腹腔鏡胃癌手術的技術新進展與啟示

林周盛，陳新華 (南方醫科大學：第二臨床醫學院,南方醫院普通外科,廣東 廣州5055)

0 引言

從開放手術到腹腔鏡手術,消化道外科手術實現了質的飛越。從腹腔鏡膽囊切除術,到腹腔鏡腸癌手術,再到腹腔鏡胃癌手術；從腹腔鏡早期胃癌手術,再到腹腔鏡進展期胃癌手術——腹腔鏡手術的適應證不斷擴大,并且逐漸通過研究證實了其安全性和有效性。大量循證醫學證據已經表明腹腔鏡胃癌手術和開放手術相比,具有手術切口小、術中失血量少、術后疼痛和炎癥反應輕、胃腸功能恢復快、術后住院時間短、美容效果好等優勢,而且腫瘤學療效與開放手術相當［1－4］。

腹腔鏡外科之后衍生的第三代外科技術——機器人手術外科,并沒有在腹腔鏡手術基礎上實現革命性改變。達芬奇機器人手術系統于2000年獲得FDA批準用于臨床,在2002年首次應用于胃癌治療［5］。達芬奇機器人手術系統具有清晰的三維視野、更加靈活的人工關節設計、自動濾除顫抖功能等,在進行復雜手術時,較腹腔鏡手術具有很大優勢。然而機器人手術目前存在操作臂體積大、移動差、觸覺反饋效果差、術前連接準備時間長等缺陷,其手術高費用問題也一直難以解決,限制了其臨床應用,使其發展極其緩慢,如何平衡其優勢和缺點,以獲得更好的經濟學效益,值得關注。由于目前機器人外科技術并無在腹腔鏡技術基礎上實現新的質的突破,腹腔鏡胃切除手術新研究方向和進展主要聚焦于腹腔鏡手術上的醫療人力資源節約、技術精準化和自動化。

單孔和減孔腹腔鏡胃切除手術目前已經日趨成熟,正在被積極進行相關高級別循證醫學驗證,并同步完善相關硬件配套設施；在腹腔鏡手術微創基礎上,精準化和個體化的探索也正在有條不紊的進行,如基于影像學術中實時導航技術、納米碳注射和吲哚氰綠(indocyanine green,ICG)的淋巴結示蹤技術、前哨淋巴結導航手術(sentinel node navigation surgery,SNNS)等組織器官層面上的導航,以及光學相干斷層掃描(optical coherence tomography,OCT)和多光子成像(multi-photon imaging,MPI)技術等組織和細胞形態學層面上的導航,為精準化和個體化微創外科勾勒了美好的藍圖；腹腔鏡手術的人工智能自動化更是為腹腔鏡外科提供了無限可能,目前處于初步設想時期。回顧腹腔鏡胃癌手術的發展之路,可以展望,隨著人工智能的發展,這些技術在腹腔鏡胃癌手術上的應用一定會實現。

1 單孔和減孔腹腔鏡手術技術

隨著腹腔鏡技術的成熟、微創理念的深入、相關器械的改進以及醫生手術技藝的提高,醫生和患者也進一步追求更加微創化的腹腔鏡手術,微創腹腔鏡手術已逐漸從最初的多孔(3至5孔)發展至單孔或減孔腹腔鏡手術。單孔腹腔鏡手術(single-incision laparoscopic surgery,SILS)是在腹壁的單切口置入單孔操作平臺,通過多個套管分別置入腹腔鏡及操作器械完成手術［6］。由于臍部存在自然褶皺,術后切口美觀、瘢痕小、創傷輕,目前SILS多選擇臍周做切口,即經臍單孔腹腔鏡技術(transumbilical singleincision laparoscopic surgery,TUSILS)［6］。

1992年,Pelosi等［7］首次開展了全世界第一例單孔腹腔鏡子宮切除術。隨后單孔腹腔鏡技術陸續在膽囊切除、闌尾切除、腎上腺切除等方面進行嘗試與應用［8－10］。 2008年,單孔腹腔鏡技術在結直腸手術方面的應用也首次得到報道［11］,此后便在結直腸手術的治療方面得到了迅速的發展,到目前已有多項前瞻性隨機對照試驗(randomized controlled trial,RCT)的結果證明了單孔腹腔鏡行結直腸癌手術與傳統腹腔鏡手術相比,在安全性與有效性等方面沒有明顯差異［12－15］。而SILS在胃癌方面的應用較晚,直到2011年Omori等［16］才首次報道了單孔腹腔鏡手術在早期胃癌方面的應用,他們成功對7例早期胃癌患者行單孔腹腔鏡遠端胃切除術,術中無一病例需要中轉為傳統多孔腹腔鏡手術或開腹手術,也無圍手術期嚴重并發癥或死亡病例出現。

