新技術在肺段切除術術前規劃的應用進展

陳 海 劉亮亮 于在誠

隨著我國群眾健康體檢意識以及早診早治意識的不斷提高，越來越多的人，尤其是40歲以上中年人群，將胸部的低劑量斷層掃描(low-dose computed tomography, LDCT)視為診斷肺部疾病最便捷的方式，從而使得肺結節、肺結核和肺占位性病變等良惡性疾病的發現率逐年升高。其中最具挑戰的就是肺結節的診斷與治療，通常認為肺內≤3 cm大小的占位性病變稱之為結節，然后再依據其密度的差異，分為實性結節、磨玻璃結節、部分實性結節。近年來,隨著胸腔鏡技術和微創理念的發展，越來越多的肺結節患者不在畏懼胸外科手術[1]，為達到診斷和治療的雙重目的，越來越多的肺結節患者選擇微創手術方式來切除病灶[2]。根據結節在肺內的位置不同，手術方式也存在差異。對于優勢部位的肺結節，即外周型結節，通過楔形切除就能完成診療目的，但是深部肺結節的處理方式卻讓手術醫師非常困擾，往往需要行肺葉切除才能達到滿意的手術效果。但肺葉切除術后肺功能的恢復受到極大影響，而解剖性肺段切除術卻保留了更多健康的肺組織[3-4]。與此同時，有部分資料[5-6]顯示，與肺葉切除相比，解剖性肺段切除尤其是優勢肺段切除不僅安全、可靠而且創傷更小，術后恢復更快，可能是更加合理的手術方式。但其術前精準定位和切除邊界的規劃較為困難。本文對近年來在肺段切除術病灶定位、邊界規劃中所采用的新興技術進行綜述。

1 三維計算機支氣管血管成像

三維計算機支氣管造影和血管造影技術(three-dimensional computed tomographybronchography and angiography,3D-CTBA)是以強化CT的影像數據為基礎，通過三維可視化醫學診斷圖像軟件處理后，精確顯示支氣管動、靜脈并定位病灶的一項新技術。術前行3D-CTBA檢查可幫助手術醫師更好地實行個體化治療方案，辨別靶肺段內的動靜脈及支氣管的走形及解剖變異情況，不僅提高了病灶肺段切除的精確性，而且減輕了術者的心理壓力，讓手術能夠更加安全、有序、有效地進行。方法如下：①3D-CTBA模型重建。為了更好地顯示及區分肺內血管、氣管的解剖結構，強化CT的掃描范圍不止局限在結節所在肺葉，而是自胸廓入口平面，即肺尖處至肋膈角最低處；與此同時由于肺結節病灶常常都在10 mm左右，掃描和重建層厚分別要求精確到0.6 mm和1 mm，最終將圖像數據導入三維可視化醫學診斷圖像處理軟件,顯示支氣管及肺動靜脈并標記結節位置，重建形成3D-CTBA模型。②病灶定位和邊界規劃。在3D-CTBA構建的立體模型中清晰的判斷出目標肺結節所在位置，同時能夠立體的顯示病灶的大小，還可以病灶為中心向外膨脹2 cm，判斷與鄰近肺段的距離，為了確保切緣的安全，甚至可以進行更加精準的擴大肺段切除術或聯合肺段切除術。

近年來，國內關于3D-CTBA在解剖性肺段切除術中的報道屢見不鮮，究其原因：一方面，3D-CTBA技術中的定位及術前規劃能力完全能保障結節在模型中所處的肺段及切除范圍與實際情況相差無幾。黃郴等[7]報道,借助3D-CTBA技術不僅順利完成了18例胸腔鏡肺段或者聯合肺段切除手術,而且靶結節均在術中首次切除的肺段或者聯合肺段內，所有的切緣寬度均在2～4 cm。孫超等[8]報道稱，回顧性分析48例胸腔鏡解剖性肺段切除術，術前利用Mimics軟件行3D-CTBA規劃手術方案，術前即可發現解剖變異，在術中易準確辨認所需切除的血管及支氣管，防止誤判，提高手術的精確性及安全性，術中平均出血量僅為(89.6±39.3)mL；另一方面，術者在行肺段切除術時往往需要花費大量的時間完成肺門結構的解剖甚至是過度解剖來確定目標段門的位置，而3D-CTBA技術能夠幫助術者在術前術中精確的定位段門中的血管及氣管空間位置及走形，有效減少手術中的副損傷，大大提高了手術效率。與此同時也有效降低了術后并發癥的發生，有助于術后快速康復。謝金標等[9]報道，對120例行手術治療的肺結節患者隨機分組，與術前借助胸部CT檢查組相比，3D-CTBA 組胸管放置時間縮短1.9 d，胸液總量減少158.8 mL，術后住院天數縮短1.4 d；王程等[10]研究發現，將80例肺段間結節患者隨機分為兩組，觀察組采用3D-CTBA導航聯合亞段切除術，與采用擴大肺段切除術相比，觀察組中肺不張、肺漏氣、少量咯血、肺部感染、心律失常等并發癥發生率較低(P<0.05)。其他研究[11-13]使用3D-CTBA技術進行肺結節胸腔鏡解剖性肺段切除術，也取得了良好的效果。但是該技術也存在部分缺點，如3D-CTBA中的肺模型往往以膨脹肺的形式表現出來，而術中為了提供良好的操作空間及視野，術側肺基本處于萎陷狀態，從而導致了肺內血管、氣管甚至淋巴組織都會發生變化[14]。

