王力捷 金成華? 沈韋羽

胸腔鏡下肺葉切除已經(jīng)成為治療肺癌、肺轉(zhuǎn)移瘤及肺良性腫瘤的標(biāo)準(zhǔn)術(shù)式。而近年來隨著越來越多的早期肺小結(jié)節(jié)被發(fā)現(xiàn)，胸腔鏡下肺段切除術(shù)逐漸被應(yīng)用于治療難以行單純楔形切除的早期外周型肺癌。盡管大量報道［1-2］表明，胸腔鏡技術(shù)相對傳統(tǒng)開胸術(shù)更安全有效、術(shù)后病死率低、呼吸功能恢復(fù)快，肺段切除術(shù)中肺血管解剖變異可能引起諸如意外大出血等嚴重問題，甚至中轉(zhuǎn)開胸。外科醫(yī)生通過術(shù)前影像成形技術(shù)加深對病灶及其周圍肺組織解剖認識可能使胸腔鏡手術(shù)變得更安全［2-3］。目前關(guān)于3D模擬打印技術(shù)對胸外科圍手術(shù)期影響的報道不多［4］，本文對擬行胸腔鏡下肺段切除術(shù)的患者進行術(shù)前胸部高分辨率CT及肺動脈掃描，通過獲得患側(cè)肺血管、支氣管-氣管樹掃描數(shù)據(jù)進行三維重建，3D打印出肺模型原型，術(shù)前制定相應(yīng)手術(shù)方案并模擬手術(shù)，旨在研究3D打印技術(shù)在術(shù)前肺血管評估，減少術(shù)中、術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生率等方面的應(yīng)用價值。

1 臨床資料

1.1 一般資料 本院自2015年12月至2017年6月期間順利施行胸腔鏡下肺段切除術(shù)共40例，其中男17例，女23例；年齡32～78歲，平均（56.9±10.6）歲。35例患者常規(guī)體檢發(fā)現(xiàn)，5例因出現(xiàn)與肺腫塊無關(guān)的咳嗽咳痰或胸痛就診發(fā)現(xiàn)，病灶直徑0.5～1.6cm，平均（0.8±0.2）cm。胸腔鏡下肺段切除指征：外周型肺小結(jié)節(jié)（直徑＜2cm），術(shù)前胸部增強CT未發(fā)現(xiàn)淋巴結(jié)腫大轉(zhuǎn)移，對高度懷疑肺癌的患者術(shù)前均行頭顱MRI、腹部B超及骨ECT掃描等排除遠處轉(zhuǎn)移可能，無嚴重的心肺功能障礙。術(shù)前在征求患者的知情同意后常規(guī)予以胸部高分辨率增強CT和肺動脈掃描獲取肺部病灶、血管支氣管影像數(shù)據(jù)，重建3D肺模型。

1.2 術(shù)前3D肺模型建立方法 所有患者術(shù)前均接受胸部高分辨增強CT和肺動脈成像，采用GE公司256排CT行快速薄層掃描，利用RadiAnt DICOM viewer 軟件查看和篩選原始CT數(shù)據(jù)，進行必要的圖像調(diào)整處理后，導(dǎo)入至Arigin 3D V2.0.0（昕健醫(yī)療）軟件中，采用閾值分割法結(jié)合區(qū)域生長法進行圖像快速分割、3D重建。采用動靜脈期CT序列圖像數(shù)據(jù)重建肺內(nèi)病灶、肺動靜脈分支、氣管支氣管分支，各個結(jié)構(gòu)的3D模型重建完成后實行計算機自動配準(zhǔn)（見圖1）。采用ProJet?860Pros打印機打印，所用材料為VisiJet優(yōu)質(zhì)復(fù)合打印材料，最后將得到彩色動脈、靜脈、氣管支氣管原型及3D肺打印模型原型（見圖2、3）。

