三維重建虛擬現(xiàn)實導(dǎo)航技術(shù)在胸腔鏡肺段切除術(shù)中的應(yīng)用價值

張宇辰 張文強 郝蒙福 黃壯士

鄭州大學(xué)第二附屬醫(yī)院胸外科，河南鄭州 450014

肺癌是世界上發(fā)病率和病死率最高的惡性腫瘤 之一，5 年生存率約30%，低于其他惡性腫瘤[1-2]。隨著醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的發(fā)展及高分辨率CT 在臨床上的常規(guī)應(yīng)用，越來越多的肺小結(jié)節(jié)被及時發(fā)現(xiàn)。然而肺結(jié)節(jié)的鑒別成為臨床醫(yī)生所面臨的難題，由于其直徑較小，纖維氣管鏡檢查無法探查，肺穿刺活檢難以獲得組織標(biāo)本，僅根據(jù)CT 影像學(xué)表現(xiàn)難以鑒別其良惡性。因此需要手術(shù)切除病灶來得到更加準(zhǔn)確的病理學(xué)診斷。電視輔助胸腔鏡手術(shù)已廣泛應(yīng)用于臨床，由于其創(chuàng)傷小、恢復(fù)快，在肺段切除術(shù)診斷、治療肺小結(jié)節(jié)中起到了不可替代的作用。但是肺小結(jié)節(jié)在術(shù)中難以探查，肺部血管、支氣管解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，變異較多，術(shù)前解剖定位顯得尤為重要。目前國內(nèi)已有研究報道三維虛擬現(xiàn)實導(dǎo)航技術(shù)在胸腔鏡下亞肺葉切除術(shù)中的應(yīng)用，并有效地提高手術(shù)成功率、降低手術(shù)風(fēng)險，達(dá)到了肺結(jié)節(jié)的診斷及治療目的[3-5]。本研究回顧既往收治的經(jīng)過手術(shù)治療的肺結(jié)節(jié)患者臨床資料，應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建三維數(shù)字模型進行術(shù)前評估和術(shù)中導(dǎo)航，通過比較圍手術(shù)期相關(guān)指標(biāo)，探究三維虛擬導(dǎo)航技術(shù)在胸腔鏡肺段切除術(shù)中的應(yīng)用價值，為肺小結(jié)節(jié)診斷治療的快速康復(fù)提供理論依據(jù)。

1 對象與方法

1.1 研究對象

采用回顧性研究方法，收集鄭州大學(xué)第二附屬醫(yī)院胸外科2018 年9 月至2020 年12 月行肺段切除術(shù)的患者79 例，其中男43 例，女36 例；年齡31～83 歲，平均（56.96±12.54）歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：①胸部CT 示肺結(jié)節(jié)直徑＜1 cm；②接受胸腔鏡肺段切除術(shù)；③臨床資料完整可靠，術(shù)前溝通記錄是否采用三維重建虛擬現(xiàn)實導(dǎo)航技術(shù)。排除標(biāo)準(zhǔn)：①存在既往惡性腫瘤病史，腫瘤遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移或淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移；②多發(fā)性肺結(jié)節(jié)；③術(shù)中見胸腔廣泛粘連。

1.2 資料收集

收集符合標(biāo)準(zhǔn)的肺結(jié)節(jié)患者的臨床資料，包括性別、年齡、結(jié)節(jié)直徑、結(jié)節(jié)性質(zhì)、術(shù)前是否合并基礎(chǔ)病（如高血壓、糖尿病、冠心病等）、手術(shù)時間、術(shù)中出血量、術(shù)后拔管時間、術(shù)后總引流量、術(shù)后住院時間、術(shù)后并發(fā)癥（如肺不張）等。

1.3 分組方法

查閱符合標(biāo)準(zhǔn)的肺結(jié)節(jié)患者術(shù)前溝通記錄，按照患者是否自愿接受三維重建虛擬現(xiàn)實導(dǎo)航技術(shù)分為實驗組和對照組。實驗組：將常規(guī)CT 二維圖像信息導(dǎo)入Mimics Medical 21.0 軟件進行三維立體重建評估手術(shù)，且術(shù)中使用實時導(dǎo)航技術(shù)行胸腔鏡肺段切除術(shù)的患者。對照組：根據(jù)常規(guī)CT 二維圖像術(shù)前評估并實施胸腔鏡肺段切除術(shù)的患者。

