探讨增强现实技术在胰十二指肠切除术中的应用价值。
采用回顾性描述性研究方法。收集2018年6月至2019年2月清华大学附属北京清华长庚医院收治的3例行胰十二指肠切除术患者的临床病理资料；男3例；中位年龄为57岁，年龄范围为52～63岁。将患者增强CT扫描检查的医学数字成像和通信标准格式数据，对胰头部、胰体尾部、十二指肠降部、腹部动脉、门静脉、胆总管等结构进行三维重建。将结果导入增强现实软件，采用基于二维码的光学追踪法和人工交互式刚体配准法进行术中导航。观察指标：(1)手术及术后情况。(2)术后病理学检查情况。(3)随访情况。采用门诊或电话方式进行随访，了解患者生存及肿瘤转移复发情况。随访时间截至2019年6月。偏态分布的计量资料以M(范围)表示。计数资料以绝对数表示。
(1)手术及术后情况：3例患者均行术中增强现实技术导航的胰十二指肠切除术。3例患者手术时间为6 h(5～8 h)，术中出血量为700 mL(300～900 mL)，术后住院时间为11 d(9～12 d)，无围术期死亡或并发症发生。行联合肠系膜上静脉切除重建的PD患者术后复查增强CT检查结果示肠系膜上静脉通畅。(2)术后病理学检查情况：3例患者中，胰腺导管内乳头状黏液肿瘤伴浸润性腺癌1例(肿瘤侵犯肠系膜上静脉)，胰岛素瘤1例，壶腹周围神经内分泌癌1例。(3)随访情况：3例患者均获得随访，随访时间为4～12个月，中位随访时间为6个月。随访期间胰腺导管内乳头状黏液肿瘤伴浸润性腺癌患者术后3个月发生肝转移，于外院行化疗，化疗4个周期后转移结节缩小，至随访截止时间仍于外院随访治疗。另2例患者无复发转移征象。
增强现实技术辅助胰十二指肠切除术安全、可行，有助于术中血管分支与走行的辨识。
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增强现实技术可将术前三维重建图形与真实手术视野相叠加，使实质脏器或腹腔结构"透明化"。该技术目前已应用于多个学科的术中导航，协助外科医师预判肿瘤边界、手术切缘、重要脉管走行及其分支。有研究结果表明：增强现实技术的临床应用有助于提高精准外科的"可视化"效果[1]。胰十二指肠切除术(pancreatoduodenectomy，PD)是复杂的腹部手术，涉及分离裸化多支腹部重要血管；当肿瘤合并血管侵犯时，手术操作更具挑战。利用增强现实技术实现术中实时导航，将有利于外科医师判断血管解剖位置及是否受到侵犯，有助于提高手术操作可预见性，进而提高操作可控性，降低手术风险。本研究回顾性分析2018年6月至2019年2月清华大学附属北京清华长庚医院肝胆胰中心收治的3例行PD患者的临床病理资料，探讨增强现实技术在PD中的应用价值。
采用回顾性描述性研究方法。收集3例行PD患者的临床病理资料，男3例；中位年龄为57岁，年龄范围为52～63岁。3例患者中，梗阻性黄疸2例，胰头占位性病变1例。术前CT检查诊断为胰头癌2例，胰头实性假乳头状瘤1例。1例胰头癌患者术前考虑肠系膜上静脉受侵犯(图1)。本研究通过清华大学附属北京清华长庚医院医学伦理委员会审批，批号为20151109-04。患者及家属均签署知情同意书。
纳入标准：(1)年龄18～70岁。(2)术前影像学检查示胰头部、胆管下段或壶腹周围占位性病变。(3)经评估拟行PD，可联合血管切除重建。(4)术前完善增强CT检查，并进行三维重建和增强现实技术导航的软件准备。(5)临床资料完整。
排除标准：(1)未能行PD。(2)术中未能进行三维重建和增强现实技术导航。(3)临床资料缺失。
治疗方法采用获取三维重建图像后增强现实技术导航PD。见图2，图3，图4。
注：CBD为胆总管；CHA为肝总动脉；GDA为胃十二指肠动脉；PV为门静脉；IPDA为胰十二指肠下动脉；SMA为肠系膜上动脉；SMV为肠系膜上静脉；IVC为下腔静脉
