Vitaworks软件CT影像三维重建及手术规划在早期非小细胞肺癌胸腔镜肺段切除术中的应用

张智强，丁彦光，夏宏伟，袁军，杨轲

复旦大学附属中山医院青浦分院胸外科，上海 201700

在我国，肺癌依旧是发病率和病死率最高的恶性肿瘤［1］。对于早期肺癌，手术是首选治疗方式，其中解剖性肺叶切除术+淋巴结清扫术是标准术式。对于早期肺癌，胸腔镜下肺段切除术与开胸肺叶切除术效果相当［2］。胸腔镜下肺段切除术除了要熟练掌握胸腔镜基本技能外，还要掌握肺段的解剖结构。应用三维重建技术能够显著缩短胸腔镜下肺段切除术的学习曲线时间，提高手术安全性［3］。我们应用Vitaworks软件三维重建同时进行手术规划，指导胸腔镜下肺段切除术，取得良好效果，现报告如下。

1 资料与方法

1.1 临床资料选择2019年1月—2022年6月在复旦大学附属中山医院青浦分院胸外科行胸腔镜下肺段切除术的早期非小细胞肺癌患者57例。纳入标准：胸部CT提示直径≤2 cm的周围性病变；磨玻璃成分≥50%的密度影；经随访病变倍增时间≥400 d；临床分期为0～ⅠA2期；病理证实为原发性肺恶性肿瘤，手术应保障切缘≥2 cm，或≥病灶直径。排除标准：术前有放化疗史；合并脏器功能不全、无法耐受手术；有胸腔镜手术禁忌证；术后病理提示为良性病变者。根据术前是否行Vitaworks软件三维重建及手术规划分为重建规划组和常规手术组。重建规划组31例，男13例、女18例，年龄（56.6±12.3）岁；常规手术组26例，男11例、女15例，年龄（58.8±13.1）岁。两组性别、年龄、病变部位、肺段类型、病理分型、病理分期等资料差异无统计学意义（P均＞0.05）。见表1。两组患者对本研究知情同意，并签署知情同意书。

表1 两组临床资料比较（例）

1.2 Vitaworks软件三维重建与手术规划重建规划组术前利用Vitaworks软件进行CT影像三维重建及手术规划。术前完成胸部CT薄层扫描后，导出Dicom格式的CT数据，导入Vitaworks图像系统，进行影像数据识别、组织提取和分割，并对肺血管、气管、支气管等结构进行自动识别、追踪，完成对肺动静脉、气管支气管和肺叶的三维重建，分别用不同颜色进行标记。见OSID码图1。完成三维重建后，通过Vitaworks软件的计算机客户端或手机App观察病变所在部位，明确病变所属肺叶和所在肺段的动静脉和支气管分支的数量、走行、变异情况及与周围组织器官的关系。模拟对靶血管、靶支气管、靶段平面的切割、分离、显隐等操作，进行术前模拟演练，完成手术规划。

1.3 手术方式 两组均在双腔气管插管全麻胸腔镜下完成肺段切除+淋巴结清扫或采样。麻醉成功后，取患者健侧卧位，常规消毒铺巾，行单操作孔手术。主操作孔选择腋前线第4或第5肋间，切口长4～5 cm，次操作孔选择第5或第6肋间，切口长1～2 cm。常规手术组先打开纵隔胸膜或叶间裂，离断靶段动静脉、靶段支气管，保留段间静脉；应用膨肺萎陷法确定段间平面，然后提起段门，用直线切割缝合器沿段平面离断靶肺段，常规清扫段间淋巴结，一并送快速冰冻；病理提示恶性病变者常规行肺门及纵隔淋巴结采样或清扫，如果切缘阳性或段间淋巴结阳性，改行肺叶切除术+肺门及纵隔淋巴结采样或清扫。重建规划组参阅胸部CT、三维重建图像及术前规划的手术方案行术中导航，明确病变所在靶位、需要处理的靶段、需要处理的目标血管和支气管，按照术前规划及模拟方案进行手术。手术完成后，麻醉师吸痰膨肺，修补肺漏气，止血。常规留置胸腔引流管1根。见OSID码图2。

1.4 术后处理两组术后第1天常规复查胸片，当引流量少于150 mL/d、肺复张良好、无肺漏气情况时拔除胸腔引流管。拔管后观察1～2 d，如体温正常，无明显咳嗽咳痰等呼吸道症状，复查血常规、肝肾功能等指标正常，则通知出院。

1.5 观察指标记录两组手术时间、术中出血量和淋巴结清扫个数。记录术后1～3 d引流量、拔管时间和术后住院时间。根据临床表现和辅助检查评估患者肺段切除手术相关并发症情况，主要包括有无咯血、持续7 d以上的肺漏气和肺部感染。

1.6 统计学方法采用SPSS19.0统计软件。符合正态或近似正态分布的计量资料以±s表示，采用t检验，方差不齐的资料比较采用秩和检验。计数资料以例（%）表示，组间比较采用χ2检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组围手术期指标比较重建规划组均成功完成对肺血管、气管支气管和肺叶的三维重建，完成术前模拟演练及手术规划。两组均顺利完成胸腔镜下肺段切除术，无围手术期死亡病例。重建规划组的手术时间、拔管时间和术后住院时间短于常规手术组，术中出血量和术后1～3 d总引流量少于常规手术组（P均＜0.05）。两组淋巴结清扫个数差异无统计学意义（P＞0.05）。见表2。

