鄭滿堂 崔振宇 馬濤 安豐 郭景陽 范粱 韓樹剛 楊文增

腹腔鏡腎部分切除術(shù)（laparoscopic partial nephrectomy，LPN）療效與根治性腎切除術(shù)（radical nephrectomy，RN）無明顯差異，是目前治療腎腫瘤最常用的手術(shù)方式，在臨床上已得到廣泛的應(yīng)用[1]。與傳統(tǒng)腹腔鏡手術(shù)相比，達芬奇機器人手術(shù)系統(tǒng)有很大的改進，其主要優(yōu)勢包括高清晰的3D成像系統(tǒng)、可以過濾人手的生理震顫和多個多關(guān)節(jié)靈活穩(wěn)定的機械臂等，有利于腎腫瘤的精準切除和創(chuàng)面的縫合[2]。當腫瘤或病變位于器官深部時，例如腎內(nèi)生性腫瘤，在手術(shù)中通常很難定位[3-4]。在三維可視化技術(shù)重建的腎腫瘤三維模型中，腫瘤和腎血管系統(tǒng)呈實質(zhì)狀態(tài)，而腎臟呈半透明狀態(tài)，這為理解腎內(nèi)生性腫瘤等復(fù)雜腎腫瘤的解剖特征提供了很大的便利[5-7]。三維可視化技術(shù)與機器人手術(shù)的結(jié)合為泌尿外科醫(yī)師提供了有力的工具，幫助醫(yī)師實現(xiàn)術(shù)前規(guī)劃和術(shù)中導航，最大程度減少對腎功能的損傷?；诖耍狙芯繉⑷S可視化技術(shù)與達芬奇機器人手術(shù)系統(tǒng)相結(jié)合，旨在探討其在腎內(nèi)生性腫瘤治療中的臨床應(yīng)用效果。

1 對象和方法

1.1 對象 選取2021年3至11月河北大學附屬醫(yī)院收治的腎內(nèi)生性腫瘤患者25例為研究對象，其中男12例，女 13 例；年齡 29～68（50.5±2.5）歲；BMI 20.05～27.14（24.01±1.80）kg/m2；左側(cè)14例，右側(cè)11例；腫瘤直徑1.1～6.4（3.7±0.9）cm；TNM 分期：T1aN0M016 例，T1bN0M09 例；R.E.N.A.L.評分8～11（9.1±1.3）分；術(shù)前血肌酐57.1～97.2（80.3±8.9）μmol/L。所有患者均經(jīng)評估符合手術(shù)適應(yīng)證，并簽署知情同意書。本研究經(jīng)醫(yī)院醫(yī)學倫理委員會批準。

1.2 三維可視化技術(shù) 術(shù)前患者行腎平掃+增強CT檢查和腎動脈CT造影（CT angiography，CTA）檢查（圖1），CT圖像以醫(yī)療數(shù)字影像傳輸協(xié)議（digital imaging and communications in medicine，DICOM）格式導出并發(fā)送給醫(yī)學圖像重建工程師，該工程師負責腎臟三維模型重建，可用于術(shù)前模擬和術(shù)中導航[8]。

圖1 腎內(nèi)生性腫瘤術(shù)前CT檢查所見（A：腫瘤位于腎上極；B：腫瘤位于腎下極）

1.3 三維可視化技術(shù)術(shù)前規(guī)劃 三維可視化技術(shù)可以顯示腎腫瘤與腎血管系統(tǒng)及集合系統(tǒng)的毗鄰關(guān)系（圖2），使外科醫(yī)師術(shù)前對腫瘤的解剖結(jié)構(gòu)有更充分的認識，從而幫助其規(guī)劃腫瘤的切除路徑和范圍。在模擬的三維空間中，外科醫(yī)師可以依據(jù)重建的模型進行術(shù)前規(guī)劃，從而對手術(shù)有一個清晰的認識，實現(xiàn)對手術(shù)過程中可能出現(xiàn)緊急情況的預(yù)測，在手術(shù)中防止慌亂出錯。

