平无关，包括腹腔镜手术专家及初学者在内的所有外科医生均能从中受益[16，20]。

2.5 增加操作环境舒适度 3D腹腔镜的立体视野弥补了传统2D腹腔镜呈现在术者面前单眼视觉图像的缺陷，从而可提供舒适的操作环境。McLachlan[4]认为，传统腹腔镜的二维成像技术，可能会出现35%～80%的图像缺损，这导致术者在操作时会感到不舒适。与2D腹腔镜比较，3D腹腔镜手术既能明显减少患者的手术创面，又能让术者获得多方位、多角度的视野；并且，在操作层面，其定位准确、空间分辨高等均反馈给术者良好的视觉体验。Tanagho等[10]认为，3D可视化大大提升了易用性和掌握腹腔镜技能的效率；且与2D可视化比较，3D可视化未产生更多的视觉疲劳、头痛，或其他不良反应，反而更舒适，以及更少的精神疲劳。另外，3D的立体画面能方便地自由切换为2D平面画面，对于术中暂且未适应立体视野的术者来说可以随时进行转换。

2.6 成本费用相对便宜 与同样具备3D功能的达芬奇机器人系统（DVSS）比较，3D腹腔镜的立体视觉显示效果无明显差异，但其价格相对低廉，只有DVSS手术价格的1/10～1/5，且不存在额外的手术材料费，同时维护维修容易，这更符合我国目前的国情，更适合广大医院的普及，从而有助于3D腹腔镜技术在结直肠癌手术中的广泛应用。

3 3D腹腔镜技术在结直肠癌手术中的应用现状及进展

国内3D腹腔镜技术在临床开展较晚，近2年来Storz、Olympus和Viking公司把3D腹腔镜技术带进了中国并在临床投入运用。2013年，姚健等[21]首次应用3D腹腔镜技术实施了胃癌根治术1例、直肠肛管癌根治术1例、阑尾切除术1例，结果表明，3D腹腔镜手术与传统2D腹腔镜手术比较，手术时间长短及术中出血量相当，且无术后并发症的发生。随后，国内3D腹腔镜技术在结直肠癌根治术中的应用得以逐渐发展。沈阳解放军202医院于2013年11月至2014年2月通过3D腹腔镜进行腹腔镜直肠癌根治术5例、右半结肠癌根治术4例。手术过程顺利，术中均未出现中转开腹、大出血及邻近脏器损伤。其中，直肠癌根治术历时160～210 min，右半结肠癌根治术为90～130min，术后住院时间为2～7d，平均5 d[22]。王洪伟等[2]近期实施了3例3D腹腔镜直肠手术，3例直肠癌患者分别完成了腹部无切口经直肠肛门拖出标本的腹腔镜下高位直肠癌根治术、腹腔镜下直肠癌扩大根治术（侧方淋巴结清除）和腹腔镜下腹会阴联合直肠癌根治术；3例手术均顺利完成，手术平均用时（192±28）min，术中平均失血量（13±5）mL，淋巴结平均检出数（20±4）枚，术后平均排气时间为（48±10）h，平均住院时间为（13±2）d；所有标本的上下切缘均为阴性，无中转开腹发生，术后无吻合口瘘、肠梗阻等并发症，无死亡病例。秦军等[23]完成了9例3D腹腔镜下直肠癌手术，分别行腹腔镜下直肠癌根治术（Dixon）5例和Dixon加回肠造瘘术4例，9例患者术中均无中转开腹，最后均顺利完成手术；术中出血50～350 mL，手术时间140～260 min，无术后感染、肠梗阻等并发症发生。刘铜军等[6]运用德国KARL STORZ公司提供的3D高清设备对30例直肠癌患者进行了手术；其中，3例行Miles术式，27例行Dixon术式。结果表明，30例手术过程均顺利，无中转开腹，手术时间（59.5±13.8）min，出血量（9.7±8.4）mL（纱条均未完全浸湿透），淋巴结检出数为19.7枚/例，平均住院时间10.4 d；27例Dixon患者未发生吻合口瘘等并发症，1例Miles手术后出现会阴部切口下脂肪液化，经局部换药后愈合。

以上研究报道均证实了3D腹腔镜结直肠癌手术的可行性及安全性。但由于目前国内3D腹腔镜技术仍在试用阶段，各领域应用的收集病例数目较少，并且缺乏专门针对结直肠癌3D腹腔镜手术的临床多中心大样本随机对照试验（RCT）结果的循证医学证据。

4 3D腹腔镜操作的缺陷及注意事项

尽管3D腹腔镜拥有不少优势，但也存在其局限性：（1）3D腹腔镜操作过程中，术者及助手必须佩戴3D眼镜，可能存在不合尺寸的镜片、劣质镜片及移动时图像模糊不清等因素而造成视物不清或视觉疲劳，从而影响手术操作。（2）在3D腹腔镜的操作初期，术者双眼聚焦过程中可能会出现头晕等不适，但大都可以自行缓解适应，习惯传统2D腹腔镜操作的术者需要调整适应，以免在分离、缝合过程中误判误伤。（3）超声刀工作时产生的烟雾常使显示器屏幕出现“雪花样”的亮点，干扰了手术视野，故当频繁使用超声刀时，需及时打开Trocar排气孔排气，以保证术野的清晰。（4）3D显示器的最佳视线是平视，显示器与视线的仰、俯夹角大于25°时图像聚合不佳，会出现重影现象而影响视觉效果，故术中需保持显示屏正对术者，否则会出现手术视野不清晰。（5）立体影像中近物放大作用明显，近处实物感觉贴近，远处则很深远，刘铜军等[6]术中发现，在分离直肠与前列腺或阴道间隙时这种感觉最明显。故助手需注意辅助器械的定位，以免影响主刀医生的视野操作[24]。（6）3D成像系统是2个双路平行摄像系统组成的三维立体腔镜，其镜身在Trocar中仅能翻转180°，无法像传统2D腹腔镜进行360°自由旋转来调整视野角度，因此某些部位可能出现“盲区”或局部需要侧方或后方解剖的部位会受到一定的限制[25]。且此时，术者双眼需专注于显示器屏幕，稍有偏离就会影响三维效果，且长时间操作会造成视觉疲劳，但Khoshabeh等[26]报道的多视点裸眼3D腹腔镜技术未来有望解决这一缺陷。

5 结 语

3D腹腔镜技术的出现促使微创外科进入精准时代。由于2D成像系统本质上缺乏立体景深信息，以及术中镜头的移动、解剖结构的大小、离焦模糊、纹理梯度的改变等间接地影响了操作者对纵深感的准确判断和空间位置的精确定位，从而在一定程度上限制了腹腔镜的发展。而3D腹腔镜系统能够呈现腹腔镜手术的立体感、层次感，将高难度的复杂操作趋于简单、便捷，可使手术更精准、更安全，减少对患者的创伤，使术者操作更加舒适，并缩短初学者的学习曲线。目前的共识是，3D腹腔镜这一先进技术的出现给微创外科带来了新的方向。尽管目前仍有一些瓶颈尚未突破，但随着3D腹腔镜系统及其设备的不断研发改进，相信这些问题均能逐渐得到改善。可以预见的是，立体视觉将会成为未来微创外科手术操作的主流，而腹腔镜结直肠癌根治术逐渐步入3D世界是势在必行的。

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A

1009-5519（2015）22-3422-04

2015-08-07）

张旋（1990-），男，云南昭通人，硕士研究生，主要从事胃肠外科方面的研究；E-mail：1025415085@qq.com。

魏正强（E-mail：384535713@qq.com）。