3D打印技術對胸外科手術切除肺部小結節患者肺功能的影響

章祖雄 古亮 唐志賢 吳志誠 朱慎鈺 曹西迎 鐘煒祥 郭少鳴 謝春發

【摘要】 目的：探討3D打印技術對胸外科手術切除肺部小結節患者肺功能的影響。方法：選擇2018年4月-2020年1月本院收治的142例肺部小結節患者，按隨機數字表法分為對照組和觀察組，每組71例。對照組給予胸腔鏡肺部小結節切除術治療，觀察組術前行CT檢查，在3D打印技術下采用胸腔鏡肺部小結節切除術治療。比較兩組手術指標、術后并發癥發生情況、術前及術后7 d肺功能和隨訪12個月后疾病復發情況。結果：術前，兩組肺功能指標比較比較，差異均無統計學意義（P>0.05）;術后7 d，兩組FVC、FEV1及MVV水平均明顯改善，且觀察組均高于對照組，差異均有統計學意義（P<0.05）。兩組淋巴結清掃數比較，差異無統計學意義（P>0.05）;觀察組手術時間、住院和引流時間、術中出血量及引流量均少于對照組（P<0.05）。兩組術后3、6個月復發率比較，差異無統計學意義（P>0.05）;觀察組術后12個月復發率及術后并發癥發生率均低于對照組（P<0.05）。結論：3D打印技術用于肺部小結節患者胸外科手術治療中能提高患者肺部功能，可減輕手術創傷，術后并發癥發生率較低，能降低遠期復發率，值得推廣應用。

【關鍵詞】 3D打印技術 肺部小結節 胸外科手術 肺部功能 手術創傷 術后并發癥 復發率

Effect of 3D Printing Technology on Pulmonary Function in Patients with Small Pulmonary Nodules Undergoing Thoracic Surgery/ZHANG Zuxiong， GU Liang， TANG Zhixian， WU Zhicheng， ZHU Shenyu， CAO Xiying， ZHONG Weixiang， GUO Shaoming， XIE Chunfa. //Medical Innovation of China， 2021， 18（20）： -156

[Abstract] Objective： To explore the effect of 3D printing technology on pulmonary function in patients with small pulmonary nodules undergoing thoracic surgery. Method： A total of 142 patients with small pulmonary nodules treated in our hospital from April 2018 to January 2020 were selected and divided into the control group and the observation group according to the random number table method， 71 cases in each group. The control group was treated with thoracoscopic pulmonary nodule resection， and the observation group underwent CT examination before operation， thoracoscopic pulmonary nodule resection was performed under 3D printing technology. The surgical indicators， postoperative complications， pulmonary function before operation and 7 d after operation， and disease recurrence after 12 months of follow-up were compared between two groups. Result： Before operation， there were no significant differences in pulmonary function between two groups （P>0.05）. 7 d after operation， the levels of FVC， FEV1 and MVV in two groups significantly improved， and the observation group were higher than those of the control group， the differences were statistically significant （P<0.05）. There was no significant difference in the number of lymph node dissections between two groups （P>0.05）. The operation time， hospitalization and drainage time， bleeding volume and induced flow rate in the observation group were lower than those of the control group （P<0.05）. There were no significant differences in the recurrence rate between two groups at 3 and 6 months after surgery （P>0.05）. The recurrence rate at 12 months after surgery and postoperative complications rate in the observation group were lower than those in the control group （P<0.05）. Conclusion： 3D printing technology used in thoracic surgery for patients with small pulmonary nodules can improve lung function， reduce surgical trauma， lower postoperative complications， and reduce long-term recurrence， it is worthy of popularization and application.

[Key words] 3D printing technology Small pulmonary nodules Thoracic surgical Lung function Surgical trauma Postoperative complications Recurrence rate

First-author’s address： First Affiliated Hospital of Gannan Medical University， Ganzhou 341000， China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2021.20.037

