何 旭，沈春健，王程遠(yuǎn)，劉 晴

（1沈陽醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院胸心外科 遼寧 沈陽 110002）

（2沈陽醫(yī)學(xué)院研究生院 遼寧 沈陽 110148）

目前，肺癌的發(fā)病率及死亡率均位居世界第一[1-2]，許多肺癌最初在影像學(xué)表現(xiàn)上都顯示為肺結(jié)節(jié)，而隨著臨床醫(yī)療科技水平的日益提高和螺旋CT診斷技術(shù)在疾病篩查中的廣泛應(yīng)用，肺結(jié)節(jié)的臨床檢出率也呈現(xiàn)出逐年增多的趨勢[3]。肺部結(jié)節(jié)屬于臨床心胸外科中很普遍，但較難確定良惡性的肺部疾病，一般情況下，肺結(jié)節(jié)一般被定義為影像學(xué)檢查中直徑≤30 mm，影像不透明、邊界清楚、周圍完全由含氣肺組織所包繞，無肺不張、肺門淋巴結(jié)增大、胸腔積液等表現(xiàn)的肺部病灶[4]。一般情況下，肺結(jié)節(jié)患者可采取的治療方法有[5]：①根據(jù)結(jié)節(jié)大小及影像學(xué)表現(xiàn)，定期進(jìn)行隨訪；②采用穿刺針穿刺活檢或支氣管鏡取組織活檢來明確病理；③直接行外科手術(shù)，將結(jié)節(jié)切除。當(dāng)患者的結(jié)節(jié)屬于惡性或隨訪中認(rèn)定惡性病變可能性較高時，一般推薦直接選用手術(shù)切除的治療方式。隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)的日益提高，醫(yī)學(xué)圖像三維重建技術(shù)已經(jīng)成為計算機(jī)輔助外科的重要組成部分，在醫(yī)療領(lǐng)域中的應(yīng)用也日益普遍和深入[6-7]，現(xiàn)已成為生命科學(xué)研究領(lǐng)域的熱點之一。Mimics軟件系統(tǒng)即數(shù)字化醫(yī)學(xué)圖像交互控制系統(tǒng)，是比利時Materialise集團(tuán)所研發(fā)的一套介于醫(yī)學(xué)與機(jī)械領(lǐng)域之間的三維圖像處理與編輯的軟件。我們將三維重建技術(shù)及虛擬手術(shù)技術(shù)運(yùn)用于診斷為肺結(jié)節(jié)，并且惡性概率高或患者強(qiáng)烈希望通過外科手術(shù)進(jìn)行徹底治療的患者，通過手術(shù)病例的積累和歸納分析，為肺結(jié)節(jié)后續(xù)治療提供更加便捷的治療方法，提高患者手術(shù)效率，降低患者手術(shù)風(fēng)險，為臨床醫(yī)生及患者提供更大的便利。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2018年6月—2020年6月在沈陽醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院實施胸腔鏡下肺部分切除術(shù)的94例患者，分為試驗組（n=38）與對照組（n=56）。試驗組中男性21例，女性17例，平均年齡為（59.3±5.7）歲，術(shù)前使用3D重建及虛擬手術(shù)規(guī)劃技術(shù)，后行常規(guī)手術(shù)。對照組中男性34例，女性22例，平均年齡為（60.9±7.2）歲，直接行常規(guī)手術(shù)。兩組患者之間一般資料比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），有可比性。見表1。

表1 病人的一般資料比較

納入標(biāo)準(zhǔn)：①結(jié)節(jié)的最大直徑≤30 mm；②胸腔鏡下行單肺葉切除術(shù)或肺楔形切除術(shù)；③術(shù)前CT檢查顯示肺結(jié)節(jié)為單發(fā)，或雖然多發(fā)但在同一肺葉，可一并切除；④肺功能良好[第1 s用力呼氣容積（FEV1）的實際值≥1.5 L或第1 s用力呼氣容積/用力肺活量≥60%]，能耐受肺葉切除手術(shù)；⑤自愿參加并簽署知情同意書者。排除標(biāo)準(zhǔn)：①肺結(jié)節(jié)多發(fā)且不在一個肺葉，需要切除的肺葉大于一個；②其他惡性腫瘤肺轉(zhuǎn)移；③病理資料不全者；④胸腔鏡手術(shù)轉(zhuǎn)開放性手術(shù)。

