3D打印技術聯合3D腹腔鏡在胰腺囊性腫瘤精準手術中的應用

劉文瑛 楊劍 朱玉珍 吳黎明 朱劍華 譚勇 歐陽再興 黃從云

1汕頭大學附屬粵北人民醫院（廣東韶關512026）；2南方醫科大學珠江醫院（廣州510280）

胰腺囊性腫瘤（pancreatic cystic neoplasms，PCN）種類繁多，約占胰腺腫瘤的10%［1］，常見組織學類型包括：實性假乳頭狀瘤（solid pseudopapillary neoplasm，SPN）、黏液性囊腺瘤（mucinous cystic neoplasm，MCN）、漿液性囊腺瘤（serous cystic neoplasm，SCN）和導管內乳頭狀黏液性腫瘤（intraductal papillary mucinous neoplasm，IPMN）等［2-3］。隨著認識的不斷深入和現代診斷技術的進步，臨床診斷病例不斷增多，PCN 由少見病逐漸轉變為多發病、常見?。?］。PCN 多為良性腫瘤，但其潛在惡變可能性不一，臨床誤診誤治較多［5］；由于胰腺手術本身的特殊性，PCN 手術并發癥發生率和病死率同傳統胰腺手術基本一致［6］，為了提高PCN 診治水平，先后出臺了一些指南和共識［6-7］，為臨床實踐提供了支持，但仍然存在許多爭議［4］，新的臨床實踐證據和方法的不斷出現，挑戰和改變了一些傳統觀點［8］。腹腔鏡手術在胰腺外科應用的安全性、可行性同傳統手術相當，3D 打印等數字醫學技術和腹腔鏡微創外科技術的創新發展，推動了傳統胰腺外科向精準微創外科模式的轉變［9-10］，也為PCN 的規范化精準診治帶來新思路［11］。3D 腹腔鏡有著2D 腹腔鏡無法比擬的優勢，推動微創外科朝著更微創、更精準的方向發展，使胰腺手術的解剖更加細致精準［12］。本研究將3D 打印技術和3D 腹腔鏡微創技術聯合應用于胰腺囊性腫瘤外科手術治療，探討如何進一步提高PCN 的精準診治，效果良好，現總結報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料收集2015年6月至2019年9月粵北人民醫院行腹腔鏡手術治療的37 例胰腺囊性腫瘤患者臨床資料，分為：3D 打印技術聯合3D 腹腔鏡組（3D 組）20 例，傳統2D 腹腔鏡組（2D 組）17例。納入標準：（1）影像學及病理檢查診斷為良性、交界性或低度惡性的胰腺囊性腫瘤病變；（2）囊腫≥3 cm，主胰管擴張≥5 mm，有囊壁結節或囊腫生長較快；出現臨床癥狀，如腹痛、壓迫癥狀等；排除標準：（1）心肺等功能不全，腹腔鏡手術禁忌；（2）病理證實為胰腺惡性腫瘤；（3）中轉開腹。入院及術前充分告知病情，簽署由醫院倫理委員會批準的知情同意書和手術同意書。

1.2 方法

1.2.1 CT 掃描和數據收集患者常規行上腹部256排螺旋CT（美國GE公司）掃描，獲取亞毫米CT數據，將3D組的DICOM格式CT數據導出并儲存［13］。

1.2.2 三維重建、3D 打印將3D 組患者上腹部平掃期、動脈期、門靜脈期和平衡期薄層CT 數據導入3D-DOCTOR 4.0 軟件平臺，進行臟器和血管系統的三維重建，得到個體化的上腹部臟器三維重建模型［13］；對胰腺、腫瘤和血管等進行三維可視化處理，獲取胰腺腫瘤、血管、胰管及胰腺等的三維立體解剖和空間結構，明確解剖變異，測量腫瘤大小、胰管直徑和胰腺體積等，初步制定手術方案并進行仿真手術演練。三維重建模型以STL 格式導入ideaMaker 軟件，按正常大小切片處理后保存，鏈接Raise 3D 打印機（中國上海）使用可降解的聚乳酸材料打印出實物大小的3D 打印模型。通過3D 打印模型實景分析確認個體化精準解剖結構，論證、預演和優化手術方案，評估手術難點、風險，制訂應對方案。