2 3D打印

3D打印技術的基礎是數字模型，運用粉末狀金屬或塑料等粘合劑，通過逐層打印來實現物體的快速成型。隨著3D打印技術的不斷發展，目前可應用于多種手術,尤其是在腎臟和肝臟腫瘤手術、復雜性先天性心臟病手術、畸形修復等領域[15-18]。目前，3D打印在肺外科領域亦有報道，借助術前建立3D肺模型原型，通過對肺血管及支氣管分支、肺切緣精準的術前規劃以及所需切除靶病灶的準確定位，降低胸腔鏡解剖性肺段切除術中血管誤傷概率,以減少術中出血及手術時間，提高手術過程中的安全性，并可為將來開展的亞肺段或聯合亞肺段切除等復雜手術積累經驗。其方法主要是：①3D肺模型原型建立。患者術前需要完善胸部高分辨增強CT以及肺動脈成像檢查,從胸廓入口平面以0.5 mm的厚度開始掃描至肋膈角。將采集的數據生成以“.stl”為擴展名的文件，同時重建三維模型并打印。②病灶定位和邊界規劃。根據模型中結節所在的位置確定手術邊界，并遵循切緣寬度≥2 cm或≥腫瘤直徑的原則，確定手術的最佳切除邊緣。

3D打印是一項革命性的科技創新，它以患者的影像資料為基礎，建立解剖模型。早在2015年，Sergei等[19]通過對10例患者肺動脈的3D打印，證實了3D打印在肺外科的可應用性。由于3D打印技術能很好地展示病變肺葉血管分支、三維分布及可能存在的血管變異，外科醫生可據此選擇最佳手術路徑，避免術中對鄰近組織的損傷，實現個體化外科治療，可達到精準外科治療的目的。國內研究[20-21]顯示，3D打印技術可減少術中出血及手術時間，提高手術成功率，減少了術后并發癥，提高了患者的術后生活質量和床位周轉率。在臨床實踐中，通過3D打印模型，選擇最佳手術路徑，并提前分析術中可能發生的不良事件，制定出最適合患者的手術方案。術前與患者家屬談話時，可以更形象、具體地告知手術過程中可能遇到的突發情況，減少醫患糾紛的發生，從而構建和諧的新型醫患關系。低年資醫生和實習醫生也能利用3D打印模型，結合解剖學圖譜，更好地理解術中的解剖關系，提高對支氣管、血管等組織的空間認識，鍛煉電視胸腔鏡下的認知度，提高手術技巧。但由于3D打印缺乏兼顧柔、韌的打印材料，高昂的成本，制作費時，且對亞段小血管分支缺乏較高的辨別度，所以限制了其在臨床中的廣泛開展。

