個體化肺結節三維重建模擬手術在胸腔鏡肺段切除中的應用

陳剛 汪方清 阮衛民 胡衛建

近年來，低劑量螺旋CT在肺部疾病篩查中的普及使得肺部結節檢出率顯著提高。解剖性肺段切除術較肺葉切除術保留了更多肺組織，對肺功能影響較小，更適用于肺部小結節病人[1]。但肺段切除術需解剖至更末端的支氣管、血管，解剖結構較為復雜，普通薄層CT掃描往往難以明確。個體化三維重建技術已廣泛運用于胸腔鏡精準肺段切除術中，精準定位肺結節部位，明確靶段血管與支氣管走形以及有無變異，在術前評估、手術方案規劃、指導術中識別肺血管和支氣管、指導教學等多方面具有一定價值[2]。本研究通過對比術前應用三維重建技術制定手術規劃與直接進行手術相關指標之間的差異，評定個體化三維重建模擬手術在胸腔鏡肺段切除術中的應用價值。

對象與方法

一、對象

2018年12月1日～2019年12月29日間我院接受手術治療的肺部結節病人60例，隨機分為三維重建模擬手術組和非三維重建模擬手術組，每組各30例。納入標準：(1)胸部CT檢查提示為直徑≤2 cm的外周型磨玻璃樣結節，且磨玻璃成分≥50%；(2)纖維支氣管鏡檢查顯示氣管、支氣管均未見贅生物；(3)心肺功能正常，未合并肺部其他疾病；(4)排除其他系統惡性疾病；(5)行頸部以及鎖骨上淋巴結超聲、顱腦MRI、全身骨掃描或PET-CT等檢查排除遠處轉移；(6)病人及家屬知情同意。

三維重建模擬手術組男17例，女13例，年齡34～71歲，平均年齡為(50.2±10.3)歲；非三維重建模擬手術組男14例，女16例，年齡33～69歲，平均年齡為(51.2±11.3)歲。兩組病人年齡、性別、結節所在部位及結節直徑大小間比較差異，差異無統計學意義(P>0.05)。見表1。

表1 兩組臨床基線資料比較

二、方法

1.CT掃描定位及三維重建：所有病人術前均行胸部CT平掃+增強掃描檢查。病人取仰臥位，采用螺旋CT從胸廓入口到膈肌水平進行連續掃描。根據病人心肺功能等自身情況提前或推遲延遲時間，保證肺動靜脈系統內的對比劑充盈達到最佳。一般注射造影劑后30秒行肺動脈掃描，10秒行肺靜脈掃描，一般延遲時間30秒。掃描參數：層厚1.0 mm，重建間隔1 mm。三維重建模擬手術組：通過薄層胸部CT連續掃描得到DICOM格式的全部圖像信息，將 CT 圖像導入Mimics 22.0軟件，進行圖像分割、三維模型計算，快速構建肺結節及手術部位肺組織、血管和支氣管的三維數字可視化模型，對病人進行術前評估。確定單純肺段切除的邊距，即能夠達到完全切除時病變組織與切緣之間具有足夠的無病變組織的邊界，并通過三維重建模型制定明確的手術路線，減少不必要的操作，降低手術風險。

2.手術方法：所有病人術前均行血常規、生化、凝血功能、腫瘤標記物等檢查。三維重建模擬手術組依據術前模擬手術規劃結果，并結合術中實際情況進行個體化腔鏡下肺段切除術，非三維重建模擬手術組直接進行腔鏡下肺段切除術。病人取健側臥位，雙腔氣管內插管全身復合麻醉，健側肺通氣。手術切口為3切口：腋中線第7或第8肋間為胸腔鏡觀察孔，長度約1.0 cm；鎖骨中線-腋前線間第3或第4肋間為主操作孔，長度約1.0～2.0 cm。術中離斷靶段支氣管、靶段動脈、段內靜脈，保留段間靜脈，通過膨脹-萎陷法確定段間平面，使用電刀或切割縫合器分離段間肺組織，常規清掃第10、11、12組淋巴結并送冰凍病理檢查，證實無轉移后繼續完成肺段切除，否則改行肺葉切除、縱隔淋巴結清掃術(本研究已排除淋巴結活檢陽性者)。術后均行胸腔閉式引流管置入術。

