頸伸位下頭頸三維重建在甲狀腺手術中的應用

朱章添，姚家鑫，譚舉婷，張銀麗，黎志超，陳 飛，李 強，王柏燁

南方醫科大學珠江醫院1甲狀腺外科，2影像科，廣東 廣州510280

輔助技術的日益發展，使越來越多的甲狀腺疾病得到早期診斷，同時也促進了多種多樣外科治療方法的形成，包括手術切除、射頻消融等［1］。其中手術切除甲狀腺以治療甲狀腺疾病占有重要的地位，而許多因素影響著手術決策，比如甲狀腺的整體大小、甲狀腺結節的位置、患者的美容需求等等。通過現代影像學、計算機成像學等數字醫學，將術前檢查結果轉化成更實用的臨床數據，有助形成更有利于醫患雙方的手術決策。國內外數字醫學蓬勃發展，在甲狀腺疾病的三維重建也應用了在術前評估和手術指導等中［2-4］，但是對術式評估及巨大甲狀腺腫的診治方面尚無相關研究。現行甲狀腺三維重建均是在平臥位的CT圖像中加以構建的，而甲狀腺的常用手術體位是肩、背部墊高，頭部后仰，頸部后伸的體位［5-6］，在此體位下，甲狀腺整體以及結節的空間位置改變會使術前評估造成偏差，從而可能形成不利的手術決策。本研究通過在頸伸位的手術體位下獲取CT圖像，對頭頸胸的重要結構進行三維重建顯示空間關系，創新建立了腔鏡甲狀腺手術路徑、巨大甲狀腺腫的評估模型及指標，同時較當前常規評估方法減少了體位改變導致的差異，為外科醫生對甲狀腺疾病的評估及手術方案提供更實用、形象的數據支持。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集2019年12月～2020年1月經術后病理證實為甲狀腺疾病（甲狀腺癌9例、甲狀腺腺瘤2例、結節性甲狀腺腫4例、彌漫性毒性甲狀腺腫1例、肉芽腫性甲狀腺炎1例、殘余良性甲狀腺3例）患者的原始CT掃描圖像共20例。納入標準：術前診斷為甲狀腺疾病，術后病理證實為甲狀腺疾病；術前以頸伸位完成頸部CT檢查。排除標準：甲狀腺成像不清或掃描不完整；患有脊椎病如頸椎強直、胸椎后凸等無法達到頸部過伸位的。20例患者中，男8 例，女12 例，年齡22～68 歲，中位年齡42歲。本研究已通過南方醫科大學珠江醫院醫學倫理委員會審查。

1.2 掃描方法

入組患者采用飛利浦128排CT掃描儀進行頸部或頸胸部CT平掃（層厚約為1 mm）。患者仰臥于CT檢查床上，用材料墊高肩部約8 cm，調整肩背墊使患者頭部后仰，頸部過伸，盡量將下頜、氣管、胸骨保持在同一直線上以充分暴露頸前術區［5-6］。保持頸伸位進行CT平掃，掃描范圍至少從下唇到胸廓入口（如查體和胸片提示胸骨后甲狀腺可能，掃描下界掃描至少到達第四肋間隙）。

1.3 圖像處理

掃描數據以醫學數字成像和通信圖像DI-COM格式刻錄DVD 光盤的形式輸出，使用軟件操作系統Windows 7 Ultimate 64bit導入圖像數據至三維醫學影像數據處理平臺3DVWorks進行數據后處理，三維重建出甲狀腺、甲狀腺結節、甲狀軟骨、下頜骨、鎖骨、皮膚等，同時對不同的組織進行優化、調節透明度等。

1.4 觀察指標

1.4.1 甲狀腺結節 利用CT對考慮惡性的甲狀腺結節進行T分期：測量雙側可疑甲狀腺結節的最大徑，評估是否浸潤、突破甲狀腺包膜。對無論良惡性的甲狀腺腺結節均詳細觀察并描述其在甲狀腺腺體內的位置（左側葉或者右側葉、上極或者中部或者下極以及靠近體側或者靠近背側），觀察甲狀腺結節與氣管、食管相對關系（有無侵犯征象）［7］。

