虛擬手術規劃在肺結節微彈簧圈定位胸腔鏡切除術中的應用

崔翔宇 魯瑞珍 由玉梅 韓文潔 張志學 趙景嵐

［摘要］ 目的

探討基于醫學影像控制系統虛擬圍手術期規劃在肺結節有創定位解剖性亞肺葉胸腔鏡切除術中的應用價值。

方法 收集2019年4月—2020年7月于青島市中心醫院胸外科行胸腔鏡亞肺葉切除術的病人75例。根據對病人肺結節采取的定位方法分為三維重建、微彈簧圈及三維重建+微彈簧圈3組，比較3組并發癥、定位時間、手術時間、確定結節位置時間、使用閉合器釘倉數量、結節一次性切除情況及住院總費用的差異。

結果

3組定位方法定位時間的差異有統計學意義（F=265.37，P<0.05），三維重建+微彈簧圈組較三維重建組和微彈簧圈組的定位時間長，三維重建組較微彈簧圈組的定位時間長（P<0.05）。3組確定病變結節位置時間差異有統計學意義（F=2.98，P<0.05），三維重建+微彈簧圈組長于三維重建組和微彈簧圈組（P<0.05）。3組使用閉合器釘倉數量差異有統計學意義（F=2.51，P<0.05），三維重建+微彈簧圈組使用數量少于三維重建組（P<0.05）。3組的手術時間、住院總費用和結節一次切除率差異無顯著意義（P＞0.05）。

結論 肺結節穿刺定位后行三維重建虛擬手術規劃并聯合微彈簧圈標記定位，在解剖性亞肺葉胸腔鏡切除術中可確保安全切緣距離，同時能迅速確定離體組織病變結節位置，有精準、安全、有效的特點，具有很好的臨床應用價值。

［關鍵詞］ 成像，三維；胸外科手術，電視輔助；定位；多發性肺結節

［中圖分類號］ R445;R561

［文獻標志碼］ A

［文章編號］ 2096-5532（2023）06-0921-05

doi：10.11712/jms.2096-5532.2023.59.193

［網絡出版］ https：//link.cnki.net/urlid/37.1517.R.20231229.1009.001;2023-12-29 12：08：08

APPLICATION OF VIRTUAL SURGICAL PLANNING IN THORACOSCOPIC RESECTION WITH MICROCOIL LOCALIZATION FOR PULMONARY NODULES

CUI Xiangyu， LU Ruizhen， YOU Yumei， HAN Wenjie， ZHANG Zhixue， ZHAO Jinglan

（Department of Thoracic Surgery， The Affiliated Central Hospital of Qingdao University， Qingdao 266042， China）

; ［ABSTRACT］ObjectiveTo evaluate the value of perioperative virtual planning based on the medical image control system for thoracoscopic anatomical sublobectomy with invasive localization for pulmonary nodules.

MethodsWe included a total of 75 patients who underwent thoracoscopic sublobectomy in the Department of Thoracic Surgery of Qingdao Central Hospital from April 2019 to July 2020. According to the lung nodule localization methods， they were divided into three groups： three-dimensional （3D） reconstruction group， microcoil group， and 3D reconstruction + microcoil group. The three groups were compared in terms of complications， localization time， surgical time， nodule localization time， the number of closure staples used， first-attempt success rate for nodule resection， and total hospitalization cost.

ResultsThe localization time differed significantly between the three groups （F=265.37，P<0.05）; the 3D reconstruction + microcoil group had a significantly longer localization time than the 3D reconstruction group and the microcoil group， and the 3D reconstruction group had a significantly longer localization time than the microcoil group （P<0.05）. The nodule localization time was significantly different between the three groups （F=2.98，P<0.05）， which was significantly longer in the 3D reconstruction + microcoil group than in the 3D reconstruction group and the micro coil group （P<0.05）. There was a significant difference in the number of staples used between the three groups （F=2.51，P<0.05）; the 3D reconstruction + microcoil group used significantly fewer staples than the 3D reconstruction group （P<0.05）. No significant differences were found between the three groups in surgical time， total hospitalization cost， and first-attempt success rate for nodule resection （P>0.05）.

