郁東偉，馮月娟，施凱，劉英君，王劍

（1.杭州師范大學(xué)附屬醫(yī)院 呼吸內(nèi)科，浙江 杭州310015；2.杭州市臨平區(qū)第一人民醫(yī)院呼吸內(nèi)科，浙江 杭州311100）

肺癌是全世界發(fā)生率和死亡率最高的惡性腫瘤之一，隨著高分辨CT 的廣泛應(yīng)用，肺外周結(jié)節(jié)可被及時發(fā)現(xiàn)，使肺癌能夠早期診斷和治療。目前，徑向超聲支氣管鏡（radial-endobronchial ultrasound，R-EBUS）、超細(xì)支氣管鏡等設(shè)備以及虛擬導(dǎo)航支氣管鏡（virtual navigation bronchoscope，VNB）、電磁導(dǎo)航技術(shù)、LungPoint 導(dǎo)航技術(shù)等已在肺癌早期診斷中發(fā)揮重要作用，大大提高了診斷率[1]，但這些設(shè)備或軟件價格昂貴，在中國未普及。普通氣管鏡實(shí)際操作前通常需要有經(jīng)驗的術(shù)者手繪導(dǎo)航，而氣管樹分支繁雜，在沒有導(dǎo)航設(shè)備的情況下，外周結(jié)節(jié)定位較為困難，導(dǎo)致手術(shù)時間延長，從而增加了患者不適及并發(fā)癥發(fā)生風(fēng)險和麻醉風(fēng)險[2]，若采用X 線定位下氣管鏡檢查，則有輻射風(fēng)險。本研究旨在探討Mimics 軟件三維重建虛擬支氣管樹聯(lián)合徑向超聲檢查在肺外周結(jié)節(jié)診斷中的應(yīng)用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2020年1月1日－2021年2月28日在杭州師范大學(xué)附屬醫(yī)院體檢或住院檢查發(fā)現(xiàn)外周孤立性肺結(jié)節(jié)（solitary pulmonary nodule，SPN）并行R-EBUS 檢查的患者23 例。按隨機(jī)數(shù)表法將患者分為Mimics+R-EBUS 組（n=12）和R-EBUS 組（n=11）。其中，男16例，女7例，年齡45～73歲，平均（60.8±6.6）歲。兩組患者一般資料比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05），具有可比性。見表1。本研究已獲得杭州師范大學(xué)附屬醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)。

表1 兩組患者一般資料比較Table 1 Comparison of general data between the two groups

納入標(biāo)準(zhǔn)：年齡18～75歲；經(jīng)胸部CT發(fā)現(xiàn)肺周圍型病變，疑似有惡性可能的結(jié)節(jié)或浸潤影；病灶直徑>10 mm 且<30 mm；支氣管鏡檢查后未見管內(nèi)新生物。排除標(biāo)準(zhǔn)：有嚴(yán)重心腦血管疾病、凝血功能障礙、嚴(yán)重肺部感染、近期有出血、腦梗死者；無法配合檢查者。所有研究對象均被充分告知檢查內(nèi)容和風(fēng)險，并簽署知情同意書。

1.2 操作方法

1.2.1 設(shè)備與軟件采用BF-P260F 型支氣管鏡（日本OLYMPUS 公司）；EU-ME2 內(nèi)鏡超聲系統(tǒng)（日本OLYMPUS 公司）；64 排螺旋Optima CT670（美國GE公司）；Precision Thunis 800型X射線機(jī)（美國GE公司）。計算機(jī)配置為Windows 10 操作系統(tǒng)、英特爾?酷睿?i3-4000M@2.4GHz 處理器，4 GB 內(nèi)存。三維建模軟件為Mimics 20.0版。