1.4 研究方法

實驗組術(shù)前使用Mimics Medical 21.0 軟件對肺部病灶、血管和支氣管進行三維重建，以3D 模型的形式再現(xiàn)肺結(jié)節(jié)的位置以及其與支氣管和血管的層次關(guān)系（圖1），并進行術(shù)前評估，通過三維重建數(shù)字模型制訂明確的手術(shù)切除范圍，以確保單純肺段切除或楔形切除術(shù)能達(dá)到腫瘤與切緣之間有足夠的無瘤邊界（圖2）。術(shù)中應(yīng)用實時導(dǎo)航技術(shù)，明確需切除的范圍，包括其中需要斷離的血管、支氣管。對照組采取常規(guī)增強CT 判斷肺結(jié)節(jié)與周圍血管、支氣管的關(guān)系，術(shù)中結(jié)合探查情況切除結(jié)節(jié)。

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS 21.0 軟件對所得數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（）表示，采用t 檢驗。計數(shù)資料以例數(shù)或百分比表示，采用χ2檢驗。以P ＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組一般資料比較

兩組均順利完成手術(shù)，無中轉(zhuǎn)開胸，無圍手術(shù)期死亡。兩組性別、年齡、結(jié)節(jié)直徑、結(jié)節(jié)性質(zhì)、合并基礎(chǔ)病（高血壓、冠心病、糖尿病）比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P ＞0.05），具有可比性。見表1。

表1 兩組一般資料比較

2.2 兩組圍手術(shù)期指標(biāo)比較

實驗組手術(shù)時間、術(shù)后拔管時間及術(shù)后住院時間短于對照組，術(shù)中出血量、術(shù)后總引流量少于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P ＜0.05）；兩組術(shù)后并發(fā)癥比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P ＞0.05）。見表2。

表2 兩組圍手術(shù)期指標(biāo)比較

3 討論

隨著高分辨率CT 的普及，越來越多的肺小結(jié)節(jié)在臨床上被發(fā)現(xiàn)，引起了患者和臨床醫(yī)生的重視。由于結(jié)節(jié)的多樣性以及不同病變在影像學(xué)征象上的交叉重疊現(xiàn)象[6]，單純通過CT 影像來判斷肺小結(jié)節(jié)的良惡性存在較大的困難。傳統(tǒng)診斷方法如纖維支氣管鏡下活檢、經(jīng)皮肺穿刺活檢、痰液腫瘤細(xì)胞學(xué)檢查、血清腫瘤標(biāo)志物等檢查對肺小結(jié)節(jié)的惡性檢出率不高。多項研究[7-10]顯示，肺段切除術(shù)治療直徑＜1.5 cm 的早期非小細(xì)胞肺癌的效果與肺葉切除術(shù)類似，復(fù)發(fā)率和遠(yuǎn)期生存率無明顯差異，因此肺小結(jié)節(jié)行胸腔鏡肺段切除術(shù)，無論是良性結(jié)節(jié)還是早期惡性腫瘤，都可以達(dá)到診斷和治療的目的。

在手術(shù)診斷和治療肺小結(jié)節(jié)時，由于術(shù)中難以探查病灶位置，以及肺部血管、支氣管結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，人們已經(jīng)認(rèn)識到肺結(jié)節(jié)定位技術(shù)的重要性。CT 引導(dǎo)下肺結(jié)節(jié)定位方法的應(yīng)用較為廣泛[2,11-13]，然而這項技術(shù)是有創(chuàng)的，穿刺過程中不可避免地會發(fā)生氣胸和出血，嚴(yán)重時會發(fā)生空氣栓塞[12]。

