智能互動定性定量分析三維立體成像導(dǎo)航技術(shù)支持下三維腹腔鏡對比達(dá)芬奇機(jī)器人輔助技術(shù)在腎癌保留腎單位手術(shù)中的應(yīng)用

楊啟維 楊 煒 曹建偉 褚 健 干思舜 崔心剛

目前，智能互動定性定量分析(intelligent/interactive qualitative and quantitative analysis, IQQA)三維立體成像導(dǎo)航技術(shù)飛速發(fā)展，該技術(shù)基于患者術(shù)前CT或MRI等影像學(xué)資料，利用云端分析軟件合成精細(xì)的三維立體模擬圖形，根據(jù)需求隱去次要結(jié)構(gòu)、凸顯重要組織結(jié)構(gòu)，獲取更加科學(xué)逼真的術(shù)前規(guī)劃圖像，以制訂更為精準(zhǔn)合適的手術(shù)方案[1]。腹腔鏡下腎癌保留腎單位手術(shù)(laparoscopic nephron-sparing surgery, LNSS)相較于開放手術(shù)具有微創(chuàng)的特點(diǎn)，但最早應(yīng)用于臨床的二維腹腔鏡只能提供二維平面圖像，缺乏立體縱深感，主刀醫(yī)師需要在不斷的試探中獲得深度，以及周圍臟器的毗鄰關(guān)系，增大了手術(shù)誤傷風(fēng)險，延長了手術(shù)操作時間[2]。隨著三維技術(shù)應(yīng)用于腹腔鏡器械，三維腹腔鏡能夠?qū)崿F(xiàn)腹腔內(nèi)臟器立體視野的展現(xiàn)，使術(shù)者在視覺上獲得臟器深度感，對臟器之間的毗鄰關(guān)系有了更加全面的認(rèn)識[3]。達(dá)芬奇機(jī)器人輔助技術(shù)行保留腎單位手術(shù)(robotic assisted nephron-sparing surgery, RANSS)憑借其三維立體放大的視野、高靈活度的機(jī)械手在腎癌手術(shù)中顯示出巨大優(yōu)勢[4]，但其購置費(fèi)用較高導(dǎo)致手術(shù)費(fèi)用較高。本研究旨在對比IQQA三維立體成像導(dǎo)航技術(shù)支持下使用三維腹腔鏡行腎癌保留腎單位手術(shù)(3DLNSS)與RANSS的治療效果，以及在醫(yī)療機(jī)構(gòu)的應(yīng)用價值。

1 對象與方法

1.1 研究對象 回顧性分析2016年2月—2019年6月海軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院、海軍軍醫(yī)大學(xué)第二附屬醫(yī)院、海軍軍醫(yī)大學(xué)第三附屬醫(yī)院和海軍軍醫(yī)大學(xué)附屬公利醫(yī)院收治的163例腎癌患者的資料，其中男91例，女72例；年齡34～78歲，平均年齡為(51±11)歲；根據(jù)手術(shù)方式分為3DLNSS組85例， RANSS組78例。手術(shù)均由副主任醫(yī)師職稱以上的高年資醫(yī)師主刀完成，術(shù)者均具有超過100例LNSS或RANSS的手術(shù)經(jīng)驗(yàn)。納入標(biāo)準(zhǔn)：①術(shù)前CT檢查證實(shí)為腎癌；②術(shù)前血常規(guī)、肝腎功能和凝血功能指標(biāo)均無異常，不伴有尿路感染；③術(shù)前心電圖、胸部X線攝片、肺功能，以及腹部超聲和心臟彩色多普勒超聲檢查均無明顯異常；④術(shù)前血壓、血糖控制良好，不伴有其他嚴(yán)重心肺和代謝性疾?。虎菪g(shù)前評估可以接受保留腎單位手術(shù)；⑥腫瘤TNM分期為T1N0M0。排除標(biāo)準(zhǔn)：①腫瘤發(fā)生遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移；②腎臟多發(fā)腫瘤；③術(shù)前有肝腎功能不全或孤立腎；④心、肺功能不全；⑤有嚴(yán)重的脊柱畸形等疾??；⑥尿路感染不能有效控制；⑦出凝血功能指標(biāo)異常；⑧腎部分切除術(shù)后復(fù)發(fā)腫瘤，或既往曾行腹部其他手術(shù)。