圖2 三維可視化技術(shù)重建

1.4 手術(shù)方式 取健側(cè)臥位，于鎖骨中線髂前上棘水平處切開1.5 cm，置入12 mm Trocar套管針，作為鏡頭孔，分別于腋前線及腋后線肋緣下2 cm處切開1 cm，置入8 mm Trocar套管針，作為1臂和2臂通道，于腋前線Trocar腹側(cè)8 cm處切開1 cm，置入8 mm Trocar套管針，作為輔助孔；啟動達芬奇機器人手術(shù)系統(tǒng)，連接機械臂，經(jīng)后腹腔行手術(shù)操作。

分離腎臟周圍脂肪顯露腎臟后，連接三維可視化技術(shù)系統(tǒng)，將三維模型數(shù)據(jù)導入達芬奇機器人手術(shù)系統(tǒng)，使虛擬的三維模型與手術(shù)實時影像同時呈現(xiàn)在術(shù)者和醫(yī)學影像工程師面前。由工程師對重建的三維模型進行位置、角度及大小等調(diào)節(jié)，實現(xiàn)半透明的腎臟三維模型與實時影像的腎臟輪廓的匹配。三維模型中腫瘤和腎血管系統(tǒng)呈實質(zhì)狀態(tài)，術(shù)者以此為依據(jù)進行腫瘤與血管的定位（圖3）。

圖3 機器人輔助手術(shù)術(shù)中圖像（A：術(shù)者及助手操作達芬奇機器人手術(shù)系統(tǒng)；B：術(shù)中影像；C：三維模型與術(shù)中影像實時融合）

在三維模型導航下迅速定位需要阻斷的腎動脈的位置，小心分離并顯露腎動脈，單極電刀或雙極電刀結(jié)合小心游離，仔細探查腎表面未見明顯外突改變，選擇性夾閉腎動脈，觀察腎臟顏色蒼白區(qū)域。在三維可視化技術(shù)的引導下，沿定位點切開正常腎臟組織，尋及腫瘤，發(fā)現(xiàn)腫瘤較周圍正常組織顏色明顯蒼白，切除腫瘤（圖4），仔細觀察未見腫物殘留及腎盂損傷。

圖4 術(shù)中切除的腫瘤組織

用3-0、2-0 V-lock線貫穿基底縫合腎創(chuàng)面，嚴密縫合血管斷端，且不留死腔。解除腎動脈阻斷，觀察腎臟顏色逐漸恢復(fù)至術(shù)前。2-0 V-lock線連續(xù)縫合腎周脂肪，恢復(fù)腎周脂肪連續(xù)性。置入腹膜后引流管，完整取出切除標本。

記錄三維模型與術(shù)中影像實時融合的時間、手術(shù)時間、術(shù)中估計出血量、腎動脈阻斷時間、有無并發(fā)癥及切緣陽性情況。

1.5 三維模型對醫(yī)師治療建議影響比較 邀請5名臨床經(jīng)驗超過10年的泌尿外科醫(yī)師參與研究，每名醫(yī)師隨機選取25例患者中的10例患者，并且醫(yī)師不知情患者的其他臨床資料，醫(yī)師先后閱讀10例患者的CT圖像和重建的三維模型，并給出自己閱讀不同影像資料后的治療建議。分別統(tǒng)計閱讀三維模型前后5名醫(yī)師對50例患者的治療建議。

1.6 統(tǒng)計學處理 采用SPSS 26.0統(tǒng)計軟件。計量資料以表示，手術(shù)前后血肌酐比較采用配對樣本t檢驗。計數(shù)資料組間比較采用χ2檢驗。采用Pearson相關(guān)分析三維模型與術(shù)中影像實時融合的時間與手術(shù)時間的相關(guān)性。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 術(shù)中及術(shù)后隨訪情況分析 在三維可視化技術(shù)的輔助下，25例患者均順利切除腫瘤，均未轉(zhuǎn)為開放手術(shù)。三維模型與術(shù)中影像實時融合的時間為22～36（29.2±4.1）min，手術(shù)時間為65～120（92.4±14.2）min，術(shù)中估計出血量為 50～180（100.6±8.3）ml，腎動脈阻斷時間為15～25（19.1±3.2）min，無術(shù)后發(fā)熱、繼發(fā)出血或漏尿等并發(fā)癥。術(shù)后病理診斷腎透明細胞癌20例，乳頭狀細胞癌4例，血管平滑肌脂肪瘤1例；無切緣陽性患者。術(shù)后隨訪3～6（4.3±0.5）個月，術(shù)后血肌酐 58.2～101.3（83.1±8.5）μmol/L，與術(shù)前的（80.3±8.9）μmol/L比較，差異無統(tǒng)計學意義（t=-1.163，P＞0.05）。術(shù)后3個月復(fù)查腎臟CT平掃及增強，均未發(fā)現(xiàn)復(fù)發(fā)。