此后,一些單中心小樣本量的研究逐漸對單孔腹腔鏡手術在早期胃癌各種術式與不同淋巴結清掃方式中 進行 嘗 試 應用［17－20］。 2014 年,Ahn 等［21］對50例行單孔腹腔鏡遠端胃切除術和50例行傳統多孔腹腔鏡手術患者進行對比研究的結果顯示,單孔腹腔鏡手術與傳統多孔腹腔鏡手術相比,兩者手術時間(144.5vs140.3 min,P＝0.561)和淋巴結清掃數(51.7±16.3vs52.4±17.9,P＝0.836)無明顯差異,而單孔腹腔鏡手術術中出血量(50.5±31.5 mLvs87.5±79.6 mL,P＝0.007),手術當天疼痛評分(6.1±1.4vs6.9±1.5,P＝0.015),術后 1天疼痛評分(4.6±1.0vs5.5±1.4,P＜0.001),腸外鎮痛藥使用(0.8±1.0vs1.4±1.0,P＝0.020)和術后5天C反應蛋白水平(4.57±6.26 mg/Lvs8.51±5.25 mg/L,P＝0.008)均明顯較低。2016年,Omori等［22］的研究也得出了類似的結果,提示SILS對早期胃癌具有較高的安全性與有效性,但目前還缺乏大樣本高質量前瞻性臨床試驗對單孔腹腔鏡胃癌手術有效性與安全性的研究。

雖然目前SILS在早期胃癌的應用有了初步的發展,但單孔腹腔鏡手術本身仍存在許多不足之處,需要進一步研究并加以改進。SILS的手術器械都需要通過唯一的單切口進入腹腔,器械之間容易發生相互碰撞,扶鏡手也需要更加集中精力以提供較佳的手術視野,避免影響主刀操作［23］。另外,由于SILS缺少了傳統多孔腹腔鏡手術操作時的“三角關系”,對于腹腔器官組織的牽拉顯露較為困難,導致手術難度增加［23］,加之胃癌手術的解剖層面復雜,處理血管數目多,清掃淋巴結范圍廣泛,本身難度就較大［24］,因此單孔腹腔鏡胃癌手術對醫生手術技術的要求極高。較傳統腹腔鏡手術而言,年輕醫生學習掌握SILS的學習曲線也大大延長［6］,這對于單孔腹腔鏡胃癌手術的應用與推廣來說是一個不小的挑戰,在很大程度上阻礙了單孔腹腔鏡胃癌手術相關研究的開展,減慢了單孔腹腔鏡技術在胃癌應用上的發展。

鑒于目前SILS還存在以上不足之處,有部分學者更提倡推行減孔腹腔鏡手術在胃癌手術上的應用,認為其更具有較高的可學習性與易推廣性。減孔腹腔鏡手術是指在SILS臍部單切口的基礎上,增加一處長5 mm或12 mm的操作孔輔助完成手術,即“兩孔法”［6］。減孔腹腔鏡手術在結直腸手術上已經有了許多研究,證明了其安全性與有效性［25－28］。 早期胃癌治療上,關于減孔腹腔鏡遠端胃切除的研究［29－31］和減孔腹腔鏡全胃切除的研究［32－33］都逐漸在開展中。在這些研究結果中,盡管對于減孔腹腔鏡胃癌手術在手術時間、術中出血量、淋巴結清掃數目方面是否優于傳統腹腔鏡手術并沒有得出一致的結果,但這些研究結果都證實了減孔腹腔鏡胃癌手術在安全性與有效性上并不亞于傳統腹腔鏡胃癌手術［29－34］。

單孔或減孔腹腔鏡手術在微創效果上更加極致,使腹腔鏡手術對患者的機體和心理創傷進一步降低,人力資源成本節約的改進也是極為關鍵的。就目前而言,想要推動單孔或減孔腹腔鏡手術在胃癌治療上的應用得以快速發展,除了醫生技術水平的提高,相關配套器械的研發也需要進一步推進。

2 微創基礎上精準化和個體化手術

近年來,針對腹腔鏡手術存在管狀視野、缺乏觸感和縱深感,而且胃周血管走行復雜,解剖變異較多,易導致術中因淋巴結清掃而引起血管損傷的嚴重并發癥的缺點。出現了基于影像學術中實時導航技術、納米碳注射和 ICG 的淋巴結示蹤技術［35－36］、SNNS等組織器官層面上的導航［37］,以及OCT和MPI技術等組織和細胞形態學層面上的導航,使微創手術更加精準化、個體化,在根治的基礎上最大限度減少患者的創傷。