1.2.2 Mimics 三維重建虛擬支氣管樹及路徑規(guī)劃打開Mimics軟件，將斷層CT掃描的DICOM格式圖像導(dǎo)入，工作界面展示冠狀面、矢狀面和橫截面。見圖1。使用“肺”模塊進(jìn)行氣管支氣管樹的提取，氣管樹不足可手動補(bǔ)充；用Region Growing 工具進(jìn)行區(qū)域增長提取肺結(jié)節(jié)、肺血管、胸壁組織；Calculator 3D 工具對上述提取出來的結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維重建，用“顏色選擇”、“光滑”等效果對模型進(jìn)行美化處理；用分析模塊中的“樣條-繪制”選項繪制檢查路線，選擇“折線增長”，虛化支氣管樹，最終生成導(dǎo)航路徑。見圖2。

圖1 Mimics軟件工作界面Fig.1 Working interface of Mimics software

圖2 Mimics重建個性化虛擬支氣管樹Fig.2 Personalized virtual bronchial tree of Mimics reconstruction

1.2.3 支氣管鏡檢查所有患者均在術(shù)前行薄層胸部CT檢查，術(shù)前禁食、禁飲大于6 h。兩組患者均在局部麻醉下進(jìn)行操作（2%利多卡因鼻部、氣管內(nèi)滴入）。R-EBUS組：術(shù)者在術(shù)前根據(jù)胸部CT手繪導(dǎo)航，確定病變位置，手術(shù)時將R-EBUS探頭送至目標(biāo)部位，探及低回聲區(qū)后，退出探頭的同時，測量亞段支氣管開口與超聲提示病灶部位的距離，依據(jù)測量的距離，重復(fù)1次確定操作路徑是否正確，再次退出探頭，送入活檢鉗，沿著定位的亞段支氣管，于超聲病灶定位處活檢。Mimics+R-EBUS 組：根據(jù)Mimics 預(yù)先制訂的路徑進(jìn)鏡，操作步驟同R-EBUS組?？焖佻F(xiàn)場評價（rapid on-site evaluation，ROSE）：活檢樣本由兩名經(jīng)過ROSE系統(tǒng)培訓(xùn)的呼吸內(nèi)科醫(yī)生對其進(jìn)行染色和現(xiàn)場閱片，若是鏡下判讀為陽性，繼續(xù)活檢2至3次，若判讀為陰性，則在病灶鄰近部位取活檢組織，之后予以ROSE評價。所有標(biāo)本均送往病理科。

1.3 觀察指標(biāo)

觀察兩組患者定位時間、操作時間、并發(fā)癥發(fā)生率和診斷率。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法

選用SPSS 22.0 統(tǒng)計軟件分析數(shù)據(jù)。符合正態(tài)分布的計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，行t檢驗；計數(shù)資料以例（%）表示，行χ2檢驗或Fisher's精確概率檢驗。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組患者病理診斷結(jié)果比較

兩組患者病理診斷結(jié)果比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。見表2。

表2 兩組患者病理診斷結(jié)果比較 例Table 2 Comparison of pathological diagnosis results between the two groups n

2.2 兩組患者定位時間、操作時間和并發(fā)癥發(fā)生率比較

定位時間方面，R-EBUS 組所耗時間為（9.5±2.6）min，Mimics+R-EBUS 組為（6.8±2.0）min，兩組比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.010）；操作時間方面，R-EBUS 組所耗時間為（23.5±2.5） min，Mimics+R-EBUS 組為（19.4±2.2）min，兩組比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.000）。兩組各有2 例患者在術(shù)后有少量咯血，對癥止血處理后均好轉(zhuǎn)，所有病例均無氣胸、胸痛、大咯血、肺部感染等情況出現(xiàn)，兩組比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P=1.000）。見表3。

表3 兩組患者定位時間、操作時間和并發(fā)癥發(fā)生率比較Table 3 Comparison of positioning time，operation time and complication rate between the two groups

