引用本文： 杨雪峰, 王岳峰, 孙涛, 杨鹏, 祝沪军, 马宪友. 3D 数字呈像模拟手术技术在胸腔镜下肺叶切除术中的应用. 中国胸心血管外科临床杂志, 2019, 26(8): 784-788. doi: 10.7507/1007-4848.201810051 复制
肺叶切除合并纵隔淋巴结清扫术能有效延长患者生存期，是治疗早期非小细胞肺癌最有效的方式。但手术创伤大、手术时间长、术后并发症多等问题困扰着患者及临床医生。随着胸腔镜技术的逐渐提升，胸腔镜下肺叶切除术因其创伤小、术后恢复快等优点逐渐被广大胸外科医生接纳并采用。Mimics（Materialise's interactive medical image control system）是 Materialise 公司的交互式医学影像控制系统，它是一套高度整合而且易用的 3D 图像生成及编辑处理软件，能输入各种扫描的数据，建立 3D 模型并可进行编辑的程序。我们的研究中应用 Mimics-17.0 将患者 CT 进行 3D 呈像并进行编辑，模拟手术，评估术前行 3D 重建是否优于常规方法。
1 资料与方法
1.1 临床资料和分组
纳入 2015 年 6 月至 2018 年 1 月本院因肺部肿物应用单操作孔胸腔镜法行左肺下叶切除患者 124 例，其中男 64 例、女 60 例，年龄 42～83 岁。其中术前因咳嗽、咳血、胸痛等症状入院 52 例，其余为无症状及其他疾病或体检发现肺部肿瘤入院。所有患者术前常规行胸部高分辨增强 CT，CT 提示左肺上叶存在明确占位。术前 CT 测量肿瘤直径 1.0～8.9 cm。术前将患者分为试验组（术前行 3D 数字呈像模拟手术）59 例，对照组（不予行 3D 数字呈像模拟手术）65 例。术式选择均遵循患者意愿，所有患者均签署知情同意书。
1.2 试验方法
1.2.1 3D 重建及模拟手术
术前两组均给予患者胸部血管增强 CT，区分血管及组织，层厚 1 mm，将试验组 CT 图片以 DICOM 格式导入 Mimics-17.0 程序进行 3D 重建（图 1），术前根据患者 3D 重建图像模拟手术科内会诊，评估肿物侵犯范围，测量安全距离，行模拟手术（图 2），选取准备切除范围，规避重要血管、气管等其他组织。
图1
术前 CT 及 3D 呈像操作过程
图2
3D 重建
a：3D 重建冠状位；b：3D 重建矢状位；c：3D 重建气管及肿物；d：模拟手术离断气管；e：左主支气管及左上肺支气管；f：主支气管-右肺上叶气管模拟吻合
1.2.2 手术方法
手术均由一名胸外科经验丰富的主刀医师完成，患者全身麻醉，双腔气管插管，患侧 90° 大侧卧位，手术采用单操作孔，取腋中线第 7 或第 8 肋间为观察孔，腋前线第 4 或第 5 肋间为操作孔。以图中病例为例（图 1、2、3），拟术中给予患者左下肺叶切除和左上肺支气管-左主支气管吻合成形术。探查肿物位于左下支气管起始部，大部分位于下叶背段质，胸膜腔无黏连，纵隔淋巴结质软，先行下肺叶伴左第 2 隆突切除术，解剖游离结扎切断左下肺静脉，解剖分离叶裂，结扎离断下肺动脉，游离下肺支气管近起始部，切断左主支气管（近第 2 隆突处）、左上叶支气管近端及左肺下叶，移除左下肺后探查下肺支气管腔内肿瘤是否完整，术中快速冰冻病理检查提示左主支气管断缘及左肺上叶支气管断缘未见肿瘤侵及；行左上肺支气管-左主支气管断端袖式吻合，缝线结扎，盐水冲洗，膨肺，左肺上叶及支气管吻合处无漏气，周围软组织包裹吻合部，胸腔淋巴结清扫，止血，观察孔留置引流管，关胸。
图3
手术过程
a：暴露下肺动脉；b：吻合气管（左主支气管-左上叶气管）；c：3D 呈像图（背面观），对应图 d 中气管残端；d：气管残端；e：左肺下叶肿瘤
1.2.3 指标
对比两组手术时间、术中失血量、术后引流量、引流管留置时间、术后住院时间、镇痛药物使用时间及并发症出现情况。
1.3 统计学分析
数据用 SPSS 18.0 统计软件进行分析。符合正态分布的计量资料以均数±标准差（