1.2.3 手術方法采用氣管插管全麻，同一組醫師完成手術，3D 組采用德國STORZ 3D 高清腹腔鏡系統，術者佩戴3D 眼鏡，對照組采用德國STORZ 2D高清腹腔鏡系統。3D 組使用3D 打印、三維可視化模型術中實時指導。常規5 孔法操作，腹腔鏡胰十二指腸切除采用“洪氏一針法”行胰腸吻合術；保脾胰體尾切除術優先Kimura法，使用腹腔鏡下切割閉合器（Endo-GIA）切斷胰腺；胰腺腫瘤局部切除結合腹腔鏡超聲探查保護好胰管；術中保護好門靜脈、脾動靜脈等周圍重要血管、臟器；臍下腹部正中切口取出標本，留置腹腔引流管，術中常規冰凍病理學檢查明確腫瘤性質及切緣情況。

1.3 觀察指標記錄腫瘤直徑、手術時間、術中出血量、術后住院時間、并發癥（如胰瘺、胸腹腔積液、出血、腹腔感染等），以及隨訪情況。

1.4 統計學方法采用SPSS 21.0 統計軟件進行分析，計量資料采用（±s）表示，兩組間比較采用t檢驗，計數資料采用χ2檢驗，P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 患者基本情況兩組患者的年齡、性別、腫瘤大小等差異無統計學意義（P＞0.05），見表1。術前腫瘤標志物如癌胚抗原CEA、糖類抗原CA19-9、CA12-5 檢查結果均為陰性，3D 組腫瘤通過三維可視化技術測量的體積（74.9±58.2）mL。

2.2 三維可視化及3D 打印結果三維重建、三維可視化、3D 打印模型精準、立體、實景化再現3D 組患者個體化的上腹部三維解剖，能全方位、多角度觀察胰腺腫瘤、胰腺、血管及胰管等的空間三維立體解剖關系，精確把握原發性和繼發性的解剖變異，實景化評估手術風險、難點，預演、優化、制定個體化的手術方案，醫護團隊對病情、手術方案的理解高度一致。

2.3 手術結果兩組患者手術結果見表1，手術方式、術后病理結果差異無統計學意義（P＞0.05）；3D 組手術時間短于2D 組，術中出血量少于2D 組，術后住院時間短于2D 組，兩組比較差異有統計學意義（P＜0.05）；3D 組無B、C 級胰瘺，2D 組1 例B 級胰瘺，加強引流等保守治療后治愈；兩組均無出血、胸腹腔積液等并發癥發生。術后均獲隨訪，無復發。典型病例見圖1、2。

表1 患者臨床資料、圍手術期結果Tab.1 Clinical data of two groups ±s

表1 患者臨床資料、圍手術期結果Tab.1 Clinical data of two groups ±s

指標性別（男：女）年齡（歲）腫瘤直徑（cm）手術方式胰十二指腸切除術［例（%）］保脾胰體尾切除術［例（%）］聯合脾臟胰體尾切除術［例（%）］胰腺局部切除術［例（%）］手術時間（min）術中出血量（mL）病理診斷漿液性囊腺瘤［例（%）］黏液性囊腺瘤［例（%）］導管內乳頭狀黏液性腫瘤［例（%）］實性假性乳頭狀瘤［例（%）］胰腺神經內分泌瘤［例（%）］術后住院時間（d）術后隨訪（月）3D 組（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 組（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

圖1 3D 打印技術聯合3D 腹腔鏡胰十二指腸切除術Fig.1 Three-dimensional printing technology guided three-dimensional laparoscopic pancreaticoduodenectomy for PCN

3 討論

圖2 3D 打印技術聯合3D 腹腔鏡保脾胰體尾切除術Fig.2 Three-dimensional printing technology guided three-dimensional laparoscopic splenic-preserving distal pan-createctomy for PCN

胰腺囊性腫瘤的病理類型豐富且復雜，少數有潛在惡性或癌變可能，目前唯一可行的治療方法是手術切除，但手術并發癥發生率為30%，病死率為2.1%［6-7］。手術治療的高風險、PCN 惡變風險的不確定性等因素導致了外科手術治療和隨訪監測之間權衡的矛盾，目前存在“過度治療”和“延誤治療”的雙重擔憂［4，14］，故臨床診治策略和隨訪需根據各通用指南制定，并不斷探索解決指南未明確的問題［7，15］。精準外科時代，個體化的手術方案、根治性切除、損傷控制同樣也是PCN外科臨床須解決的問題［16］。3D 腹腔鏡符合更微創、更精準的微創外科發展需求，其優越性近年來在胰腺外科手術中同樣體現［12，17-18］。數字醫學技術推動了精準外科和微創外科的融合發展［19］，目前在胰腺外科的應用研究主要集中在胰腺癌［10，20-21］，其在PCN 診治中的應用少有報道。三維可視化技術用于PCN 術前規劃和手術指導，降低了手術并發癥發生率［22］。3D 打印技術是三維重建、三維可視化技術的進一步發展，其實景化的精準識別功能提高了肝膽胰外科手術的精準性［13，20，23］，但其在PCN 診治中的研究鮮有報道。筆者團隊一直致力于3D 打印技術的臨床應用［13，23］，在此基礎上，聯合3D打印技術和3D腹腔鏡用于PCN的術前規劃和手術指導，進一步提高PCN外科手術治療的精準性和安全性。

