3D腹腔镜手术的优势与应用前景

汪天时　刘铜军

3D腹腔镜手术的优势与应用前景

汪天时刘铜军

刘铜军教授、主任医师、博士研究生导师。教授、主任医师、博士研究生导师。现任吉林大学第二医院普通外科医院院长、吉林大学普通外科疾病诊疗中心主任，吉林省拔尖创新人才。曾在美国西奈山(Mount Sinai)和Emory医学院进修学习。主要学术兼职：中华医学会外科学分会第十七届委员会结直肠外科学组委员、吉林省医师协会肛肠专业委员会主任委员、吉林省康复医学会普通外科疾病专业委员会主任委员、中华中医药学会肛肠分会第六届理事会常务理事、中国中西医结合学会大肠肛门病专业委员会委员、吉林省中医药学会第三、四届肛肠委员会副主任委员、吉林省抗癌协会大肠癌专业委员会第二届委员会副主任委员、吉林省医师协会普外科医师分会常务委员、吉林省康复医学会第三届理事会常务理事。中华胃肠外科、中华实验外科等杂志编委。先后承担了国家、部省级科研课题14项，获吉林省科技进步奖2项、长春市科技进步奖2项、吉林大学医疗成果奖6项。美国和国家发明专利各1项，近五年发表论文50余篇，其中被SCI收录14篇。

【摘要】3D腹腔镜将2D腹腔镜呈现的平面图像还原为立体图像，其视觉效果符合日常生活习惯，让人们有身临其境的感觉。将3D技术引入腹腔镜手术，使腹腔镜手术既有2D腹腔镜手术的微创优势，又有传统开放手术的方便性和灵活性。同2D腹腔镜手术相比，3D具有手术操作更方便，更快捷，手术质量更高，手术并发症更少等优点，此技术易于推广和普及。

【关键词】腹腔镜；外科手术；社会优势

Advantage and applied prospect of 3 dimensional(3D)laparoscopic surgery

WANGTian-shi,LIUTong-jun

.Thecentersofgeneralsurgerydiseasediagnosisandtreatment，theSecondHospitalofJilinUniversity，Changchun130000，China

Correspondingauthor:LIUTong-jun,Email:tongjunliu@163.com

【Abstract】The three dimensional laparoscopic surgery can restore the flatimage presented by the two dimensional laparoscopic surgery to the stereoscopic image,and let people have immersive feeling.Introduction of the three dimensional technology into the laparoscopic surgery,endowed the laparoscopic surgery the advantage of both the minimally invasiveness of the two dimensional laparoscopic surgery and the convenience and flexibility of the traditional open surgery.Compared with the two dimensional laparoscopic surgery,the three dimensional laparoscopic surgery has the advantages of more convenient,more efficient,higher quality,and less surgical complications.This review describes the advantages of the three dimensional laparoscopic surgery to conclude this technology is easier to promote and popularize.

【Key words】Laparoscopes；Surgical procedures,operative；Social dominance

作者单位：130000 长春，吉林大学第二医院普通外科医院

众所周知，微创外科是二十一世纪的主题，是未来外科发展的必然趋势和追求的目标。随着各种高科技医疗设备和器械的不断发明和快速应用、医生手术经验的积累和娴熟的外科操作、患者对疾病认知度的提高和对新技术新方法接受能力的增强，加速了微创外科发展的步伐。腹腔镜手术是微创外科的代表，它可以大部分或完全取代传统的开放性手术，甚至可以完成开放性手术无法完成的高难度手术，并最大限度地减少了手术对患者的生理干扰，有效避免了术中的副损伤，明显提高了手术质量，减少了手术相关并发症，加速了患者的术后康复速度。本文对2D和3D腹腔镜设计原理、2D和3D腹腔镜手术优点和存在的问题以及3D腹腔镜手术应用前景等方面进行较详细阐述。

