个体化肺结节三维重建模拟手术在胸腔镜肺段切除中的应用

陈刚 汪方清 阮卫民 胡卫建

近年来，低剂量螺旋CT在肺部疾病筛查中的普及使得肺部结节检出率显著提高。解剖性肺段切除术较肺叶切除术保留了更多肺组织，对肺功能影响较小，更适用于肺部小结节病人[1]。但肺段切除术需解剖至更末端的支气管、血管，解剖结构较为复杂，普通薄层CT扫描往往难以明确。个体化三维重建技术已广泛运用于胸腔镜精准肺段切除术中，精准定位肺结节部位，明确靶段血管与支气管走形以及有无变异，在术前评估、手术方案规划、指导术中识别肺血管和支气管、指导教学等多方面具有一定价值[2]。本研究通过对比术前应用三维重建技术制定手术规划与直接进行手术相关指标之间的差异，评定个体化三维重建模拟手术在胸腔镜肺段切除术中的应用价值。

对象与方法

一、对象

2018年12月1日～2019年12月29日间我院接受手术治疗的肺部结节病人60例，随机分为三维重建模拟手术组和非三维重建模拟手术组，每组各30例。纳入标准：(1)胸部CT检查提示为直径≤2 cm的外周型磨玻璃样结节，且磨玻璃成分≥50%；(2)纤维支气管镜检查显示气管、支气管均未见赘生物；(3)心肺功能正常，未合并肺部其他疾病；(4)排除其他系统恶性疾病；(5)行颈部以及锁骨上淋巴结超声、颅脑MRI、全身骨扫描或PET-CT等检查排除远处转移；(6)病人及家属知情同意。

三维重建模拟手术组男17例，女13例，年龄34～71岁，平均年龄为(50.2±10.3)岁；非三维重建模拟手术组男14例，女16例，年龄33～69岁，平均年龄为(51.2±11.3)岁。两组病人年龄、性别、结节所在部位及结节直径大小间比较差异，差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 两组临床基线资料比较

二、方法

1.CT扫描定位及三维重建：所有病人术前均行胸部CT平扫+增强扫描检查。病人取仰卧位，采用螺旋CT从胸廓入口到膈肌水平进行连续扫描。根据病人心肺功能等自身情况提前或推迟延迟时间，保证肺动静脉系统内的对比剂充盈达到最佳。一般注射造影剂后30秒行肺动脉扫描，10秒行肺静脉扫描，一般延迟时间30秒。扫描参数：层厚1.0 mm，重建间隔1 mm。三维重建模拟手术组：通过薄层胸部CT连续扫描得到DICOM格式的全部图像信息，将 CT 图像导入Mimics 22.0软件，进行图像分割、三维模型计算，快速构建肺结节及手术部位肺组织、血管和支气管的三维数字可视化模型，对病人进行术前评估。确定单纯肺段切除的边距，即能够达到完全切除时病变组织与切缘之间具有足够的无病变组织的边界，并通过三维重建模型制定明确的手术路线，减少不必要的操作，降低手术风险。

2.手术方法：所有病人术前均行血常规、生化、凝血功能、肿瘤标记物等检查。三维重建模拟手术组依据术前模拟手术规划结果，并结合术中实际情况进行个体化腔镜下肺段切除术，非三维重建模拟手术组直接进行腔镜下肺段切除术。病人取健侧卧位，双腔气管内插管全身复合麻醉，健侧肺通气。手术切口为3切口：腋中线第7或第8肋间为胸腔镜观察孔，长度约1.0 cm；锁骨中线-腋前线间第3或第4肋间为主操作孔，长度约1.0～2.0 cm。术中离断靶段支气管、靶段动脉、段内静脉，保留段间静脉，通过膨胀-萎陷法确定段间平面，使用电刀或切割缝合器分离段间肺组织，常规清扫第10、11、12组淋巴结并送冰冻病理检查，证实无转移后继续完成肺段切除，否则改行肺叶切除、纵隔淋巴结清扫术(本研究已排除淋巴结活检阳性者)。术后均行胸腔闭式引流管置入术。

3.观察指标：肺部结节部位、手术时间、术中出血量、淋巴结清扫数量、胸腔闭式引流管留置时间、术后总引流量、住院时间、术后并发症发生率。

三、统计学方法

结 果

1.三维重建模拟手术组术前与术中肺结节相关指标比较：三维重建结果发现，术中情况与重建图像基本相符，其中术前三维重建结节部位定位成功率为100%(30/30)，肺结节营养血管符合率为96.67%(29/30)，肺结节毗邻支气管符合率为96.42%(27/30)。

2.两组手术组切除肺段分布情况及术后病理比较：两组病人顺利施行胸腔镜肺段切除术，手术顺利，无中转开胸或改行肺叶切除病例。手术切除肺段部位及例数见表2。三维重建模拟手术组中，左肺各段10例(33.33%)，其中左肺上叶尖后段、前段、舌段均为1例(3.33%)，左肺下叶背段共 5例(16.67%)，左肺下叶基底段共2例(6.67%)；右肺各段共20例(66.67%)，其中右肺上叶尖段共6例(20.00%)，右肺上叶后段共4例(13.33%)，右肺上叶前段共3例(10.00%)，右肺下叶背段共6例(20.00%)，右肺下叶基底段1例(3.33%)。非三维重建模拟手术组中，左肺各段共12例(40.00%)，其中左肺上叶尖后段、前段、舌段分别为4例(13.33%)、1例(3.33%)、1例(3.33%)，左肺下叶背段共 4例(13.33%)，左肺下叶基底段共2例(6.67%)；右肺各段共18例(60.00%)，其中右肺上叶尖段共6例(20.00%)，右肺上叶后段共3例(10.00%)，右肺上叶前段共4例(13.33%)，右肺下叶背段共3例(10.00%)，右肺下叶基底段2例(6.67%)。

