數(shù)字化技術(shù)在胰頭癌手術(shù)中的應(yīng)用研究

陳家陽?莫志康?王宏偉?劉熙?吉成崗?陳杰桓

【摘要】目的 探討數(shù)字化技術(shù)在胰頭癌手術(shù)中的應(yīng)用價值。方法 收集10例胰頭癌患者的臨床資料。采用三維（3D）可視化技術(shù)觀察血管的變異情況、胰頭癌累及的范圍、腫瘤與血管關(guān)系、胰周腫大淋巴結(jié)情況等，同時結(jié)合3D打印技術(shù)進(jìn)行實時手術(shù)引導(dǎo)。分析術(shù)前規(guī)劃結(jié)果、手術(shù)情況、手術(shù)前后肝功能及糖鏈抗原199（CA199）水平變化、術(shù)后并發(fā)癥及近期療效。結(jié)果 10例胰頭癌患者均完成了基于數(shù)字化技術(shù)的術(shù)前規(guī)劃及術(shù)中導(dǎo)航。所有患者均順利完成手術(shù)。手術(shù)時間（315.1±59.5）min，術(shù)中出血量325（200，450）ml，手術(shù)切緣均達(dá)到R0切除標(biāo)準(zhǔn)。10例患者的術(shù)后總膽紅素、直接膽紅素、ALT、AST、CA199均比術(shù)前下降（P均< 0.05）。術(shù)后發(fā)生B級胰瘺1例，經(jīng)保守治療后痊愈，無圍術(shù)期死亡病例。結(jié)論 數(shù)字化技術(shù)適用于胰頭癌的術(shù)前規(guī)劃和術(shù)中導(dǎo)航，有助于提高手術(shù)成功率，降低手術(shù)風(fēng)險。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字化技術(shù);胰頭癌;外科手術(shù);三維可視化;三維打印

Application of digital technology in the surgery for pancreatic head carcinoma Chen Jiayang， Mo Zhikang， Wang Hongwei， Liu Xi， Ji Chenggang， Chen Jiehuan. Department of General Surgery， Dongguan Binhai Bay Central Hospital， Dongguan 523900， China

Corresponding author， Chen Jiehuan， E-mail： chenjiehuan007@ 126. com

【Abstract】Objective To evaluate the application value of digital technology in the surgery for pancreatic head carcinoma. Methods Clinical data of 10 patients with pancreatic head carcinoma were collected. Three-dimesnional （3D） visualization technology was employed to observe the variation of blood vessels， the invasion area of pancreatic head carcinoma， the relationship between tumor and blood vessels and the enlarged lymph nodes around the pancreas， etc. Meanwhile， 3D printing was used to conduct real-time surgical guidance. Preoperative planning results， surgical condition， changes of liver function and CA199 level after operation， postoperative complications and short-term efficacy were analyzed. Results All 10 patients successfully completed preoperative planning and intraoperative navigation based on digital technology. Surgical treatment was performed successfully in all patients. The average operation time was （315.1±59.5） min， and the mean intraoperative blood loss was 325 （200， 450） ml. All of them reached the criteria of R0 resection. The levels of total bilirubin （TBIL）， direct bilirubin （DBIL）， alanine aminotransferase （ALT）， aspartate aminotransferase （AST） and CA199 were significantly decreased after operation （all P < 0.05）. Postoperatively， 1 patient developed grade B pancreatic fistula and was recovered through conservative treatment. No perioperative death was reported. Conclusion Digital technology is applicable to preoperative planning and intraoperative navigation of pancreatic head carcinoma， which contributes to improving the success rate of surgery and lowering the risk of surgery.

【Key words】Digital technology;Pancreatic head carcinoma;Surgery;

Three-dimensional visualization;Three-dimensional printing

近年來，胰頭癌的發(fā)病率在國內(nèi)外均呈明顯的上升趨勢[1]。其惡性程度極高。手術(shù)切除是唯一的根治方法，常用的術(shù)式為胰十二指腸切除術(shù)。胰十二指腸切除術(shù)涉及的解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜、手術(shù)難度大、術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率高，被認(rèn)為是普通外科最復(fù)雜的手術(shù)之一。精準(zhǔn)化、個體化的手術(shù)策略有助患者達(dá)到更大的生存獲益。目前基于薄層CT或MRI數(shù)據(jù)的三維（3D）可視化系統(tǒng)在國內(nèi)外的應(yīng)用日趨廣泛，而3D打印是一種以3D可視化數(shù)字模型為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)，其實現(xiàn)了3D平面圖像向3D空間物理模型的跨越式轉(zhuǎn)變[2-3]。3D打印已經(jīng)逐漸應(yīng)用于胰腺惡性腫瘤的診斷和治療，并且發(fā)揮了重要的作用。本研究通過3D可視化聯(lián)合 3D 打印技術(shù)對10例胰頭癌患者進(jìn)行了手術(shù)治療，取得良好效果，現(xiàn)報告如下。

