3D打印技术联合3D腹腔镜在胰腺囊性肿瘤精准手术中的应用

刘文瑛 杨剑 朱玉珍 吴黎明 朱剑华 谭勇 欧阳再兴 黄从云

1汕头大学附属粤北人民医院（广东韶关512026）；2南方医科大学珠江医院（广州510280）

胰腺囊性肿瘤（pancreatic cystic neoplasms，PCN）种类繁多，约占胰腺肿瘤的10%［1］，常见组织学类型包括：实性假乳头状瘤（solid pseudopapillary neoplasm，SPN）、黏液性囊腺瘤（mucinous cystic neoplasm，MCN）、浆液性囊腺瘤（serous cystic neoplasm，SCN）和导管内乳头状黏液性肿瘤（intraductal papillary mucinous neoplasm，IPMN）等［2-3］。随着认识的不断深入和现代诊断技术的进步，临床诊断病例不断增多，PCN 由少见病逐渐转变为多发病、常见病［4］。PCN 多为良性肿瘤，但其潜在恶变可能性不一，临床误诊误治较多［5］；由于胰腺手术本身的特殊性，PCN 手术并发症发生率和病死率同传统胰腺手术基本一致［6］，为了提高PCN 诊治水平，先后出台了一些指南和共识［6-7］，为临床实践提供了支持，但仍然存在许多争议［4］，新的临床实践证据和方法的不断出现，挑战和改变了一些传统观点［8］。腹腔镜手术在胰腺外科应用的安全性、可行性同传统手术相当，3D 打印等数字医学技术和腹腔镜微创外科技术的创新发展，推动了传统胰腺外科向精准微创外科模式的转变［9-10］，也为PCN 的规范化精准诊治带来新思路［11］。3D 腹腔镜有着2D 腹腔镜无法比拟的优势，推动微创外科朝着更微创、更精准的方向发展，使胰腺手术的解剖更加细致精准［12］。本研究将3D 打印技术和3D 腹腔镜微创技术联合应用于胰腺囊性肿瘤外科手术治疗，探讨如何进一步提高PCN 的精准诊治，效果良好，现总结报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料收集2015年6月至2019年9月粤北人民医院行腹腔镜手术治疗的37 例胰腺囊性肿瘤患者临床资料，分为：3D 打印技术联合3D 腹腔镜组（3D 组）20 例，传统2D 腹腔镜组（2D 组）17例。纳入标准：（1）影像学及病理检查诊断为良性、交界性或低度恶性的胰腺囊性肿瘤病变；（2）囊肿≥3 cm，主胰管扩张≥5 mm，有囊壁结节或囊肿生长较快；出现临床症状，如腹痛、压迫症状等；排除标准：（1）心肺等功能不全，腹腔镜手术禁忌；（2）病理证实为胰腺恶性肿瘤；（3）中转开腹。入院及术前充分告知病情，签署由医院伦理委员会批准的知情同意书和手术同意书。

1.2 方法

1.2.1 CT 扫描和数据收集患者常规行上腹部256排螺旋CT（美国GE公司）扫描，获取亚毫米CT数据，将3D组的DICOM格式CT数据导出并储存［13］。

1.2.2 三维重建、3D 打印将3D 组患者上腹部平扫期、动脉期、门静脉期和平衡期薄层CT 数据导入3D-DOCTOR 4.0 软件平台，进行脏器和血管系统的三维重建，得到个体化的上腹部脏器三维重建模型［13］；对胰腺、肿瘤和血管等进行三维可视化处理，获取胰腺肿瘤、血管、胰管及胰腺等的三维立体解剖和空间结构，明确解剖变异，测量肿瘤大小、胰管直径和胰腺体积等，初步制定手术方案并进行仿真手术演练。三维重建模型以STL 格式导入ideaMaker 软件，按正常大小切片处理后保存，链接Raise 3D 打印机（中国上海）使用可降解的聚乳酸材料打印出实物大小的3D 打印模型。通过3D 打印模型实景分析确认个体化精准解剖结构，论证、预演和优化手术方案，评估手术难点、风险，制订应对方案。