Conclusion3D reconstruction-based virtual surgical planning combined with microcoil localization after puncture localization of pulmonary nodules can ensure a safe distance to the margin and quickly determine the location of no-

dules during thoracoscopic anatomical sublobectomy. It is accurate， safe， effective， and of great value for clinical application.

［KEY WORDS］imaging， three-dimensional; thoracic surgery， video-assisted; positioning; multiple pulmonary nodules

肺段切除是早期發現的肺結節的有效診療手段。但肺段解剖結構復雜、變異較多，肺段精準切除較為困難。特別對于位置較深、體積較小、亞實性的結節，術中難以找到［1-2］。精準有效地切除肺段、提高手術的成功率是胸外科研究的熱點。目前尚未發現三維重建技術與微彈簧圈穿刺定位技術在肺結節定位胸腔鏡切除手術中應用的對比研究文獻。我院術前將三維重建和微彈簧圈定位肺結節聯合應用，充分發揮兩者的優勢，彌補三維重建的不足，縮短術中發現肺結節的時間，提高解剖性肺段精準切除的安全性、有效性，以期為臨床肺小結節外科手術治療提供參考?，F將結果報告如下。

1 資料與方法

1.1 研究對象

選取2019年4月—2020年7月于青島市中心醫院胸外科行胸腔鏡亞肺葉切除手術的病人75例，其中女性45例，男性30例，年齡36～77歲。按術前對病人采取的定位方法不同分為單純三維重建肺結節定位組（三維重建組，A組）、單純肺結節微彈簧圈標記定位（微彈簧圈組，B組）及三維重建+微彈簧圈肺結節定位組（三維重建+微彈簧圈組，C組），每組25例。本研究經本院倫理委員會批準，所有入組病人均簽署知情同意書。

1.2 納入及排除標準

納入標準：①臨床CT隨訪1年以上高度懷疑為惡性病變的病人；②術前已獲病理學支持為原位腺癌、微浸潤性腺癌或者浸潤性腺癌且無肺外轉移且影像學檢查證實腫瘤倍增時間≥400 d的病人；③在肺高分辨率CT下肺內周圍型非侵襲性病變（肺實質外側1/3）、病變直徑在0.5～2.0 cm且純磨玻璃結節或實性成分≤50%的非純磨玻璃結節病人；④同意參加本研究并且簽署知情同意書和臨床手術及CT引導下肺穿刺知情同意書的病人。排除標準：①直徑<0.5 cm的純磨玻璃影結節病人；②凝血障礙和嚴重心、肺功能不全無法耐受手術的病人；③合并其他病變情況需先行處理的病人。

1.3 設備與材料

采用美國GE Lightspeed 16排螺旋CT，掃描方法：掃描時囑病人平靜呼吸，根據結節所在位置確定掃描層面，掃描層厚2.5 mm，重建層厚2.5 mm，螺距1.375∶1。采用美國COOK公司的微彈簧圈（國械注進20173776536，規格9、15 cm）和日本八光公司的穿刺針（國械注進20173156872，規格22G）。肺結節數字三維重建采用Mimics Medical 21.0虛擬三維重建軟件（MIMICS）。

1.4 肺結節定位方法

1.4.1 三維重建定位方法 將胸部CT圖像導入MIMICS軟件，對肺結節、動靜脈血管及支氣管進行重建，明確肺結節所在靶肺段、肺葉解剖關系，規劃手術方案。MIMICS虛擬三維重建由經過專業培訓并能熟練操作的主治醫師完成。

1.4.2 微彈簧圈定位法 ①選取適宜穿刺路徑擺放體位（穿刺路徑一般取結節至胸膜最短徑），體位擺放要求穩定。②低劑量CT掃描，體表標記定位，消毒、鋪洞巾、局部浸潤麻醉。③非血管介入穿刺針沿穿刺路徑穿刺至胸膜，行胸膜麻醉；行低劑量CT掃描（臟、壁層胸膜間最好形成液平便于留尾）。④非血管介入穿刺針入肺，針尖至結節旁（<1 cm）行低劑量CT掃描。⑤將彈簧圈頭端沿非血管介入穿刺針推至結節邊緣，退針（非血管介入穿刺針退至臟層胸膜外），低劑量CT掃描。⑥將彈簧圈尾端完全推出至臟層胸膜表面（留尾），囑病人屏氣后拔針，局部包扎。行低劑量CT掃描，檢查有無出血、氣胸等并發癥，觀察彈簧圈位置。囑病人靜臥休息，觀察10 min，如病人無明顯不適即可返回病房待手術。穿刺定位由從事放射介入工作>10年的副主任醫師完成。

