胸部CT平掃三維重建與增強(qiáng)掃描三維重建技術(shù)在解剖性肺段切除中的應(yīng)用分析

吳文博 張霄鵬 薛文飛 趙慶濤 王會(huì)恩 張華 袁征 段國辰

隨著低劑量薄層胸部CT在臨床上的廣泛應(yīng)用，使得肺小結(jié)節(jié)的檢出率增高。在胸腔鏡下肺葉切除技術(shù)成熟的前提下，胸部CT聯(lián)合三維重建推動(dòng)了肺段切除術(shù)的進(jìn)展。三維重建不僅能從立體視覺上精準(zhǔn)定位肺內(nèi)小結(jié)節(jié)，發(fā)現(xiàn)變異的血管、支氣管，而且還可依據(jù)距肺結(jié)節(jié)2 cm安全區(qū)域預(yù)估其切除范圍，盡可能多地保留肺組織，充分保留肺功能，在精準(zhǔn)肺段切除術(shù)中發(fā)揮著重要作用[1]。本研究探討平掃及增強(qiáng)胸部CT聯(lián)合三維重建在胸腔鏡解剖性肺段切除手術(shù)中的意義。

對(duì)象與方法

一、對(duì)象

2019年3月～2021年1月我院胸外科完成的胸腔鏡解剖性肺段切除術(shù)病人40例，男11例，女29例；平均年齡(55.15±9.56)歲。均為體檢發(fā)現(xiàn)肺部結(jié)節(jié)。其中22例術(shù)前行胸部平掃CT及三維重建(平掃重建組)，18例術(shù)前行胸部增強(qiáng)CT及三維重建(增強(qiáng)重建組)。術(shù)前常規(guī)行肺功能、心臟彩超、肝膽胰脾腎及腎上腺超聲、心電圖、血?dú)夥治黾胺文[瘤四項(xiàng)、胃泌素釋放肽前體檢查。根據(jù)具體情況行骨掃描、腦磁共振及正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像等檢查。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)無明顯手術(shù)禁忌證；(2)周圍型磨玻璃結(jié)節(jié)，最大直徑≤2 cm，且胸部CT 顯示磨玻璃密度影成分≥50%,或影像學(xué)監(jiān)測(cè)證實(shí)腫瘤倍增時(shí)間≥400天；(3)術(shù)中快速冰凍病理檢查提示為不典型腺瘤樣增生(atypical adenomatous hyperplasia，AAH)、原位癌(adenocariconoma in situ，AIS)、微浸潤癌(microinvasive adenocariconoma，MIA)和貼壁生長為主的浸潤性腺癌(invasive adenocariconoma,IA)，且 N1和N2組淋巴結(jié)采樣陰性；(4)單純行楔形切除困難，周圍型病灶為良性病變、癌前病變或孤立性轉(zhuǎn)移癌。手術(shù)難度等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)[2]：一般難度包括右上葉尖段切除(RS1)、右上葉后段切除(RS2)、右上葉尖后段切除(RS1+S2)、左上葉尖后段切除(LS1+2)、右肺或左肺下葉背段切除(R/LS6)、左肺上葉舌段切除(LS4+S5);中等難度包括右肺下葉內(nèi)基底段切除(RS7)、右/左肺下葉前基底段切除(R/LS8)、右肺或左肺上葉前段切除(R/LS3)；復(fù)雜難度包括右肺或左肺下葉外基底段切除(R/LS9)、右肺或左肺下葉后基底段切除(R/LS10)、亞段切除、除RS1+S2、LS4+S5外的聯(lián)合段切除、聯(lián)合亞段切除、段+亞段切除。病人性別、年齡、術(shù)前吸煙、肺結(jié)節(jié)最大直徑及術(shù)后病理數(shù)據(jù)見表1。結(jié)果顯示，兩組比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