對象與方法

一、研究對象

回顧性收集2019年5月至2020年6月東莞市濱海灣中心醫(yī)院普通外科收治的10例胰頭癌患者臨床資料。其中男8例、女2例，年齡（57.8±6.6）歲，合并高血壓病3例、2型糖尿病2例，肝功能Child-Pugh分級A級8例、B級2例，美國癌癥聯(lián)合委員會（AJCC）腫瘤分期第8版ⅠA期2例、ⅠB期4例、ⅡA期1例、ⅡB期3例。病例納入標(biāo)準(zhǔn)：術(shù)前影像學(xué)檢查診斷為胰頭癌，并排除遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移， 術(shù)前評估腫瘤可切除或可能切除，患者全身狀況可耐受手術(shù)治療。所有患者術(shù)前均已簽署知情同意書，研究的實施符合醫(yī)學(xué)倫理學(xué)規(guī)定。

二、方 法

1. CT掃描與3D重建

所有患者均行腹部64 層螺旋CT掃描（荷蘭 Philips），收集原始數(shù)據(jù)并將其導(dǎo)入3D可視化系統(tǒng)（深圳旭東數(shù)字醫(yī)學(xué)影像技術(shù)有限公司），提取目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行閾值分析。通過區(qū)域生長方式重建腹腔臟器、脈管系統(tǒng)、腫瘤及其他組織[4]。

2. 胰腺3D打印

從3D重建軟件獲取的STL文件模型經(jīng)優(yōu)化設(shè)計后導(dǎo)入3D打印機(jī)Spectrum ZTM 510 （Z Corporation，美國） 或Caset 400（中科院廣州電子技術(shù)有限公司）中，使用高性能復(fù)合材料ZP 150或ABS塑料進(jìn)行1∶1的胰腺3D模型打印。

3. 基于數(shù)字化技術(shù)的術(shù)前規(guī)劃

首先通過模型血管重建，多角度觀察腹腔脈管系統(tǒng)的走行，明確解剖血管變異。然后，通過對模型的旋轉(zhuǎn)觀察，了解胰腺、腫瘤和胰腺周圍血管各結(jié)構(gòu)之間的空間位置關(guān)系，評估腫瘤生長范圍和血管侵犯水平，并進(jìn)行胰頭癌3D可視化分型 [5]。同時分析擴(kuò)張胰管的走行、受累及變異情況，預(yù)測胰腺斷面主胰管和副胰管開口的數(shù)量、大小、形態(tài)，指導(dǎo)胰管支撐管的置入[5]。最后重建胰周腫大淋巴結(jié)，協(xié)助可切除性評估及判斷淋巴結(jié)清掃范圍。

4. 實際手術(shù)

將3D打印模型帶入手術(shù)室，與實際手術(shù)進(jìn)行實時比對，同步調(diào)整3D打印模型的解剖位置，對腫瘤及關(guān)鍵管道進(jìn)行識別和定位。結(jié)合術(shù)前規(guī)劃及3D打印模型輔助手術(shù)。

5. 觀察指標(biāo)

對比術(shù)前評估與術(shù)中情況、模擬手術(shù)方案與實際手術(shù)方案，評估其吻合程度。對比分析術(shù)前與術(shù)后2周的肝功能（總膽紅素、直接膽紅素、ALT、AST）及糖鏈抗原199（CA199）水平，記錄術(shù)中結(jié)果（包括手術(shù)時間、術(shù)中出血量）、術(shù)后并發(fā)癥以及術(shù)后住院時間。手術(shù)切緣采用1 mm原則判斷R0/R1切除標(biāo)準(zhǔn)，即距離切緣1 mm以上無腫瘤為R0切除，否則為R1切除[1]。

6. 術(shù)后隨訪

術(shù)后1、3個月對患者進(jìn)行門診或住院隨訪，通過增強(qiáng)CT進(jìn)行復(fù)查，觀察患者生存和腫瘤復(fù)發(fā)情況。

三、統(tǒng)計學(xué)處理

采用SPSS 21.0進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。符合正態(tài)分布的計量資料用表示，不符合正態(tài)分布的計量資料用中位數(shù)（下四分位數(shù)，上四分位數(shù)）表示，手術(shù)前后肝功能及CA199水平的比較采用配對t檢驗或Wilcoxon符號秩和檢驗。P < 0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié)果