1.2.3 手术方法采用气管插管全麻，同一组医师完成手术，3D 组采用德国STORZ 3D 高清腹腔镜系统，术者佩戴3D 眼镜，对照组采用德国STORZ 2D高清腹腔镜系统。3D 组使用3D 打印、三维可视化模型术中实时指导。常规5 孔法操作，腹腔镜胰十二指肠切除采用“洪氏一针法”行胰肠吻合术；保脾胰体尾切除术优先Kimura法，使用腹腔镜下切割闭合器（Endo-GIA）切断胰腺；胰腺肿瘤局部切除结合腹腔镜超声探查保护好胰管；术中保护好门静脉、脾动静脉等周围重要血管、脏器；脐下腹部正中切口取出标本，留置腹腔引流管，术中常规冰冻病理学检查明确肿瘤性质及切缘情况。

1.3 观察指标记录肿瘤直径、手术时间、术中出血量、术后住院时间、并发症（如胰瘘、胸腹腔积液、出血、腹腔感染等），以及随访情况。

1.4 统计学方法采用SPSS 21.0 统计软件进行分析，计量资料采用（±s）表示，两组间比较采用t检验，计数资料采用χ2检验，P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 患者基本情况两组患者的年龄、性别、肿瘤大小等差异无统计学意义（P＞0.05），见表1。术前肿瘤标志物如癌胚抗原CEA、糖类抗原CA19-9、CA12-5 检查结果均为阴性，3D 组肿瘤通过三维可视化技术测量的体积（74.9±58.2）mL。

2.2 三维可视化及3D 打印结果三维重建、三维可视化、3D 打印模型精准、立体、实景化再现3D 组患者个体化的上腹部三维解剖，能全方位、多角度观察胰腺肿瘤、胰腺、血管及胰管等的空间三维立体解剖关系，精确把握原发性和继发性的解剖变异，实景化评估手术风险、难点，预演、优化、制定个体化的手术方案，医护团队对病情、手术方案的理解高度一致。

2.3 手术结果两组患者手术结果见表1，手术方式、术后病理结果差异无统计学意义（P＞0.05）；3D 组手术时间短于2D 组，术中出血量少于2D 组，术后住院时间短于2D 组，两组比较差异有统计学意义（P＜0.05）；3D 组无B、C 级胰瘘，2D 组1 例B 级胰瘘，加强引流等保守治疗后治愈；两组均无出血、胸腹腔积液等并发症发生。术后均获随访，无复发。典型病例见图1、2。

表1 患者临床资料、围手术期结果Tab.1 Clinical data of two groups ±s

表1 患者临床资料、围手术期结果Tab.1 Clinical data of two groups ±s

指标性别（男：女）年龄（岁）肿瘤直径（cm）手术方式胰十二指肠切除术［例（%）］保脾胰体尾切除术［例（%）］联合脾脏胰体尾切除术［例（%）］胰腺局部切除术［例（%）］手术时间（min）术中出血量（mL）病理诊断浆液性囊腺瘤［例（%）］黏液性囊腺瘤［例（%）］导管内乳头状黏液性肿瘤［例（%）］实性假性乳头状瘤［例（%）］胰腺神经内分泌瘤［例（%）］术后住院时间（d）术后随访（月）3D 组（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 组（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

图1 3D 打印技术联合3D 腹腔镜胰十二指肠切除术Fig.1 Three-dimensional printing technology guided three-dimensional laparoscopic pancreaticoduodenectomy for PCN

3 讨论

图2 3D 打印技术联合3D 腹腔镜保脾胰体尾切除术Fig.2 Three-dimensional printing technology guided three-dimensional laparoscopic splenic-preserving distal pan-createctomy for PCN

胰腺囊性肿瘤的病理类型丰富且复杂，少数有潜在恶性或癌变可能，目前唯一可行的治疗方法是手术切除，但手术并发症发生率为30%，病死率为2.1%［6-7］。手术治疗的高风险、PCN 恶变风险的不确定性等因素导致了外科手术治疗和随访监测之间权衡的矛盾，目前存在“过度治疗”和“延误治疗”的双重担忧［4，14］，故临床诊治策略和随访需根据各通用指南制定，并不断探索解决指南未明确的问题［7，15］。精准外科时代，个体化的手术方案、根治性切除、损伤控制同样也是PCN外科临床须解决的问题［16］。3D 腹腔镜符合更微创、更精准的微创外科发展需求，其优越性近年来在胰腺外科手术中同样体现［12，17-18］。数字医学技术推动了精准外科和微创外科的融合发展［19］，目前在胰腺外科的应用研究主要集中在胰腺癌［10，20-21］，其在PCN 诊治中的应用少有报道。三维可视化技术用于PCN 术前规划和手术指导，降低了手术并发症发生率［22］。3D 打印技术是三维重建、三维可视化技术的进一步发展，其实景化的精准识别功能提高了肝胆胰外科手术的精准性［13，20，23］，但其在PCN 诊治中的研究鲜有报道。笔者团队一直致力于3D 打印技术的临床应用［13，23］，在此基础上，联合3D打印技术和3D腹腔镜用于PCN的术前规划和手术指导，进一步提高PCN外科手术治疗的精准性和安全性。