1.2 方法

試驗組患者先進(jìn)行計算機(jī)斷層掃描（CT），將所得圖像導(dǎo)入Mimics軟件，建造個體化肺小結(jié)節(jié)模型，再利用ProPlan軟件進(jìn)行虛擬手術(shù)操作，最后將虛擬手術(shù)操作經(jīng)驗應(yīng)用于臨床手術(shù)操作。術(shù)中患者取健側(cè)臥位，行全身麻醉及雙腔氣管插管后，在腋后線第8肋間作一切口用以觀察，行手術(shù)操作的切口則位于腋中線第5肋間，若肺結(jié)節(jié)的大小和位置適合行楔形切除術(shù)，則可先用腔鏡的切割吻合器行肺的楔形切除，待術(shù)中病理回報后再根據(jù)結(jié)果決定是否行肺葉切除及淋巴結(jié)清掃。

對照組CT掃描后直接進(jìn)行常規(guī)手術(shù)，步驟同試驗組。

1.3 觀察指標(biāo)

①手術(shù)時間；②手術(shù)中總出血量；③術(shù)后常見并發(fā)癥發(fā)生率；④住院時間；⑤術(shù)后胸腔引流量。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS 26.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。計量資料以（）表示，行t檢驗；計數(shù)資料以頻數(shù)（n）、百分比（%）表示，行χ2檢驗。P＜0.05則差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 術(shù)前3D重建

試驗組患者均行3D重建及虛擬手術(shù)，術(shù)前3D重建結(jié)果及肺小結(jié)節(jié)模型如圖1所示。

圖1 3D重建結(jié)果及肺小結(jié)節(jié)模型

2.2 手術(shù)結(jié)果

試驗組手術(shù)時間短于對照組，術(shù)中出血量少于對照組，術(shù)后引流量少于對照組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），且在住院時間和常見并發(fā)癥的發(fā)生率上兩組之間沒有顯著差異。試驗組共出現(xiàn)了兩例并發(fā)癥，1例為切口感染，1例為心律失常，試驗組常見并發(fā)癥發(fā)生率為5.26%，對照組共有5例術(shù)后出現(xiàn)并發(fā)癥，2例為切口感染，2例為心律失常，1例為肺不張，對照組術(shù)后常見并發(fā)癥發(fā)生率為8.92%，兩者之間的差異無統(tǒng)計學(xué)意義。

表2 兩組手術(shù)結(jié)果各項指標(biāo)比較

3 討論

近年來，隨著臨床醫(yī)療科技水平的日益提高和螺旋CT診斷技術(shù)在疾病篩查中的廣泛應(yīng)用，肺結(jié)節(jié)的臨床檢出率也呈現(xiàn)出逐年增多的趨勢。肺結(jié)節(jié)分為良性病變與惡性病變兩類，良性病變一般有錯構(gòu)瘤、纖維瘤、脂肪瘤、肺炎、結(jié)核、肺動脈瘤、肺內(nèi)淋巴結(jié)、肺不張等。惡性病變包括原發(fā)性肺惡性腫瘤和其他惡性腫瘤肺轉(zhuǎn)移。原發(fā)性肺腫瘤則有肺腺癌、肺鱗癌、小細(xì)胞肺癌、類癌等類型[8]。

臨床上區(qū)分肺部結(jié)節(jié)的良惡性主要依靠其影像學(xué)表現(xiàn)、血清中腫瘤標(biāo)記物水平、CT引導(dǎo)下肺穿刺活檢或支氣管鏡取組織做病理檢查等[9]。臨床上，肺結(jié)節(jié)的治療是由患者活檢的結(jié)果或臨床和影像表現(xiàn)上屬于惡性病變概率的高低來決定的，針對惡性的或惡性概率高的肺結(jié)節(jié)，手術(shù)切除是最有效的治療方法[10]。

對醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行三維重建的技術(shù)現(xiàn)已成為生命科學(xué)研究領(lǐng)域的熱門話題。早于1993年，已有學(xué)者通過對圖像進(jìn)行三維重建來判斷腫瘤與血管的關(guān)系[11]，醫(yī)學(xué)三維數(shù)字可視化模型，就是在使用CT、MRI掃描等各種影像學(xué)技術(shù)獲取人體組織內(nèi)部結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)信息后，應(yīng)用計算機(jī)圖像學(xué)、圖像處理技術(shù)與可視化技術(shù)，在計算機(jī)上展現(xiàn)其三維空間上解剖形態(tài)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的模型[12-13]，醫(yī)學(xué)圖像的三維重建和可視化徹底改變了以往的傳統(tǒng)讀片模式，即需要依靠想象構(gòu)造三維結(jié)構(gòu)，可以向醫(yī)務(wù)人員提供傳統(tǒng)方式無法獲得的、富有空間感和真實感的三維空間解剖和內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息。能提供傳統(tǒng)二維圖像所無法顯示的信息，特別是在肺部血管重建方面，三維重建可以進(jìn)行個體化血管重建，幫助了解肺動靜脈的走行及變異，可有效避免術(shù)中損傷或誤斷動靜脈，還可以通過虛擬手術(shù)的方法來優(yōu)化手術(shù)方案，了解易損傷的血管，為外科手術(shù)提供一定的輔助作用[14-15]。