1.4.2 腔鏡甲狀腺手術 本中心均以術者操作優勢手為右手為前提設置評估指標。以下段氣管所在的矢狀面為平面，分別測量該平面與甲狀腺結節和口腔前庭右側尖牙外側相對的下頜骨邊緣連線的交角X、甲狀腺結節和右側甲狀軟骨板下緣連線的交角Y；以下段氣管所在的冠狀面為平面，測量該平面與甲狀腺下極最低點和左側鎖骨胸骨端最高點連線的交角Z［8-9］。交角X為經口腔鏡甲狀腺手術的常規入路之一，交角Y為經口腔鏡甲狀腺手術中如需切除至甲狀腺結節內側緣需腔鏡器械在交角X的狀態下外展的情況，本中心術者經驗若兩交角相差＞10°，即經口腔鏡甲狀腺對該結節切除困難。交角Z為經胸乳腔鏡甲狀腺手術的常規入路之一，本中心術者經驗若Z角＞50°，則實施該術式切除甲狀腺困難。

1.4.3 巨大甲狀腺 測量雙側甲狀腺下極最低點相對胸廓入口（胸骨柄上緣、第1肋上緣、第1胸椎椎體上緣）的最短距離和超過胸骨入口的甲狀腺體積，評估巨大甲狀腺腫的嚴重程度［10-11］。

2 結果

2.1 甲狀腺結節及腔鏡甲狀腺手術評估

收集到因甲狀腺結節考慮高危結節（＜3 cm）入院的病例11例，所有患者在術前的頸伸位平掃CT三維重建上均可清晰辨別甲狀腺結節并可測量出最大徑，快速、準確地觀察結節位于甲狀腺整個腺體中的空間位置，評估結節與氣管、食管等的相鄰情況。評估結果為所有病例的交角X大小為153.16°～174.37°（162.11°±7.55°），交角Z大小為26.21°～106.12°（68.33°±20.05°）。其中3例患者交角X較交角Y大10°、位于左側的結節受阻擋等，不推薦行經口腔鏡術式，其他腔鏡術式等可施行；3例患者除了經口指標不合適外，其交角Z較大，故不推薦經胸乳腔鏡術式及經腋窩腔鏡術式等需要跨越鎖骨的術式。1例患者雖各角度無限制，但因考慮結節突破甲狀腺被膜，考慮僅適合傳統開刀。另外4例患者各種術式均可進行。另外4例患者各種術式均可進行。選一例患者展示，其甲狀腺結節大小11 mm×10 mm×10 mm，位于甲狀腺上極靠后內側，評估屬于cT1期，超聲分級TI-RADS 5級，與氣管、食管關系尚可（圖1）。對此患者進行上述的X（即棒a與下段氣管矢狀面）、Y（即棒b與下段氣管矢狀面）、Z（即棒c與下段氣管冠狀面）3個角度進行測量可見該患者三維模型中的交角Y大于交角X，相差約15°，交角Z約為26°。

圖1 患者女性，22歲，術前頸伸位下多維度的術式評估三維模型Fig.1 Female,22 years old,a 3D model of operative methods evaluation with head and neck extension.

2.2 巨大甲狀腺評估

收集到因巨大甲狀腺（結節＞3 cm）入院的病例6例，在頭頸胸三維重建模型中均可見甲狀腺下極超過胸廓入口（即圖2B紅色邊緣的截面），評估后所有患者的垂直長度為0～21.9 mm（12.8±9.4 mm），甲狀腺三維模型總體積為11.78～182.97 cm3（80.20±69.42 cm3），胸廓入口以上體積為11.78～158.68 cm3（64.73±60.61 cm3），胸廓入口以下體積為0～49.51 cm3（20.71±18.17 cm3），均未達經頸胸聯合切除甲狀腺指標，故6例患者均可單純經頸切口完整切除甲狀腺。選取一例患者展示，測量得垂直長度約11 mm，位于胸廓入口以下的甲狀腺（紫色部分）體積約21.6 cm3（占整體的28.7%），位于胸廓入口以上的甲狀腺（綠色部分）體積約53.5 cm3。角度Z約85°（圖2）。

圖2 男性，45歲，術前頸伸位下多維度的術式評估三維模型Fig.2 Male,45 years old,a 3D model of operative methods evaluation with head and neck extension.

