基于数字化术前规划和三维可视化的解剖性亚肺叶切除术

刘 云 张松林 宋新宇 刘朝兵 晏 明 孙来龙

(三峡大学 第一临床医学院[宜昌市中心人民医院] 胸心外科， 湖北 宜昌 443003)

近年来，由于高分辨率CT应用于健康体检，大量早期肺癌得以发现。对于早期肺癌患者，手术治疗占据核心地位[1-2]。过去二十年，大量研究表明，对于行解剖性部分肺叶切除的ⅠA 期肺癌患者，围术期情况、术后远期生存及无复发生存时间均不劣于肺叶切除，而且解剖性部分肺叶切除术在保证抗肿瘤效果的同时尽可能保留了有功能的肺组织[3-5]。

解剖性部分肺叶切除术包含了肺段切除、联合肺段切除、亚段切除及联合亚段切除等一系列切除范围小于一个标准肺叶的手术方式，是一种较肺叶切除术更为复杂的手术，技术要求更高。尤其是在全胸腔镜下进行，其难度主要体现在深部结节的术中定位，亚肺叶解剖结构的辨识以及段间平面的裁剪等[6]。数字化术前规划及三维可视化技术是将原始CT DICOM图像导入三维重建软件系统，提取肺组织、血管、气管、病灶信息进行三维重建，精准重建肺亚段界限，对肺组织进行精准分割。通过模拟安全切缘确定最小切除范围，计算切除容积，估算肺功能损失；通过调节透明度可同时显示肺、肺结节、肺动脉、肺静脉和支气管，了解肺动脉、肺静脉及支气管的走行和变异；通过对模型的放大、缩小、旋转观察，能多角度、清晰地了解各结构的空间位置关系。数字化术前规划及三维可视化技术在解剖性部分肺叶切除术中具有至关重要的作用[7-8]。

1 手术适应症

纳入标准：胸部CT提示≤2 cm的周围型结节(不适合楔形切除)，且满足1项以下标准：①病理考虑为原位癌；②以磨玻璃样成分为主，磨玻璃样阴影(ground glass opacity，GGO)成分≥50%的结节；③影像学证实肿瘤倍增时间≥400天。按美国国立综合癌症网(National Comprehensive Cancer Network, NCCN)指南进行术前检查评估，明确患者心肺功能可耐受手术，且排除远处转移及严重基础疾病者。

2 手术方式

所有患者术前均接受胸部薄层CT检查，层厚为0.625～1.5 mm。采用Materialise 3-Matic软件为所有患者生成3D重建图像(由比利时Materialise公司开发的医学图像控制系，序列号：A51D56D6-C3XE-0011-1F7605D216DF39D5)，重建肺动脉、肺静脉、支气管和每个肺段/亚段，并用不同颜色标记，准确定位肺结节的位置，设置2 cm的安全切缘(图1中红色球形区域，病灶位于红色球形区域中心)，根据安全切缘来确定合理切除范围，计算切除容积，估算肺功能损失，术前进行数字化术前规划和手术模拟切除(图1)。

图1 基于数字化术前规划和三维可视化手术仿真

患者健侧卧位，全身麻醉，双腔气管插管，健侧肺通气，患侧肺塌陷，也可选择自主呼吸麻醉。采用三孔胸腔镜技术，手术过程中主刀医生站于患者背侧，助手站于患者腹侧，洗手护士站于助手同侧，胸腔镜显示器位于患者头侧。胸腔镜观察孔(约1.5 cm)置于第7肋间(中上叶手术)或8肋间(下叶手术)腋中线。主操作孔(约3 cm)位于腋前线第4肋间(中上叶手术)或5肋间(下叶手术)。辅助操作孔(约1.5 cm)位于腋后线第6肋间(中上叶手术)或7肋间(下叶手术)，详见图2。

注：A： 对于右侧手术，患者左侧卧位； B：外科医生手术团队手术中； C：对于左侧手术，患者右侧卧位图2 手术体位、手术团队成员站位及设备安排

3 手术过程(扫码观看视频，D020775-1)

