3D打印导航模板在肺小结节术前定位中的应用*

魏 宁 蔺瑞江 曹 雄 陈 昶 韩 彪

(兰州大学第一医院胸外科，兰州 730000)

对于肺小结节的定位有多种方式，包括CT引导下Hookwire定位、弹簧圈定位、亚甲蓝定位、荧光成像技术以及电磁导航支气管镜定位，近年来逐渐兴起基于胸部解剖位置的三维重建定位[1～5]等，但仍存在不同程度的缺点及并发症，如血气胸、定位不准确、结节染色过度等。2020年9月～2021年4月，我们采用3D打印导航模板(导板)进行术前带线锚钩肺小结节定位45例，术中CT验证其定位效果，报道如下。

1 临床资料与方法

1.1 一般资料

本组45例，男23例，女22例。年龄36～60岁，中位数44岁。胸痛4例，咳嗽6例，胸闷2例，无症状体检或因其他疾病体检CT发现肺结节33例。均行胸部CT平扫提示肺结节，均为单发；位于上叶37例，中叶3例，下叶5例；直径6～14 mm，(9.9±2.5)mm，其中23例>10 mm；结节中心距离脏层胸膜5.5～34.7 mm，中位数22.8 mm；纯磨玻璃结节(pure ground-glass nodules，PGGN)21例，混合型磨玻璃结节(mixed ground-glass nodule，MGGN)15例，实性结节(solid nodule，SN)9例。均无穿刺及手术禁忌。

病例选择标准：肺结节病理性质不确定，需行肺楔形切除后送术中冰冻；病灶距离脏层胸膜>5 mm的磨玻璃结节，术前判断术中难以观察到或用手指触摸识别；或距离脏层胸膜>10 mm的非钙化实性结节。

1.2 方法

1.2.1 制作3D打印导板 术前将胸部CT资料(图A)导入飞利浦医疗系统研发的Image Processing System进行三维重建、导航路径设计及定位导板建模，完成三维建模(图B)后，将建模信息导入深圳蓝模科技有限公司研发的蓝模3D BLUEMAKER18.10版系统，依据胸廓、肋骨、胸骨等结构及病灶在肺内的相对位置确定穿刺点，完成3D打印导板的制作(图C)。

1.2.2 术前肺结节定位及CT验证 常规术前准备，入杂交手术室，吸氧，心电监护。仰卧位，常规消毒皮肤，将3D打印导板置于胸壁定位点，并将胸廓参照骨性结构位置与3D打印导板对合，再次核对穿刺位置，2%利多卡因5 ml局部浸润麻醉，肺结节定位针(SS510-10，宁波胜杰康生物科技有限公司)穿刺(图D)，穿刺针全部推送完毕后，推出释放锚定定位针，将定位线送至胸腔内，完成定位。当即行胸部滑轨CT(SOMATOM Confidence，层厚1 mm，德国西门子)扫描(图E)。测量带线锚钩中心与肺结节边缘的距离，验证穿刺定位准确性。

1.2.3 单孔胸腔镜肺楔形切除术 CT验证后，双腔气管插管，静吸复合麻醉。健侧卧位，切口位于腋中线第4肋间，长3～5 cm，依据胸腔内定位线位置牵拉定位行肺楔形切除(图F)，送术中快速冰冻病理，原位腺癌、微浸润腺癌及良性病变多考虑肺楔形切除或肺段切除，浸润性腺癌行肺叶切除术。

图1 3D打印导板制作及术中穿刺定位：A.病灶位置；B.三维建模；C.导板制作；D.术前穿刺定位；E.穿刺定位后CT验证；F.术中见定位锚钩

1.3 观察指标

肺结节定位时间：从放置3D打印导板至定位完成。

定位准确性：定位后CT片上测量带线锚钩中心与肺结节边缘的距离。借鉴文献[6,7]报道Hookwire定位时定位器距离结节中心距离<20 mm为定位准确，可以实现辅助外科医师进行结节识别与切除，为进一步提升定位准确性，我们设定该距离>10 mm为定位相对不准确。

定位针进针深度：穿刺定位完成后CT测量进针深度。

定位过程中的并发症：通过定位后CT观察有无气胸、血胸，术中再次观察有无出血及血胸。

2 结果

45例均成功通过3D打印导板穿刺、定位，无带线锚钩脱落。定位时间7～14 min，(9.8±2.0)min。CT测量带线锚钩中心与肺结节边缘距离1.1～13.0 mm，中位数5.9 mm，其中6例距离>10 mm(定位相对不准确)。定位针进针深度11.4～45.3 mm，中位数22.8 mm。