肺部小結節為小的局灶性、類圓形、影像學表現為密度增高的陰影，臨床既可以單發亦可多發，部分患者可伴有肺不張、肺門腫大或胸腔積液[1]。既往研究表明，肺部小結節并不等于早期肺癌，肺內多種疾病均會引起結節形成，良性疾病包括炎癥、結核、霉菌及出血等[2]。近年來，隨著高分辨率CT檢查的普及，肺部結節檢出率明顯增加[3]。目前，臨床上對肺部結節以電視輔助胸腔鏡手術（VATS）治療為主，是一種微創干預措施，因其創傷較小、并發癥較少而被患者、醫生認可[4]。肺結節患者VATS治療時臨床多CT引導為主，雖然能滿足手術治療需要，但是對肺部小結節難以實現精準定位，難以明確變異的血管，增加手術風險[5-6]。3D打印技術是一種以CT影像為基礎的輔助方法，借助相應的模型，通過可粘合材料進行打印，通過打印的3D模型，醫生能與助手更好地進行溝通、交流，從而制定詳細的手術方案[7-8]。借助3D打印技術能確定最佳的手術入路，能減輕手術創傷，提高病灶定位準確性[9]。因此，本研究選取肺部小結節患者，探討3D打印技術在胸外科手術切除肺部小結節患者中的效果，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2018年4月-2020年1月本院收治的肺部小結節患者142例作為研究對象。納入標準：（1）符合肺部結節診斷標準，均經病理組織確診[10];（2）均行胸腔鏡肺部小結節切除術治療，且患者可耐受;（3）純磨玻璃結節、混合型磨玻璃結節，距離胸膜≥1 cm。排除標準：（1）肺部結節直徑≥30 mm、確診的惡性腫瘤;（2）嚴重肝腎功能異常、病灶接近肺大血管;（3）認知功能異常、肺血管性病變;（4）資料不完整。按隨機數字表法將患者分為對照組和觀察組，每組71例。本研究經醫院倫理委員會批準，患者及家屬簽署知情同意書。

1.2 方法

1.2.1 對照組 采用胸腔鏡肺部小結節切除術。（1）術前定位。術前完善患者影像學檢查結果，借助CT掃描精確測量結節與胸壁、壁層胸膜的距離，從而確定穿刺的部位、進針層面及路徑。上述操作完畢后對患者手術區域進行常規消毒、鋪巾，并給予利多卡因局部麻醉。借助放射科技術人員的配合指導，采用Care Fusion公司生產的20 G穿刺針經皮完成肺穿刺（抽取自體血5 mL），根據CT調整針尖的走形路徑，并最終將其定位于小結節周邊1 cm正常肺結節內，對于回抽無血者逐步回退針頭，并將自體血輸入路徑過程中的肺實質內。再次行CT檢查，并確認定位效果，完成后返回病房，并于次日行胸腔鏡手術[11]。（2）手術方法。行全身麻醉，患者行單肺通氣，并于第7肋腋中線、第3/4肋腋前線或第8/9肋間肩胛下角線置入胸腔鏡、主操作孔及輔助孔，并放入胸腔鏡探查，借助胸腔鏡的放大作用實現病灶結節的定位、探查，確定周圍肺組織的界限等。根據術前定位情況，從自體血位于結節的上、下層面完成觸診，借助直線切割縫合器切除病變結節并取出標本。根據自體血輸注的路徑進一步尋找病變組織，操作完畢后行快速冰凍病理切片，對于惡性患者行肺葉切除及淋巴結清掃術。見圖1。

1.2.2 觀察組 采用胸腔鏡肺部小結節切除術聯合3D打印技術。（1）CT檢查。術前所有患者均采用東芝Aquilion ONE320排CT機完成全肺容積掃描。患者保持仰臥位，掃描范圍從胸廓入口到肋膈角平面，螺旋連續采集。根據患者情況設置CT相關參數，管電壓120 kV、管電流80 mA，螺距為1.5，層厚0.5 mm。（2）3D打印技術。掃描完畢后將獲得的數據格式調整為DICOM 3.0。將上述獲得的數據傳輸到電腦中，并打開OsiriX，由胸外科醫生完成窗寬、窗位的調整，充分顯示右肺上動脈血管分支，記錄其數量。將重建好的數據模型導出（擴展名為.stl），并傳輸到配套的3D打印切片軟件，去除軟件中的噪聲、剪切并制成，從而生成3D模型切片文件。打印材料為光敏樹脂（顏色為白色），打印。（3）手術方法。手術操作部位與對照組相對。見圖2。

圖1 肺部小結節影像及術中病灶圖

注：A為病灶位于左上肺（CT圖），B為穿刺針注入自體血（CT圖），C為術中病灶示意圖，定位點呈暗紅色。

1.3 觀察指標與判定標準 （1）肺功能。兩組術前、術后7 d采用肺功能測定儀（生產廠家：比利時麥迪公司，型號：Medi Soft HYPAIR PROVO2）完成患者用力肺活量（FVC）、第一秒用力呼氣容積（FEV1）及最大自主通氣量（MVV）水平。（2）手術指標。記錄兩組手術、住院時間、引流時間、淋巴結清掃數、術中出血量及引流量。（3）術后并發癥、復發情況。記錄兩組術后肺部感染、心律失常及支氣管胸膜瘺發生情況，兩組術后均完成12個月隨訪，記錄患者3、6、12個月復發率。

