胸部CT平扫三维重建与增强扫描三维重建技术在解剖性肺段切除中的应用分析

吴文博 张霄鹏 薛文飞 赵庆涛 王会恩 张华 袁征 段国辰

随着低剂量薄层胸部CT在临床上的广泛应用，使得肺小结节的检出率增高。在胸腔镜下肺叶切除技术成熟的前提下，胸部CT联合三维重建推动了肺段切除术的进展。三维重建不仅能从立体视觉上精准定位肺内小结节，发现变异的血管、支气管，而且还可依据距肺结节2 cm安全区域预估其切除范围，尽可能多地保留肺组织，充分保留肺功能，在精准肺段切除术中发挥着重要作用[1]。本研究探讨平扫及增强胸部CT联合三维重建在胸腔镜解剖性肺段切除手术中的意义。

对象与方法

一、对象

2019年3月～2021年1月我院胸外科完成的胸腔镜解剖性肺段切除术病人40例，男11例，女29例；平均年龄(55.15±9.56)岁。均为体检发现肺部结节。其中22例术前行胸部平扫CT及三维重建(平扫重建组)，18例术前行胸部增强CT及三维重建(增强重建组)。术前常规行肺功能、心脏彩超、肝胆胰脾肾及肾上腺超声、心电图、血气分析及肺肿瘤四项、胃泌素释放肽前体检查。根据具体情况行骨扫描、脑磁共振及正电子发射计算机断层显像等检查。纳入标准：(1)无明显手术禁忌证；(2)周围型磨玻璃结节，最大直径≤2 cm，且胸部CT 显示磨玻璃密度影成分≥50%,或影像学监测证实肿瘤倍增时间≥400天；(3)术中快速冰冻病理检查提示为不典型腺瘤样增生(atypical adenomatous hyperplasia，AAH)、原位癌(adenocariconoma in situ，AIS)、微浸润癌(microinvasive adenocariconoma，MIA)和贴壁生长为主的浸润性腺癌(invasive adenocariconoma,IA)，且 N1和N2组淋巴结采样阴性；(4)单纯行楔形切除困难，周围型病灶为良性病变、癌前病变或孤立性转移癌。手术难度等级划分标准[2]：一般难度包括右上叶尖段切除(RS1)、右上叶后段切除(RS2)、右上叶尖后段切除(RS1+S2)、左上叶尖后段切除(LS1+2)、右肺或左肺下叶背段切除(R/LS6)、左肺上叶舌段切除(LS4+S5);中等难度包括右肺下叶内基底段切除(RS7)、右/左肺下叶前基底段切除(R/LS8)、右肺或左肺上叶前段切除(R/LS3)；复杂难度包括右肺或左肺下叶外基底段切除(R/LS9)、右肺或左肺下叶后基底段切除(R/LS10)、亚段切除、除RS1+S2、LS4+S5外的联合段切除、联合亚段切除、段+亚段切除。病人性别、年龄、术前吸烟、肺结节最大直径及术后病理数据见表1。结果显示，两组比较差异无统计学意义(P>0.05)。

表1 两组一般特征比较

二、方法

术前下载胸部CT影像的DICOM数据,使用Mimics Medical 21.0及3-matic Medical 13.0软件进行三维重建。利用平扫CT进行三维重建时间约50～70分钟，增强CT约20～30分钟，在电脑上可自由旋转调整视野，清晰地显示肺结节位置，肺静脉、肺动脉及支气管走行，以结节为中心显示出2 cm安全切缘，手术小组进行术前讨论，规划出最佳的手术方案及手术路径(图1和图2)。部分肺部结节较小、较淡，考虑术中难以快速定位病灶，则在CT引导下使用Hook-wire带钩钢丝进行术前定位。术中行静脉吸入复合全麻双腔支气管插管。手术操作孔位于腋前线至锁骨中线第3～5肋间,切口长3.5～4.0 cm,腔镜孔位于腋中线第7～8肋间,切口长1.0 cm。依据肺三维重建图像及术前规划，术中精准辨别并离断靶段动脉、靶段静脉及支气管。手术中尽可能沿肺靶段动脉、静脉的血管鞘向远端解剖游离，避免误切。切断靶段血管及支气管后，以保留的段间静脉为导向，沿远端支气管和血管残端继续向深部游离，以更好地切开缝合靶段间肺组织。使用“肺膨胀-萎陷”法确定段间平面并以电钩或氩气刀标记，以标记点及保留的段间静脉为指引，用腔镜切割缝合器依次离断靶段肺组织。常规给予N1及N2组淋巴结采样，连同靶肺组织送术中快速冰冻病检(若淋巴结采样病理阳性，则改为肺叶切除及系统淋巴结清扫，本研究已排除术中淋巴结病理阳性者)。手术结束后常规进行创面止血及漏气检测，根据漏气情况进行缝合或者止血材料覆盖。温蒸馏水冲洗胸腔，于观察孔位置常规放置胸管。