一、腹腔镜设计原理

(一)2D腹腔镜

它是一种带有微型摄像头的纤维内窥镜，使用冷光源提供照明，在前或侧腹壁或后腰部等部位采用一个叫做“trocar”的器械穿刺到腹腔内或某一间隙内，建立一个圆形管道，通过此管道将微型摄像头插入腹腔或某间隙内，运用数字摄影技术将摄像镜头拍摄到的二维图像通过光导纤维传导至信号处理系统，并显示在专用监视器上。目前风靡国内外、普及率较高、深受外科医生推崇并能够进行微创手术的腹腔镜仍然是2D腹腔镜。

(二)3D腹腔镜

3D电影我们大家并不陌生，每个观赏过3D电影的人都知道什么是身临其境的震撼效果。2011年全球放映的3D版《阿凡达》席卷了全球的票房，成为当今电影行业的主流市场。将3D技术引入医院手术室，融入腹腔镜微创技术是否会达到同样的效果呢？答案是肯定的。

3D是空间的概念也就是由X、Y、Z三个轴组成的空间，是相对于只有长和宽的平面(2D)而言。我们的眼睛和身体感知到的世界上丰富多彩的万物都是三维立体的，具有丰富的色彩、光泽、表面等外观质感，还有错综复杂的内部结构和时空动态的运动关系。

人的视觉之所以能够分辨远近，是靠两只眼间的距离。正常人两眼之间距离大概5 cm，向前方看任一种物体，两眼的角度都不会相同，这种微小差别，通过视网膜传到大脑里，会产生远近的深度，从而产生立体感。一只眼虽然能看到物体，但对物体远近的距离不宜分辨。根据这一原理(偏光原理)，如果把同一景像，借助两只眼睛视角的差别制造出两个影像，每只眼各看到自己一边的影像，通过视网膜就可以使大脑产生景深的立体感觉。3D电影的制作主要采用的是偏光眼镜法，利用两台并列安置的电影摄像机，分别代表人的左眼和右眼，同步拍摄出两条略带水平视差的电影画面。放映时，将两条电影影片分装于左右放映机上，并在放映镜头前分别装置两个偏振轴互成90度的偏振镜。两台放映机需同步运转，将画面投放在金属银幕上，形成右像左像双影。当观众戴上特制的偏光眼镜时，由于左右两片偏光镜的偏振轴互相垂直，并与放映镜头前的偏振轴相一致，观众左眼只能看见左像，右眼只能看见右像，通过双眼汇聚功能将左右像叠和在视网膜上，大脑产生立体视觉效果。将3D技术引入腹腔镜，替代2D，即为3D腹腔镜。

二、2D腹腔镜手术的优点和存在的问题

(一)2D腹腔镜手术的优点

腹腔镜手术是一门新发展起来并融入了微创理念的手术方法，是未来手术方法发展的必然趋势。二十一世纪是微创外科的时代，最具有代表微创理念的手术就是腹腔镜手术，它是在腹部的不同位置做数个直径5 mm~12 mm的”钥匙孔”样小切口，通过这些小切口置入带有摄像镜头的腹腔镜和各种特殊的手术器械，借助良好的冷光源照明，将镜头所拍摄到的腹腔内各种脏器和组织的图像通过光纤镜体传输到监视器屏幕上，外科医生通过观看图像及经图像引导，借助手术器械对病变的组织进行分离、切开、止血、缝合及切除等一系列外科操作来完成某一手术。腹腔镜手术是目前最先进、最尖端的微创技术，发展迅速，风靡全球。