3.1 3D 打印技術在PCN 精準術前評估、手術規劃中的作用PCN 多為良性腫瘤，預后不同于惡性腫瘤；相比胰腺癌手術的“根治性切除重建”，PCN手術治療更需要強調以最小的創傷徹底清除病灶，獲得最大的臟器保護以達到最佳的康復效果［24］。對胰腺、血管和周圍臟器更加周全的保護就需要精準的術前評估和精細的手術規劃?；谌S可視化技術的3D打印技術是數字醫學的縱深發展，用于精準術前評估和精細的手術規劃［25］，在PCN中的作用優勢體現在：（1）強化解剖認識［26］。3D打印精細、逼真的三維立體物理模型幫助術者真實感知胰腺及周圍血管的解剖，可觸摸反饋清晰準確理解個體化的解剖結構和變異，是對三維可視化圖像模型清晰、立體、多角度反映個體化解剖的補充、升華和真實再現。（2）制定合理手術方案。精確把握病情和解剖是制定合理手術方案的前提，門靜脈、脾動靜脈的準確保護是保脾胰體尾切除等手術的關鍵點和難點，通過3D打印技術熟悉血管走行和解剖變異情況，以及血管壁的完整性和主要分支，確定手術是否安全可行，而非術中“邊做邊看”。（3）精細的手術規劃。通過3D 打印和三維可視化的優勢互補，“身臨其境”地模擬預演手術方案，精細規劃手術入路、離斷平面、血管等處理的難點和應對方案等［27］；同時手術團隊對解剖和手術方案的理解達到高度一致。本研究3D組術中所見同術前評估一致，毫無違和感，手術方式同手術規劃一致，保脾胰體尾切除均成功施行Kimura 法，手術過程安全順暢，未發生大出血等意外情況，手術時間短于2D組。

3.2 3D 打印技術聯合3D 腹腔鏡在PCN 精準手術中的作用3D 腹腔鏡高清的三維手術視野和手術操作縱深感，有利于精細的手術操作，在3D打印技術的精準解剖引導下，從三個方面提高了PCN 微創手術的安全性和精準性：（1）降低了手術難度。3D打印技術實現了“抽象”的CT二維影像到虛擬的三維圖像再到精準真實的實物解剖的完美過渡，術者對解剖的理解和術中所見完全重合，能快速準確地識別腫瘤邊界和血管走行，快速定位胰腺切除平面和手術路徑，有效地降低手術難度和風險。（2）提高了手術精準性，最大化保護正常胰腺組織。3D 腹腔鏡準確極致的景深感和空間分辨率極大地提高了術中精細操作，效果和體驗明顯優于2D腹腔鏡。保脾胰體尾切除術中，3D打印技術精準定位脾動靜脈走行，確定最佳手術斷面，3D 腹腔鏡下精細分離脾臟和血管，保護了脾臟的血供和功能。在胰十二指腸切除上，二者的配合使用，使血管、膽管和胰管的解剖分離更加精準；3D腹腔鏡下順暢準確的縫合等操作，保障了消化道重建的質量。故3D組的手術時間和書中出血明顯低于2D 組。（3）減少了手術創傷，精準的解剖定位和精細的手術解剖減少了手術創傷，減少了術中出血，縮短了手術時間，利于術后的快速康復。3D組良好手術效果、低手術并發癥發生率和住院時間短均得益于3D 打印技術術中精準引導和3D腹腔鏡的精細操作。

3.3 不足和展望本研究為回顧性分析，樣本量較少，下一步研究筆者將繼續收集擴大樣本量，對不同類型PCN 分別研究。三維重建、3D 打印的高耗材成本和較長的學習時間曲線限制了其廣泛應用，打印設備的精細度有待不斷提升。

3D 打印技術和3D 腹腔鏡在PCN 精準外科手術治療中的聯合應用安全、精準、可靠，相信隨著數字醫學技術和3D 腹腔鏡技術的發展，PCN 精準外科診治亦會不斷向前發展。