3.1 3D 打印技术在PCN 精准术前评估、手术规划中的作用PCN 多为良性肿瘤，预后不同于恶性肿瘤；相比胰腺癌手术的“根治性切除重建”，PCN手术治疗更需要强调以最小的创伤彻底清除病灶，获得最大的脏器保护以达到最佳的康复效果［24］。对胰腺、血管和周围脏器更加周全的保护就需要精准的术前评估和精细的手术规划。基于三维可视化技术的3D打印技术是数字医学的纵深发展，用于精准术前评估和精细的手术规划［25］，在PCN中的作用优势体现在：（1）强化解剖认识［26］。3D打印精细、逼真的三维立体物理模型帮助术者真实感知胰腺及周围血管的解剖，可触摸反馈清晰准确理解个体化的解剖结构和变异，是对三维可视化图像模型清晰、立体、多角度反映个体化解剖的补充、升华和真实再现。（2）制定合理手术方案。精确把握病情和解剖是制定合理手术方案的前提，门静脉、脾动静脉的准确保护是保脾胰体尾切除等手术的关键点和难点，通过3D打印技术熟悉血管走行和解剖变异情况，以及血管壁的完整性和主要分支，确定手术是否安全可行，而非术中“边做边看”。（3）精细的手术规划。通过3D 打印和三维可视化的优势互补，“身临其境”地模拟预演手术方案，精细规划手术入路、离断平面、血管等处理的难点和应对方案等［27］；同时手术团队对解剖和手术方案的理解达到高度一致。本研究3D组术中所见同术前评估一致，毫无违和感，手术方式同手术规划一致，保脾胰体尾切除均成功施行Kimura 法，手术过程安全顺畅，未发生大出血等意外情况，手术时间短于2D组。

3.2 3D 打印技术联合3D 腹腔镜在PCN 精准手术中的作用3D 腹腔镜高清的三维手术视野和手术操作纵深感，有利于精细的手术操作，在3D打印技术的精准解剖引导下，从三个方面提高了PCN 微创手术的安全性和精准性：（1）降低了手术难度。3D打印技术实现了“抽象”的CT二维影像到虚拟的三维图像再到精准真实的实物解剖的完美过渡，术者对解剖的理解和术中所见完全重合，能快速准确地识别肿瘤边界和血管走行，快速定位胰腺切除平面和手术路径，有效地降低手术难度和风险。（2）提高了手术精准性，最大化保护正常胰腺组织。3D 腹腔镜准确极致的景深感和空间分辨率极大地提高了术中精细操作，效果和体验明显优于2D腹腔镜。保脾胰体尾切除术中，3D打印技术精准定位脾动静脉走行，确定最佳手术断面，3D 腹腔镜下精细分离脾脏和血管，保护了脾脏的血供和功能。在胰十二指肠切除上，二者的配合使用，使血管、胆管和胰管的解剖分离更加精准；3D腹腔镜下顺畅准确的缝合等操作，保障了消化道重建的质量。故3D组的手术时间和书中出血明显低于2D 组。（3）减少了手术创伤，精准的解剖定位和精细的手术解剖减少了手术创伤，减少了术中出血，缩短了手术时间，利于术后的快速康复。3D组良好手术效果、低手术并发症发生率和住院时间短均得益于3D 打印技术术中精准引导和3D腹腔镜的精细操作。

3.3 不足和展望本研究为回顾性分析，样本量较少，下一步研究笔者将继续收集扩大样本量，对不同类型PCN 分别研究。三维重建、3D 打印的高耗材成本和较长的学习时间曲线限制了其广泛应用，打印设备的精细度有待不断提升。

3D 打印技术和3D 腹腔镜在PCN 精准外科手术治疗中的联合应用安全、精准、可靠，相信随着数字医学技术和3D 腹腔镜技术的发展，PCN 精准外科诊治亦会不断向前发展。