1.2 手術(shù)方案制訂 所有患者均完成入院常規(guī)實(shí)驗(yàn)室檢查和心電圖、胸部X線攝片、肺功能、心臟和腹部超聲，以及腎動脈CTA等檢查。

1.2.1 IQQA圖像分析過程 將術(shù)前患者腎動脈CTA檢查獲得的原始二維的醫(yī)學(xué)數(shù)字成像與通信(DICOM)影像(美國通用電氣公司)連續(xù)導(dǎo)入IQQA-三維多參數(shù)評估軟件制訂虛擬手術(shù)方案，該軟件支持遠(yuǎn)程登錄，可以實(shí)現(xiàn)主刀醫(yī)師與專業(yè)三維技術(shù)團(tuán)隊(duì)間的實(shí)時互動。軟件對腎臟形態(tài)和空間毗鄰結(jié)構(gòu)、腫瘤和供應(yīng)血管、腎門部血管走形和分支進(jìn)行三維重建和系統(tǒng)分析。見圖1。主刀醫(yī)師根據(jù)IQQA結(jié)果制訂手術(shù)方案，術(shù)前談話時通過計(jì)算機(jī)向家屬進(jìn)行動態(tài)演示，使家屬更加直觀地認(rèn)識手術(shù)難點(diǎn)和風(fēng)險所在，充分了解手術(shù)方案后簽署知情同意書。

A 患腎矢狀面CT影像 B 雙腎冠狀面CT影像 C 雙腎橫斷面CT影像 D IQQA重建患腎與大血管的關(guān)系圖1 通過IQQA精準(zhǔn)手術(shù)規(guī)劃智能云終端獲取三維重建和數(shù)據(jù)分析的影像

1.2.2 3DLNSS組手術(shù)方案 手術(shù)采用高清三維腹腔鏡光學(xué)雙通道成像系統(tǒng)(德國卡爾史托斯公司)，配合常規(guī)腹腔鏡器械，以及顯示器、控制器、冷光源、攝像頭、三維眼鏡等。根據(jù)IQQA結(jié)果采取經(jīng)腹腔或經(jīng)后腹腔入路進(jìn)行手術(shù)，同時根據(jù)IQQA數(shù)據(jù)選擇阻斷腎動脈主干或其分支。

1.2.3 RANSS組手術(shù)方案 根據(jù)海軍軍醫(yī)大學(xué)泌尿外科中心研究[1]結(jié)果，認(rèn)為經(jīng)腹腔途徑的手術(shù)空間較大，更適合機(jī)器人手術(shù)。于達(dá)芬奇機(jī)器人(美國直覺公司)輔助技術(shù)下進(jìn)行手術(shù)，手術(shù)均采取經(jīng)腹腔入路。

1.3 手術(shù)方法 兩組均于打開腎周筋膜和游離腎周脂肪后，游離腎動脈及其分支，以動脈阻斷鉗阻斷腎動脈或其分支，以冷刀配合吸引器沿腫瘤外周0.5 cm正常腎組織開始剪切腫瘤，完整切除腫瘤連同周圍0.5 cm腎組織及其覆蓋的脂肪組織。采用改良的“2+1”縫合方式縫合，即第1層采用倒刺線大間距快速連續(xù)縫合腎臟內(nèi)層創(chuàng)緣，主要縫合腎實(shí)質(zhì)或集合系統(tǒng)；第2層在第1層的基礎(chǔ)上，于腎臟外緣包膜進(jìn)針，大間距快速縫合腎臟外層創(chuàng)緣，由于進(jìn)針、出針主要在腎臟創(chuàng)緣外側(cè)，所以拉線可以更進(jìn)一步對合創(chuàng)緣，線的首尾用hemlock夾固定，此時松解動脈阻斷鉗，恢復(fù)腎臟血供；第3層采用較密集的針距加固縫合腎臟外層，縫合方向與第2層交叉成八字形。取出標(biāo)本，放置引流管，依次縫合切口。兩組患者均順利完成手術(shù)，無中轉(zhuǎn)開放手術(shù)。