±s）表示，组间均数比较采用单因素方差分析。计数资料组间比较采用 χ2 检验。P<0.05 为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 一般资料结果
术前两组一般资料差异无统计学意义（P>0.05）；见表 1。术后病理分型：鳞癌 43 例，腺癌 72 例（包括原位腺癌及侵润型腺癌），腺鳞癌 3 例，其余 6 例为良性病变。
表1
两组患者临床资料比较（
/例）
2.2 两组围术期资料对比
试验组手术时间明显短于对照组，差异有统计学意义［（120.5±39.1）min vs.（156.2±46.5）min，P<0.05］。试验组术中失血量少于对照组，差异有统计学意义［（37.5±15.5）mL vs.（76.7±29.2）mL，P<0.05］。试验组术后住院时间短于对照组，差异有统计学意义［（10.5±5.4）d vs.（12.4±5.1）d，P<0.05］。而术后引流量、引流管留置时间及术后镇痛药的应用时间，两组差异无统计学意义（P>0.05）；见表 1。两组并发症发生率差异无统计学意义（（P>0.05）；见表 2。
表2
两组术中和术后并发症对比情况（例）
3 讨论
肺癌是全球发病率及致死率最高的恶性肿瘤，且最近研究调查显示其仍有增加趋势，严重威胁着人类的健康，其中非小细胞肺癌（主要类型包括鳞癌、腺癌、大细胞癌等）约占全部数量的 80%，研究显示其发病与吸烟、遗传、环境及个体差异等多种因素相关[1]，早期非小细胞肺癌尚未侵犯重要组织及远处转移，对于较小直径（<2 cm）的早期肺癌肺段切除具有与肺叶切除相似的疗效[2-3]，且此类肿瘤应用胸腔镜切除的方法也逐渐得到认可[4]。但对于直径>2 cm 的肺癌，肺叶切除术+纵隔淋巴结清扫术最有效，并可改善患者生存质量[5]。对早期非小细胞肺癌的治疗， VATS 与开胸手术相比，在其疗效相同的基础上有创伤小、疼痛轻及恢复快等优点，在临床上已取得较为良好的效果且被胸外科医生广泛认可[6]。2006 年美国国立综合癌症网（NCCN）指南推荐电视胸腔镜肺叶切除术为早期非小细胞肺癌的标准手术治疗方式[7]。
3D 呈像技术经历了 20 余年的发展，目前已广泛应用于医学的解剖、诊断、整形、义肢及外科手术规划等方面，并且发挥着重要作用[8-13]。螺旋 CT 是将 3D 的人体经过断层扫描后呈现出 2D 图片，临床医生需要将其 2D 图片在头脑中进行整合，缺少直观性。本研究将 2D 的 CT 图片以 DICOM 格式导入 Mimics-17.0 程序进行重建，从而获得更为直观的 3D 图像，根据手术需求，术前了解重要的血管、气管等组织，并且加以分析，模拟手术以规避风险及降低并发症。Fourdrain 等[14]认为肺动脉 3D 重建应用于肺部手术术前非常必要。
大多数的非小细胞肺癌治疗均可应用胸腔镜。胸腔镜治疗非小细胞肺癌目前已被公认为主流方式，但术中血管变异可能增加术中出血的风险，术前了解血管及支气管变异对于术中规避风险非常重要。Fourdrain 等[15]术前对 100 例患者进行肺静脉 CT 造影，变异率达 36%。胸腔镜术前应用 CT 图像 3D 重建患肺组织的结构非常必要[16]。本研究将试验组行胸部 CT 血管增强检查，并导入 Mimics-17.0 程序行 3D 重建及模拟手术操作，结果显示试验组在手术时间、术中失血量及术后平均住院时间均小于或短于对照组，结果取得了一定的成效。文献报道显示 3D 重建过程是由影像科医生完成[17]，往往不能达到术者要求，本试验操作软件为临床医生应用，可根据手术要求随时单独制作血管、气管等组织的 3D 图像，降低成本并方便携带，特别是遇到复杂手术时，如本试验步骤中提到的病例，患者肺肿瘤侵犯左主支气管，如按常规情况患者需行左全肺切除术，但由于术前给予患者肺部肿物及支气管 3D 重建，测量安全切除范围模拟手术，这样就保留了患者的左下肺，使得患者术后生存质量明显改善；而且在其他病例中出现先天叶裂缺如、叶裂发育不完全、肿瘤侵犯重要血管及转移淋巴结与血管或气管严重黏连导致解剖变异时，3D 呈像的作用便更为突出，术者可以在术前明确重要血管的走行对其进行规避或结扎，并可确定切除范围，对术式的选择更具有指导意义。术前及术中应用 3D 重建技术可帮助术前诊断、规避术中风险、缩短手术时间、减少医源性损伤，实现精准切除的目的。