一、基于數(shù)字化技術(shù)的胰頭癌術(shù)前規(guī)劃

10例胰頭癌中，腫瘤最大徑（3.2±1.6）cm，術(shù)前規(guī)劃結(jié)果見表1。脈管變異1例，其肝右動脈起源于肝總動脈，見圖1A、B。胰管擴(kuò)張6例，3D可視化模型可清晰顯示擴(kuò)張胰管，見圖1C?？梢梢戎苣[大淋巴結(jié)3例，3D可視化可清晰顯示淋巴結(jié)分布情況，見圖1C。所有胰頭腫瘤經(jīng)3D可視化評估后，均具有可切除性，見圖1D～F。

二、實際手術(shù)情況

術(shù)中將3D 打印模型（圖1G、H）置于最佳解剖位置，為手術(shù)關(guān)鍵步驟提供直觀的實時導(dǎo)航。術(shù)中見腫瘤及重要脈管的解剖特征與術(shù)前評估情況相吻合。10例患者均行胰十二指腸切除術(shù)聯(lián)合標(biāo)準(zhǔn)淋巴結(jié)清掃，手術(shù)入路及手術(shù)方式與術(shù)前規(guī)劃一致。手術(shù)時間（315.1±59.5）min，術(shù)中出血量

325（200，450）ml，術(shù)后住院時間（21.5±5.3）d。獲取淋巴結(jié)（16.2±3.5）個，陽性淋巴結(jié)數(shù)2

（0，3）個，殘余胰腺均獲得陰性切緣，達(dá)R0切除標(biāo)準(zhǔn)。

三、術(shù)后肝功能及CA199變化情況

所有患者在術(shù)前均有不同程度的肝功能異常，表現(xiàn)為總膽紅素、直接膽紅素、ALT、AST升高，CA199高于參考值范圍（< 40 kU/L）。行數(shù)字化技術(shù)指導(dǎo)下胰十二指腸切除術(shù)后2周，患者的總膽紅素、直接膽紅素、ALT、AST、CA199均比術(shù)前下降（P均< 0.05），見表2。

四、術(shù)后并發(fā)癥

術(shù)后共3例患者出現(xiàn)胰瘺，其中生化瘺2例、B級胰瘺1例，經(jīng)持續(xù)引流及藥物治療后痊愈;1例患者出現(xiàn)胃癱，經(jīng)保守治療后痊愈。

五、近期療效

術(shù)后所有患者均獲得隨訪。隨訪 3 個月，所有患者均存活良好，復(fù)查腹部CT未見腫瘤局部復(fù)發(fā)。

討論

隨著手術(shù)技術(shù)的提高以及麻醉學(xué) 、重癥醫(yī)學(xué)等相關(guān)學(xué)科的進(jìn)步，胰頭癌手術(shù)的病死率及并發(fā)癥的發(fā)生率已顯著降低 ，但手術(shù)的復(fù)雜性及高風(fēng)險性仍然困擾著外科醫(yī)師。目前胰頭癌的手術(shù)治療仍存在以下3方面難點：①如何正確評估胰腺腫瘤的可切除性;②如何進(jìn)行有效的根治性切除;③如何保障手術(shù)的安全性[6-10]。

目前，胰頭癌的總體手術(shù)切除率不高，主要的限制在于胰周血管或組織的侵犯。通過胰腺3D可視化及3D打印模型，可以全方位、多角度地觀察胰頭腫瘤的生長部位及生長范圍，同時可以根據(jù)腫瘤與血管模型的獨立空間關(guān)系判斷腫瘤的浸潤水平，在此基礎(chǔ)上對胰頭癌進(jìn)行3D可視化分型，為可切除性評估提供客觀、科學(xué)的依據(jù)。如圖1A、B所示，3D可視化及3D打印模型清楚顯示腫瘤與動脈、門靜脈系統(tǒng)的關(guān)系。圖1D顯示胰頭腫瘤與動脈系統(tǒng)存在明顯間隙，3D可視化分型為Ⅰ型。圖1E顯示腫瘤左側(cè)壁緊鄰腸系膜上靜脈，但管腔形態(tài)正常，腫瘤貼附面的血管壁光滑，3D可視化分型為Ⅱ型。圖1F顯示無切除范圍外的可疑淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。因而判斷腫瘤可切除。以上術(shù)前規(guī)劃均與術(shù)中探查所見相符，表明數(shù)字化技術(shù)有助準(zhǔn)確地判斷胰頭癌的可切除性。