1.4 觀察指標(biāo) 收集兩組患者的一般資料(性別構(gòu)成、年齡、BMI)和腫瘤情況[腫瘤直徑、PADUA(preoperative aspects and dimensions used for an anatomical)評分、R.E.N.A.L評分、腫瘤位置及其生長屬性]，記錄兩組患者手術(shù)時間、術(shù)中熱缺血時間、術(shù)中出血量、手術(shù)接臺時間、手術(shù)費(fèi)用、記錄術(shù)后留置導(dǎo)尿管時間、術(shù)后拔除負(fù)壓引流管時間、術(shù)后住院天數(shù)、手術(shù)前和術(shù)后半年血肌酐水平、手術(shù)前和術(shù)后半年術(shù)側(cè)腎臟GFR、術(shù)后并發(fā)癥、術(shù)后病理檢查結(jié)果。

2 結(jié) 果

2.1 兩組患者的一般資料和腫瘤情況比較 兩組間患者的年齡、性別構(gòu)成、BMI、腫瘤直徑、PADUA評分、R.E.N.A.L評分、腫瘤位置、腫瘤生長屬性的差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P值均>0.05)。見表1。

表1 兩組患者一般資料和腫瘤情況的比較

2.2 兩組患者的術(shù)中和術(shù)后指標(biāo)比較 兩組間患者的手術(shù)時間、術(shù)中熱缺血時間、術(shù)中出血量的差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P值均>0.05)； 3DLNSS組的手術(shù)接臺時間顯著短于RANSS組(P<0.001)； 3DLNSS組手術(shù)費(fèi)用顯著低于RANSS組(P<0.001)。兩組間術(shù)后留置導(dǎo)尿管時間、術(shù)后拔除負(fù)壓引流管時間、術(shù)后住院天數(shù)、術(shù)前和術(shù)后半年血清肌酐水平及其差值、術(shù)前和術(shù)后半年術(shù)側(cè)腎臟GFR及其差值、術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率，以及病理類型的差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P值均>0.05)。所有患者術(shù)后切緣均提示陰性。見表2、3。

組別N手術(shù)時間(min)術(shù)中熱缺血時間(min)術(shù)中出血量(mL)手術(shù)接臺時間(min)手術(shù)費(fèi)用(千元)術(shù)后禁食時間(d)3DLNSS85114.4±21.518.0±5.7120.7±21.732.3±7.2①34.7±5.9①1.6±0.6RANSS78104.0±20.216.7±6.8131.2±25.959.8±3.865.4±9.32.0±0.7

與RANSS組比較：①P<0.001

表3 兩組患者的術(shù)后指標(biāo)比較

3 討 論

腎癌的術(shù)前診斷正經(jīng)歷著重大變化，IQQA三維重建技術(shù)可用于術(shù)前三維重建和制定虛擬診療計(jì)劃，IQQA三維系統(tǒng)分析軟件由美國EDDA公司開發(fā)，均已經(jīng)美國FDA和中國國家食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)而應(yīng)用于臨床。該技術(shù)基于二維原始DICOM軸數(shù)字影像進(jìn)行交互式重疊視圖，根據(jù)多切面計(jì)算機(jī)斷層CT影像自動分割腎臟結(jié)構(gòu)，分段的腎臟解剖結(jié)構(gòu)再進(jìn)行三維重建，使術(shù)者對腎臟的形態(tài)結(jié)構(gòu)和腫瘤位置有了更深刻的認(rèn)識[1]。IQQA智能分析系統(tǒng)存在以下優(yōu)勢：①自帶幾何算法繪制出腎臟血管樹，再智能分析出腎門部大血管所對應(yīng)的供應(yīng)腎臟節(jié)段；②三維立體顯示腫瘤及其邊界，術(shù)者可以根據(jù)三維圖像制定虛擬切除邊界；③術(shù)前談話更加直觀。