圖1 肺動脈（紅色）、肺靜脈（藍色）、氣管支氣管（綠色）、腫瘤（灰色）自動配準(zhǔn)貼合

圖2 最終彩色肺動脈、靜脈及氣管支氣管模型原型

圖3 3D肺打印模型原型

1.3 手術(shù)方法 患者取健側(cè)臥位，全身靜脈吸入復(fù)合麻醉，采用雙腔氣管內(nèi)插管或單腔氣管插管封堵行健側(cè)單肺通氣。切口選擇三孔或兩孔：觀察孔位于腋中線第7或8肋間，前方操作孔位于腋前線與鎖骨中線之間第4或5肋間，后方操作孔一般位于肩胛下線第6、7或8肋間，實際各操作孔及觀察孔根據(jù)患者病變位置做適當(dāng)調(diào)整。術(shù)中以強生腔內(nèi)切割吻合器切除肺段，病灶常規(guī)術(shù)中送冷凍病理學(xué)檢查，如為肺惡性腫瘤，行淋巴結(jié)采樣，左側(cè)一般選擇性取第5、7、10、11、12、13組淋巴結(jié)，右側(cè)選擇性取第2、4、7、10、11、12、13組淋巴結(jié)。手術(shù)結(jié)束后病灶標(biāo)本常規(guī)石蠟切片行病理學(xué)檢查。

1.4 數(shù)據(jù)收集分析 為了了解3D肺模型在肺血管分支評估中的能力，術(shù)中由兩名胸外科醫(yī)生對肺血管走形、數(shù)量進行統(tǒng)計，術(shù)中實際肺血管分支未在3D肺模型中檢測到被視為未檢測到的血管，臨床數(shù)據(jù)著重收集手術(shù)時間、術(shù)中出血量、病死率、術(shù)后引流時間及引流總量、術(shù)后出院時間、并發(fā)癥（如心律失常、持續(xù)漏氣、出血、肺部感染、聲音嘶啞等）。

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS23統(tǒng)計軟件。計量資料以（）表示，采用t檢驗分析，計數(shù)資料以n或%表示。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

本研究40例患者均順利施行胸腔鏡下肺段切除（肺惡性腫瘤予以淋巴結(jié)采樣），無術(shù)中中轉(zhuǎn)開胸、轉(zhuǎn)為肺葉切除或死亡病例，其中左上肺固有段切除6例，尖后段切除2例，后段切除2例，舌段切除4例，背段切除6例；右上肺尖段切除2例，后段切除6例，前段切除3例，尖后段切除2例，背段切除3例，前基底段切除4例。手術(shù)時間40～180min，平均（104.1±29.4）min；術(shù)中出血 20～200ml，平均（66.9±38.4）ml。術(shù)后共出現(xiàn)2例并發(fā)癥，其中出現(xiàn)持續(xù)漏氣1例，經(jīng)保守治療痊愈，術(shù)后出血1例，再次胸腔鏡下行開胸止血術(shù)后好轉(zhuǎn)，未出現(xiàn)術(shù)后肺部感染、聲音嘶啞、心率失常等并發(fā)癥。術(shù)后引流時間2～7d，平均（3.7±1.4）d；引流總量 230～1300ml，平均（675.9±276.7）ml；術(shù)后出院時間4～8d，平均（5.4±1.3）d。術(shù)后常規(guī)病理診斷：微浸潤性腺癌23例（均為pT1aN0M0 Ia期），原位腺癌9例，手術(shù)切緣的距離均＞2cm，肺良性結(jié)節(jié)8例。術(shù)后無1個月及3個月死亡病例，隨訪3～12個月所有病例均未見腫瘤復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移。

根據(jù)術(shù)中發(fā)現(xiàn)，3D肺模型動脈分支與術(shù)中實際肺動脈分支符合率達到96.9%（94/97）（見表1），左上肺固有段、后段、舌段、背段，右上肺后段、尖后段、背段、前基底段動脈分支符合率均為100%。共3個動脈分支未被檢測到：其中右上肺尖后段切除中1個，右上肺尖段切除中1個，右上肺前段切除中1個，所有未被檢測到的動脈分支直徑均＜1mm。此外，3D肺模型上2個異常動脈分支與術(shù)中所見均相符，其中一支右下肺背段動脈發(fā)自右上肺后升支動脈，一支右上肺后升支動脈發(fā)自右中肺動脈（A5）。肺靜脈符合率高達98.5%（64/65），詳見表2。

表1 肺段切除術(shù)中3D打印模型對肺動脈分支的鑒別率

表2 肺段切除術(shù)中3D打印模型對肺靜脈分支的鑒別率

3 討論

3D打印技術(shù)是基于患者的臨床影像學(xué)數(shù)據(jù)建立的解剖模型，并被應(yīng)用于胸外科的解剖學(xué)研究、術(shù)前計劃制定、手術(shù)模擬等方面［2-3］，本研究通過術(shù)前對患者進行胸部高分辨CTA掃描獲得影像數(shù)據(jù)從而指導(dǎo)建立3D肺模型，用于論證該技術(shù)對術(shù)中肺血管分支評估及短期預(yù)后影響的應(yīng)用價值。