表2 两组切除肺段分布情况比较[例(%)]

三维重建模拟手术组中，良性结节5例(16.67%)，鳞癌2例(6.67%)，腺癌20例(66.67%)，黏液腺癌1例(3.33%)，不典型腺瘤样增生2例(6.67%)，均无淋巴结转移。非三维重建模拟手术组中，良性结节6例(20.00%)，腺癌22例(73.33%)，黏液腺癌1例(3.33%)，不典型瘤样增生1例(3.33%)，均无淋巴结转移。见表3。

表4 三维重建模拟手术组与非三维重建模拟手术组的围手术期指标的比较或n(%)]

两组恶性结节临床分期(第8版TNM肺癌分期)见表3。三维重建模拟手术组中，0期6例(26.09%)，ⅠA1期12例(52.17%)，ⅠA2期5例(21.74%)；非三维重建模拟手术组，0期5例(21.74%)，ⅠA1期13例(56.52%)，ⅠA2期5例(21.74%)。

表3 两组术后病理类型及分期比较(例，%)

4.两组围手术期指标的比较：两组手术时间、术中出血量、引流管留置时间、术后总引流量以及术后住院时间比较差异有统计学意义(P<0.05)，三维重建模拟手术组低于非三维重建模拟手术组。两组术中清扫淋巴结个数比较差异无统计学意义(P>0.05)，三维重建模拟手术组术后并发胸腔积液1例，非三维重建模拟手术组术后并发胸腔积液1例，肺部感染2例，两组比较差异无统计学意义(P>0.05)。见表4。

讨 论

多种肺部良性、恶性疾病通常会以肺部小结节为表现，临床上很难立即将其定性为良性或恶性病变，早期定性诊断及手术切除治疗对病人预后极其重要[3]。针对肺部小结节研究表明，大部分肺小结节为恶性结节，以外科手术治疗为主，只有少数经过仔细准确评估后可以定期随访[4-5]。目前，推荐行解剖性肺段切除术的肺小结节特点包括：(1)结节直径均<2 cm；(2)影像学检查表现为磨玻璃性质；(3)术后病理检查显示无淋巴结转移。解剖性肺段切除术在治疗肺部磨玻璃样小结节时具有精准切除、淋巴结清扫彻底以及预后更好等优势[6]。与楔形切除术相比，解剖性肺段切除术可进行肺内淋巴结采样，保证手术切缘达到R0切除，对于ⅠA期非小细胞肺癌有更好的总体生存率[7]；与肺叶切除术相比，解剖性肺段切除术具有外观、操作、组织以及功能方面的微创优势，并且可以彻底清除病灶、减少创伤，保留更多肺组织，减轻对肺功能的影响，降低术后并发症，尤其对于肺内多发磨玻璃结节病人，解剖性肺段切除术可以降低其二次手术风险[8]。然而在磨玻璃结节手术中，因其密度与周围非组织密度接近，并且可能无胸膜牵拉标志性特征，因此高达70%病变无法在胸腔镜下探查到具体所在部位[9]。此外，由于肺内动静脉、支气管肺段解剖结构错综复杂，尤其是肺段静脉变异较多且复杂，段间平面确定相对困难，易引起大出血或重要脏器损伤，增加病人手术后并发症以及死亡风险，使肺段切除手术效果及预后未达到预期效果[10]。因此，基于CT影像的三维重建技术建立个体化的肺结节数字化模型对于肺段切除术治疗肺小结节具有重要作用。

本研究中，对30例肺小结节病人行三维重建解剖性肺段切除术，比较术中探查到肺血管及支气管的解剖形态与术前三维重建血管及支气管图像，两者基本相符。其中术前三维重建结节部位定位成功率为100%，肺结节营养血管符合率为96.67%，肺结节毗邻支气管符合率96.42%，与文献报道基本一致[11-12]，表明三维重建在术前进行肺结节精准定位、识别靶段血管、支气管的解剖结构与走形，了解结节与血管、支气管的空间关系具有重要作用。有研究结果显示，建立个体化肺结节三维数字化模型有利于制定肺结节模拟手术规划，术前进行模拟手术演练，缩短手术时间，降低手术风险，提高手术成功率，协助确认手术切缘与结节的安全距离，降低手术切缘阳性率，并最大限度保留正常组织，减轻手术创伤，减少手术并发症，提高病人术后生存质量[8，13-16]。三维重建模拟手术组较非三维重建模拟手术组的术中出血量显著减少，手术时间、术后引流管留置时间、术后住院时间明显缩短，术后并发症发生率较少。三维重建制定个体化胸腔镜下肺段切除术优于非三维重建常规的胸腔镜下肺段切除术，主要原因有以下几点：(1)肺结节术前三维重建可准确、直观判断术中所需切除肺段、血管以及切除范围，避免误断引起术后出血等并发症；(2)三维重建可发现肺段血管、支气管解剖变异，在术中精确识别需要切断的血管及支气管；(3)行肺结节三维重建后，依据切缘宽度要求在重建图像上模拟肺段切除的范围，将此范围内的对应血管及支气管行解剖性切断。

基于三维重建个体化胸腔镜解剖性肺段切除术创伤小、恢复快、术后住院时间短，具有较高的精确性及安全性，对于直径≤2cm的外周型磨玻璃样肺结节病人具有极大的临床应用价值。