林周盛，陳新華 (南方醫(yī)科大學(xué)：第二臨床醫(yī)學(xué)院,南方醫(yī)院普通外科,廣東 廣州5055)

0 引言

從開放手術(shù)到腹腔鏡手術(shù),消化道外科手術(shù)實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛越。從腹腔鏡膽囊切除術(shù),到腹腔鏡腸癌手術(shù),再到腹腔鏡胃癌手術(shù)；從腹腔鏡早期胃癌手術(shù),再到腹腔鏡進(jìn)展期胃癌手術(shù)——腹腔鏡手術(shù)的適應(yīng)證不斷擴(kuò)大,并且逐漸通過研究證實(shí)了其安全性和有效性。大量循證醫(yī)學(xué)證據(jù)已經(jīng)表明腹腔鏡胃癌手術(shù)和開放手術(shù)相比,具有手術(shù)切口小、術(shù)中失血量少、術(shù)后疼痛和炎癥反應(yīng)輕、胃腸功能恢復(fù)快、術(shù)后住院時(shí)間短、美容效果好等優(yōu)勢,而且腫瘤學(xué)療效與開放手術(shù)相當(dāng)［1－4］。

腹腔鏡外科之后衍生的第三代外科技術(shù)——機(jī)器人手術(shù)外科,并沒有在腹腔鏡手術(shù)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)革命性改變。達(dá)芬奇機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)于2000年獲得FDA批準(zhǔn)用于臨床,在2002年首次應(yīng)用于胃癌治療［5］。達(dá)芬奇機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)具有清晰的三維視野、更加靈活的人工關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)、自動(dòng)濾除顫抖功能等,在進(jìn)行復(fù)雜手術(shù)時(shí),較腹腔鏡手術(shù)具有很大優(yōu)勢。然而機(jī)器人手術(shù)目前存在操作臂體積大、移動(dòng)差、觸覺反饋效果差、術(shù)前連接準(zhǔn)備時(shí)間長等缺陷,其手術(shù)高費(fèi)用問題也一直難以解決,限制了其臨床應(yīng)用,使其發(fā)展極其緩慢,如何平衡其優(yōu)勢和缺點(diǎn),以獲得更好的經(jīng)濟(jì)學(xué)效益,值得關(guān)注。由于目前機(jī)器人外科技術(shù)并無在腹腔鏡技術(shù)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)新的質(zhì)的突破,腹腔鏡胃切除手術(shù)新研究方向和進(jìn)展主要聚焦于腹腔鏡手術(shù)上的醫(yī)療人力資源節(jié)約、技術(shù)精準(zhǔn)化和自動(dòng)化。

單孔和減孔腹腔鏡胃切除手術(shù)目前已經(jīng)日趨成熟,正在被積極進(jìn)行相關(guān)高級別循證醫(yī)學(xué)驗(yàn)證,并同步完善相關(guān)硬件配套設(shè)施；在腹腔鏡手術(shù)微創(chuàng)基礎(chǔ)上,精準(zhǔn)化和個(gè)體化的探索也正在有條不紊的進(jìn)行,如基于影像學(xué)術(shù)中實(shí)時(shí)導(dǎo)航技術(shù)、納米碳注射和吲哚氰綠(indocyanine green,ICG)的淋巴結(jié)示蹤技術(shù)、前哨淋巴結(jié)導(dǎo)航手術(shù)(sentinel node navigation surgery,SNNS)等組織器官層面上的導(dǎo)航,以及光學(xué)相干斷層掃描(optical coherence tomography,OCT)和多光子成像(multi-photon imaging,MPI)技術(shù)等組織和細(xì)胞形態(tài)學(xué)層面上的導(dǎo)航,為精準(zhǔn)化和個(gè)體化微創(chuàng)外科勾勒了美好的藍(lán)圖；腹腔鏡手術(shù)的人工智能自動(dòng)化更是為腹腔鏡外科提供了無限可能,目前處于初步設(shè)想時(shí)期。回顧腹腔鏡胃癌手術(shù)的發(fā)展之路,可以展望,隨著人工智能的發(fā)展,這些技術(shù)在腹腔鏡胃癌手術(shù)上的應(yīng)用一定會(huì)實(shí)現(xiàn)。

