3D与2D腹腔镜结直肠癌根治术中术者主观感受的随机对照研究

郑民华教授团队

马君俊 洪希周 何子锐 臧潞 董峰

陆爱国 冯波 潘睿俊 郑民华

通信作者:郑民华

[size=1em]本文来源

[size=1em]作者单位

目的 比较3D与2D腹腔镜结直肠癌根治术中手术医师的主观感受｡方法 采用前瞻性研究方法｡选取2013年11月至2015年6月上海交通大学医学院附属瑞金医院行3D与2D腹腔镜结直肠癌根治术的主刀医师､第一助手和扶镜手在术后2h内完成针对手术医师的主观问卷调查表｡将手术医师分为3D腹腔镜组和2D腹腔镜组,3D腹腔镜组手术医师采用3D腹腔镜及4方向镜行腹腔镜结直肠癌根治术;2D腹腔镜组手术医师采用2D腹腔镜及可转换30°镜行腹腔镜结直肠癌根治术｡主观感受调查问卷内容包括连续运动视觉差,双眼聚焦差异度,2D或3D像素稳定度,视野､视角操控协调度,视觉自由度,3D 无效区,影像生成力,不同分辨率下调控光线发射能力,画面快速更新率,光亮度,分辨率,纵深感,颜色分辨率｡观察指标:(1)总体比较3D与2D腹腔镜组手术医师对腹腔镜的主观感受评分｡(2)分别比较3D 与2D腹腔镜组主刀医师､第一助手及扶镜手对腹腔镜的主观感受评分｡正态分布的计量资料以x±s表示,比较采用t检验｡结果 筛选出有效问卷调查表85份,其中3D腹腔镜组为53份(主刀医师､第一助手和扶镜手分别为16､21､16份),2D腹腔镜组32份(主刀医师､第一助手和扶镜手分别为10､12､10份)｡(1)两组手术医师对腹腔镜的主观感受评分总体比较:3D腹腔镜组手术医师双眼疲劳度,双眼聚焦差异度,视野､视角操控协调度,纵深感评分分别为(4.3±0.8)分,(4.5±0.7)分､(4.2±0.8)分､(4.4± 0.7)分,2D腹腔镜组分别为(4.6±0.5)分､(4.9±0.7)分､(4.7±0.6)分､(3.9±0.8)分,两组比较,差异均有统计学意义(t=1.899,3.493,2.458,-2.872,P<0.05)｡(2)两组主刀医师对腹腔镜的主观感受评分比较:3D腹腔镜组主刀医师双眼聚焦差异度,视野､视角操控协调度,颜色分辨率评分分别为(4.4± 0.7)分､(3.9±0.8)分､(4.6±0.6)分,2D腹腔镜组分别为(5.0±0.0)分､(4.6±0.7)分､(5.0±0.0)分, 两组比较,差异均有统计学意义(t=2.426,2.423,1.901,P<0.05)｡(3)两组第一助手对腹腔镜的主观感受评分比较:3D腹腔镜组第一助手双眼聚焦差异度､空间定向感､纵深感评分分别为(4.4±0.7)分､(4.7± 0.6)分､(4.4±0.7)分,2D腹腔镜组分别为(4.8±0.4)分､(4.1±0.4)分､(3.8±1.1)分,两组比较,差异均有统计学意义(t=1.740,-2.062,-1.868,P<0.05)｡(4)两组扶镜手对腹腔镜的主观感受评分比较: 3D腹腔镜组扶镜手双眼聚焦差异度,视野､视角操控协调度评分分别为(4.6±0.6)分､(4.4±0.7)分,2D 腹腔镜组分别为(5.0±0.0)分､(4.9±0.3)分,两组比较,差异均有统计学意义(t=1.901,1.891,P< 0.05)｡结论 结直肠癌根治术中3D腹腔镜其手术操作与2D腹腔镜相似,虽在双眼疲劳度､眩晕感方面较2D腹腔镜欠佳,但可提供良好的三维视野,加强手术立体感､纵深感,协助辨认解剖结构､层次等优势｡