3.觀察指標：肺部結節部位、手術時間、術中出血量、淋巴結清掃數量、胸腔閉式引流管留置時間、術后總引流量、住院時間、術后并發癥發生率。

三、統計學方法

結 果

1.三維重建模擬手術組術前與術中肺結節相關指標比較：三維重建結果發現，術中情況與重建圖像基本相符，其中術前三維重建結節部位定位成功率為100%(30/30)，肺結節營養血管符合率為96.67%(29/30)，肺結節毗鄰支氣管符合率為96.42%(27/30)。

2.兩組手術組切除肺段分布情況及術后病理比較：兩組病人順利施行胸腔鏡肺段切除術，手術順利，無中轉開胸或改行肺葉切除病例。手術切除肺段部位及例數見表2。三維重建模擬手術組中，左肺各段10例(33.33%)，其中左肺上葉尖后段、前段、舌段均為1例(3.33%)，左肺下葉背段共 5例(16.67%)，左肺下葉基底段共2例(6.67%)；右肺各段共20例(66.67%)，其中右肺上葉尖段共6例(20.00%)，右肺上葉后段共4例(13.33%)，右肺上葉前段共3例(10.00%)，右肺下葉背段共6例(20.00%)，右肺下葉基底段1例(3.33%)。非三維重建模擬手術組中，左肺各段共12例(40.00%)，其中左肺上葉尖后段、前段、舌段分別為4例(13.33%)、1例(3.33%)、1例(3.33%)，左肺下葉背段共 4例(13.33%)，左肺下葉基底段共2例(6.67%)；右肺各段共18例(60.00%)，其中右肺上葉尖段共6例(20.00%)，右肺上葉后段共3例(10.00%)，右肺上葉前段共4例(13.33%)，右肺下葉背段共3例(10.00%)，右肺下葉基底段2例(6.67%)。

表2 兩組切除肺段分布情況比較[例(%)]

三維重建模擬手術組中，良性結節5例(16.67%)，鱗癌2例(6.67%)，腺癌20例(66.67%)，黏液腺癌1例(3.33%)，不典型腺瘤樣增生2例(6.67%)，均無淋巴結轉移。非三維重建模擬手術組中，良性結節6例(20.00%)，腺癌22例(73.33%)，黏液腺癌1例(3.33%)，不典型瘤樣增生1例(3.33%)，均無淋巴結轉移。見表3。

表4 三維重建模擬手術組與非三維重建模擬手術組的圍手術期指標的比較或n(%)]

兩組惡性結節臨床分期(第8版TNM肺癌分期)見表3。三維重建模擬手術組中，0期6例(26.09%)，ⅠA1期12例(52.17%)，ⅠA2期5例(21.74%)；非三維重建模擬手術組，0期5例(21.74%)，ⅠA1期13例(56.52%)，ⅠA2期5例(21.74%)。

表3 兩組術后病理類型及分期比較(例，%)

4.兩組圍手術期指標的比較：兩組手術時間、術中出血量、引流管留置時間、術后總引流量以及術后住院時間比較差異有統計學意義(P<0.05)，三維重建模擬手術組低于非三維重建模擬手術組。兩組術中清掃淋巴結個數比較差異無統計學意義(P>0.05)，三維重建模擬手術組術后并發胸腔積液1例，非三維重建模擬手術組術后并發胸腔積液1例，肺部感染2例，兩組比較差異無統計學意義(P>0.05)。見表4。