1 單孔和減孔腹腔鏡手術(shù)技術(shù)

隨著腹腔鏡技術(shù)的成熟、微創(chuàng)理念的深入、相關(guān)器械的改進(jìn)以及醫(yī)生手術(shù)技藝的提高,醫(yī)生和患者也進(jìn)一步追求更加微創(chuàng)化的腹腔鏡手術(shù),微創(chuàng)腹腔鏡手術(shù)已逐漸從最初的多孔(3至5孔)發(fā)展至單孔或減孔腹腔鏡手術(shù)。單孔腹腔鏡手術(shù)(single-incision laparoscopic surgery,SILS)是在腹壁的單切口置入單孔操作平臺(tái),通過多個(gè)套管分別置入腹腔鏡及操作器械完成手術(shù)［6］。由于臍部存在自然褶皺,術(shù)后切口美觀、瘢痕小、創(chuàng)傷輕,目前SILS多選擇臍周做切口,即經(jīng)臍單孔腹腔鏡技術(shù)(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(shù)。隨后單孔腹腔鏡技術(shù)陸續(xù)在膽囊切除、闌尾切除、腎上腺切除等方面進(jìn)行嘗試與應(yīng)用［8－10］。 2008年,單孔腹腔鏡技術(shù)在結(jié)直腸手術(shù)方面的應(yīng)用也首次得到報(bào)道［11］,此后便在結(jié)直腸手術(shù)的治療方面得到了迅速的發(fā)展,到目前已有多項(xiàng)前瞻性隨機(jī)對照試驗(yàn)(randomized controlled trial,RCT)的結(jié)果證明了單孔腹腔鏡行結(jié)直腸癌手術(shù)與傳統(tǒng)腹腔鏡手術(shù)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(yīng)用較晚,直到2011年Omori等［16］才首次報(bào)道了單孔腹腔鏡手術(shù)在早期胃癌方面的應(yīng)用,他們成功對7例早期胃癌患者行單孔腹腔鏡遠(yuǎn)端胃切除術(shù),術(shù)中無一病例需要中轉(zhuǎn)為傳統(tǒng)多孔腹腔鏡手術(shù)或開腹手術(shù),也無圍手術(shù)期嚴(yán)重并發(fā)癥或死亡病例出現(xiàn)。

此后,一些單中心小樣本量的研究逐漸對單孔腹腔鏡手術(shù)在早期胃癌各種術(shù)式與不同淋巴結(jié)清掃方式中 進(jìn)行 嘗 試 應(yīng)用［17－20］。 2014 年,Ahn 等［21］對50例行單孔腹腔鏡遠(yuǎn)端胃切除術(shù)和50例行傳統(tǒng)多孔腹腔鏡手術(shù)患者進(jìn)行對比研究的結(jié)果顯示,單孔腹腔鏡手術(shù)與傳統(tǒng)多孔腹腔鏡手術(shù)相比,兩者手術(shù)時(shí)間(144.5vs140.3 min,P＝0.561)和淋巴結(jié)清掃數(shù)(51.7±16.3vs52.4±17.9,P＝0.836)無明顯差異,而單孔腹腔鏡手術(shù)術(shù)中出血量(50.5±31.5 mLvs87.5±79.6 mL,P＝0.007),手術(shù)當(dāng)天疼痛評分(6.1±1.4vs6.9±1.5,P＝0.015),術(shù)后 1天疼痛評分(4.6±1.0vs5.5±1.4,P＜0.001),腸外鎮(zhèn)痛藥使用(0.8±1.0vs1.4±1.0,P＝0.020)和術(shù)后5天C反應(yīng)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(jié)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(zhì)量前瞻性臨床試驗(yàn)對單孔腹腔鏡胃癌手術(shù)有效性與安全性的研究。

