王黎彬 戚維波

近年來，隨著社會工業(yè)化導致的大氣污染和煙草暴露程度的增加，肺癌發(fā)病率和病死率逐年上升，已居惡性腫瘤死亡的第1位[1-3]。同時由于數(shù)字化醫(yī)療影像學技術(shù)的發(fā)展,尤其是低劑量螺旋CT檢查在臨床肺癌篩查中的廣泛應(yīng)用,早期肺癌患者越來越多[4]。早期肺癌患者中以高齡患者居多，這些患者往往合并1種或多種全身性疾病，最常見的是心肺疾病，如慢性支氣管炎、肺氣腫、高血壓以及心律失常，甚至肺源性心臟病和心源性心臟病。對于此類患者的治療方式是手術(shù)切除，雖然肺葉切除術(shù)仍是目前肺癌的標準術(shù)式，但有多中心回顧性研究發(fā)現(xiàn)肺段切除術(shù)治療早期肺癌的療效與肺葉切除術(shù)類似，術(shù)后復(fù)發(fā)率和5年生存率無明顯差異，并可降低手術(shù)并發(fā)癥和病死率，有利于在切除肺部腫瘤的前提下最大限度地保留正常肺組織及保護術(shù)后肺功能[5-7]。對此2010年美國國家綜合癌癥網(wǎng)制定的非小細胞肺癌臨床實踐指南中設(shè)立了亞肺葉切除（肺段切除和肺楔形切除）的具體適應(yīng)證：（1）肺功能差或因其他重要合并癥而不能耐受肺葉切除術(shù)；（2）周圍結(jié)節(jié)直徑≤2cm，并至少符合以下標準中的1項：組織學類型為單純細支氣管肺泡癌（BAC，2B類），CT檢查顯示結(jié)節(jié)≥50%表現(xiàn)為毛玻璃樣（2B類），影像學隨診檢查證實腫瘤倍增時間較長（≥400d，2B類）。

由于肺內(nèi)支氣管、動靜脈等肺段解剖結(jié)構(gòu)錯綜復(fù)雜，具有明顯的個體差異，如術(shù)中對肺段解剖結(jié)構(gòu)判斷不準，易引起大出血或重要臟器損傷，增加患者術(shù)后并發(fā)癥和死亡風險。隨著計算機技術(shù)及其與醫(yī)療技術(shù)結(jié)合的飛速發(fā)展,三維重建及虛擬手術(shù)規(guī)劃在臨床中逐漸廣泛應(yīng)用，為精準肺段切除術(shù)提供了有力的技術(shù)支持[8-9]。本文對三維重建及虛擬手術(shù)規(guī)劃在胸腔鏡解剖性肺段切除術(shù)中的相關(guān)應(yīng)用作一綜述。

1 三維重建及虛擬手術(shù)規(guī)劃概述

基于醫(yī)學影像的三維重建技術(shù)是根據(jù)輸入的CT斷層二維圖像信息，利用軟件進行提取、分割等處理后，構(gòu)建組織的三維幾何圖形，并通過智能化軟件構(gòu)建多層的三維數(shù)字模型。虛擬手術(shù)規(guī)劃是以三維數(shù)字模型成像技術(shù)為基礎(chǔ)，將肺部腫瘤的胸腔鏡解剖性肺段切除術(shù)進行體外再現(xiàn)的過程。通過三維重建技術(shù)及虛擬手術(shù)規(guī)劃可獲得全方位、立體、智能的動靜態(tài)影像，清晰顯示腫瘤空間位置、形態(tài)結(jié)構(gòu)及與周圍臟器解剖關(guān)系等；通過連續(xù)分割、逐層分離的方式進行手術(shù)模擬操作,有助于評估手術(shù)難易程度，也有助于制定個體化手術(shù)方案。三維重建技術(shù)及虛擬手術(shù)規(guī)劃還可用于術(shù)前病情評估、術(shù)中影像導航。近年來，該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于肝膽外科、骨科和整形外科等的臨床診療[10-14]。目前，國外肺部三維重建技術(shù)及虛擬手術(shù)規(guī)劃已用于對胸腔鏡解剖性肺段切除術(shù)的術(shù)前病情評估、模擬肺段切除及制定手術(shù)方案、術(shù)中導航等的研究[15-19]，國內(nèi)則主要用于指導胸腔鏡解剖性肺段切除術(shù)[20-22]。