討 論

多種肺部良性、惡性疾病通常會以肺部小結節為表現，臨床上很難立即將其定性為良性或惡性病變，早期定性診斷及手術切除治療對病人預后極其重要[3]。針對肺部小結節研究表明，大部分肺小結節為惡性結節，以外科手術治療為主，只有少數經過仔細準確評估后可以定期隨訪[4-5]。目前，推薦行解剖性肺段切除術的肺小結節特點包括：(1)結節直徑均<2 cm；(2)影像學檢查表現為磨玻璃性質；(3)術后病理檢查顯示無淋巴結轉移。解剖性肺段切除術在治療肺部磨玻璃樣小結節時具有精準切除、淋巴結清掃徹底以及預后更好等優勢[6]。與楔形切除術相比，解剖性肺段切除術可進行肺內淋巴結采樣，保證手術切緣達到R0切除，對于ⅠA期非小細胞肺癌有更好的總體生存率[7]；與肺葉切除術相比，解剖性肺段切除術具有外觀、操作、組織以及功能方面的微創優勢，并且可以徹底清除病灶、減少創傷，保留更多肺組織，減輕對肺功能的影響，降低術后并發癥，尤其對于肺內多發磨玻璃結節病人，解剖性肺段切除術可以降低其二次手術風險[8]。然而在磨玻璃結節手術中，因其密度與周圍非組織密度接近，并且可能無胸膜牽拉標志性特征，因此高達70%病變無法在胸腔鏡下探查到具體所在部位[9]。此外，由于肺內動靜脈、支氣管肺段解剖結構錯綜復雜，尤其是肺段靜脈變異較多且復雜，段間平面確定相對困難，易引起大出血或重要臟器損傷，增加病人手術后并發癥以及死亡風險，使肺段切除手術效果及預后未達到預期效果[10]。因此，基于CT影像的三維重建技術建立個體化的肺結節數字化模型對于肺段切除術治療肺小結節具有重要作用。

本研究中，對30例肺小結節病人行三維重建解剖性肺段切除術，比較術中探查到肺血管及支氣管的解剖形態與術前三維重建血管及支氣管圖像，兩者基本相符。其中術前三維重建結節部位定位成功率為100%，肺結節營養血管符合率為96.67%，肺結節毗鄰支氣管符合率96.42%，與文獻報道基本一致[11-12]，表明三維重建在術前進行肺結節精準定位、識別靶段血管、支氣管的解剖結構與走形，了解結節與血管、支氣管的空間關系具有重要作用。有研究結果顯示，建立個體化肺結節三維數字化模型有利于制定肺結節模擬手術規劃，術前進行模擬手術演練，縮短手術時間，降低手術風險，提高手術成功率，協助確認手術切緣與結節的安全距離，降低手術切緣陽性率，并最大限度保留正常組織，減輕手術創傷，減少手術并發癥，提高病人術后生存質量[8，13-16]。三維重建模擬手術組較非三維重建模擬手術組的術中出血量顯著減少，手術時間、術后引流管留置時間、術后住院時間明顯縮短，術后并發癥發生率較少。三維重建制定個體化胸腔鏡下肺段切除術優于非三維重建常規的胸腔鏡下肺段切除術，主要原因有以下幾點：(1)肺結節術前三維重建可準確、直觀判斷術中所需切除肺段、血管以及切除范圍，避免誤斷引起術后出血等并發癥；(2)三維重建可發現肺段血管、支氣管解剖變異，在術中精確識別需要切斷的血管及支氣管；(3)行肺結節三維重建后，依據切緣寬度要求在重建圖像上模擬肺段切除的范圍，將此范圍內的對應血管及支氣管行解剖性切斷。

基于三維重建個體化胸腔鏡解剖性肺段切除術創傷小、恢復快、術后住院時間短，具有較高的精確性及安全性，對于直徑≤2cm的外周型磨玻璃樣肺結節病人具有極大的臨床應用價值。