结直肠肿瘤; 外科手术; 腹腔镜检查; 3D技术; 2D技术

腹腔镜应用于普通外科领域以来,其手术硬件设备日益发展｡目前较为普及的2D腹腔镜存在缺乏纵深感等不足,术者需要一定的学习曲线,术中需想象三维立体空间完成手术[1-2]｡为了克服该缺陷,德国于1990年开发出3D腹腔镜设备[3]｡其在视觉疲劳､设备便利性方面均存在缺陷,因此并未能得以推广｡近年来,随着硬件设备的发展,上述缺陷得到明显改进,3D腹腔镜在普通外科领域得以普及,而3D腹腔镜与2D腹腔镜的比较亦成为关注点之一｡目前国外已有相关文献分析评估两种设备间的差异,但均为模拟实验,而非在现实手术中进行,故3D腹腔镜操作者的术中主观感受尚无客观定论[4-6]｡本研究前瞻性分析2013年11月至2015年6月我科收集的85份行3D与2D腹腔镜结直肠癌根治术手术医师的主观问卷调查表,旨在探讨3D与2D腹腔镜在术者主观感受中的优劣｡

1 资料与方法

1.1 样本选择

采用前瞻性研究方法｡选取2013年11月至2015年6月我科行3D与2D腹腔镜结直肠癌根治术的手术医师(主刀医师､第一助手及扶镜手)完成的针对手术医师的主观感受问卷调查表｡

1.1.1 纳入标准:(1)手术医师以当天完成的第1台手术相关信息完成主观感受调查问卷｡(2)手术医师术后2h内完成填写主观感受问卷调查表｡

1.1.2 排除标准:(1)术后2h之后完成主观感受问卷调查表并上交者｡(2)主观感受问卷调查表填写不完整者｡(3)术中将3D模式切换成2D模式者｡

本研究为随机对照研究,通过我院伦理委员会审批｡手术医师均签署调查知情同意书｡

1.2 分组

将手术医师分为3D腹腔镜组和2D腹腔镜组, 3D腹腔镜组手术医师采用3D腹腔镜(Olympus3DV-190,日本奥林巴斯公司产品)及4方向镜(OlympusLTF-190-10-3D,日本奥林巴斯公司产品) 行腹腔镜结直肠癌根治术;2D腹腔镜组手术医师采用2D腹腔镜(Olympus VISERA ELITEOTV-S190, 日本奥林巴斯公司产品)及可转换30°镜(ENDOEYE HD2,日本奥林巴斯公司产品)行腹腔镜结直肠癌根治术｡

1.3 研究方法

1.3.1 问卷设计方法:调查问卷中调查项目共为13项,问卷设计参考主观视频评价方法ITU-RBT. 500及ITU-RBT.1438[7]｡

1.3.2 主观感受调查问卷内容:(1)连续运动视觉差,即术野或器械运动时是否与现实存在差异｡(2)双眼聚焦差异度,评估方式分为双眼疲劳度､双眼聚焦差异度､空间定向感等｡(3)2D或3D像素稳定度,即画面或物体运动时像素位置改变是否自然稳定｡(4)视野､视角操控协调度｡(5)视角自由度,即改变手术医师与屏幕之间视角是否影响画面｡(6)屏幕内是否存在3D无效区,该评估仅限于3D 腹腔镜,评估视野中是否存在无3D成像区域｡(7) 影像生成力,即术中影像在遮挡物背后或屏幕前方是否自然出现｡(8)不同分辨率下调控光线发射能力,即术野与自然光线接近度是否接近｡(9)画面快速更新率,即画面迅速移动时所成影像是否自然, 与现实相符｡(10)光亮度评估,即术中可视度､能见度是否良好｡(11)分辨率评估,即术中画面是否清晰,解剖层次是否明显,即为画面中X､Y轴｡(12)纵深感评估,即评估术中纵深感描述是否良好,即为画面中Z轴｡(13)颜色分辨率评估,即评估术中画面与现实是否相符｡以上项目均以5分法进行评估:1分为无**常手术,2分为极度影响手术,3分为一定程度上影响手术,4分为轻微影响手术,5分为不影响手术｡