表1 兩組一般特征比較

二、方法

術(shù)前下載胸部CT影像的DICOM數(shù)據(jù),使用Mimics Medical 21.0及3-matic Medical 13.0軟件進(jìn)行三維重建。利用平掃CT進(jìn)行三維重建時(shí)間約50～70分鐘，增強(qiáng)CT約20～30分鐘，在電腦上可自由旋轉(zhuǎn)調(diào)整視野，清晰地顯示肺結(jié)節(jié)位置，肺靜脈、肺動(dòng)脈及支氣管走行，以結(jié)節(jié)為中心顯示出2 cm安全切緣，手術(shù)小組進(jìn)行術(shù)前討論，規(guī)劃出最佳的手術(shù)方案及手術(shù)路徑(圖1和圖2)。部分肺部結(jié)節(jié)較小、較淡，考慮術(shù)中難以快速定位病灶，則在CT引導(dǎo)下使用Hook-wire帶鉤鋼絲進(jìn)行術(shù)前定位。術(shù)中行靜脈吸入復(fù)合全麻雙腔支氣管插管。手術(shù)操作孔位于腋前線至鎖骨中線第3～5肋間,切口長3.5～4.0 cm,腔鏡孔位于腋中線第7～8肋間,切口長1.0 cm。依據(jù)肺三維重建圖像及術(shù)前規(guī)劃，術(shù)中精準(zhǔn)辨別并離斷靶段動(dòng)脈、靶段靜脈及支氣管。手術(shù)中盡可能沿肺靶段動(dòng)脈、靜脈的血管鞘向遠(yuǎn)端解剖游離，避免誤切。切斷靶段血管及支氣管后，以保留的段間靜脈為導(dǎo)向，沿遠(yuǎn)端支氣管和血管殘端繼續(xù)向深部游離，以更好地切開縫合靶段間肺組織。使用“肺膨脹-萎陷”法確定段間平面并以電鉤或氬氣刀標(biāo)記，以標(biāo)記點(diǎn)及保留的段間靜脈為指引，用腔鏡切割縫合器依次離斷靶段肺組織。常規(guī)給予N1及N2組淋巴結(jié)采樣，連同靶肺組織送術(shù)中快速冰凍病檢(若淋巴結(jié)采樣病理陽性，則改為肺葉切除及系統(tǒng)淋巴結(jié)清掃，本研究已排除術(shù)中淋巴結(jié)病理陽性者)。手術(shù)結(jié)束后常規(guī)進(jìn)行創(chuàng)面止血及漏氣檢測(cè)，根據(jù)漏氣情況進(jìn)行縫合或者止血材料覆蓋。溫蒸餾水沖洗胸腔，于觀察孔位置常規(guī)放置胸管。

A：胸部平掃薄層CT檢查顯示右上肺前段(RS3)磨玻璃結(jié)節(jié)影；B：支氣管三維重建顯示，結(jié)節(jié)位于B3區(qū)域；C：三維重建顯示右肺動(dòng)脈解剖結(jié)構(gòu);D:三維重建顯示右肺靜脈解剖結(jié)構(gòu)；E：術(shù)前規(guī)劃手術(shù)路徑，切除順序：V3a+b→V3c→A3→B3；F:以結(jié)節(jié)為中心向外周顯示2 cm安全區(qū)域，僅累積RS3區(qū)域；G與H:術(shù)前三維重建與術(shù)中實(shí)況進(jìn)行1∶1比對(duì)驗(yàn)證。圖中縮寫：B—支氣管；S—肺段；A—?jiǎng)用}；V—靜脈

A：胸部增強(qiáng)薄層CT示左上肺結(jié)節(jié)影；B：支氣管三維重建顯示，結(jié)節(jié)位于B1+2c與B4a之間；C：三維重建顯示左肺動(dòng)脈解剖結(jié)構(gòu)；D:三維重建顯示左肺靜脈解剖結(jié)構(gòu)；E：術(shù)前規(guī)劃手術(shù)路徑，切除順序：A4a→A1+2c→V4a*→B4a→B1+2c→V*；F: 以結(jié)節(jié)為中心向外周顯示2 cm安全區(qū)域，累積S1+2c+S4a區(qū)域；G與H:手術(shù)完成后對(duì)比圖片與術(shù)前規(guī)劃一致。圖中縮寫：B—支氣管；S—肺段；A—?jiǎng)用}；V—靜脈。V4a*：位于左肺上葉上舌段外亞段(S4a)的亞段內(nèi)；V*：位于左肺上葉尖后段的外亞段(S1+2c)與上舌段外亞段(S4a)之間