6例定位相对不准确情况：肺结节直径0.6～0.8 mm；4例位于上叶，2例位于下叶；2例为实性结节，4例为磨玻璃结节。

定位后并发症：出血1例，腔镜下见肺表面少量出血，以电钩止血；气胸1例(少量)，定位后CT示肺压缩<10%，因同期手术，未予处理。

定位后均行单孔胸腔镜手术，包括肺楔形切除28例，肺段切除10例，肺叶切除7例，均顺利完成，无中转开胸。术后病理，不典型增生4例，原位腺癌15例，微浸润型腺癌19例，浸润型腺癌7例。

3 讨论

胸腔镜下对于肺部小结节尤其是磨玻璃结节的识别及定位具有较高的难度，定位失败是胸腔镜中转开胸的重要原因之一[8]。对于肺部小结节的术前定位包括CT引导下Hookwire定位、弹簧圈定位、亚甲蓝染色定位等，均在放射科操作，定位完成后转运至手术室或病房，增加气胸、血胸等并发症导致意外的风险，也存在定位器械脱落或移位可能[9]。术前电磁导航支气管镜定位肺部结节是新型的定位方式，无需CT引导下操作，在手术室便可完成，但要求具有特殊设备，操作者技术熟练，且价格较为昂贵，花费时间较长[10]。因此，对于肺部结节的定位方式仍在不断探索。我们依托杂交手术间，术前依据胸壁骨性结构与肺小结节的相对位置来定位穿刺，3D打印导板与胸壁均对合良好，穿刺肺部结节后随即CT验证定位效果，同期手术。

我们采用的定位器械为4爪结构的带线锚钩，稳定性强，不易脱落。单纯使用Hookwire定位，定位针脱落率可达13%[9]；单纯利用弹簧圈定位，术中需触摸寻找弹簧圈的位置，对定位的准确性、深度及弹簧圈材质都有较高的要求，还存在弹簧圈脱落至胸腔甚至肋间的情况，增加寻找的难度，延长手术时间。本组无锚钩脱落，与文爽等[11]的研究一致。Hookwire定位后有较高的气胸(35%)和出血(4%～27%)发生率[12,13]，本组定位后气胸及胸腔内出血发生率均仅为2.2%(1/45)，说明安全性较高，且定位后随即手术，即使发生并发症也能及时处理。同样，由于定位与手术同期进行，对于定位后并发症的观察时间较短，尚需进一步验证。

本组定位时间(9.8±2.0)min，相比文爽等[11]报道的CT引导下带线锚钩定位时间(11.7±4.3)min具有一定优势，而且穿刺时无需CT引导，仅需3D打印导板与体表标志对合良好即可完成肺结节定位，减少射线接触，提高诊疗效率。

本组6例(13.3%)CT验证定位相对不够准确(定位锚钩中心距肺结节边缘>10 mm)，其发生率上叶为11%(4/37)，中叶为0(0/3)，下叶为40%(2/5)；实性结节为22%(2/9)，磨玻璃结节为11%(4/36)；直径<10 mm的结节为27%(6/22)，直径≥10 mm的结节为0%(0/23)。由于例数少，无法做多因素分析，但可看出对直径<10 mm的结节定位精准程度需进一步提高。Park等[14]的meta分析显示，CT引导下Hookwire、弹簧圈、碘油定位的准确率分别为98%、98%、99%，高于本研究，其原因可能为：①上述研究均为CT引导下操作，准确性较高，而本组利用3D打印导板定位穿刺；②定位过程中患者呼吸运动或胸壁起伏可能导致定位导板与肺组织位移，导致定位相对不准确；③Park等[14]的meta分析中，Hookwire、弹簧圈、碘油定位单孔胸腔镜手术成功率分别为96%、97%、99%，本组虽将定位锚钩中心距肺结节边缘距离>10 mm视为定位不准确，但术中依据锚钩位置所有结节均成功找到并切除，得到明确病理，手术成功率为100%，因此认为定位可靠，但仍需大样本的临床研究来验证。

本研究不足之处：首先，本研究为单中心回顾性研究，未设置对照组，纳入的样本量也不大，研究结果的可靠性需进一步验证；其次，为保证定位效果，本研究依托本院杂交手术间完成，可随时CT扫描，定位效果可及时验证，若定位不准确，可及时反馈并更换定位方式，同时，还具备3D打印系统，对研究实施的客观要求较高，不利于全面推广；第三，本研究均采取仰卧位，对于位置较特殊、需特殊体位定位者，未做进一步探讨；第四，定位与手术同期完成，对定位后并发症的发生情况缺乏足够时间的观察。

总之，本研究显示，利用3D打印导航模板进行术前肺结节定位安全有效，但对直径<10 mm的肺结节定位的精准程度需进一步提高。