1.4 观察指标

观察指标:(1)总体比较3D腹腔镜组与2D腹腔镜组手术医师对腹腔镜的主观感受评分｡(2)分别比较3D腹腔镜组与2D腹腔镜组主刀医师､第一助手及扶镜手对腹腔镜的主观感受评分｡

1.5 统计学分析

应用SPSS19.0统计软件进行分析｡正态分布的计量资料以x±s表示,比较采用t检验｡P< 0.05为差异有统计学意义｡

2 结果

2.1 入组手术医师

筛选出有效问卷调查表85份,其中3D腹腔镜组为53份(主刀医师､第一助手和扶镜手分别为16､21､16份),2D腹腔镜组32份(主刀医师､第一助手和扶镜手分别为10､12､10份)｡

2.2 两组手术医师对腹腔镜的主观感受评分总体比较

3D腹腔镜组与2D腹腔镜组手术医师双眼疲劳度,双眼聚焦差异度,视野､视角操控协调度,纵深感评分比较,差异均有统计学意义(P<0.05)｡见表1｡

2.3 两组主刀医师对腹腔镜的主观感受评分比较

3D腹腔镜组与2D腹腔镜组主刀医师双眼聚焦差异度,视野､视角操控协调度,颜色分辨率评分比较,差异均有统计学意义(P<0.05)｡见表2｡

2.4 两组第一助手对腹腔镜的主观感受评分比较

3D腹腔镜组与2D腹腔镜组第一助手双眼聚焦差异度,空间定向感,纵深感评分比较,差异均有统计学意义(P<0.05)｡见表3｡

2.5 两组扶镜手对腹腔镜的主观感受评分比较

3D腹腔镜组与2D腹腔镜组扶镜手双眼聚焦差异度,视野､视角操控协调度评分比较,差异均有统计学意义(P<0.05)｡见表4｡

3 讨论

3.1 手术医师对3D与2D腹腔镜的主观感受

有研究结果表明:3D腹腔镜可明显缩短腹腔镜手术学习曲线,但在术中给操作人员带来眼睛疲劳､眩晕等不适[5-6]｡本研究调查问卷结果显示:3D腹腔镜在双眼疲劳度及眩晕度评分稍低于2D腹腔镜,两组比较,差异有统计学意义,但与以往国外研究中,3D与2D相关数据之间的巨大差异比较,已有明显进步[5-6]｡这提示随着硬件设备的发展,3D 腹腔镜已在相当大的程度上克服了双眼疲劳度､眩晕感等,使两种设备间差异日趋减少,但仍不可否认3D腹腔镜较2D腹腔镜仍存在劣势｡而在操控协调度及纵深感上,3D腹腔镜评分高于2D腹腔镜, 差异具有统计学意义｡这提示在形成生动术野方面3D腹腔镜优势明显大于2D腹腔镜｡本研究结果在其他3D腹腔镜的临床研结果究中得到证实[8]｡

根据调查不同手术人员结果显示:主刀医师､第一助手及扶镜手认为3D腹腔镜眩晕感明显,差异均有统计学意义;在空间定向感方面,第一助手认为3D腹腔镜具有明显优势,但主刀医师与扶镜手认为3D腹腔镜与2D腹腔镜比较,差异无统计学意义｡这可能是因为第一助手在操作中较多机会面临反手操作､反向操作,因此对空间定向要求更高｡3D腹腔镜空间定向感强的优势对第一助手可能更有意义｡在视野､视角操控协调度方面,主刀医师及扶镜手认为2D腹腔镜较3D腹腔镜具有一定优势,有统计学意义,而第一助手认为两者比较,差异无统计学意义,这可能是因为本研究采用可弯曲4方向3D 腹腔镜,为保证良好视野,扶镜手操作镜头时与操作软镜相似需进行两次视角转换,故扶镜手需较长学习曲线适应镜头变换,一定程度上造成扶镜手在视野､视角操控协调度方面感受较差｡在纵深感上两组主刀医师评分比较,差异无统计学意义,而第一助手及扶镜手均认为3D腹腔镜明显优于2D腹腔镜｡