三、統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

結(jié)果

全組均經(jīng)術(shù)前三維重建后完成胸腔鏡手術(shù)，手術(shù)切除肺段位置和例數(shù)見表2。術(shù)中情況與重建圖像基本相符(圖1和圖2)，均參照三維重建結(jié)果完成手術(shù)，無“誤切、漏切、多切、少切”等情況發(fā)生。表3顯示，平掃重建組與增強(qiáng)重建組手術(shù)難度數(shù)據(jù)(分為一般、中等和復(fù)雜)占比相當(dāng)，分別為 45.5%對(duì)44.4%、13.6%對(duì)11.1%和40.9%對(duì)44.4%。兩組手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量、術(shù)后胸管引流量、術(shù)后胸管留置時(shí)間、術(shù)后住院時(shí)間作比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)(因中等手術(shù)難度入組數(shù)較少，兩組之間未進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析)。術(shù)后病理:良性結(jié)節(jié)2例，包括機(jī)化性肺炎1例，硬化性肺細(xì)胞瘤1例;惡性38例，包括原位腺癌20例，微浸潤腺癌16例，浸潤性腺癌2例，均無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。

表2 手術(shù)切除肺段位置和例數(shù)

表3 兩組手術(shù)難度比較

討論

肺癌是我國發(fā)病率和死亡率最高的惡性腫瘤[3-4]。手術(shù)是早期肺癌根治的最主要治療方法，電視胸腔鏡手術(shù)創(chuàng)傷小、疼痛輕、康復(fù)快,已成為胸外科標(biāo)準(zhǔn)手術(shù)方式[5-7]。胸腔鏡下解剖性肺段切除技術(shù)不斷進(jìn)步，對(duì)于周圍型早期肺癌、孤立性轉(zhuǎn)移腫瘤和良性病變，肺段切除術(shù)可以在完全切除病變的同時(shí)最大化的保留正常肺組織，是一種理想的治療方法[2]。僅通過二維CT很難準(zhǔn)確定位病變的具體位置及局部解剖結(jié)構(gòu)，術(shù)前三維重建可精準(zhǔn)識(shí)別解剖學(xué)變化，使得肺段切除得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展[8-9]。

三維重建技術(shù)已廣泛運(yùn)用于多學(xué)科領(lǐng)域。通過重建軟件，可將二維平面圖像還原出3D立體圖像，重建出各類器官的形態(tài)[10-12]。近年來，術(shù)前三維重建用于指導(dǎo)術(shù)中肺段切除已得到認(rèn)可。孫超等[13]利用 Mimics軟件進(jìn)行術(shù)前三維重建，回顧性分析48例胸腔鏡解剖性肺段切除手術(shù)的手術(shù)時(shí)間為(135.8±22.5)分鐘，術(shù)中出血量及術(shù)后胸管引流量分別為(89.6±39.3)ml和(513.9±123.5)ml，術(shù)后胸管留置時(shí)間及術(shù)后住院時(shí)間分別為(2.9±1.3)天 和(6.1±1.2)天，在三維重建的指導(dǎo)下行胸腔鏡解剖性肺段切除手術(shù)可達(dá)到精準(zhǔn)的肺段切除。申江峰等[9]回顧性分析43例在術(shù)前三維重建下完成胸腔鏡解剖性肺段切除術(shù)病人的臨床資料，手術(shù)時(shí)間(110±8)分鐘，術(shù)中出血量(50.0±5.5)ml，術(shù)后住院時(shí)間(9.7±1.2)天。結(jié)合術(shù)前三維重建，可精準(zhǔn)了解肺內(nèi)解剖結(jié)構(gòu)，規(guī)劃手術(shù)方案，精確指導(dǎo)手術(shù)，使得胸腔鏡肺段切除術(shù)更為精準(zhǔn)、安全、簡(jiǎn)便、易行。劉慶文等[14]回顧性分析39例胸腔鏡下肺段手術(shù)病人的資料，均術(shù)前進(jìn)行三維重建，顯示手術(shù)時(shí)間為(148.97±28.56)分鐘,術(shù)中出血量為(27.95±17.57)ml,胸腔引流時(shí)間為(4.21±1.95)天，術(shù)后住院時(shí)間為(6.95±1.68)天，提示術(shù)前三維重建聯(lián)合CT引導(dǎo)下Hook-wire定位肺結(jié)節(jié)有助于進(jìn)行精準(zhǔn)地肺段切除。本研究通過Mimics 21.0軟件對(duì)兩組進(jìn)行三維重建，均能精準(zhǔn)辨別出肺結(jié)節(jié)所在的靶段，依據(jù)結(jié)節(jié)與重建支氣管、血管的解剖關(guān)系,可以很直觀、準(zhǔn)確地判斷出所需切除的肺段，兩組手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血量、術(shù)后引流量及術(shù)后住院時(shí)間與上述多中心的臨床數(shù)據(jù)一致。