3例患者均行腹部增强CT扫描检查，获取1.25 mm层厚医学数字成像和通信标准格式数据。应用软件Iqqa-Liver(美国EDDA科技公司产品)对胰头部、胰体尾部、十二指肠降部、腹部动脉、门静脉、胆总管等结构进行三维重建，并获取STL格式文件(图2A，图3A，图4A)。将SLT格式文件导入装有增强现实软件"X-Liver"(北京行空互动科技有限公司产品)的智能手机。在十二指肠降部、胆总管前分别预设二维码于标定位置。二维码作为光学追踪图标，采取人工交互式刚体配准法，在配准过程中根据已知解剖结构，对照虚拟图形位置做适当修正，并将胰头部区域组织视为微小形变的刚体结构。导航过程同增强现实技术辅助肝门部胆管癌切除术[2]。导航过程为间断进行，作为术者的参考依据。基于十二指肠降部标定位置设置二维码，显示门静脉、肝总动脉、胰头部、胰体尾部、肠系膜上血管走行。根据图像辅助寻找并离断发至胰头的血管属支，辨认门静脉与肠系膜上静脉走行。标本切除术后再根据胆总管前标定位置设置二维码，对照辨别血管走行、胰体尾部与胰管的位置。
手术过程采用G路径PD[3]。患者取平卧位，右季肋区反L切口。探查确认腹腔无转移瘤。自幽门上缘开始行肝动脉解剖，清扫区域淋巴结。切除胆囊，于胆囊管汇合部上方横断肝总管，进行肝十二指肠韧带骨骼化(图2B)。Kocher法显露胃结肠干(又称Henle干)，离断胃网膜右静脉，切断十二指肠－结肠韧带。胰腺后方和肠系膜上静脉之间做"隧道"式分离。离断胃、十二指肠、胰颈部。沿肠系膜上静脉自下而上分离胰腺钩突，清扫肠系膜上动脉右侧淋巴结与神经组织。移除标本后采用改良的胰管空肠黏膜对黏膜吻合方式完成胰肠吻合，完成胆肠、胃肠吻合。需要进行血管切除重建的患者将受侵犯血管切除后行肠系膜上静脉远近侧的对端吻合。
清扫第8、9、12组淋巴结，离断胆总管后，进行十二指肠降部二维码配准，可显示门静脉、肝总动脉、胃十二指肠动脉、胰腺和胆总管，位置及走行基本同手术区域匹配(图2C)。根据图像所显示的胰十二指肠下动脉位置及走行，在该区域进行仔细分离，找到胰十二指肠下动脉并予以离断。根据胰头部肿块和胰体尾部位置切断胰颈部。1例术前考虑肠系膜上静脉受侵犯的胰头癌患者，切除过程中根据叠加的虚拟图形提示，在胰腺钩突紧邻肠系膜上静脉处证实肿瘤累及血管(图3B)。根据虚拟图像信息对肠系膜上静脉受侵犯节段进行定位及受侵犯长度判断，设计切除平面。整块切除胰头十二指肠器官簇及受侵犯肠系膜上静脉段，并行肠系膜上静脉远近侧的对端吻合(图3C)。标本切除后，进行胆总管前二维码配准，可显示门静脉、肝总动脉、胰管、胰体尾部位置及走行，显示其与手术区域基本匹配(图4B，图4C)。完成胰头癌患者胰肠、胆肠、胃肠吻合(图5)。
观察指标：(1)手术及术后情况包括手术完成情况、手术时间、术中出血量、术后住院时间、围术期死亡及并发症情况、术后复查情况。(2)术后病理学检查情况。(3)随访情况：获得随访的患者例数、随访时间、肿瘤复发转移情况。
采用门诊或电话方式进行随访。了解患者生存及肿瘤转移复发情况。随访时间截至2019年6月。
偏态分布的计量资料以M(范围)表示。计数资料以绝对数表示。
3例患者均行术中增强现实技术导航的PD。3例患者手术时间为6 h(5～8 h)，术中出血量为700 mL(300～900 mL)，术后住院时间为11 d(9～12 d)，无围术期死亡或并发症发生。行联合肠系膜上静脉切除重建的PD患者术后复查增强CT检查结果示肠系膜上静脉通畅(图6)。
3例患者中，胰腺导管内乳头状黏液肿瘤伴浸润性腺癌1例(肿瘤侵犯肠系膜上静脉)，胰岛素瘤1例，壶腹周围神经内分泌癌1例。
3例患者均获得随访，随访时间为4～12个月，中位随访时间为6个月。随访期间胰腺导管内乳头状黏液肿瘤伴浸润性腺癌患者术后3个月发生肝转移，于外院行化疗，化疗4个周期后转移结节缩小，至随访截止时间仍于外院随访治疗。另2例患者无复发转移征象。
增强现实技术辅助开腹和机器人胰腺手术均有少量报道[4,5,6,7,8]。增强现实技术辅助PD主要用于显示门静脉、肠系膜上动静脉、胰腺肿块和胰十二指肠下动脉，可以提高手术精确性，具有实用价值。目前研究均采取视频合成的显示技术，在开腹手术中应用硬质短镜对手术视野进行取景。在机器人辅助增强现实技术导航PD中，除显示血管、导航手术外还可用来指导Trocar的放置。增强现实技术配准方式包括基于光学追踪选取软组织边界作为基准点进行半自动配准和将腔静脉等结构作为地标进行人工交互式配准。本研究中设置二维码的方式是在组织表面设置地标的配准方式[9]。