1.4.3 三維重建+微彈簧圈定位 將三維重建定位和微彈簧圈定位聯合應用。

1.5 手術方法

①采用雙腔氣管插管全麻，單肺通氣，選取腋中線第7肋間約1 cm切口作為觀察孔，腋前線第4或第5肋間約3～4 cm切口作為主操作切口；②置入切口保護套及腔鏡器械，離斷靶肺段動脈、支氣管、靜脈，注意保留段間靜脈避免損傷，利用肺膨脹萎陷原理確定段間平面，直線切割吻合器切除靶肺段送快速病理檢查，淋巴結采樣，嚴格止血，放置20號引流管1根。手術由從事胸外科工作>30年的同一主任醫師完成。

1.6 觀察指標

收集病人的性別、年齡、結節位置、結節大小、結節深度、結節影像學表現等信息。比較3組定位成功率和并發癥發生率；比較3組病人的手術時間、術中出血量、結節切緣距離、切除病變組織后尋找病灶時間、使用閉合器釘倉數量、結節一次性切除情況及住院總費用。

1.7 統計學分析

采用SPSS 26.0統計學軟件進行統計學分析。

符合正態分布的計量資料以±s表示，多組均數的比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用LSD法。計數資料以例數和百分數表示，組間比較采用卡方檢驗和Fisher確切概率法。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結? 果

2.1 3組病人基線情況比較

本研究75例病人中，右肺上、中、下葉結節病人分別有23、6、14例，左肺上、下葉結節病人分別有17、15例。所有病人的病變直徑為 0.5～2.0 cm，病變距離最近處胸膜0.4 cm。3組病人的性別、年齡、結節距肺表面距離、結節直徑、肺結節部位和結節影像表現等基線資料比較差異均無統計學意義（P＞0.05）。見表1。

2.2 3組并發癥發生率比較

本文3組并發癥發生率比較差異無統計學意義（P＞0.05）。見表2。

2.3 3組定位時間、手術時間、確定結節位置時間及住院費用比較

本文3組定位時間差異具有統計學意義（F=265.37，P<0.05），三維重建+微彈簧圈組較三維重建組和微彈簧圈組的定位時間長（P<0.05），三維重建組較微彈簧圈組的定位時間長（P<0.05）。3組確定病變結節位置時間差異有統計學意義（F=2.98，P<0.05），三維重建組的時間長于微彈簧圈組和三維重建+微彈簧圈組（P<0.05）。3組使用閉合器釘倉數量差異具有統計學意義（F=2.51，P<0.05），三維重建+微彈簧圈組使用數量少于三維重建組（P<0.05）。3組手術時間、住院總費用和結節一次切除率差異無顯著意義（P＞0.05）。見表3。

3 討? 論

電視輔助胸腔鏡（VATS）手術在肺小結節治療中的安全性、有效性及微創性已獲得廣泛共識［3-5］。然而，由于很難在VATS手術中進行非淺表肺結節的準確定位，往往造成術后切緣距離不足，甚至殘留結節的發生［6］。準確、有效的肺小結節定位及充分的術前手術路徑規劃成為手術成功的關鍵因素之一。磨玻璃結節術中快速定位常用方法有Hookwire定位針、微彈簧圈、亞甲藍等術前CT引導下的有創穿刺定位［7-9］。有創穿刺定位常會導致氣胸、疼痛、出血、胸膜反應等并發癥的發生［10］。定位針脫靶、染色劑彌散導致定位失敗也時有發生［11］，造成術中無法快速定位結節位置，甚至出現離體標本無法找到靶病灶而不得不擴大切除的事件發生。