3 討論

二維B超能對甲狀腺及結節清晰辨別，但是不能在甲狀腺外空間定位，同樣三維B超也較難顯示甲狀腺及結節在頸部空間位置［12］。二維CT雖然能清楚顯示各種組織的斷層影像，但是在對結構進行空間評估比如角度測量的時候卻非常困難而且不準確［13］。因此在頸部的甲狀腺等軟組織和包括甲狀軟骨在內的骨骼在三維重建下均能清晰顯示的前提下［14］，對頸部二維CT影像進行三維重建，有助于外科醫生準確定位病灶及識別病變范圍［2,15］，同時可對氣管壓迫等進行評估［16-17］。

當代腔鏡技術的發展為甲狀腺切除術創造了越來越多的手術方式，包括經口腔鏡、經胸乳腔鏡、經腋窩腔鏡等術式。對內鏡治療甲狀腺疾病的適應癥中，多有學者把體積＜25 mL，腺體直徑＜9 cm，結節大小＜5 cm作為腔鏡治療的限制［18-19］，但是并未考慮甲狀腺結節以及整體甲狀腺在頸部的空間位置。若甲狀腺整體貼近于甲狀軟骨、甲狀腺結節位于甲狀腺上極靠后內側或者變異的甲狀腺上角較大時［20-21］，通過伸頸等體位改變可能仍然難以將藏在深處的甲狀腺結節暴露而出現角度Y＞角度X的情況，該類患者行經口腔鏡手術時切除甲狀腺結節困難，若評估結節未突破包膜，可以通過在術中用抓鉗將甲狀腺上極抓起暴露甲狀腺后被膜，從而切除甲狀腺。目前的超聲及二維CT均不能顯示出這種暴露困難的特征，只是統一歸納為上極的甲狀腺結節為經口腔鏡的禁忌證；而本研究中的三維重建模型能夠更進一步將上極的腫瘤更詳細、直觀地體現出上極結節是否在進口腔鏡入路是否存在操作受限等，有助于明確術式更貼切的適應癥及禁忌證。而若此甲狀腺結節為惡性且突破被膜侵犯腺外組織時，經口腔鏡手術可能難以完整切除甲狀腺，在本研究中的模型中可以體現出由于操作空間無法外展15°對腫瘤的內側緣操作受限而極易殘留腫瘤。如術前通過甲狀腺三維重建明確結節T分期及空間位置情況，可避免對該類患者實施經口腔鏡甲狀腺手術，以減少這種困境。同樣，對于經典的經胸乳入路腔鏡手術中，醫師僅能根據超聲及二維CT結合自身操作經驗，評估是否能夠在該術式下完成甲狀腺切除術，不能提供患者的三維腔鏡路徑角度，而本研究中的角度Z正是能夠提供一種可以評估參考的路徑指標，有利于提升術者的手術把握度，減少中轉開放的風險。此外，筆者團隊的經驗認為當Z＜50°（經驗豐富的醫師該角可增大）時可評估能在經胸乳入路或經腋窩入路完整分離甲狀腺下極及切除甲狀腺，但是如果在頸伸位下的甲狀腺仍然整體靠下、甲狀腺結節位于下極靠后時，即角度Z過大，該類患者行經胸乳或經腋窩腔鏡甲狀腺手術時可因皮膚限制腔鏡器械提拉導致切除甲狀腺下極困難或者清掃中央區淋巴結困難，可建議患者選用經口腔鏡或開放等其他手術方式。