2.2 三維模型與術(shù)中影像實時融合的時間與手術(shù)時間的相關(guān)性分析 Pearson相關(guān)分析顯示三維模型與術(shù)中影像實時融合的時間與手術(shù)時間呈負相關(guān)（r=-0.975，P＜0.01）。

2.3 閱讀三維模型前后治療建議的比較 5名醫(yī)師閱讀完CT圖像后選擇腎部分切除術(shù)的比例為82.0%（41/50），而5名醫(yī)師中有3名醫(yī)師在閱讀三維模型后分別對2、2和3例患者的治療建議發(fā)生了改變，由腎全切術(shù)改為腎部分切除術(shù)，即治療建議選擇腎部分切除術(shù)的比例為96.0%（48/50）。醫(yī)生閱讀三維模型前后選取腎部分切除術(shù)的比例比較差異有統(tǒng)計學意義（χ2=5.005，P＜0.05）。

3 討論

隨著人們健康意識的提升和檢查技術(shù)的進步，外凸率較低的腎腫瘤檢出率越來越高。關(guān)于此類腫瘤國內(nèi)外學者仍未有統(tǒng)一的定義。Black等[9]將被正常腎組織完全包圍的腫瘤定義為中央型腎腫瘤。Brown等[10]認為腫瘤邊緣距離腎集合系統(tǒng)或者腎門部血管＜5 mm的腎腫瘤即可定義為中央型腎腫瘤。Gu等[11]將完全腎內(nèi)生性腫瘤定義為R.E.N.A.L.評分系統(tǒng)的E評分為3分的腎腫瘤。Finley等[12]采取了不同的標準，將在CT上發(fā)現(xiàn)病變超出腎實質(zhì)邊界的百分比＜40%的腎腫瘤定義為腎內(nèi)生性腫瘤。本研究認為Finley等[12]對腎內(nèi)生性腫瘤的定義在臨床上的意義更大，并以此定義選取腎內(nèi)生性腫瘤患者納入研究。腎內(nèi)生性腫瘤具有特殊的解剖位置，目前已經(jīng)成為困擾泌尿外科醫(yī)師的一大難題。如果通過三維可視化技術(shù)實現(xiàn)術(shù)前模擬和術(shù)中導航，將會對腎內(nèi)生性腫瘤的治療產(chǎn)生極大的幫助[13]。

外科醫(yī)師以往采用術(shù)中超聲來定位腫瘤，但是超聲定位的學習曲線長，同時術(shù)中超聲探頭的方向和角度不斷變化，很難精確定位腫瘤的位置[14-15]；當腫瘤與正常的腎實質(zhì)等回聲時，超聲無法明確判斷腫瘤與正常腎實質(zhì)之間的界限[16]。因此術(shù)中超聲定位腎內(nèi)生性腫瘤時仍然存在很多的問題。近年來，影像技術(shù)不斷發(fā)展，出現(xiàn)了以二維CT圖像為基礎(chǔ)構(gòu)建三維模型的三維可視化技術(shù)。與傳統(tǒng)的CT圖像相比，三維模型可以更好地顯示腎血管系統(tǒng)、集合系統(tǒng)及腫瘤的解剖關(guān)系，因此在重建的模型上可以精準的定位腎內(nèi)生性腫瘤。在閱讀三維腎臟模型后可以明確腫瘤的解剖位置，進而制定手術(shù)方案，實現(xiàn)術(shù)前規(guī)劃；而且術(shù)中三維模型可以與實時影像相結(jié)合，實現(xiàn)術(shù)中導航，使術(shù)者在手術(shù)操作時心中有數(shù)，臨危不亂。