胰頭癌患者術(shù)后預(yù)后差的原因主要是腫瘤的復(fù)發(fā)與轉(zhuǎn)移。規(guī)范的區(qū)域淋巴結(jié)清掃和切緣陰性（R0切除）是根治性切除的關(guān)鍵，對改善患者預(yù)后有重要意義[11-12]。數(shù)字化技術(shù)可實現(xiàn)術(shù)前多維度預(yù)見術(shù)中解剖，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行手術(shù)預(yù)演，根據(jù)胰頭腫瘤的位置及大小調(diào)整胰腺切除平面，結(jié)合術(shù)中冰凍病理，提高R0切除率。此外，如圖1C、F所示，3D可視化模型可顯示腫大淋巴結(jié)，術(shù)中除常規(guī)需要清掃的淋巴結(jié)外，需注意其他腫大可疑的淋巴結(jié)，必要時結(jié)合實際情況進(jìn)行擴(kuò)大清掃[13]。胰頭癌累及血管時，常需切除病變血管，否則極易殘留腫瘤組織引起術(shù)后復(fù)發(fā) 。對需要聯(lián)合血管切除重建的患者，3D可視化定量分析可精準(zhǔn)測量受累血管的范圍，并模擬手術(shù)過程中不同的血管切除方式和重建方案[14]。本組患者在數(shù)字化技術(shù)輔助下手術(shù)，術(shù)后CA199較術(shù)前明顯下降，且隨訪3個月未見復(fù)發(fā)，獲得滿意療效。

胰十二指腸切除術(shù)操作范圍內(nèi)涉及相對常見的血管變異類型為肝動脈變異 [15]。肝動脈的異常走行可能導(dǎo)致術(shù)中意外損傷，導(dǎo)致大出血，且術(shù)中損傷肝動脈后，術(shù)后可能導(dǎo)致并發(fā)癥的風(fēng)險升高，如肝功能不全、肝膿腫、膽瘺等。如圖1A所示，肝右動脈出現(xiàn)罕見的變異，直接起源于肝總動脈，且從較低位置向右側(cè)走行進(jìn)入肝臟，貼附于胰頭腫瘤上極。若術(shù)前未發(fā)現(xiàn)或無預(yù)處理方案，術(shù)中損傷肝右動脈的風(fēng)險較高。3D可視化技術(shù)對于血管變異分析的優(yōu)勢尤為明顯，通過3D立體模型多角度觀察血管起源及走行，準(zhǔn)確把握變異血管的走形以及與腫瘤的空間距離關(guān)系，有助降低血管損傷風(fēng)險，保障術(shù)中操作安全。此外，胰瘺是影響手術(shù)安全性的主要并發(fā)癥之一[16]。術(shù)后胰瘺與圍術(shù)期感染、出血和病死率密切相關(guān)。3D可視化模型可清楚辨認(rèn)胰管走行、受累及變異的情況（圖1C、F），指導(dǎo)胰管支撐管的放置，對胰液的通暢引流、降低胰瘺發(fā)生率具有實用價值。

術(shù)前精準(zhǔn)的評估和合理的手術(shù)策略對提高手術(shù)的安全性至關(guān)重要。術(shù)前使用3D可視化分析，掌握腫瘤及周圍血管、組織的解剖細(xì)節(jié)，獲得精準(zhǔn)的術(shù)前評估和完善的手術(shù)方案，同時術(shù)中結(jié)合3D打印模型的實時比對，引導(dǎo)重要脈管的分離和腫瘤病灶的切除，可在一定程度上降低術(shù)中損傷風(fēng)險，提高手術(shù)的安全性。本組患者均未出現(xiàn)致命性的術(shù)中、術(shù)后并發(fā)癥，且手術(shù)效果良好。

綜上所述，術(shù)前通過數(shù)字化技術(shù)所獲得的3D數(shù)據(jù)及3D打印模型，提供了比普通醫(yī)學(xué)影像資料更加詳細(xì)的解剖學(xué)信息，實現(xiàn)了由2D到3D、由平面到立體的轉(zhuǎn)變。此技術(shù)適用于胰頭癌的術(shù)前規(guī)劃和術(shù)中引導(dǎo)，有助于提高手術(shù)成功率，降低手術(shù)風(fēng)險，充分體現(xiàn)精準(zhǔn)外科的理念，具有臨床推廣價值。

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（收稿日期：2020-09-11）

（本文編輯：林燕薇）