3.2 手术医师主观感受对3D腹腔镜手术临床实践的意义

由于3D系统成像原理,3D腹腔镜镜头前存在“StereoscopicWindow”区域,而进入该空间的物体其3D成像会受干扰｡术中若组织､器械等进入该区域将会极度影响手术视野成像,导致视野模糊､操作者眩晕等不适｡故3D腹腔镜要求主刀医师､第一助手及扶镜手高度配合,保证该区域无组织或器械“入侵”,避免3D成像受到干扰｡3D腹腔镜因将左､右眼双视野叠加一起,与2D腹腔镜比较术野相对偏小,而画面本身存在“放大”作用[9]｡本研究中3D镜头由于场景描述过于真实,故镜头轻微调动都易导致显示画面晃动明显,易给操作者带来疲劳｡为了减少该类问题,建议将手术室光线调暗,如同***扩大3D成像荧幕范围,协助术者得到相对稳定的成像并减少视觉疲劳度[10];另外还需扶镜手将动作控制最小,减少镜头抖动,使画面保持相对平静｡

综上,腹腔镜结直肠癌根治术中3D腹腔镜其手术操作与传统2D腹腔镜相似,虽在双眼疲劳度､眩晕感方面较2D腹腔镜欠佳,但可提供良好的三维视野,加强手术立体感､纵深感,协助辨认解剖结构､层次等优势｡但仍需进一步大样本临床研究有助于对其进行更加全面的评判｡

[1] Durrani AF, Preminger GM. Three-dimensionalvideo imaging for endoscopic surgery[J].ComputBiol Med,1995,25(2):237-247.DOI:10.1016/0010-4825(95)00001-K.

[2] Byrn JC,Schluender S,Divino CM,et al. Three-dimensionalimaging improves surgical performance for both novice and experienced operator susingthe da Vinci Robot System[J].Am J Surg, 2007,193(4):519-522.DOI:10.1016/j.amjsurg.2006.06.042.

[3] Kunert W, Storz P, Kirschniak A.For 3D laparoscopy:astep toward advanced surgical navigation: how to get maximum benefit from 3D vision[J].SurgEndosc,2013,27(2):696-699.DOI: 10.1007/s00464-012-2468-0.

[4] Cicione A, Autorino R,Breda A,et al. Three-dimensionalvs standard laparoscopy: comparative assessment using a validated program for laparoscopicurologic skills[J].Urology,2013,82 (6):1444-1450.DOI:10.1016/j.urology.2013.07.047.

[5] Storz P,Buess GF,Kunert W,et al. 3D HD versus2DHD: surgical task efficiency in standardised phantom tasks[J].SurgEndosc,2012,26(5):1454-1460.DOI:10.1007/s00464-011- 2055-9.

[6] Tanaka K,Shigemura K,Ishimura T,et al. Evaluationof a 3D system based on a high-quality flat screen and polarized glasses foruse by surgical assistants during robotic surgery[J].Indian JUrol,2014,30(1):13-16.DOI:10.4103/0970-1591.124199.

[7] WHO expert committee on specifications forpharmaceutical preparations[J].World Health Organ Tech RepSer,2002,902:i-vii,1-208.

[8] 马君俊,臧潞,洪希周,等.3D腹腔镜胃癌根治术的临床疗效[J].中华消化外科杂志,2015,14(3):192-194.DOI:10.3760/cma.j.issn.1673-9752.2015.03.005.

[9] 中华医学会外科学分会腹腔镜与内镜外科学组.3D腹腔镜手术技术专家共识(2015)[J].中国实用外科杂志,2015,35(9):15-17.DOI:10.7504/CJPS.ISSN1005-2208.2015.09.15.

[10] 李春生,刘铜军,于威,等.3D腹腔镜下右半结肠切除术10例[J].中华胃肠外科杂志,2014,17(8):831-833.DOI:10.3760/cma.j.issn.1671-0274.2014.08.025.