雖然目前SILS在早期胃癌的應(yīng)用有了初步的發(fā)展,但單孔腹腔鏡手術(shù)本身仍存在許多不足之處,需要進(jìn)一步研究并加以改進(jìn)。SILS的手術(shù)器械都需要通過唯一的單切口進(jìn)入腹腔,器械之間容易發(fā)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(shù)視野,避免影響主刀操作［23］。另外,由于SILS缺少了傳統(tǒng)多孔腹腔鏡手術(shù)操作時(shí)的“三角關(guān)系”,對于腹腔器官組織的牽拉顯露較為困難,導(dǎo)致手術(shù)難度增加［23］,加之胃癌手術(shù)的解剖層面復(fù)雜,處理血管數(shù)目多,清掃淋巴結(jié)范圍廣泛,本身難度就較大［24］,因此單孔腹腔鏡胃癌手術(shù)對醫(yī)生手術(shù)技術(shù)的要求極高。較傳統(tǒng)腹腔鏡手術(shù)而言,年輕醫(yī)生學(xué)習(xí)掌握SILS的學(xué)習(xí)曲線也大大延長［6］,這對于單孔腹腔鏡胃癌手術(shù)的應(yīng)用與推廣來說是一個(gè)不小的挑戰(zhàn),在很大程度上阻礙了單孔腹腔鏡胃癌手術(shù)相關(guān)研究的開展,減慢了單孔腹腔鏡技術(shù)在胃癌應(yīng)用上的發(fā)展。

鑒于目前SILS還存在以上不足之處,有部分學(xué)者更提倡推行減孔腹腔鏡手術(shù)在胃癌手術(shù)上的應(yīng)用,認(rèn)為其更具有較高的可學(xué)習(xí)性與易推廣性。減孔腹腔鏡手術(shù)是指在SILS臍部單切口的基礎(chǔ)上,增加一處長5 mm或12 mm的操作孔輔助完成手術(shù),即“兩孔法”［6］。減孔腹腔鏡手術(shù)在結(jié)直腸手術(shù)上已經(jīng)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(guān)于減孔腹腔鏡遠(yuǎn)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(jié)果中,盡管對于減孔腹腔鏡胃癌手術(shù)在手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量、淋巴結(jié)清掃數(shù)目方面是否優(yōu)于傳統(tǒng)腹腔鏡手術(shù)并沒有得出一致的結(jié)果,但這些研究結(jié)果都證實(shí)了減孔腹腔鏡胃癌手術(shù)在安全性與有效性上并不亞于傳統(tǒng)腹腔鏡胃癌手術(shù)［29－34］。

單孔或減孔腹腔鏡手術(shù)在微創(chuàng)效果上更加極致,使腹腔鏡手術(shù)對患者的機(jī)體和心理創(chuàng)傷進(jìn)一步降低,人力資源成本節(jié)約的改進(jìn)也是極為關(guān)鍵的。就目前而言,想要推動(dòng)單孔或減孔腹腔鏡手術(shù)在胃癌治療上的應(yīng)用得以快速發(fā)展,除了醫(yī)生技術(shù)水平的提高,相關(guān)配套器械的研發(fā)也需要進(jìn)一步推進(jìn)。

2 微創(chuàng)基礎(chǔ)上精準(zhǔn)化和個(gè)體化手術(shù)

近年來,針對腹腔鏡手術(shù)存在管狀視野、缺乏觸感和縱深感,而且胃周血管走行復(fù)雜,解剖變異較多,易導(dǎo)致術(shù)中因淋巴結(jié)清掃而引起血管損傷的嚴(yán)重并發(fā)癥的缺點(diǎn)。出現(xiàn)了基于影像學(xué)術(shù)中實(shí)時(shí)導(dǎo)航技術(shù)、納米碳注射和 ICG 的淋巴結(jié)示蹤技術(shù)［35－36］、SNNS等組織器官層面上的導(dǎo)航［37］,以及OCT和MPI技術(shù)等組織和細(xì)胞形態(tài)學(xué)層面上的導(dǎo)航,使微創(chuàng)手術(shù)更加精準(zhǔn)化、個(gè)體化,在根治的基礎(chǔ)上最大限度減少患者的創(chuàng)傷。