利益冲突：无。
肺叶切除合并纵隔淋巴结清扫术能有效延长患者生存期，是治疗早期非小细胞肺癌最有效的方式。但手术创伤大、手术时间长、术后并发症多等问题困扰着患者及临床医生。随着胸腔镜技术的逐渐提升，胸腔镜下肺叶切除术因其创伤小、术后恢复快等优点逐渐被广大胸外科医生接纳并采用。Mimics（Materialise's interactive medical image control system）是 Materialise 公司的交互式医学影像控制系统，它是一套高度整合而且易用的 3D 图像生成及编辑处理软件，能输入各种扫描的数据，建立 3D 模型并可进行编辑的程序。我们的研究中应用 Mimics-17.0 将患者 CT 进行 3D 呈像并进行编辑，模拟手术，评估术前行 3D 重建是否优于常规方法。
1 资料与方法
1.1 临床资料和分组
纳入 2015 年 6 月至 2018 年 1 月本院因肺部肿物应用单操作孔胸腔镜法行左肺下叶切除患者 124 例，其中男 64 例、女 60 例，年龄 42～83 岁。其中术前因咳嗽、咳血、胸痛等症状入院 52 例，其余为无症状及其他疾病或体检发现肺部肿瘤入院。所有患者术前常规行胸部高分辨增强 CT，CT 提示左肺上叶存在明确占位。术前 CT 测量肿瘤直径 1.0～8.9 cm。术前将患者分为试验组（术前行 3D 数字呈像模拟手术）59 例，对照组（不予行 3D 数字呈像模拟手术）65 例。术式选择均遵循患者意愿，所有患者均签署知情同意书。
1.2 试验方法
1.2.1 3D 重建及模拟手术
术前两组均给予患者胸部血管增强 CT，区分血管及组织，层厚 1 mm，将试验组 CT 图片以 DICOM 格式导入 Mimics-17.0 程序进行 3D 重建（图 1），术前根据患者 3D 重建图像模拟手术科内会诊，评估肿物侵犯范围，测量安全距离，行模拟手术（图 2），选取准备切除范围，规避重要血管、气管等其他组织。
图1
术前 CT 及 3D 呈像操作过程
图2
3D 重建
a：3D 重建冠状位；b：3D 重建矢状位；c：3D 重建气管及肿物；d：模拟手术离断气管；e：左主支气管及左上肺支气管；f：主支气管-右肺上叶气管模拟吻合
1.2.2 手术方法
手术均由一名胸外科经验丰富的主刀医师完成，患者全身麻醉，双腔气管插管，患侧 90° 大侧卧位，手术采用单操作孔，取腋中线第 7 或第 8 肋间为观察孔，腋前线第 4 或第 5 肋间为操作孔。以图中病例为例（图 1、2、3），拟术中给予患者左下肺叶切除和左上肺支气管-左主支气管吻合成形术。探查肿物位于左下支气管起始部，大部分位于下叶背段质，胸膜腔无黏连，纵隔淋巴结质软，先行下肺叶伴左第 2 隆突切除术，解剖游离结扎切断左下肺静脉，解剖分离叶裂，结扎离断下肺动脉，游离下肺支气管近起始部，切断左主支气管（近第 2 隆突处）、左上叶支气管近端及左肺下叶，移除左下肺后探查下肺支气管腔内肿瘤是否完整，术中快速冰冻病理检查提示左主支气管断缘及左肺上叶支气管断缘未见肿瘤侵及；行左上肺支气管-左主支气管断端袖式吻合，缝线结扎，盐水冲洗，膨肺，左肺上叶及支气管吻合处无漏气，周围软组织包裹吻合部，胸腔淋巴结清扫，止血，观察孔留置引流管，关胸。
图3
手术过程
a：暴露下肺动脉；b：吻合气管（左主支气管-左上叶气管）；c：3D 呈像图（背面观），对应图 d 中气管残端；d：气管残端；e：左肺下叶肿瘤
1.2.3 指标
对比两组手术时间、术中失血量、术后引流量、引流管留置时间、术后住院时间、镇痛药物使用时间及并发症出现情况。
1.3 统计学分析
数据用 SPSS 18.0 统计软件进行分析。符合正态分布的计量资料以均数±标准差（±s）表示，组间均数比较采用单因素方差分析。计数资料组间比较采用 χ2 检验。P<0.05 为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 一般资料结果