使用胸部增強(qiáng)CT進(jìn)行三維重建時(shí)需對(duì)強(qiáng)化時(shí)機(jī)進(jìn)行一定的把控，一般選擇在動(dòng)脈期，保證肺動(dòng)脈及肺靜脈內(nèi)均有造影劑充盈，而且存在一定的密度差。因此，在二維CT上即可清晰地區(qū)分出肺動(dòng)脈、肺靜脈血管，運(yùn)用Mimics軟件對(duì)肺血管進(jìn)行三維建模后，可以快速分離出肺動(dòng)靜脈血管，而用平掃CT進(jìn)行重建時(shí)，尤其在肺門部，因血管密度與周邊組織密度值較近，建模后肺血管與其周邊組織均會(huì)被重建出來，很難直接識(shí)別出肺動(dòng)脈、肺靜脈血管。我們認(rèn)為，利用平掃CT進(jìn)行三維重建時(shí)需要具備扎實(shí)的肺部解剖根底，巧用解剖學(xué)特點(diǎn)，即肺段支氣管與相應(yīng)動(dòng)脈伴行，而肺靜脈走行于肺段之間構(gòu)成潛在的段間平面，具備這樣的解剖思維才能更加快速地在平掃二維CT上精準(zhǔn)辨別出肺動(dòng)靜脈血管。支氣管的重建效果與病人做檢查時(shí)的深吸氣程度及屏氣時(shí)長密切相關(guān)。使用平掃CT完成一個(gè)三維重建的平均時(shí)間比增強(qiáng)CT長30分鐘左右，兩組重建模型都能在術(shù)中與實(shí)際血管、支氣管達(dá)到精準(zhǔn)比對(duì)，均可用于指導(dǎo)手術(shù)完成。增強(qiáng)CT對(duì)比平掃CT可明顯提高掃描的觀察效果，但行增強(qiáng)CT時(shí)，造影劑致過敏事件時(shí)有發(fā)生，輕者出現(xiàn)頭暈、蕁麻疹、喉頭水腫、支氣管痙攣、驚厥等，嚴(yán)重者甚至還可導(dǎo)致昏迷、休克及死亡等[15-16]。有研究報(bào)道，造影劑引發(fā)的腎病是導(dǎo)致急性腎損傷的第三大原因，占急性腎損傷住院病人的10%～25%[17]。使用平掃CT進(jìn)行重建僅僅是分離血管時(shí)比增強(qiáng)CT相對(duì)復(fù)雜些，對(duì)于一個(gè)有解剖根底的胸外科醫(yī)師來說，多用半個(gè)小時(shí)的時(shí)間不僅可為病人省去一筆增強(qiáng)CT費(fèi)用，還為病人規(guī)避了造影劑導(dǎo)致的過敏風(fēng)險(xiǎn)。

以往的研究多局限在胸部增強(qiáng)CT的基礎(chǔ)上進(jìn)行三維重建，本研究共納入40例臨床數(shù)據(jù)，其中術(shù)前僅行胸部平掃CT 22例，胸部增強(qiáng)CT 18例，兩組均在微創(chuàng)胸腔鏡下順利完成手術(shù)，且術(shù)中情況與三維重建影像高度一致。平掃重建組與增強(qiáng)重建組之間無論從一般臨床特征及手術(shù)復(fù)雜程度上對(duì)比，還是從手術(shù)時(shí)間和術(shù)后恢復(fù)情況作比較均無明顯差異。因此，對(duì)于各種類型的肺段、肺亞段或聯(lián)合肺段、肺亞段及次亞段手術(shù)來講，術(shù)前行胸部平掃CT聯(lián)合三維重建即可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的肺段切除且安全有效。