在解剖性部分肺叶切除术中，外基底段(S9)、后基地段(S10)的单节段切除或联合切除(S9+10)比其他节段切除术更具挑战性[9-11]。

3.1 LS9切除术

胸腔镜下LS9节段切除术是技术上最具挑战性的解剖节段切除术[9]。病例资料及数字化术前规划见视频。首先从下肺韧带开始游离下肺静脉并尽量向远端分离，显露基底段肺静脉各个分支并结合三维重建图像辨识，确定各静脉分支的名称，将段内静脉(V9a)予以离断(图3A)。有时为了保证足够的切缘距离，还应将S9和S10之间的段间静脉(V9b)离断。基底段气管位于静脉后方，V9切断后，用丝线向前和向后牵开V8及V10，进一步解剖下叶基底段支气管，可观察到前、外、后基底段气管分支B8、B9和B10，结合三维图像确定B9并离断(图3B)。从下肺韧带入路行基底段切除，不切开叶间裂，因此肺段动脉各个分支没有像肺段静脉和肺段支气管一样一一解剖。靶段肺动脉与肺段支气管伴行，在切断B9支后，可观察到与B9相伴行的肺动脉，这支肺动脉就是靶段肺动脉A9。同样运用三维重建图像确定A9，在切断B9的同一水平，切断A9(图3C)。因基底段段门较深，先提起远端气管残端，采用电凝或超声刀沿段间静脉向远端松解段门(图3D)。采用改良的膨胀萎陷法确定节段间平面。双肺纯氧通气，控制气道压力20 cmH2O左右，使左肺完全复张，然后改为健侧肺单肺通气。大约15 min左右，保留节段和靶段之间自然形成一个不规则的曲面。处理段间平面先沿膨胀-萎陷界线，用电凝或超声刀适当劈开部分，使得段间肺组织变薄，后采用直线切割缝合器处理段间平面。具体步骤如下：第一步打开S8和S9之间的界限；第二步从段间静脉的方向打开S8和S9之间的边界及S9与S10之间的界限；第三步打开S9和S10之间的界限；第四步打开S6和S9之间的界限，切除外基底段肺组织。

图3 三维互动定量手术规划LS9切除术

3.2 RS9+10切除术

胸腔镜下RS9+10节段切除术技巧上较LS9简单[12-13]。病例资料及数字化术前规划见视频。从分离下肺韧带开始，游离下肺静脉，分离下肺基底段静脉各分支，结合三维重建图像辨识，确定各个分支静脉名称，确认并切断V9+10(图4A)。切断V9+10后，解剖基底段支气管干，进一步游离观察到各个基底段支气管，结合三维图像确认并切断B9+10(图4B)。支气管支切断后，可见与B9+10伴行的A9+10，结合三维重建图像确定A9+10。在切断支气管的同一水平，切断动脉A9+10(图4C)。提起B9+10远端，沿着段间静脉，进一步松解段门。采用改良膨胀萎陷法确定节段间平面，方法同前。具体步骤如下：第一步打开S8与S9之间的界限；第二步沿段间静脉的方向打开S8和S9之间的界限；第三步打开S7和S10之间的界限；最后一步打开S6和S9+10之间的界限，切除外后基底段肺组织(图4D)。靶肺切除完成后，将靶段肺组织放入保护袋中，经主操作孔取出，病变组织及N13组淋巴结送术中冰冻切片检查。如手术证实是微浸润腺癌或原位腺癌，则行肺门和纵隔淋巴结取样。如冰冻切片证实是浸润性腺癌，则行肺门和纵隔淋巴结清扫。

图4 三维互动定量手术规划RS9+10切除术

3.3 术后临床观察指标

围手术期评估指标包括手术时间、术中失血量、术后引流量、手术切缘距离、引流管保留时间、术后住院时间等，术后3个月复查患者胸部CT及肺功能。

4 研究进展

胸腔镜下解剖性部分肺叶切除术在临床上的应用越来越广泛，该手术较肺叶切除术更为复杂，其原因主要在于肺内解剖结构复杂、解剖变异多、肺部结节术中定位困难以及安全切缘难以确定[6]。

随着数字医学技术和精准诊疗模式不断发展，人工智能三维可视化技术在医疗领域的发展取得了巨大进步，它较传统的二维影像更加直观精确，在术前可切除性评估和手术方案制定等方面发挥了重要作用。数字化术前规划和三维可视化手术模拟已经证明是可靠的肺外科规划方法。借助三维重建软件对影像数据进行处理和分析计算，将肺组织、肺结节、肺内血管和支气管等结构的形态和空间分布等进行描述和解释，实现直观准确的可视化呈现，为术前精准诊断和个体化手术方案提供了决策参考[7]。对于拟行手术的肺结节患者，术前采用人工智能三维可视化技术进行真实肺段界限及肺内结构重建，可辨别结节位置，分析结节与肺动脉、肺静脉和支气管的类型及解剖关系，明确术中解剖可能存在的变异，进一步接近术中的实际解剖情况，精准定位肺结节所在的肺段或亚段，重建安全切缘，从而确定有效切除范围，最大程度保存健康的肺组织，提高手术的安全性和准确性。通过人工智能三维可视化在术前进行手术模拟，可缩短手术时间，减小患者损伤。我们的前期研究显示[14]，三维重建术有利于掌握胸腔镜下解剖性部分肺叶切除术，学习曲线约30例左右，安全可行，可应用于大多数医疗中心。