Antonelli等[17]通過對比二維CT圖片和三維重建影像發(fā)現(xiàn)閱讀三維重建影像的平均時間更短，不同觀察者之間的一致性更高，比閱讀CT平掃圖像效率更高。Bertolo等[18]對臨床經(jīng)驗不同、學歷不同的醫(yī)師的研究發(fā)現(xiàn)，3D可視化技術(shù)幫助更多的醫(yī)師選擇腎部分切術(shù)。但以上結(jié)論以外科醫(yī)師主觀的意見為基礎(chǔ)，缺乏客觀數(shù)據(jù)來支持。本研究選取腎內(nèi)生性腫瘤的患者進行研究，從客觀臨床資料和三維模型對醫(yī)師治療建議的主觀影響兩方面進行論證，發(fā)現(xiàn)三維可視化技術(shù)聯(lián)合機器人手術(shù)，可使更多的腎內(nèi)生性腫瘤患者選擇腎部分切除術(shù)；而且在術(shù)中導航的情況下，尋找并阻斷腎血管以及切除腫瘤的速度大大提高，這一效果在解剖情況復(fù)雜的患者中更加明顯，三維重建模型與術(shù)中的實時影像的匹配度越高，手術(shù)時間越短；這與隨著術(shù)中導航的時間的增加總體的手術(shù)時間有減少的趨勢的研究結(jié)果相吻合。Wunderlich等[19]研究發(fā)現(xiàn)三維重建影像可以準確的呈現(xiàn)腫瘤與集合系統(tǒng)和血管之間的關(guān)系，術(shù)者閱讀三維重建影像后可以充分理解腫瘤的解剖結(jié)構(gòu)，這為復(fù)雜腎腫瘤的術(shù)前模擬和預(yù)測手術(shù)風險提供了極大的幫助。Porpiglia等[20]根據(jù)是否進行高精度三維（hyperaccuracy three-Dimensional，HA3D）重建分組進行對照研究，發(fā)現(xiàn)采用HA3D重建技術(shù)術(shù)前模擬分支腎動脈的阻斷是可行和有效的。經(jīng)過術(shù)前模擬后，所有患者均實現(xiàn)了動脈的選擇性阻斷，并成功進行了機器人輔助腹腔鏡下腎部分切除術(shù)（robot-assisted laparoscopic partial nephrectomy，RAPN），但兩組對腎功能的影響并無明顯的差異。國內(nèi)一些學者研究發(fā)現(xiàn)三維重建技術(shù)有利于復(fù)雜性腎腫瘤LPN術(shù)后腎功能的保護，減少腎實質(zhì)的丟失[21]。本研究進一步將三維模型與機器人手術(shù)平臺相結(jié)合，將三維腎臟模型與實時術(shù)中畫面融合，為醫(yī)師術(shù)中導航提供了極大的便利。而且在術(shù)中導航的指引下，實際手術(shù)情況和術(shù)前規(guī)劃的手術(shù)方式基本一致，同時對患者的腎功能也得到了很好的保留。總之，三維可視化技術(shù)可以直觀的呈現(xiàn)腫瘤與腎血管系統(tǒng)和集合系統(tǒng)之間的關(guān)系，提高術(shù)者讀片效率，并以此為依據(jù)進行術(shù)前規(guī)劃；重建的三維腎臟模型與實時的手術(shù)畫面相結(jié)合，幫助術(shù)者實時定位，術(shù)中操作也更加從容；在術(shù)中導航的指引下手術(shù)的流程與術(shù)前的規(guī)劃基本一致，順利完成RAPN。并且術(shù)前及術(shù)后血肌酐水平比較差異無統(tǒng)計學意義，腎功能得到了很好的保護。三維可視化技術(shù)與機器人輔助部分腎切除術(shù)相結(jié)合，為腎內(nèi)生性腫瘤的治療提供了極大的方便，提高了手術(shù)的安全性和準確性。此外三維可視化模型能使患者及其家屬更直觀地了解病情和手術(shù)方案，方便醫(yī)患溝通，從而降低醫(yī)患矛盾的發(fā)生風險。

本研究為小樣本量的回顧性研究，將來還需要進行更大范圍的前瞻性多中心隨機對照研究。目前進行術(shù)中導航時三維模型不能自動調(diào)整角度和圖像大小，使投影與目標相對應(yīng)，影響術(shù)中導航效果。如何實現(xiàn)自動配準是今后需要解決的關(guān)鍵問題。