腹腔镜手术同传统手术相比的优点[1-2]：(1)切口小，感染率低、疼痛轻。传统手术为了便于手术时的操作方便和对病变部位性质的判断必须选择一定长度的切口，有时为“取悦”病人选择小切口，但为了充分暴露手术野，必需借助各种拉钩用力牵拉切口，这样的结果势必因用力过大造成切口周围组织的严重损伤，虽迎合了患者的”心理需求”，实际对患者造成了不应有的创伤；传统较大的手术切口不但会在腹壁留下明显的疤痕，还会增加切口感染的机会，甚至出现切口裂开；切口较大，术后疼痛必然较严重，影响了患者早期下床活动，减慢了患者术后的康复速度。腹腔镜手术的腹壁入路是采用戳卡穿刺的技术，单刀直入，对周围组织无任何损伤，其最大戳孔直径为12 mm，其余戳孔直径一般为5 mm，戳孔总数一般不超过4个，其中某一戳孔可选择较隐蔽位置如脐孔内；腹腔镜手术后切口感染率明显下降，不会发生切口裂开；因切口较小，术后疼痛自然轻，可早期下床后动，有利于患者术后康复。(2)创伤小，恢复快。传统手术是在腹腔开放下进行，腹腔内脏器较长时间暴露于空气中，空气中的细菌、粉尘等可持续不断地污染腹腔；另外，手术人员手套上面的滑石粉或无菌纱布的纤维丝也会遗落腹腔内造成患者发生腹腔粘连、感染，严重者可出现肠梗阻；手术时由于手术医生的手或拉钩等不断地对腹腔内脏器的触摸或挤压，腹腔内脏器会出现机械性损伤，发生局部炎症反应，也易导致术后发生粘连或感染。腹腔镜手术是在密闭的腹腔内进行，克服了开放手术的不利因素，对腹腔的内环境和全身各系统干扰很小，患者术后住院时间短，恢复正常日常生活和工作较早。(3)术后并发症少。由于传统手术时的工作状态，无法避免患者手术后一些并发症如腹腔粘连、肠梗阻、切口感染、切口疝或裂开等。腹腔镜手术由于器械精巧细小、很少使用无菌纱布和缝线或无需缝线；整个手术操作中的切开、分离、止血和缝合等过程中，使用的器械主要为超声刀、Ligasure和血管闭合器或血管夹等，而且手术完成后可以充分冲洗腹腔，清除了积血、积液和组织碎片，最大限度消除了术后腹腔粘连发生的因素。(4)多角度“观察”，效果直观。由于腹腔镜镜头可以在腹腔内从不同角度和方向进行”探查”，同时输出图像可以放大，因此它可以非常全面细致地查看腹腔内的一切，效果直观，不易漏诊或误诊。

(二)2D腹腔镜手术存在的问题

(1)腹腔镜设备和辅助的手术器械较昂贵，需要定期的保养和维护，甚至有时需要更换部件。(2)由于2D腹腔镜输出的图像是二维平面图像，缺少立体感，与现实生活中的三维立体视觉效果有很大的差距，观察物体时很难准确判断物体的远近距离，手术时需要不断修正平面与现实之间的差异，因此易发生神经、血管和重要脏器的误损伤，甚至导致无法控制的大出血，需要立即终止腹腔镜手术，改为传统开放手术。(3)腹腔镜手术医师需要严格的培训，而且学习曲线较长。由于手术操作时缺少立体视觉，某些难度较高的手术或“只能成功，不能失败”的某一手术步骤如右半结肠癌根治术中肠系膜上血管的“裸化”，一旦失误，后果极其严重，无法弥补，手术医生如履薄冰，始终处于高度紧张状态。因此腹腔镜手术医生必须经过一定时间的培训包括“模拟箱”练习、动物腹腔镜手术和在有经验腹腔镜医生指导下完成一定数量腹腔镜手术，并积累了一定经验后才能独立完成腹腔镜手术。不少医生由于“平面影像”的视觉限制，很难走出“困难期”或“腹腔镜手术瓶颈”，这样的结果不得不放弃开展腹腔镜手术这项微创技术，阻碍了腹腔镜手术的普及和推广。

三、3D腹腔镜手术的优点和存在问题

(一)3D腹腔镜手术的优点

1.还原了传统开腹手术的立体层次感，提高了手术质量和效率：与2D腹腔镜手术相比，3D腹腔镜手术的优点:一方面将2D腹腔镜展示的二维平面手术视野还原于可同传统开腹手术相媲美的立体和层次感；另一方面兼顾了2D腹腔镜手术的优势。灵活的腹腔镜镜头可以在腹腔各脏器之间查找病变的部位，通过腹部几个微小“戳孔”，借助腹腔镜专用器械对病变的器官或组织进行精准的切开、分离、止血、缝合或重建等外科操作。由于3D高清放大的立体手术视野，可以明显加快手术操作的时间，减少或无出血，最大限度减少了血管、神经和脏器的损伤，减少了术后并发症，提高了手术质量和效率。