A：胸部平扫薄层CT检查显示右上肺前段(RS3)磨玻璃结节影；B：支气管三维重建显示，结节位于B3区域；C：三维重建显示右肺动脉解剖结构;D:三维重建显示右肺静脉解剖结构；E：术前规划手术路径，切除顺序：V3a+b→V3c→A3→B3；F:以结节为中心向外周显示2 cm安全区域，仅累积RS3区域；G与H:术前三维重建与术中实况进行1∶1比对验证。图中缩写：B—支气管；S—肺段；A—动脉；V—静脉

A：胸部增强薄层CT示左上肺结节影；B：支气管三维重建显示，结节位于B1+2c与B4a之间；C：三维重建显示左肺动脉解剖结构；D:三维重建显示左肺静脉解剖结构；E：术前规划手术路径，切除顺序：A4a→A1+2c→V4a*→B4a→B1+2c→V*；F: 以结节为中心向外周显示2 cm安全区域，累积S1+2c+S4a区域；G与H:手术完成后对比图片与术前规划一致。图中缩写：B—支气管；S—肺段；A—动脉；V—静脉。V4a*：位于左肺上叶上舌段外亚段(S4a)的亚段内；V*：位于左肺上叶尖后段的外亚段(S1+2c)与上舌段外亚段(S4a)之间

三、统计学方法

结果

全组均经术前三维重建后完成胸腔镜手术，手术切除肺段位置和例数见表2。术中情况与重建图像基本相符(图1和图2)，均参照三维重建结果完成手术，无“误切、漏切、多切、少切”等情况发生。表3显示，平扫重建组与增强重建组手术难度数据(分为一般、中等和复杂)占比相当，分别为 45.5%对44.4%、13.6%对11.1%和40.9%对44.4%。两组手术时间、术中出血量、术后胸管引流量、术后胸管留置时间、术后住院时间作比较，差异均无统计学意义(P均>0.05)(因中等手术难度入组数较少，两组之间未进行统计学分析)。术后病理:良性结节2例，包括机化性肺炎1例，硬化性肺细胞瘤1例;恶性38例，包括原位腺癌20例，微浸润腺癌16例，浸润性腺癌2例，均无淋巴结转移。

表2 手术切除肺段位置和例数

表3 两组手术难度比较

讨论

肺癌是我国发病率和死亡率最高的恶性肿瘤[3-4]。手术是早期肺癌根治的最主要治疗方法，电视胸腔镜手术创伤小、疼痛轻、康复快,已成为胸外科标准手术方式[5-7]。胸腔镜下解剖性肺段切除技术不断进步，对于周围型早期肺癌、孤立性转移肿瘤和良性病变，肺段切除术可以在完全切除病变的同时最大化的保留正常肺组织，是一种理想的治疗方法[2]。仅通过二维CT很难准确定位病变的具体位置及局部解剖结构，术前三维重建可精准识别解剖学变化，使得肺段切除得到了突飞猛进的发展[8-9]。