Marescaux等［38］于2004年報(bào)道了首例基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的腹腔鏡腎上腺手術(shù)導(dǎo)航技術(shù),通過術(shù)前對擬手術(shù)部位進(jìn)行CT三維重建,術(shù)中在患者實(shí)體上設(shè)立標(biāo)定點(diǎn)以光學(xué)技術(shù)采集實(shí)時(shí)體位信息,并與三維數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像融合,從而引導(dǎo)術(shù)中導(dǎo)航。此后,增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的導(dǎo)航手術(shù)逐漸應(yīng)用至肝臟、甲狀腺等實(shí)質(zhì)臟器的腹腔鏡手術(shù)中［39］。但由于腹腔鏡胃腸手術(shù)具有血管解剖復(fù)雜、場景多變以及臟器易形變不固定等特點(diǎn),光學(xué)跟蹤技術(shù)對其虛實(shí)圖像匹配性較差,對基于光學(xué)跟蹤的腹腔鏡胃腸手術(shù)導(dǎo)航技術(shù)目前國內(nèi)外均鮮有人報(bào)道。陳韜等［40］在基于光學(xué)跟蹤系統(tǒng)的技術(shù)上,利用仿真手術(shù)模型對腹腔鏡胃腸手術(shù)術(shù)中動(dòng)態(tài)導(dǎo)航進(jìn)行了探索。他們以腹腔鏡胃癌手術(shù)中最關(guān)鍵的胰腺器官為對象,先通過計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)對胰腺及其周圍血管進(jìn)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(shù)模型,繼而通過光學(xué)跟蹤系統(tǒng)對虛擬手術(shù)場景坐標(biāo)進(jìn)行標(biāo)定,并在仿真手術(shù)場景上對3D模型、訓(xùn)練器鏡頭和腔鏡器械等進(jìn)行標(biāo)定,獲得仿真手術(shù)場景中標(biāo)記點(diǎn)的坐標(biāo),最后進(jìn)行虛擬手術(shù)場景和仿真手術(shù)場景的跟蹤匹配,實(shí)現(xiàn)了虛擬手術(shù)場景手術(shù)器械跟隨仿真手術(shù)場景手術(shù)器械實(shí)時(shí)同步精確移動(dòng)的效果。雖然目前這種技術(shù)還處于通過仿真模型進(jìn)行探索的過程,但其可能帶來胃癌腹腔鏡手術(shù)精準(zhǔn)性與安全性的極大提升,具有巨大的發(fā)展?jié)摿?值得進(jìn)一步研究和探索。

納米碳注射和ICG技術(shù)、SNNS等淋巴結(jié)示蹤技術(shù)在現(xiàn)有腹腔鏡微創(chuàng)手術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行微轉(zhuǎn)移檢測可以實(shí)現(xiàn)選擇性保留功能胃切除、個(gè)體化縮小淋巴清掃和術(shù)后精確病理分期,從而為早期胃癌提供更加合理的個(gè)體化治療策略,但由于胃癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移途徑錯(cuò)綜復(fù)雜,而且存在跳躍轉(zhuǎn)移等情況,目前該類技術(shù)主要應(yīng)用于早期胃癌的試驗(yàn)階段；實(shí)時(shí)三維層析光學(xué)成像的OCT在消化道腫瘤外科領(lǐng)域具有巨大應(yīng)用潛力,有望作為早期篩查、淋巴結(jié)光學(xué)活檢、精確手術(shù)導(dǎo)航、術(shù)中指導(dǎo)切除范圍的新技術(shù),但距離實(shí)際應(yīng)用還有漫長的路程需要摸索；MPI能夠提供實(shí)時(shí)的胃腸道組織結(jié)構(gòu)和細(xì)胞形態(tài)學(xué)的信息,可應(yīng)用于胃腸道腫瘤的光學(xué)活檢,可原位、實(shí)時(shí)評估腫瘤浸潤深度、轉(zhuǎn)移情況和外科手術(shù)切緣有無癌殘留,有望使胃腸道腫瘤外科提升到基于細(xì)胞組織學(xué)的精準(zhǔn)層次,但臨床應(yīng)用仍然處于初步探索階段。