巨大甲狀腺腫的典型疾病包括胸骨后甲狀腺腫，而其診斷的主要依靠CT影像［22］。目前胸骨后甲狀腺腫定義不明，多數人認可的定義為甲狀腺超過胸廓入口或者50%的甲狀腺腫位于胸廓入口下，但是這是平臥位下的二維影像數據評估的［23-24］。有文獻提示提示在CT影像上出現下列征象時傾向于經頸外途徑切除甲狀腺：甲狀腺下極延伸至主動脈弓以下或后縱膈；甲狀腺呈啞鈴狀；甲狀腺胸腔部分較胸廓入口寬；甲狀腺位于氣管后方［25-27］。在二維CT中，評估甲狀腺下極超過胸廓入口是較為主觀的。人體脊柱的頸曲和胸曲的生理彎曲角度相差較大，胸廓入口不恒定，加上平躺時生理彎曲會較立位時展平，此時單純從與檢查床水平面垂直的橫斷面的二維CT平面來看，即使在CT影像中評估甲狀腺下極超過頸靜脈切跡，此時也不能準確評估甲狀腺下極進入胸腔的程度。另外，由于二維數據的限制，甲狀腺外科醫師僅能根據二維CT的層數乘以橫切面中測量的甲狀腺長寬進行體積粗略測算，再根據傳統解剖位置在腦中拼接形成三維結構。通過這種方式評估后行手術時，醫師可能會在切開頸部后才發現甲狀腺術前定位的情況、甲狀腺大小與自己在腦中拼構形成的位置和大小等大不相同，此類現象在臨床上并不少見，由此帶來的手術不確定性及風險性也會增加。利用三維重建出來的模型及指標為巨大甲狀腺疾病進行評估能很好地補充現在二維檢查的缺陷。本研究可以利用二維CT影像重建出個體化的三維模型，快速完成巨大甲狀腺腫的分型，顯示突入胸廓入口的程度，能夠彌補現有二維CT未能構建胸廓入口的缺陷，同時用較準確的自動重建算出的體積較二維CT僅能通過層數目測估算體積的方法更客觀，明確了胸骨后甲狀腺部分的嚴重程度及與主動脈弓、氣管的相關關系。在完成頸部、上胸部的主要結構重建后，醫師可以結合自身的手術經驗，據此模型評估經頸部切除甲狀腺是否可能，切除時需要如何剝離動脈，完成甲狀腺的分離等。

此外，通過Harris的測量結果可知同一患者從平臥位變成頸伸位時的甲狀軟骨板下緣到鎖骨胸骨端的距離可以增加約2.6 cm［28］。結合解剖，甲狀腺整體是通過后被膜緊密貼附甲狀軟骨、氣管、食管等組織上的，因此張衛國等的研究提示頭頸部伸展可以使甲狀腺發生約1.25 cm位移［29］，這對于輕型的胸骨后甲狀腺腫患者是很有意義的。如果術前就以手術體位的頸過伸位行CT檢查，平臥位下輕型的胸骨甲狀腺腫可經過頸伸位調整后評估為不是胸骨后甲狀腺腫，平臥下被評估成難以經頸切除的胸骨后甲狀腺腫也可能在經過頸伸位調整后評估為可以經頸部低領式切口開放切除甚至是在經胸乳腔鏡手術等，這也可能是既往綜述中2426名胸骨后甲狀腺腫患者能達到71.9%的單純經頸切除率的原因，由此可見頸伸位評估甲狀腺可為更多巨大甲狀腺腫患者創造可行創傷性小的手術方式的機會［26］。既往文獻均是在平臥位獲取數據進行討論研究巨大甲狀腺腫，仍然有所不足；本研究中，將研究體位調整到頸伸位，對頭頸胸結構進行三維重建后再運用測量手段對巨大甲狀腺進行評估，可以修正因為術前體位的變化巨大甲狀腺隨之變化的情況，能更精確、更直觀地評估手術可行性、風險。

在人體中甲狀腺具有柔軟可變形的特性，上述指標的評估可因為術中對組織提拉、推擠等利于手術的操作發生變化，例如在術前評估不能使用經口腔鏡切除的甲狀腺結節可能在術中可以通過提拉結節附近的甲狀腺達到切除的目的。因此將頸伸位下CT三維重建評估的結果與術者的經驗相結合更有助實際手術決策形成。此外，頸伸位下頭頸胸的三維重建還有望運用于：顯露頭臂干動脈從而利于評估VI、VⅡ區淋巴結切除；對側頸淋巴結重建，利用臨近結構對想要切除的淋巴結進行定位，這對側頸區淋巴結清掃尤其是再次手術粘連明顯難以分辨疤痕組織和淋巴結時非常有幫助［30］。

因此，術前預先設置手術體位進行術前檢查，通過在頸伸位下三維重建頭頸胸結構，再結合甲狀腺整體及結節的局部和空間評估，對腔鏡手術方式選擇、巨大甲狀腺腫診治、殘余甲狀腺定位有獨特優勢，有助于形成良好的手術策略。