三維重建虛擬現(xiàn)實導(dǎo)航技術(shù)是外科手術(shù)領(lǐng)域的最新影像技術(shù)，該技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到包括脊柱外科、口腔科、心臟外科、整形外科和胸外科在內(nèi)的多種外科手術(shù)治療中，并取得了良好的效果[14-17]。應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建的三維數(shù)字模型可以任何角度的自由旋轉(zhuǎn)和可視化交互，較傳統(tǒng)二維影像更加直觀形象，可用于術(shù)前評估模擬，術(shù)中導(dǎo)航，還有助于解剖學(xué)和外科手術(shù)的教學(xué)。

本研究發(fā)現(xiàn)實驗組的手術(shù)時間和術(shù)中出血量低于對照組，通過三維數(shù)字模型進行術(shù)前評估和術(shù)中實時導(dǎo)航，可以立體的呈現(xiàn)出肺結(jié)節(jié)位置，減少了術(shù)中探查時間，從而縮短手術(shù)時間，降低麻醉風(fēng)險。三維重建可以從多角度地觀察結(jié)節(jié)與周圍動脈、靜脈、支氣管的位置關(guān)系，掌握血管走形和變異情況，降低了術(shù)中血管損傷和出血風(fēng)險。除此之外，實驗組的術(shù)后拔管時間、總引流量和術(shù)后住院時間均短于對照組，在有效診治肺結(jié)節(jié)的同時降低了手術(shù)風(fēng)險，符合快速康復(fù)的理念。

既往研究證實了虛擬現(xiàn)實技術(shù)在構(gòu)建肺部三維數(shù)字模型上的可行性。國外學(xué)者報道了利用高分辨率增強CT 在術(shù)前識別肺動脈分支模型的有效性，研究指出，大部分肺動脈的顯像和識別是準(zhǔn)確的，只有一些直徑＜1.5 mm 的血管分支可能會出現(xiàn)偏差[18-19]。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)指導(dǎo)肺結(jié)節(jié)手術(shù)已經(jīng)在多個國家開始實行，在2018 年，日本的兩項多中心前瞻性研究已經(jīng)證實這項技術(shù)具有有效性、可重復(fù)性和安全性[20-21]。對于早期非小細(xì)胞肺癌的治療，成功切除定義為切除邊緣≥腫瘤邊緣2 cm 或腫瘤直徑[20]，而穿刺定位后由于沒有明確的切除路線，可能會因為切緣不足而手術(shù)治療失敗。虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以在術(shù)前建立的三維數(shù)字模型上進行切除范圍的模擬，規(guī)劃切除范圍，標(biāo)記需要阻斷或保留的血管、支氣管，明確直觀地顯示出不同患者之間的個體化差異，以確保更加充分的術(shù)前準(zhǔn)備[22]。同時結(jié)合術(shù)中實時導(dǎo)航，精確快速地完成手術(shù)，有利于患者術(shù)后肺功能恢復(fù)及術(shù)后快速康復(fù)[23]。國內(nèi)學(xué)者已經(jīng)利用此模型進行手術(shù)模擬演練，并取得了良好的效果[24]。除了臨床方面的應(yīng)用價值，三維虛擬現(xiàn)實導(dǎo)航技術(shù)在輔助教學(xué)、總結(jié)分享手術(shù)經(jīng)驗等方面也有著突出作用[25]。

本研究為回顧性研究，患者數(shù)量較少，臨床資料的收集可能存在偏差，未有效收集到患者的隨訪信息，而三維虛擬現(xiàn)實導(dǎo)航技術(shù)在胸腔鏡肺段切除術(shù)中的應(yīng)用作為一項新的醫(yī)學(xué)技術(shù)，國內(nèi)外多家醫(yī)院已經(jīng)開展使用，其臨床適用性和遠(yuǎn)期效果仍需要大樣本的前瞻性研究進一步評估，為更加精準(zhǔn)的肺結(jié)節(jié)切除提供理論依據(jù)。

綜上所述，三維虛擬現(xiàn)實導(dǎo)航技術(shù)在胸腔鏡亞肺葉切除術(shù)中的應(yīng)用具有一定的臨床價值，通過術(shù)前評估和術(shù)中導(dǎo)航，降低了手術(shù)風(fēng)險和手術(shù)難度，提高了手術(shù)的精確度和安全性。