肝脏微创手术(MIS)是现代医学追捧的热点,但由于存在该解剖部位结构复杂、特征性解剖标志少、腔镜视野下对解剖的深度位置判断有偏差(源于广角镜头的弊端)等诸多问题,手术难度极高。可以远程操控的机器人手术,能够在一定程度上有助于 MIS 的进展,但缺仍不能简化腹腔镜视野下手术的操作性。
增强现实(AR)技术通过术前三维影像重建,能够克服术者腔镜视野下手术操作的诸多不便,为术者提供更准确的解剖信息,故近年来在医疗领域发展迅速。但与脑组织等位置相对固定的器官不同,肝脏位移幅度大,若采用 AR 技术,需专门的手术助手在术中实时手动校准图像,操作复杂且难以保证准确性。
本文 Claudius Conrad 等介绍的这个方法,能够自动实时校准手术部位的位移,这也是本技术用于腹腔镜下肝脏手术的首例病例报道,文章发表于近期的 Journal of The American College of Surgeons 上。
病例介绍
患者 54 岁男性,因结直肠癌肝转移拟行腹腔镜下肝脏切除术,此前患者 2 次试图经皮腹腔镜辅助下回结肠静脉通路行门静脉栓塞治疗(PVE),但均以失败告终。
患者已进行了 13 个周期的 FOLFOX(亚叶酸、氟尿嘧啶、奥沙利铂)化疗,预期残余肝仅 13% (290 of 2,222 mL)。此次手术计划为在 AR 辅助下行腹腔镜肝癌根治术,计划分 2 阶段进行,预期提升残余肝至 490 ml。该病例用 AR 的最主要目的是为了克服该手术的两个难点,即:劈开肝脏时的解剖面很窄,以及切除的转移灶距离残余肝的门蒂很近。
首先,术前获取并手动为获取的 1.24 mm 薄层 CT 图像分段,随后采用 MEVIS 软件系统精准地重建出肝脏 3D 图像。这样可以在术前清晰地明确肿瘤的体积和位置、门静脉和肝静脉,以及各结构的边界(图 1A)。
术中,AR 技术通过与图像导航手术系统连接来实现,可以做到实时呈现腹腔镜图像和仪器追踪。为了做到术前 3D 重建图像与腹腔镜视野的重叠一致,研究中在追踪肝脏位移的同时,也获取腹腔镜运动的图像,并进行两者校准。
校准后的 3D 图像与追踪仪器的位置同时呈现,在无菌触摸屏监视器中显示(图 1B 右侧图像),供术者术中参考。
图 1 A:AR 实施过程;B:在手术室进行影像导航手术
按照上述方案,术者可以在手术中获取清晰的 AR 图像,如图 1B 左上方、中间图像所示,潜在的至关重要的结构以半透明的形式在腹腔镜视野中显示出来。有了这样的图像,术中在切除病灶时就更加得心应手了。
本研究中提到的精确度也是非常高的(在 5 mm 以内),起码在本例中是足够用了,但在临床实践中,我们要追求更高的精确度,以确保重要组织结构的安全,期待进一步的研究。
本例中发现了 AR 在腹腔镜肝切除术中几点不够完美之处:
首先,术者无法调节 AR 图像的透明度。大多数情况下,术者无需调节图像透明度,但透明度的自由改变更有助于术者观察、判断图像所显示的结构。
另外,尽管在实时自动校准图像的时候稍微有点延迟,但这基本不会影响手术,况且术者也不会在肝脏大幅度移动时下刀切割。
最后,整个术中 AR 是连续不断地实施的,费用不低。
总之,本文介绍的 AR 技术在腹腔镜肝脏手术中能够非常精准地为术者展示病灶位置,并随着手术中局部结构的改变、位移而自动校准图像,非常有助于术者实施手术,有助于减少手术并发症。