三维重建技术已广泛运用于多学科领域。通过重建软件，可将二维平面图像还原出3D立体图像，重建出各类器官的形态[10-12]。近年来，术前三维重建用于指导术中肺段切除已得到认可。孙超等[13]利用 Mimics软件进行术前三维重建，回顾性分析48例胸腔镜解剖性肺段切除手术的手术时间为(135.8±22.5)分钟，术中出血量及术后胸管引流量分别为(89.6±39.3)ml和(513.9±123.5)ml，术后胸管留置时间及术后住院时间分别为(2.9±1.3)天 和(6.1±1.2)天，在三维重建的指导下行胸腔镜解剖性肺段切除手术可达到精准的肺段切除。申江峰等[9]回顾性分析43例在术前三维重建下完成胸腔镜解剖性肺段切除术病人的临床资料，手术时间(110±8)分钟，术中出血量(50.0±5.5)ml，术后住院时间(9.7±1.2)天。结合术前三维重建，可精准了解肺内解剖结构，规划手术方案，精确指导手术，使得胸腔镜肺段切除术更为精准、安全、简便、易行。刘庆文等[14]回顾性分析39例胸腔镜下肺段手术病人的资料，均术前进行三维重建，显示手术时间为(148.97±28.56)分钟,术中出血量为(27.95±17.57)ml,胸腔引流时间为(4.21±1.95)天，术后住院时间为(6.95±1.68)天，提示术前三维重建联合CT引导下Hook-wire定位肺结节有助于进行精准地肺段切除。本研究通过Mimics 21.0软件对两组进行三维重建，均能精准辨别出肺结节所在的靶段，依据结节与重建支气管、血管的解剖关系,可以很直观、准确地判断出所需切除的肺段，两组手术时间、术中出血量、术后引流量及术后住院时间与上述多中心的临床数据一致。

使用胸部增强CT进行三维重建时需对强化时机进行一定的把控，一般选择在动脉期，保证肺动脉及肺静脉内均有造影剂充盈，而且存在一定的密度差。因此，在二维CT上即可清晰地区分出肺动脉、肺静脉血管，运用Mimics软件对肺血管进行三维建模后，可以快速分离出肺动静脉血管，而用平扫CT进行重建时，尤其在肺门部，因血管密度与周边组织密度值较近，建模后肺血管与其周边组织均会被重建出来，很难直接识别出肺动脉、肺静脉血管。我们认为，利用平扫CT进行三维重建时需要具备扎实的肺部解剖根底，巧用解剖学特点，即肺段支气管与相应动脉伴行，而肺静脉走行于肺段之间构成潜在的段间平面，具备这样的解剖思维才能更加快速地在平扫二维CT上精准辨别出肺动静脉血管。支气管的重建效果与病人做检查时的深吸气程度及屏气时长密切相关。使用平扫CT完成一个三维重建的平均时间比增强CT长30分钟左右，两组重建模型都能在术中与实际血管、支气管达到精准比对，均可用于指导手术完成。增强CT对比平扫CT可明显提高扫描的观察效果，但行增强CT时，造影剂致过敏事件时有发生，轻者出现头晕、荨麻疹、喉头水肿、支气管痉挛、惊厥等，严重者甚至还可导致昏迷、休克及死亡等[15-16]。有研究报道，造影剂引发的肾病是导致急性肾损伤的第三大原因，占急性肾损伤住院病人的10%～25%[17]。使用平扫CT进行重建仅仅是分离血管时比增强CT相对复杂些，对于一个有解剖根底的胸外科医师来说，多用半个小时的时间不仅可为病人省去一笔增强CT费用，还为病人规避了造影剂导致的过敏风险。

以往的研究多局限在胸部增强CT的基础上进行三维重建，本研究共纳入40例临床数据，其中术前仅行胸部平扫CT 22例，胸部增强CT 18例，两组均在微创胸腔镜下顺利完成手术，且术中情况与三维重建影像高度一致。平扫重建组与增强重建组之间无论从一般临床特征及手术复杂程度上对比，还是从手术时间和术后恢复情况作比较均无明显差异。因此，对于各种类型的肺段、肺亚段或联合肺段、肺亚段及次亚段手术来讲，术前行胸部平扫CT联合三维重建即可实现精准的肺段切除且安全有效。