本研究中，通過術(shù)前3D肺模型的建立，96.9%的肺動脈分支和所有異常動脈分支均在術(shù)中被準(zhǔn)確驗證識別，肺靜脈分支術(shù)中符合率也達到98.5%，相關(guān)文獻報道［4］也指出，在施行胸腔鏡肺葉切除術(shù)的患者中，術(shù)前經(jīng)3D血管造影重建的病例術(shù)中血管符合率達到95%～98%，這與本研究的結(jié)果類似。本研究中未檢測到的血管可能與打印精度不夠高、復(fù)雜血管支氣管干擾有關(guān)。3D打印技術(shù)在解剖性肺段切除術(shù)中通過準(zhǔn)確定位肺血管、支氣管分支、肺切緣達到精準(zhǔn)切除靶病灶，與本單位之前的研究［5］比較，較大程度上減少了肺段切除術(shù)中誤傷血管幾率及術(shù)中出血量，縮短了手術(shù)時間，提高了手術(shù)的安全性，并為將來開展亞肺段切除等復(fù)雜手術(shù)提供保障。

根據(jù)作者的臨床經(jīng)驗，基于影像學(xué)數(shù)據(jù)建立的3D肺模型原型相對三維重建影像更逼真，且可360°全方位自由旋轉(zhuǎn)，術(shù)前可為胸外科醫(yī)生提供多方位視角，縱覽肺血管走形與氣管支氣管樹的分布情況，局部病灶與鄰近結(jié)構(gòu)的關(guān)系。因此，該技術(shù)也可應(yīng)用于術(shù)前模擬，這對最佳手術(shù)路徑選擇、避免大出血及對臨近組織的損傷等方面均有益。通過3D打印技術(shù)，主刀醫(yī)生通過3D肺模型能更好地與患者及家屬進行溝通，取得其理解同意，減少醫(yī)患糾紛的發(fā)生，并獲得更詳盡生動的病例記錄［6］。與此同時，低年資醫(yī)師和實習(xí)學(xué)生也能利用3D打印模型更好的理解術(shù)中的解剖關(guān)系，提高對血管等組織的空間認識，影響了他們的學(xué)習(xí)曲線［7］。

近年來隨著胸腔鏡技術(shù)的不斷完善精進，術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生率逐漸降低，本研究共發(fā)生2例并發(fā)癥患者（5%），無死亡病例。其中術(shù)后持續(xù)漏氣及大出血各1例，經(jīng)討論認為可能由于切割吻合器釘倉釘腳過長，吻合不夠嚴密引起的漏氣滲血。所有病例術(shù)后均未出現(xiàn)明顯心律失常、喉返神經(jīng)損傷、肺部感染等并發(fā)癥。對比本單位既往研究［5］，術(shù)前經(jīng)3D打印模擬手術(shù)的患者發(fā)生手術(shù)相關(guān)并發(fā)癥的風(fēng)險明顯降低（P＜0.05）。盡管目前胸腔鏡技術(shù)已經(jīng)非常成熟，術(shù)中仍會遇到中轉(zhuǎn)開胸的情況，本研究所有病例均未中轉(zhuǎn)開胸，一方面取決于主刀醫(yī)生的技術(shù)不斷提高，另一方面術(shù)前3D打印技術(shù)對異常血管的提前認知，避免了因誤傷血管而引起的中轉(zhuǎn)開胸發(fā)生。

該研究的主要不足是病例數(shù)量不夠多，潛在的偏倚可能影響數(shù)據(jù)的可靠性與說服力，尚不能充分論證3D打印技術(shù)在胸腔鏡下肺段切除術(shù)中的影響，對此作者會持續(xù)探討研究。另外3D打印技術(shù)本身也存在諸多限制與障礙，如缺乏柔韌性俱佳的醫(yī)學(xué)打印材料，細節(jié)打印還不夠精確，對于直徑＜1mm的亞段小血管分支辨別度欠佳，易造成術(shù)中血管誤傷幾率增加甚至中轉(zhuǎn)開胸的發(fā)生，同時現(xiàn)階段打印成本偏高及制作耗時偏多都制約了其在臨床中的開展。但相信在不久的將來，3D打印技術(shù)將在胸外科臨床實踐中發(fā)揮不可忽略的作用。