1.4 統計學處理 采用SPSS 18.0軟件對所得數據進行統計分析，計量資料用（x±s）表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗，組內比較采用配對t檢驗;計數資料以率（%）表示，比較采用字2檢驗。以P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組一般資料比較 對照組男43例，女28例;年齡45～72歲，平均（57.39±5.71）歲;肺部小結節直徑0.70～2.15 cm，平均（1.68±0.52）cm;病變部位：右肺上葉13例，右肺中葉14例，右肺下葉16例，左肺上葉25例，左肺下葉3例;合并癥：高血壓6例，糖尿病4例，高脂血癥5例。觀察組男41例，女30例;年齡44～73歲，平均（57.51±5.75）歲;肺部小結節直徑0.68～2.19 cm，平均（1.71±0.55）cm;病變部位：右肺上葉11例，右肺中葉15例，右肺下葉17例，左肺上葉22例，左肺下葉6例;合并癥：高血壓5例，糖尿病6例，高脂血癥4例。兩組一般資料比較，差異均無統計學意義（P>0.05），具有可比性。

2.2 兩組手術前后肺功能指標比較 術前，兩組肺功能指標比較，差異均無統計學意義（P>0.05）;術后7 d，兩組FVC、FEV1及MVV水平均得到明顯改善;且觀察組均高于對照組，差異均有統計學意義（P<0.05）。見表1。

2.3 兩組手術指標比較 兩組淋巴結清掃數比較，差異無統計學意義（P>0.05）;觀察組手術時間、住院、引流時間、術中出血量及引流量均少于對照組，差異均有統計學意義（P<0.05）。見表2。

2.4 兩組術后并發癥、復發情況比較 兩組術后3、6個月復發率比較，差異均無統計學意義（P>0.05）;觀察組術后12個月復發率及術后并發癥發生率均低于對照組，差異均有統計學意義（P<0.05）。見表3。

3 討論

胸腔鏡手術是肺結節患者中常用的手術干預方法，具有手術創傷小、疼痛輕、恢復快及肺功能保存好等優點[12-15]。同時，借助腹腔鏡手術能保證足夠的切緣，完成淋巴結清掃，能降低術后復發率[16]。但是，胸腔鏡手術亦屬于是一種侵入式操作，患者手術過程中傳統方法以CT輔助定位為主，雖然能保證手術順利完成，但是CT掃描獲得的為二維圖像，難以精準的定位肺部小結節，尤其是小結節位于段間交界部位時，定位難度更大，增加患者定位風險，影響患者術后恢復[17]。近年來，3D打印技術在肺部小結節患者胸外科手術治療中得到應用，且效果理想。本研究結果顯示，術后7 d，兩組FVC、FEV1及MVV水平均明顯改善，且觀察組均高于對照組，差異均有統計學意義（P<0.05）。提示3D打印技術用于肺部小結節患者胸外科手術患者中能改善患者肺功能，利于患者恢復。3D打印技術屬于是一種新型的技術，其制作相對簡單，獲得的模型更加具體、明了，能分辨出復雜的空間結構，幫助患者制定較為合理的手術方案[18]。近年來，隨著3D打印技術的不斷普及，醫學模型打印的打印機與材料范圍亦不斷擴大，能降低患者手術風險，使得醫生圍術期操作更加嫻熟，避免對周圍組織的損傷[19]。本研究中，觀察組手術、住院和引流時間、術中出血量及引流量均少于對照組（P<0.05），提示3D打印技術用于肺部小結節患者胸外科手術治療中創傷較小。國內學者研究表明：3D打印技術的實施其精度能達到1 mm，能保證術前能為患者制定詳細的手術方案[20]。本研究中，兩組術后3、6個月復發率比較，差異無統計學意義（P>0.05）;觀察組術后12個月復發率及術后并發癥發生率均低于對照組（P<0.05）。提示3D打印技術用于肺部小結節手術患者中安全性較高，可降低遠期復發率。

綜上所述，3D打印技術用于肺部小結節患者胸外科手術治療中能提高患者肺部功能，可減輕手術創傷，術后并發癥發生率較低，能降低遠期復發率，值得推廣應用。

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（收稿日期：2021-04-09） （本文編輯：程旭然）