Vitaworks軟件CT影像三維重建及手術規劃在早期非小細胞肺癌胸腔鏡肺段切除術中的應用

張智強，丁彥光，夏宏偉，袁軍，楊軻

復旦大學附屬中山醫院青浦分院胸外科，上海 201700

在我國，肺癌依舊是發病率和病死率最高的惡性腫瘤［1］。對于早期肺癌，手術是首選治療方式，其中解剖性肺葉切除術+淋巴結清掃術是標準術式。對于早期肺癌，胸腔鏡下肺段切除術與開胸肺葉切除術效果相當［2］。胸腔鏡下肺段切除術除了要熟練掌握胸腔鏡基本技能外，還要掌握肺段的解剖結構。應用三維重建技術能夠顯著縮短胸腔鏡下肺段切除術的學習曲線時間，提高手術安全性［3］。我們應用Vitaworks軟件三維重建同時進行手術規劃，指導胸腔鏡下肺段切除術，取得良好效果，現報告如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料選擇2019年1月—2022年6月在復旦大學附屬中山醫院青浦分院胸外科行胸腔鏡下肺段切除術的早期非小細胞肺癌患者57例。納入標準：胸部CT提示直徑≤2 cm的周圍性病變；磨玻璃成分≥50%的密度影；經隨訪病變倍增時間≥400 d；臨床分期為0～ⅠA2期；病理證實為原發性肺惡性腫瘤，手術應保障切緣≥2 cm，或≥病灶直徑。排除標準：術前有放化療史；合并臟器功能不全、無法耐受手術；有胸腔鏡手術禁忌證；術后病理提示為良性病變者。根據術前是否行Vitaworks軟件三維重建及手術規劃分為重建規劃組和常規手術組。重建規劃組31例，男13例、女18例，年齡（56.6±12.3）歲；常規手術組26例，男11例、女15例，年齡（58.8±13.1）歲。兩組性別、年齡、病變部位、肺段類型、病理分型、病理分期等資料差異無統計學意義（P均＞0.05）。見表1。兩組患者對本研究知情同意，并簽署知情同意書。

表1 兩組臨床資料比較（例）

1.2 Vitaworks軟件三維重建與手術規劃重建規劃組術前利用Vitaworks軟件進行CT影像三維重建及手術規劃。術前完成胸部CT薄層掃描后，導出Dicom格式的CT數據，導入Vitaworks圖像系統，進行影像數據識別、組織提取和分割，并對肺血管、氣管、支氣管等結構進行自動識別、追蹤，完成對肺動靜脈、氣管支氣管和肺葉的三維重建，分別用不同顏色進行標記。見OSID碼圖1。完成三維重建后，通過Vitaworks軟件的計算機客戶端或手機App觀察病變所在部位，明確病變所屬肺葉和所在肺段的動靜脈和支氣管分支的數量、走行、變異情況及與周圍組織器官的關系。模擬對靶血管、靶支氣管、靶段平面的切割、分離、顯隱等操作，進行術前模擬演練，完成手術規劃。

1.3 手術方式 兩組均在雙腔氣管插管全麻胸腔鏡下完成肺段切除+淋巴結清掃或采樣。麻醉成功后，取患者健側臥位，常規消毒鋪巾，行單操作孔手術。主操作孔選擇腋前線第4或第5肋間，切口長4～5 cm，次操作孔選擇第5或第6肋間，切口長1～2 cm。常規手術組先打開縱隔胸膜或葉間裂，離斷靶段動靜脈、靶段支氣管，保留段間靜脈；應用膨肺萎陷法確定段間平面，然后提起段門，用直線切割縫合器沿段平面離斷靶肺段，常規清掃段間淋巴結，一并送快速冰凍；病理提示惡性病變者常規行肺門及縱隔淋巴結采樣或清掃，如果切緣陽性或段間淋巴結陽性，改行肺葉切除術+肺門及縱隔淋巴結采樣或清掃。重建規劃組參閱胸部CT、三維重建圖像及術前規劃的手術方案行術中導航，明確病變所在靶位、需要處理的靶段、需要處理的目標血管和支氣管，按照術前規劃及模擬方案進行手術。手術完成后，麻醉師吸痰膨肺，修補肺漏氣，止血。常規留置胸腔引流管1根。見OSID碼圖2。

1.4 術后處理兩組術后第1天常規復查胸片，當引流量少于150 mL/d、肺復張良好、無肺漏氣情況時拔除胸腔引流管。拔管后觀察1～2 d，如體溫正常，無明顯咳嗽咳痰等呼吸道癥狀，復查血常規、肝腎功能等指標正常，則通知出院。

1.5 觀察指標記錄兩組手術時間、術中出血量和淋巴結清掃個數。記錄術后1～3 d引流量、拔管時間和術后住院時間。根據臨床表現和輔助檢查評估患者肺段切除手術相關并發癥情況，主要包括有無咯血、持續7 d以上的肺漏氣和肺部感染。

1.6 統計學方法采用SPSS19.0統計軟件。符合正態或近似正態分布的計量資料以±s表示，采用t檢驗，方差不齊的資料比較采用秩和檢驗。計數資料以例（%）表示，組間比較采用χ2檢驗。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組圍手術期指標比較重建規劃組均成功完成對肺血管、氣管支氣管和肺葉的三維重建，完成術前模擬演練及手術規劃。兩組均順利完成胸腔鏡下肺段切除術，無圍手術期死亡病例。重建規劃組的手術時間、拔管時間和術后住院時間短于常規手術組，術中出血量和術后1～3 d總引流量少于常規手術組（P均＜0.05）。兩組淋巴結清掃個數差異無統計學意義（P＞0.05）。見表2。