术前两组一般资料差异无统计学意义（P>0.05）；见表 1。术后病理分型：鳞癌 43 例，腺癌 72 例（包括原位腺癌及侵润型腺癌），腺鳞癌 3 例，其余 6 例为良性病变。
表1
两组患者临床资料比较（/例）
2.2 两组围术期资料对比
试验组手术时间明显短于对照组，差异有统计学意义［（120.5±39.1）min vs.（156.2±46.5）min，P<0.05］。试验组术中失血量少于对照组，差异有统计学意义［（37.5±15.5）mL vs.（76.7±29.2）mL，P<0.05］。试验组术后住院时间短于对照组，差异有统计学意义［（10.5±5.4）d vs.（12.4±5.1）d，P<0.05］。而术后引流量、引流管留置时间及术后镇痛药的应用时间，两组差异无统计学意义（P>0.05）；见表 1。两组并发症发生率差异无统计学意义（（P>0.05）；见表 2。
表2
两组术中和术后并发症对比情况（例）
3 讨论
肺癌是全球发病率及致死率最高的恶性肿瘤，且最近研究调查显示其仍有增加趋势，严重威胁着人类的健康，其中非小细胞肺癌（主要类型包括鳞癌、腺癌、大细胞癌等）约占全部数量的 80%，研究显示其发病与吸烟、遗传、环境及个体差异等多种因素相关[1]，早期非小细胞肺癌尚未侵犯重要组织及远处转移，对于较小直径（<2 cm）的早期肺癌肺段切除具有与肺叶切除相似的疗效[2-3]，且此类肿瘤应用胸腔镜切除的方法也逐渐得到认可[4]。但对于直径>2 cm 的肺癌，肺叶切除术+纵隔淋巴结清扫术最有效，并可改善患者生存质量[5]。对早期非小细胞肺癌的治疗， VATS 与开胸手术相比，在其疗效相同的基础上有创伤小、疼痛轻及恢复快等优点，在临床上已取得较为良好的效果且被胸外科医生广泛认可[6]。2006 年美国国立综合癌症网（NCCN）指南推荐电视胸腔镜肺叶切除术为早期非小细胞肺癌的标准手术治疗方式[7]。
3D 呈像技术经历了 20 余年的发展，目前已广泛应用于医学的解剖、诊断、整形、义肢及外科手术规划等方面，并且发挥着重要作用[8-13]。螺旋 CT 是将 3D 的人体经过断层扫描后呈现出 2D 图片，临床医生需要将其 2D 图片在头脑中进行整合，缺少直观性。本研究将 2D 的 CT 图片以 DICOM 格式导入 Mimics-17.0 程序进行重建，从而获得更为直观的 3D 图像，根据手术需求，术前了解重要的血管、气管等组织，并且加以分析，模拟手术以规避风险及降低并发症。Fourdrain 等[14]认为肺动脉 3D 重建应用于肺部手术术前非常必要。
大多数的非小细胞肺癌治疗均可应用胸腔镜。胸腔镜治疗非小细胞肺癌目前已被公认为主流方式，但术中血管变异可能增加术中出血的风险，术前了解血管及支气管变异对于术中规避风险非常重要。Fourdrain 等[15]术前对 100 例患者进行肺静脉 CT 造影，变异率达 36%。胸腔镜术前应用 CT 图像 3D 重建患肺组织的结构非常必要[16]。本研究将试验组行胸部 CT 血管增强检查，并导入 Mimics-17.0 程序行 3D 重建及模拟手术操作，结果显示试验组在手术时间、术中失血量及术后平均住院时间均小于或短于对照组，结果取得了一定的成效。文献报道显示 3D 重建过程是由影像科医生完成[17]，往往不能达到术者要求，本试验操作软件为临床医生应用，可根据手术要求随时单独制作血管、气管等组织的 3D 图像，降低成本并方便携带，特别是遇到复杂手术时，如本试验步骤中提到的病例，患者肺肿瘤侵犯左主支气管，如按常规情况患者需行左全肺切除术，但由于术前给予患者肺部肿物及支气管 3D 重建，测量安全切除范围模拟手术，这样就保留了患者的左下肺，使得患者术后生存质量明显改善；而且在其他病例中出现先天叶裂缺如、叶裂发育不完全、肿瘤侵犯重要血管及转移淋巴结与血管或气管严重黏连导致解剖变异时，3D 呈像的作用便更为突出，术者可以在术前明确重要血管的走行对其进行规避或结扎，并可确定切除范围，对术式的选择更具有指导意义。术前及术中应用 3D 重建技术可帮助术前诊断、规避术中风险、缩短手术时间、减少医源性损伤，实现精准切除的目的。
利益冲突：无。