2 三維重建及虛擬手術(shù)規(guī)劃在胸腔鏡解剖性肺段切除術(shù)中的應(yīng)用

2.1 術(shù)前病情評估 由于肺段支氣管、血管等解剖結(jié)構(gòu)的個體化差異較大，術(shù)前掌握其三維空間信息有助于病情評估，但基于二維圖像不利于全面掌握復(fù)雜的肺段支氣管、血管等解剖結(jié)構(gòu)的情況，而三維重建及虛擬手術(shù)規(guī)劃可透視肺段支氣管、血管的匯合方式、走行及變異情況，全方位顯示肺部腫瘤的形態(tài)特點以及毗鄰結(jié)構(gòu)的空間關(guān)系，正確評估病情，有利于選擇臨床治療方案。Hagiwara等[15]為124例胸腔鏡手術(shù)患者構(gòu)建的CT三維重建模型，能提供大量二維圖像無法顯示的信息，特別是在肺部血管方面，有助于判斷肺動靜脈的走行及變異情況，可避免損傷或誤斷肺動靜脈。Seguin-Givelet等[16]根據(jù)胸部CT斷層二維圖像信息構(gòu)建三維數(shù)字化模型，直觀地顯示了肺部腫瘤的部位、范圍及肺段支氣管、血管解剖情況，提高了診斷的準確率。

2.2 術(shù)前模擬肺段切除和制定手術(shù)方案 應(yīng)用三維重建及虛擬手術(shù)規(guī)劃進行術(shù)前模擬肺段切除可為制定手術(shù)方案提供準確而可靠的依據(jù)，包括規(guī)劃圖像上胸部腫瘤與靶段支氣管、血管之間的關(guān)系，進行模擬解剖性肺段切除，測量切緣長度和精確切除肺段范圍，選擇最佳手術(shù)入口，標注需要切斷的靶段支氣管、動靜脈及需要保留的段間靜脈，預(yù)定解剖性分離段間的交界面，制定個體化的肺段切除方式，行次亞段切除、肺亞段切除、單肺段切除、擴大肺段切除或者聯(lián)合肺段切除等手術(shù)方式。Chen-Yoshikawa等[17]對胸外科手術(shù)進行CT三維重建術(shù)前模擬，發(fā)現(xiàn)肺段支氣管、血管等解剖結(jié)構(gòu)具有個體化差異，為臨床制定個體化的手術(shù)方案提供了依據(jù)。張書新等[21]利用三維模型研究發(fā)現(xiàn)，重建個體化的肺癌數(shù)字化模型，為患者提供手術(shù)預(yù)演、模擬手術(shù)效果，有助于術(shù)前安全評估并制定精確的手術(shù)方案。Kurenov等[23]研究指出，構(gòu)建肺癌的三維數(shù)字化模型，術(shù)前進行模擬演練，不僅有利于制定個體化的肺癌手術(shù)方案，而且能有效降低手術(shù)風險、減少手術(shù)并發(fā)癥。

2.3 術(shù)中影像導航 肺段靜脈的變異較多較復(fù)雜、確定肺段間交界面相對困難，極易造成術(shù)中血管損傷、誤斷甚至術(shù)中大出血，而三維重建及虛擬手術(shù)規(guī)劃應(yīng)用于術(shù)中影像導航輔助胸腔鏡解剖性肺段切除手術(shù)，可術(shù)中指導對于靶段支氣管、血管進行精細解剖、準確判斷和處理，避免損傷或誤斷肺段支氣管和血管而影響保留肺段的肺功能，從而達到個體化的精準解剖性肺段切除，明顯降低腔鏡解剖性肺段切除手術(shù)的難度。Mun等[19]對20例肺部腫瘤患者利用熒光造影劑吲哚氰綠和三維重建及虛擬手術(shù)規(guī)劃在術(shù)中影像導航指導肺段切除術(shù)，不僅減少了術(shù)中出血量、縮短了手術(shù)時間，而且明顯減少了術(shù)后的并發(fā)癥。李云婧等[22]在對4例肺癌患者行CT檢查后重建肺部三維模型，利用虛擬現(xiàn)實導航技術(shù)輔助肺段切除術(shù)，明顯降低了肺段切除手術(shù)的難度。

3 小結(jié)

隨著數(shù)字化醫(yī)療影像學技術(shù)的發(fā)展，胸外科向精準肺切除邁出了巨大的一步。對于肺段支氣管、血管解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜的胸腔鏡解剖性肺切除術(shù)，三維重建及虛擬手術(shù)規(guī)劃的應(yīng)用具有良好的實時指導意義，可提高手術(shù)準確率及安全性。此外，通過三維數(shù)字化模型，能增加胸外科醫(yī)師對肺段解剖結(jié)構(gòu)和三維影像的解剖認知。