近年來，基于肺部增強CT圖像的術前三維重建技術廣泛應用于臨床［12］。影像醫師將胸部肺小結節CT圖像數據進行三維重建處理，使得二維CT圖像轉變為三維立體影像，可準確判斷靶病灶的肺葉、肺段歸屬，進行合理術前手術規劃，避免誤切未受累的肺葉、肺段，最大化保留正常肺組織功能；同時準確判斷病灶與血管關系，避免誤斷段間靜脈，防止術后咯血等并發癥；此外還可以發現解剖變異，有

效提高肺段切除的整體安全精確率［13-15］。HAGI-WARA等［16］證明了術前三維成像技術在評估血管分支模式方面的有效性，大約97.8%的肺動脈分支能夠被準確地識別出來，并且該技術明顯降低了術后并發癥的發生率。在KATO等［17］的研究中，有19%的病人根據模擬結果改變了原來的手術方案。該技術實現虛擬三維結構與現實解剖結構一一對應，通過建立虛擬三維解剖結構，進行術前合理手術路徑規劃，避免了手術的盲目性，極大增強了外科醫生對肺段、聯合亞段等復雜手術實施的信心［18-19］。但是三維重建技術是在肺組織處于膨脹狀態下完成的，術中肺處于萎陷狀態，不容易分辨肺表面解剖標志線，并且靶病灶位置改變，當在沒有更好的參照物情況下，仍然有切緣距離不足，甚至殘留結節的可能發生。

目前，任何一種單一定位方法都有其局限性。劉慶文等［20］通過應用CT三維重建構建肺部的解剖結構，預先模擬手術，并聯合應用Hookwire定位針技術定位肺結節，獲得良好效果。但當病灶距離臟層胸膜太近時，Hookwire鉤易松脫，且在牽拉鉤子的過程中，甚至病人劇烈咳嗽時均會加重對肺組織的損傷，出現出血、劇烈胸痛等并發癥［21］。微彈簧圈主體構造為螺旋不銹鋼絲，表面纏繞人造纖維毛，置入肺內后有摩擦力且不會因呼吸運動或器械鉗夾等因素的影響而移動位置，降低了脫鉤率［22］；其促血栓形成能力和內皮化能力使定位嚴重出血風險降低［23］。我們前期研究亦證實，微彈簧圈相較于亞甲藍及Hookwire定位針定位具有精準度高、并發癥少的特點［24］。本研究術前使用MIMICS虛擬三維重建軟件對胸部肺小結節CT圖像進行三維重建處理。相比于傳統的CT成像方式，三維重建技術在許多方面都展現出了巨大的優勢。通過對二維圖像的三維化，可以判斷靶病灶肺段、肺亞段歸屬，全方位、多角度觀察結節與重建血管、支氣管的關系。并可與軟件處理工具相配合，使醫生通過旋轉、平移、結節分析等操作對病灶的性質和三維結構關系獲得精確判斷，合理規劃手術路徑。本研究結果提示，雖然在結節術前定位時間上三維重建+微彈簧圈組較其他兩組時間顯著延長，但是在離體組織結節的尋找時間以及閉合器組件的使用數量上三維重建+微彈簧圈組明顯減少，減輕了病人的經濟負擔；由于聯合了微彈簧圈定位方法，能更快定位靶病灶位置，提高切除效率，同時盡量少地切除健康肺組織，最大程度地保護了病人的肺功能。本研究結果還顯示，在并發癥發生率上，3組之間差異無統計學意義，但微彈簧圈定位作為有創操作，個別病例還是會有發生氣胸、出血、疼痛的風險。隨著術前微彈簧圈定位及對重建軟件操作越來越熟練，并發癥發生率會有所降低，術前定位的總時間將會逐步縮短，三維重建+微彈簧圈的聯合優勢將更加突出。但由于仍需術前CT引導定位，對于位置特殊病變需反復CT掃描輔助定位，不可避免地使病人過多暴露于射線環境，對病人身體健康會造成損害。

綜上所述，胸腔鏡亞肺葉切除手術術前進行肺三維重建虛擬手術規劃結合術前微彈簧圈定位，能夠直觀、準確評估病變情況，合理規劃手術路徑，避免多切、誤切肺葉和肺段，盡可能保留病人更多的正常肺功能，實現快速、有效、精準切除靶病灶的目的，而且不會增加術中出血、術后并發癥等情況，可以進一步推廣和應用于臨床。

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（本文編輯 周曉彬）