Marescaux等［38］于2004年報道了首例基于增強現實的腹腔鏡腎上腺手術導航技術,通過術前對擬手術部位進行CT三維重建,術中在患者實體上設立標定點以光學技術采集實時體位信息,并與三維數據進行圖像融合,從而引導術中導航。此后,增強現實的導航手術逐漸應用至肝臟、甲狀腺等實質臟器的腹腔鏡手術中［39］。但由于腹腔鏡胃腸手術具有血管解剖復雜、場景多變以及臟器易形變不固定等特點,光學跟蹤技術對其虛實圖像匹配性較差,對基于光學跟蹤的腹腔鏡胃腸手術導航技術目前國內外均鮮有人報道。陳韜等［40］在基于光學跟蹤系統的技術上,利用仿真手術模型對腹腔鏡胃腸手術術中動態導航進行了探索。他們以腹腔鏡胃癌手術中最關鍵的胰腺器官為對象,先通過計算機輔助技術對胰腺及其周圍血管進行虛擬三維模型重建并將其3D模型打印出來作為仿真手術模型,繼而通過光學跟蹤系統對虛擬手術場景坐標進行標定,并在仿真手術場景上對3D模型、訓練器鏡頭和腔鏡器械等進行標定,獲得仿真手術場景中標記點的坐標,最后進行虛擬手術場景和仿真手術場景的跟蹤匹配,實現了虛擬手術場景手術器械跟隨仿真手術場景手術器械實時同步精確移動的效果。雖然目前這種技術還處于通過仿真模型進行探索的過程,但其可能帶來胃癌腹腔鏡手術精準性與安全性的極大提升,具有巨大的發展潛力,值得進一步研究和探索。

納米碳注射和ICG技術、SNNS等淋巴結示蹤技術在現有腹腔鏡微創手術基礎上進行微轉移檢測可以實現選擇性保留功能胃切除、個體化縮小淋巴清掃和術后精確病理分期,從而為早期胃癌提供更加合理的個體化治療策略,但由于胃癌淋巴結轉移途徑錯綜復雜,而且存在跳躍轉移等情況,目前該類技術主要應用于早期胃癌的試驗階段；實時三維層析光學成像的OCT在消化道腫瘤外科領域具有巨大應用潛力,有望作為早期篩查、淋巴結光學活檢、精確手術導航、術中指導切除范圍的新技術,但距離實際應用還有漫長的路程需要摸索；MPI能夠提供實時的胃腸道組織結構和細胞形態學的信息,可應用于胃腸道腫瘤的光學活檢,可原位、實時評估腫瘤浸潤深度、轉移情況和外科手術切緣有無癌殘留,有望使胃腸道腫瘤外科提升到基于細胞組織學的精準層次,但臨床應用仍然處于初步探索階段。

3 人工智能（artificial intelligence， AI）自動化

AI是研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學,已成為全球新一輪科技革命和產業變革的著力點。近年來,AI醫療已迅速進入人們視野并在智能影像、智能病理、智能決策等方面得到應用,在外科領域也已逐步成為一項可普及、可推廣的技術。當人工智能與其他互補性技術結合時,可生成集成解決方案,如全自動機器人手術,已在神經外科、腹外科、胸外科、骨科、血管外科、整形外科等多個領域得到了廣泛的應用［41－48］。

在腹腔鏡技術本身自動化方面,最近以色列的Medical Surgery Technologies(MST)醫療器械研發公司已經研發出一套 AutoLapTM腹腔鏡定位系統——基于先進的圖像分析軟件平臺驅動,圖像引導系統通過虛擬屏幕覆蓋界面和無線控制單元與外科醫生進行交互。AutoLapTM系統的操作臂將可跟隨手術工具的運動,實時無縫地將腹腔鏡引導到所需位置,從而使術野保持最佳視角和距離。外科醫生通過使用手指或基于工具的無線控制單元接合和分離系統來維持系統操作的完整指令。此外,高級軟件還提供額外的功能,為外科醫生提供完整和自然的外科手術控制和最佳視野,并最大限度地減少手術過程中的用戶交互。該系統提高了手術臺的人體工程學、舒適性和協調性。日本也有簡易的腹腔鏡鏡子支架,可在一定程度上起到節約人力資源成本,消除由于助力疲勞、手顫、分心和溝通不暢造成的不精確和突然的運動。國內方面,陳新華等也正在對腹腔鏡自動化相關成套基礎設備和系統進行積極探究和專利申請,從基礎硬件設施裝備,如適用于單人操作的腹腔鏡手術器械(201821117290.8)、腹腔鏡鏡托(201721290336.1),到從術前影像坐標定位、圖像識別和語音控制等多個維度進行專利申請,形成一套系統,致力于在單孔/減孔胃切除手術基礎上實現更加極致的精準智能和節約醫療人力資源的“單人腹腔鏡胃切除手術”。

4 啟示與展望

回顧胃腸外科技術發展歷程,我們可以得到啟示,不斷追求微創化、精準化和人力資源節約化的趨勢不可阻擋。在目前腹腔鏡常規手術蓬勃發展的基礎上,隨著手術技藝的提高和設備的改善,單孔和減孔腹腔鏡手術也將逐漸通過高級別循證醫學的驗證成為常規手術,根治基礎上最大限度減少患者創傷的精準化和個體化腹腔鏡手術,在多學科技術協助下也將一步步實現。同時,學者們也開始探索和嘗試腹腔鏡智能自動化,而隨著人工智能時代的到來,智能自動化微創外科也將成為必然。