3 人工智能（artificial intelligence， AI）自動(dòng)化

AI是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué),已成為全球新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的著力點(diǎn)。近年來,AI醫(yī)療已迅速進(jìn)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(yīng)用,在外科領(lǐng)域也已逐步成為一項(xiàng)可普及、可推廣的技術(shù)。當(dāng)人工智能與其他互補(bǔ)性技術(shù)結(jié)合時(shí),可生成集成解決方案,如全自動(dòng)機(jī)器人手術(shù),已在神經(jīng)外科、腹外科、胸外科、骨科、血管外科、整形外科等多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用［41－48］。

在腹腔鏡技術(shù)本身自動(dòng)化方面,最近以色列的Medical Surgery Technologies(MST)醫(yī)療器械研發(fā)公司已經(jīng)研發(fā)出一套 AutoLapTM腹腔鏡定位系統(tǒng)——基于先進(jìn)的圖像分析軟件平臺(tái)驅(qū)動(dòng),圖像引導(dǎo)系統(tǒng)通過虛擬屏幕覆蓋界面和無線控制單元與外科醫(yī)生進(jìn)行交互。AutoLapTM系統(tǒng)的操作臂將可跟隨手術(shù)工具的運(yùn)動(dòng),實(shí)時(shí)無縫地將腹腔鏡引導(dǎo)到所需位置,從而使術(shù)野保持最佳視角和距離。外科醫(yī)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(tǒng)來維持系統(tǒng)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(yī)生提供完整和自然的外科手術(shù)控制和最佳視野,并最大限度地減少手術(shù)過程中的用戶交互。該系統(tǒng)提高了手術(shù)臺(tái)的人體工程學(xué)、舒適性和協(xié)調(diào)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(jié)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(yùn)動(dòng)。國內(nèi)方面,陳新華等也正在對腹腔鏡自動(dòng)化相關(guān)成套基礎(chǔ)設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行積極探究和專利申請,從基礎(chǔ)硬件設(shè)施裝備,如適用于單人操作的腹腔鏡手術(shù)器械(201821117290.8)、腹腔鏡鏡托(201721290336.1),到從術(shù)前影像坐標(biāo)定位、圖像識(shí)別和語音控制等多個(gè)維度進(jìn)行專利申請,形成一套系統(tǒng),致力于在單孔/減孔胃切除手術(shù)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)更加極致的精準(zhǔn)智能和節(jié)約醫(yī)療人力資源的“單人腹腔鏡胃切除手術(shù)”。

4 啟示與展望

回顧胃腸外科技術(shù)發(fā)展歷程,我們可以得到啟示,不斷追求微創(chuàng)化、精準(zhǔn)化和人力資源節(jié)約化的趨勢不可阻擋。在目前腹腔鏡常規(guī)手術(shù)蓬勃發(fā)展的基礎(chǔ)上,隨著手術(shù)技藝的提高和設(shè)備的改善,單孔和減孔腹腔鏡手術(shù)也將逐漸通過高級別循證醫(yī)學(xué)的驗(yàn)證成為常規(guī)手術(shù),根治基礎(chǔ)上最大限度減少患者創(chuàng)傷的精準(zhǔn)化和個(gè)體化腹腔鏡手術(shù),在多學(xué)科技術(shù)協(xié)助下也將一步步實(shí)現(xiàn)。同時(shí),學(xué)者們也開始探索和嘗試腹腔鏡智能自動(dòng)化,而隨著人工智能時(shí)代的到來,智能自動(dòng)化微創(chuàng)外科也將成為必然。