表2 兩組圍手術期指標比較（±s）

表2 兩組圍手術期指標比較（±s）

注：與常規手術組相比，*P＜0.05。

組別重建規劃組常規手術組n 31 26手術時間（min）130.4±34.5*152.1±33.8術中出血量（mL）96.8±56.1*139.2±67.0淋巴結清掃個數（個）4.6±2.3 4.3±2.1術后1～3 d引流量（mL）352.5±212.0*468.5±195.8拔管時間（d）4.1±1.7*6.0±4.5術后住院時間（d）6.4±2.0*8.5±3.1

2.2 兩組手術相關并發癥比較重建規劃組術后發生咯血1例、肺部感染2例、持續7 d以上的肺漏氣2例，并發癥發生率為16.1%（5/31）；常規手術組術后發生咯血1例、肺部感染1例、持續7 d以上的肺漏氣3例、乳糜胸1例，并發癥發生率為23.1%（6/26）。兩組并發癥發生率差異無統計學意義（P均＞0.05）。

3 討論

近年來，胸部CT檢查普遍應用于早期肺癌篩查，臨床上因篩查發現的肺結節也越來越多。對于小于2 cm的高危肺部結節，解剖性肺段切除術是首選治療方式［4］。另外，老年患者多有合并癥且肺功能減退，標準肺葉切除術很難應用于老齡肺癌患者。對于該類人群，解剖性肺段切除術能夠在精準切除病灶的同時，最大程度地保留正常肺功能，提高患者術后生活質量［5-6］。越來越多的證據表明，亞肺葉切除術尤其是肺段切除術是一種更符合肺部解剖特點的手術方法，在小于2 cm的早期非小細胞肺癌患者中能夠達到與肺葉切除術相似的結果［7-8］。新近研究結果顯示，對于直徑小于2 cm、實性成分占比＞0.5的ⅠA期周圍型非小細胞肺癌，采用肺段切除術在遠期生存率方面優于肺葉切除術，推薦將肺段切除術作為該人群的標準術式［9］。

鑒于肺段動靜脈和段支氣管變異較多，肺段切除術的手術難度較肺葉切除術明顯增加，術中容易導致出血、誤傷、誤斷等情況，增加手術風險［10-11］。三維重建是應用三維重建軟件，將二維的CT斷層圖像經提取分割處理后，構建三維立體圖像，能將組織結構、病變部位在體外通過計算機進行重現。目前最常用的三維重建軟件有mimics、deepinsight等［12-13］。以往三維重建研究主要集中在骨科、頜面外科等領域［14-15］，但隨著胸腔鏡解剖性肺段切除術的推廣，越來越多的胸外科醫生應用三維重建軟件進行術前三維重建+模擬手術。通過三維重建，手術醫生可直觀地觀察肺段解剖結構，分辨出需要處理的靶段動脈、靶段支氣管和靶段靜脈；對于變異的結構和血管走行，也能在術前及時發現，避免術中誤傷，節省手術時間［16］。另外，對于復雜的肺段，包括聯合段切、段+亞段切除、聯合亞段切除，三維重建能夠縮短手術時間、減少術中失血量、降低學習曲線時間［17］。

本研究所使用的Vitaworks圖像分析處理系統能夠智能識別CT影像數據，完成對血管、氣管的提取分割重建，同時可以自動追蹤識別、提取變異的支氣管和血管，完成術前病情診斷、手術可行性評估和手術方案規劃，避免人眼讀片和單純人工三維重建帶來的誤差。Vitaworks圖像分析系統還可對胸部增強CT和平掃CT兩種不同的數據采用不同的算法，進行自動化識別和拆分動靜脈。在手術過程中，Vitaworks圖像分析系統同時擁有計算機程序和手機App兩種不同的客戶端，便于在三維重建后完成術前規劃及術中導航。本研究中，重建規劃組患者均完成術前三維重建及手術規劃，與常規手術組相比，術前行三維重建及手術規劃能夠顯著減少手術時間，減少術中出血量，同時能夠減少術后1～3 d引流量，縮短胸管留置時間及術后住院時間。有學者認為，基于deepinsight軟件的術前三維重建及術前規劃開展肺段切除術，能夠精確識別和解剖段支氣管、段血管和段間分界，最終實現完全解剖學的肺段切除術，減少手術并發癥，降低手術難度，縮短學習曲線［18］。陳剛等［19］的研究也證實，基于三維重建的個體化胸腔鏡解剖性肺段切除術具有較高的精確性及安全性，可縮短術后住院時間，對于直徑≤2 cm的外周型磨玻璃樣肺結節患者具有較好的應用價值。

總之，基于Vitaworks軟件的三維重建及手術規劃能夠達到對肺段靶段動脈、靶段支氣管、靶段靜脈的精準解剖和判斷，能夠縮短手術時間，減少術中出血和術后引流量，縮短胸管留置時間及術后住院時間，有助于肺段的精準切除，提高手術準確率及安全性，有利于胸腔鏡肺段切除術在基層醫院的推廣［20］。