歐洲泌尿外科學(xué)會(EAU)和美國泌尿外科學(xué)會(AUA)推薦將保留腎單位手術(shù)作為T1期腎腫瘤的標(biāo)準(zhǔn)術(shù)式[5]。研究[6]顯示，與行腎癌根治術(shù)的患者相比，接受腎部分切除術(shù)的患者總生存期更長，且腎功能得到有效保護(hù)，生命質(zhì)量明顯改善，CKD和心血管事件發(fā)生率明顯降低。腹腔鏡保留腎單位手術(shù)比開放保留腎單位手術(shù)更有利于患者術(shù)后腎功能的恢復(fù)，且具有創(chuàng)傷小、恢復(fù)快、術(shù)后疼痛減輕等優(yōu)勢[7]。相對于傳統(tǒng)二維腹腔鏡保留腎單位手術(shù)(2DLNSS),三維腹腔鏡恢復(fù)了裸眼的立體視覺，提供了手術(shù)區(qū)域更好的深度感和臟器立體毗鄰關(guān)系， 3DLNSS的術(shù)中熱缺血時間更短,手術(shù)操作失誤率更低,且縮短了手術(shù)操作時間[8]。

近年來，達(dá)芬奇機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)在國內(nèi)大城市三級甲等醫(yī)院中推廣應(yīng)用，其優(yōu)勢總結(jié)如下。①成像清晰：其自帶三維立體視野，讓主刀醫(yī)師觀看到更加直觀、高清、放大的手術(shù)區(qū)域景象[9]。②操作靈活：其機(jī)械臂360°自由旋轉(zhuǎn)，超越了人手的靈活程度，完成腹腔鏡器械難以完成的動作[10]。③除抖防顫：智能臂可以有效避免術(shù)者手部的顫抖，使得切除、縫合、持針等操作更加流暢自如[11]。④“主刀扶鏡”：機(jī)器人的攝像頭完全由主刀醫(yī)師自己控制，有效避免了扶鏡手經(jīng)驗(yàn)不足，或者扶鏡手與主刀醫(yī)師之間配合不默契而影響手術(shù)進(jìn)程。⑤更易掌握：機(jī)器人操作相較于腹腔鏡操作具有更短的學(xué)習(xí)曲線[12]。盡管機(jī)器人存在諸多優(yōu)勢，但Tufek等[13]研究指出，對于T1b期腎癌進(jìn)行保留腎單位手術(shù)，腹腔鏡和機(jī)器人手術(shù)后，患者具有相似的腫瘤無進(jìn)展生存率和腎功能保護(hù)率。