表2 两组围手术期指标比较（±s）

表2 两组围手术期指标比较（±s）

注：与常规手术组相比，*P＜0.05。

组别重建规划组常规手术组n 31 26手术时间（min）130.4±34.5*152.1±33.8术中出血量（mL）96.8±56.1*139.2±67.0淋巴结清扫个数（个）4.6±2.3 4.3±2.1术后1～3 d引流量（mL）352.5±212.0*468.5±195.8拔管时间（d）4.1±1.7*6.0±4.5术后住院时间（d）6.4±2.0*8.5±3.1

2.2 两组手术相关并发症比较重建规划组术后发生咯血1例、肺部感染2例、持续7 d以上的肺漏气2例，并发症发生率为16.1%（5/31）；常规手术组术后发生咯血1例、肺部感染1例、持续7 d以上的肺漏气3例、乳糜胸1例，并发症发生率为23.1%（6/26）。两组并发症发生率差异无统计学意义（P均＞0.05）。

3 讨论

近年来，胸部CT检查普遍应用于早期肺癌筛查，临床上因筛查发现的肺结节也越来越多。对于小于2 cm的高危肺部结节，解剖性肺段切除术是首选治疗方式［4］。另外，老年患者多有合并症且肺功能减退，标准肺叶切除术很难应用于老龄肺癌患者。对于该类人群，解剖性肺段切除术能够在精准切除病灶的同时，最大程度地保留正常肺功能，提高患者术后生活质量［5-6］。越来越多的证据表明，亚肺叶切除术尤其是肺段切除术是一种更符合肺部解剖特点的手术方法，在小于2 cm的早期非小细胞肺癌患者中能够达到与肺叶切除术相似的结果［7-8］。新近研究结果显示，对于直径小于2 cm、实性成分占比＞0.5的ⅠA期周围型非小细胞肺癌，采用肺段切除术在远期生存率方面优于肺叶切除术，推荐将肺段切除术作为该人群的标准术式［9］。

鉴于肺段动静脉和段支气管变异较多，肺段切除术的手术难度较肺叶切除术明显增加，术中容易导致出血、误伤、误断等情况，增加手术风险［10-11］。三维重建是应用三维重建软件，将二维的CT断层图像经提取分割处理后，构建三维立体图像，能将组织结构、病变部位在体外通过计算机进行重现。目前最常用的三维重建软件有mimics、deepinsight等［12-13］。以往三维重建研究主要集中在骨科、颌面外科等领域［14-15］，但随着胸腔镜解剖性肺段切除术的推广，越来越多的胸外科医生应用三维重建软件进行术前三维重建+模拟手术。通过三维重建，手术医生可直观地观察肺段解剖结构，分辨出需要处理的靶段动脉、靶段支气管和靶段静脉；对于变异的结构和血管走行，也能在术前及时发现，避免术中误伤，节省手术时间［16］。另外，对于复杂的肺段，包括联合段切、段+亚段切除、联合亚段切除，三维重建能够缩短手术时间、减少术中失血量、降低学习曲线时间［17］。

本研究所使用的Vitaworks图像分析处理系统能够智能识别CT影像数据，完成对血管、气管的提取分割重建，同时可以自动追踪识别、提取变异的支气管和血管，完成术前病情诊断、手术可行性评估和手术方案规划，避免人眼读片和单纯人工三维重建带来的误差。Vitaworks图像分析系统还可对胸部增强CT和平扫CT两种不同的数据采用不同的算法，进行自动化识别和拆分动静脉。在手术过程中，Vitaworks图像分析系统同时拥有计算机程序和手机App两种不同的客户端，便于在三维重建后完成术前规划及术中导航。本研究中，重建规划组患者均完成术前三维重建及手术规划，与常规手术组相比，术前行三维重建及手术规划能够显著减少手术时间，减少术中出血量，同时能够减少术后1～3 d引流量，缩短胸管留置时间及术后住院时间。有学者认为，基于deepinsight软件的术前三维重建及术前规划开展肺段切除术，能够精确识别和解剖段支气管、段血管和段间分界，最终实现完全解剖学的肺段切除术，减少手术并发症，降低手术难度，缩短学习曲线［18］。陈刚等［19］的研究也证实，基于三维重建的个体化胸腔镜解剖性肺段切除术具有较高的精确性及安全性，可缩短术后住院时间，对于直径≤2 cm的外周型磨玻璃样肺结节患者具有较好的应用价值。

总之，基于Vitaworks软件的三维重建及手术规划能够达到对肺段靶段动脉、靶段支气管、靶段静脉的精准解剖和判断，能够缩短手术时间，减少术中出血和术后引流量，缩短胸管留置时间及术后住院时间，有助于肺段的精准切除，提高手术准确率及安全性，有利于胸腔镜肺段切除术在基层医院的推广［20］。