2.有利于医生培训，能加快腹腔镜手术技术的应用与普及：3D腹腔镜摄像系统是借助两组摄像镜片，同时采集两个角度的图像，通过高性能的摄像主机进行处理，在专用的3D监视器上呈现逼真的腹腔内三维立体图像，使手术医生能够准确判断腹腔内各脏器、各组织之间的层次、距离等，加速了组织分离和切除速度，不需改变术者的手术习惯和手术操作步骤，明显缩短了术者腹腔镜手术学习曲线，提高了外科医生对学习腹腔镜手术的兴趣和热情，能加快腹腔镜手术技术的应用和普及。

3.3D腹腔镜手术所用的手术器械完全与2D腹腔镜相同，无需购买其它特殊装备。

4.3D腹腔镜设备价格只有腹腔镜机器人设备的1/10~1/15，而且无需每做一台手术将会产生3万~5万的一次性手术耗材费，也不必花费每年数十万元的设备保养费。在我国引进和应用国际高精端设备和高科技技术方面，3D腹腔镜手术技术也比较符合中国的国情[3-7]。

(二)3D腹腔镜手术存在的问题

1.需要佩戴3D眼镜进行手术操作：由于3D腹腔镜传出的图像是由两个摄像镜头合成的立体效果，术者和助手必须佩带偏光眼镜，才能进行手术操作，这样会给手术医生带来一定的苦恼，尤其对没有佩戴眼镜习惯的医生更是如此。

2.要保持正确观看距离和角度：观看3D显示器图像需要保持一定的距离和角度，否则会出现“头晕”或图像不清晰。

3.3D腹腔镜较2D腹腔镜价格贵2~3倍。

四、3D腹腔镜手术应用前景

目前国内大多数医院都已配备了2D腹腔镜，广泛开展了以胆囊切除术为主的腹腔镜微创手术，在较大的医院或医疗中心已经开展了一定数量的腹腔镜胃肠手术，取得了可喜的成果，并得到了同行专家的认同。由于2D腹腔镜手术时呈现的图像为平面手术视野，缺乏现实生活中的立体视觉感，手术操作时动作不够准确，容易误伤重要的组织和脏器，而且同传统开腹手术相比手术时间较长，技术要求较高，需要有一定的经验积累和较长时间学习培训，因此2D腹腔镜手术技术的推广和应用受到了限制。3D腹腔镜的问世，解决了2D腹腔镜呈现平面图像的缺点，还原了立体手术视野，使手术操作如同传统开放手术一样简单，手术时间明显缩短。笔者自2013年11月至12月利用3D腹腔镜完成30例结直肠癌手术，同时与2D腹腔镜结直肠癌手术比较，发现3D腹腔镜手术所需时间缩短了近一半，术中几乎不出血，助手、扶镜手与术者配合默契，无需必要的腹腔镜手术上台经验。

纵观未来外科发展的趋势、3D腹腔镜手术的优点和2D腹腔镜手术的缺点和不足，相信3D腹腔镜手术技术，在国内会很快得到应用和普及。

参考文献

[1]谢忠士,刘铜军,张海山,等.运用手术技巧提高腹腔镜下全直肠系膜切除术疗效.中华胃肠外科杂志,2011,14:650.

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(本文编辑：马天翼)

汪天时,刘铜军.3D腹腔镜手术的优势与应用前景[J/CD].中华结直肠疾病电子杂志，2015，4(5)：483-486.

·青年专家论坛·

(收稿日期：2015-06-24)

通讯作者：刘铜军，Email：tongjunliu@163.com

基金项目：吴阶平基金(320.6750.1340)

DOI:10.3877/cma.j.issn.2095-3224.2015.05.07