3 吲哚菁綠熒光染色

吲哚菁綠(indocyanine green，ICG)熒光顯像是使用ICG作為染料，采用特殊顯像設備，進行熒光顯影的方法[22]。目前，ICG熒光顯像已在各種外科手術中廣泛應用，如神經外科的腦和脊髓動靜脈瘺[23-25]、肝臟外科的解剖性肝切除術[26-27]、乳腺外科的乳腺癌前哨淋巴結定位[28]，以及普胸外科用于胸交感神經顯像[29-30]。近來，ICG熒光顯像在普胸外科領域的應用得到了拓展，ICG熒光顯像在肺段切除術中段間平面的精確識別中具有優勢，尤其是嚴重肺氣腫或手術視野有限的病例中優勢更加明顯。Misaki等[31]和Mun等[32]采用ICG熒光顯像的紅外胸腔鏡手術，可以方便、快速地識別靶向肺段，有效減少了并發癥的出現，從而提高了手術的安全性。操作方法如下：①病灶定位。術前需要完善胸部CT平掃，明確肺結節所在肺葉的位置，若位置較深，術前行結節Hook-wire定位[33]；②邊界規劃。術中胸腔鏡下離斷目標段支氣管和段動脈后，通過外周或中心靜脈快速注射ICG，同時轉換腔鏡標準白光模式為近紅外熒光模式，待段間平面清晰穩定顯示后，予電凝鉤于臟層胸膜標記段間平面，在肺段切除過程中，保證手術切緣寬度≥2 cm或≥腫瘤直徑。

由于ICG單次給藥后，標記段間平面的時間相對充裕，且其具有毒性低、耐受性良好及價格便宜等特點，所以ICG熒光顯像在確定肺段段間平面上不失為一種安全、有效、簡單的方法。但其也有一定的局限性，首先，它需要使用價格昂貴的遠紅外熒光腔鏡系統，在一定程度上限制了該技術的開展；其次，該技術熒光顯像的基礎非傳統的段支氣管分割，而是肺部血管的動脈分割，對于肺氣腫患者特別適用，但這也對術前手術規劃的要求進一步提高，若術中離斷動脈錯誤，將會引發識別段間平面錯誤；再者，由于ICG顯像時間畢竟有限，在分離段間平面時不能同步顯示其界限。

4 電磁導航支氣管鏡

電磁導航支氣管鏡(electromagnetic navigationbronchoscopy,ENB)是一種對病變部位進行準確的電磁定位，在高分辨螺旋CT的幫助下制定虛擬支氣管圖像，根據病灶的位置設計到達病變的路徑，即通過類似于GPS的系統對進入人體內的傳感器探頭實時定位。它是由虛擬支氣管鏡規劃軟件、電磁定位板、延長的工作通道、八方向的導向裝置及包含感受器的定位導管等5個部分組成。ENB作為支氣管鏡診斷的新技術，不僅可以應用于周圍型肺病變的取材活檢，還能協助進行病變分期，植入標記物輔助放療，以及開展經支氣管微創治療，如光動力學療法、射頻消融術及內照射等。2014年，Krimsky等[34]報道了在ENB引導下利用染料標記胸膜，行胸腔鏡下肺楔形切除術，手術耗時短，手術風險較小，取得了良好效果，自此ENB逐漸被應用于肺結節的精確定位。其方法主要是：①病灶定位。術前行胸部高分辨CT，重建三維模型及支氣管圖像，在模型中標記肺結節所在位置，利用軟件可自動規劃出達到支氣管病灶的路線。②邊界規劃。患者在手術室行全身麻醉后，放置單腔氣管插管，通過其進行支氣管鏡操作。根據預設路徑到達肺結節位置，固定鞘管，拔出定位導絲后，通過鞘管先后注入適量的染料和空氣，由于染料的彌散功能，可使肺結節附近的臟層胸膜或葉間胸膜染色，完成操作后，改單腔氣管插管為雙腔氣管插管，然后行胸腔鏡下肺段切除術，并保證手術切緣寬度≥2 cm或≥腫瘤直徑。

Bolton等[35]和Kuwata等[36]通過ENB引導下標記定位技術定位肺部小結節發現，與傳統CT定位比較，手術等待時間ENB組遠低于CT組。分析原因，一方面為CT組術前定位地點與手術地點不在同一房間，患者在完成定位后，需要長時間等待手術的開始，除此之外還需進行地點的轉換；而ENB術前定位與手術實施均在同一房間，定位完成后可馬上行胸腔鏡手術；另一方面，與不行術前定位組比較，縮短了許多由于術中尋找小的磨玻璃結節困難以及切緣范圍的鑒定而花費的時間，從而縮短了整個手術操作的時間。但是ENB技術因為其檢查費用高、操作難度大，限制了在臨床上的普及。

隨著醫療水平的不斷提高，各項醫療新技術的發展和應用，將極大程度提高手術的安全性，促進肺結節患者的康復，解剖性肺段切除術必將擁有更加廣闊的應用前景。