機(jī)器人輔助外科手術(shù)是微創(chuàng)手術(shù)發(fā)展的趨勢，但其應(yīng)用目前仍存在局限性：①設(shè)備購置費(fèi)用昂貴，較難在三級以下醫(yī)院普遍開展；②手術(shù)費(fèi)用高于腹腔鏡手術(shù)和開放手術(shù)，加重了患者的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)；③觸覺反饋力缺失，使得操作誤傷風(fēng)險高于腹腔鏡手術(shù)，尤其對于沒有接受過腹腔鏡系統(tǒng)訓(xùn)練的初學(xué)者，由于對腹腔內(nèi)臟器的解剖、質(zhì)地、柔韌度等缺乏認(rèn)識，極易在切割、牽拉、縫合等操作過程中損傷腹腔內(nèi)臟器，主刀醫(yī)師無法感知機(jī)械臂的發(fā)力[14]；④國內(nèi)絕大多數(shù)三級甲等醫(yī)院每家只配備有一臺機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)，供外科各科室使用，同一科室不同主刀醫(yī)師需輪流使用，由于患者數(shù)量眾多，等待手術(shù)排期時間較長，而腎癌屬于限期手術(shù)，如不能及時手術(shù)，腫瘤浸潤轉(zhuǎn)移風(fēng)險必然上升，不利于患者的預(yù)后[15]；⑤兩臺接臺的機(jī)器人輔助外科手術(shù)之間的準(zhǔn)備時間較長，接臺手術(shù)較晚，造成夜間手術(shù)和術(shù)者疲憊等，不利于手術(shù)的精細(xì)操作，不能保證手術(shù)的質(zhì)量和安全性；⑥海軍軍醫(yī)大學(xué)泌尿外科中心總結(jié)機(jī)器人輔助保留腎單位手術(shù)適合采用經(jīng)腹腔途徑，后腹腔途徑空間狹小，操作較難，這在一定程度上限制了其在腎臟背側(cè)腫瘤手術(shù)中的應(yīng)用[1]。

基于以上原因，IQQA三維立體成像導(dǎo)航技術(shù)支持下行三維腹腔鏡就具有較大優(yōu)勢：①IQQA與術(shù)前診斷和術(shù)前準(zhǔn)備可以同時進(jìn)行，不影響限期手術(shù)日期；②隨著顯像技術(shù)的不斷提高，三維立體視野不亞于機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)的視野[16]；③兩臺手術(shù)之間的準(zhǔn)備時間與傳統(tǒng)腹腔鏡、開放手術(shù)沒有區(qū)別，本研究結(jié)果顯示，3DLNSS組的手術(shù)接臺時間顯著短于RANSS組，可使接臺手術(shù)盡早開展，術(shù)者在白天以較充沛的精力完成手術(shù)，極大地保證了手術(shù)的質(zhì)量和安全性；④隨著手術(shù)操作器械的不斷改進(jìn)，其操作的舒適性不斷接近機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)的操作臂，且其自然具備的觸覺反饋力屬性是目前機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)尚未具備的，初學(xué)者可以通過操作器械對腹腔內(nèi)臟器的質(zhì)地獲得較為直觀的感受[17]；⑤經(jīng)腹腔和經(jīng)后腹腔途徑的三維腹腔手術(shù)都可以獲得滿意的手術(shù)空間，所以其對于腎臟腹側(cè)和背側(cè)腫瘤均適用[18]；⑥手術(shù)費(fèi)用與開放手術(shù)、傳統(tǒng)腹腔鏡手術(shù)相近，本研究結(jié)果顯示，3DLNSS組手術(shù)費(fèi)用顯著低于RANSS組，極大地減輕了患者的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)；⑦可以作為替代機(jī)器人輔助手術(shù)的手術(shù)方式，使得腎癌的限期手術(shù)盡快進(jìn)行；⑧價格較低，更適合在三級以下醫(yī)院普遍開展，更便捷地提升全民健康保障。

本研究依然存在許多不足：①研究樣本量過小，不能排除發(fā)生偏倚，有待后續(xù)研究進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量；②后期隨訪時間較短，由于研究開展至今不足3年，所以本研究中患者的預(yù)后缺乏長期隨訪，故長期預(yù)后作為重要的研究指標(biāo)沒有納入本研究。

綜上所述，通過本研究初步得出三維立體成像導(dǎo)航技術(shù)支持下對腎癌患者行三維腹腔鏡保留腎單位手術(shù)，相較于達(dá)芬奇機(jī)器人輔助手術(shù)更適合在三級以下醫(yī)院逐步推廣開展，在減輕患者經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)等方面具有較大優(yōu)勢。

(該論文經(jīng)審稿，已入選“春蕾杯”科研論文評比)