Mimics[16]軟件系統(tǒng)介于醫(yī)學(xué)與機(jī)械領(lǐng)域之間，可進(jìn)行三維圖像處理與編輯，軟件系統(tǒng)功能已高度整合且容易使用，目前已經(jīng)取得了食品及藥物管理局的認(rèn)證。Mimics軟件有很多模板，基礎(chǔ)模塊就已經(jīng)包括了圖像導(dǎo)入、圖像分割、三維可視化和圖像配準(zhǔn)等。Mimics軟件可直接識別電子計算機(jī)斷層掃描（CT）、磁共振成像（MRI）或超聲等二維序列圖像數(shù)據(jù)，能直接讀取DICOM、TIFF、Bitmap和JPEG等各種圖像格式，無需進(jìn)行任何前期處理或格式轉(zhuǎn)化，也因此很大程度上避免了主觀因素導(dǎo)致的數(shù)據(jù)信息丟失，同時可以快速、精確地建模，為臨床診療提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。Mimics軟件對運(yùn)行設(shè)備的配置需求相對較低，甚至在個人計算機(jī)上就可以完成大規(guī)模的數(shù)據(jù)運(yùn)算操作，并且能快速提供計算機(jī)輔助設(shè)計、3D打印和有限元分析等多種文件格式以方便進(jìn)行后續(xù)操作。醫(yī)務(wù)人員了解Mimics軟件的使用方法后，就可以自定義重建，重建個體肺結(jié)節(jié)模型，同時結(jié)合虛擬手術(shù)部分的功能來模擬病人手術(shù)的全過程，可以為臨床手術(shù)操作帶來極大便利。

肺結(jié)節(jié)術(shù)前定位的方法主要有鉤線定位、微彈簧圈定位、醫(yī)用膠定位、亞甲藍(lán)定位、醫(yī)用膠混合亞甲藍(lán)定位等[17]，這幾種方法定位的成功率都很高，且操作較簡便，但因為都是有創(chuàng)的操作，所以會引起氣胸、咯血等并發(fā)癥發(fā)生，且并發(fā)癥發(fā)生的概率較高，存在一定的風(fēng)險[18-20]，而三維重建技術(shù)在術(shù)前就可以進(jìn)行肺部動靜脈及結(jié)節(jié)位置的重建，已經(jīng)可以做到肺結(jié)節(jié)的無創(chuàng)定位，相比于有創(chuàng)定位，可避免發(fā)生氣胸、咯血等并發(fā)癥的發(fā)生，同時還減少了輻射暴露，且定位準(zhǔn)確率也很高[21]。

本試驗中術(shù)前行3D重建及虛擬手術(shù)組在手術(shù)時間短于直接手術(shù)組，術(shù)中出血量少于直接手術(shù)組，術(shù)后引流量少于直接手術(shù)組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；在住院時間和常見并發(fā)癥的發(fā)生率上兩組之間沒有顯著差異。手術(shù)時間的明顯縮短，一方面由于術(shù)前進(jìn)行了3D重建及虛擬手術(shù)，能個體化地明確病人肺動靜脈的走行及變異情況，同時術(shù)前虛擬手術(shù)演練使術(shù)者熟練度明顯增加，節(jié)省了大量時間，另一方面肺結(jié)節(jié)的位置也進(jìn)行了重建，結(jié)節(jié)所在部位及周圍氣管、血管的情況清晰明了，節(jié)省了術(shù)中尋找肺結(jié)節(jié)的時間。由于手術(shù)時間的減少，病人血管走行及變異也在術(shù)前明確，使得術(shù)中出血量明顯減少。術(shù)中血管損傷少也相應(yīng)減少了術(shù)后引流量。但在術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生率上兩組之間的差別無統(tǒng)計學(xué)意義，可能由于當(dāng)前胸腔鏡手術(shù)已經(jīng)比較成熟，術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率較低，也可能與病例數(shù)過少有關(guān)。

綜上所述，術(shù)前使用三維重建技術(shù)（Mimics軟件）對肺部結(jié)節(jié)所在肺葉的血管、支氣管等進(jìn)行重構(gòu)，并術(shù)前進(jìn)行虛擬手術(shù)演練，能夠節(jié)省肺小結(jié)節(jié)切除所用手術(shù)時間，顯著減少手術(shù)中出血量以及術(shù)后胸腔引流量，可以在肺結(jié)節(jié)切除術(shù)中發(fā)揮重要作用。