胰腺是腹膜后位器官，邻近腹主动脉、腹腔干、肠系膜上动静脉、下腔静脉等重要血管。相对于肝脏来说，手术过程中胰腺及其周围血管的位移与形变较小，便于配准，有利于增强现实技术导航的开展。胰腺手术通常涉及多支血管，术前增强CT检查可以清晰显示肿瘤与术区血管的结构关系[10]。基于CT图像的三维可视化技术可以立体显示肿瘤、胰腺与周围组织关系[11]。增强现实技术将三维可视化图像直接叠加至手术视野，可以辅助导航寻找关键血管，并且这些血管和胰腺组织的边界可以作为标志进行配准。R0切除是胰头癌PD的重要标准，动脉入路的PD已普遍应用[12]。有研究结果显示：增强现实技术可以很好地辅助动脉优先的PD，优先控制发往胰头区的血供，如胰十二指肠下动脉等，可以降低术中出血风险[5]。肠系膜上静脉受侵犯需要切除重建的情况在PD中多见，增强现实技术导航可以提高胰头癌的手术切除率[13]。本研究中增强现实技术导航可以提示受侵犯血管区域和范围，有利于手术操作预判。
与肝脏手术不同，胰腺及其周围血管结构均在腹部深层，因此，无法在手术初期进行导航，需要游离部分组织或血管后才能开始配准。运用浅表组织进行标定难以确认配准的准确性。在开腹手术中，基于视频合成的增强现实技术导航无法令术者直视手术视野，而需要借助显示屏，一种基于半透半反镜的裸眼三维成像方式可以解决不能直视手术视野的问题[14]。复杂组织和脉管结构的显示会干扰术者对手术视野的观察，因此，未来笔者团队将在软件中选择只显示少量重要脉管。另外，虚拟图形透明度具备可调节性也对术者视野清晰度的维护非常重要。本研究中设置的二维码对手术视野有遮挡，在未来的研究中将改进设备，替换为基于标志点的光学或电磁追踪方式进行配准，最大程度降低对术者手术视野的遮挡。尽管增强现实技术导航可以帮助术者对病灶状态进行更为精确的判断，但它并不能代替传统的手术技巧与经验，术中仍需仔细解剖。增强现实技术导航可能提高手术精确性，但对于远期预后是否产生积极影响，尚需进一步研究。
肝细胞癌对吲哚菁绿排空延迟，因此可以通过荧光显示肿瘤。广义而言，荧光腹腔镜肝切除术也是一种增强现实辅助技术。胰头癌生物学行为恶劣，易发生淋巴结转移，总体预后不佳[15,16]。如果注射肿瘤特异性摄取的药物或可在增强现实技术辅助胰腺手术中显示切缘，提高R0切除率并利于淋巴结的清扫。
配准是增强现实技术导航实际操作的关键环节，即使细微的位移与变形也会引起配准的偏差，尤其在需要进行血管探查和注重切缘的手术中，配准偏差可能导致阳性切缘或过度切除组织造成血管损伤。笔者团队采用人工交互式刚体配准法，将靶向结构视为不可形变或形变很小的刚体，利用人工调节的方式将三维重建模型与靶向结构对应配准达到重合效果。但在软组织中，器官的形变和位移会产生一定偏差，这种偏差需要进一步定量性研究并加以改进。目前针对软组织形变造成配准偏差的解决方案有形变模型预测和呼吸门控技术[17,18]。术者对解剖结构的判断和多种术中影像学方法联合应用是校正配准偏差的主要手段[19]。导航偏差后再次配准会延误手术进程，实时三维重建，提高配准速度，加强自动化是缩短延误时间的技术关键。基于电磁追踪的配准可以让磁场自动追踪磁感标记的位置变化，因此，或可在预切除的胰腺区域用磁感探针进行标记，以促进导航的连续性[20]。
与开放手术比较，腹腔镜手术视野和虚拟图形的重叠更易于实现，且分辨率和视角相对统一。腹腔镜手术在触觉反馈上具有局限性，机器人辅助腹腔镜中这一问题更为突出。就此而言，影像导航在腹腔镜手术中更具应用价值。随着腹腔镜PD的普及，增强现实技术导航在这一领域可能有更大发展空间。
综上，增强现实技术辅助胰十二指肠切除术安全、可行，有助于术中血管分支与走行的辨识。但其对手术操作的辅助效果和对远期预后的影响尚需进一步研究。
利益冲突 所有作者均声明不存在利益冲突