3 討論

由于支氣管結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在氣管鏡檢查至第3～6級支氣管分支水平即可出現(xiàn)指向偏差[3]。因此，肺外周結(jié)節(jié)定位較困難，常規(guī)氣管鏡活檢診斷率較低[4]。R-EBUS具有可清晰分辨病灶、安全性高等特點(diǎn)，已成為周圍型肺疾病的重要檢查手段。對于直徑2 cm以上的病灶，超聲支氣管鏡（endobronchial ultrasound，EBUS） 引導(dǎo)下經(jīng)支氣管鏡肺活檢術(shù)（transbronchial lung biopsy，TBLB） 診斷敏感性為63.3%，傳統(tǒng)TBLB為44%，而對于2 cm以下的病灶，兩者診斷敏感性分別為60%和14.2%[5]。也有研究[6]表明，對于氣道內(nèi)病灶，R-EBUS 診斷陽性率可達(dá)91.9%，但對于氣道外病灶，其診斷率僅為22.2%。病灶與胸膜的距離、病灶位置均可影響R-EBUS診斷的陽性率。病灶中心距離胸膜>20 mm，R-EBUS+TBLB 診斷陽性率為91.4%，當(dāng)病灶中心距離胸膜<20 mm 時，診斷陽性率為47.4%[6]。此外，右肺的上葉及左肺上葉固有支的彎曲角度太大，超聲探頭難以貼住病灶，也可能使取材不滿意，導(dǎo)致診斷率較低[7]。因此，對于靠近肺外周、位于氣道外、上葉固有支的病灶，CT引導(dǎo)下經(jīng)皮肺穿刺可能更具優(yōu)勢。

R-EBUS另一缺陷是不能實(shí)現(xiàn)自我導(dǎo)航和病灶定位。由于遠(yuǎn)端支氣管腔狹小、分叉多、個體變異等因素，即使是纖細(xì)的超聲小探頭亦不能準(zhǔn)確到達(dá)目標(biāo)，8%～20%的病灶不能探及[8]，對術(shù)者操作經(jīng)驗要求較高。近幾年，虛擬導(dǎo)航逐漸在國內(nèi)開展，其利用計算機(jī)成像，生成和實(shí)際支氣管樹高度一致的虛擬圖像，可準(zhǔn)確快速引導(dǎo)支氣管鏡順利到達(dá)目標(biāo)病灶，與EBUS 聯(lián)合應(yīng)用能進(jìn)一步提高診斷陽性率，縮短手術(shù)時間。房延鳳等[9]將240 例肺外周結(jié)節(jié)病變患者分為EBUS+VNB 組、EBUS 組、VNB 組和對照組，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：常規(guī)氣管檢查診斷率僅為45%，EBUS 組診斷率為71.67%，而EBUS+VNB 組診斷率可達(dá)81.67%，4組比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05），且EBUS+VNB 可明顯縮短病灶定位時間和手術(shù)時間。劉洪璐等[10]分別采用電磁導(dǎo)航和普通氣管鏡檢查對42 例肺外周結(jié)節(jié)病例進(jìn)行診斷，結(jié)果顯示：電磁導(dǎo)航活檢惡性檢出率（92.3%）高于普通支氣管鏡（40.0%），差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。這些研究進(jìn)一步證實(shí)了定位或?qū)Ш郊夹g(shù)在肺外周結(jié)節(jié)定位中的重要性。

然而VNB和電磁導(dǎo)航等也存在一些問題，例如：價格昂貴，難以在基層醫(yī)院普及，并且需要專門的培訓(xùn)人員及配套設(shè)備搭配等。此外，VNB 不能對肺結(jié)節(jié)以及結(jié)節(jié)周圍血管和結(jié)構(gòu)進(jìn)行重建，在操作過程中盲檢存在一定的安全隱患。因此，尋找一種既廉價又便捷還能對肺部結(jié)構(gòu)進(jìn)行重建的方法對術(shù)者具有重要意義。

Mimics 軟件是比利時Materialise 公司開發(fā)的交互式醫(yī)學(xué)圖像控制系統(tǒng)，可對二維影像信息（CT 和MRI）進(jìn)行閾值分割、提取、渲染等，最終實(shí)現(xiàn)三維數(shù)字化重建[11]，后期按照不同需求輸出不同的模塊，結(jié)合其他軟件可實(shí)現(xiàn)逆向設(shè)計、有限元分析及3D 打印等[12-13]。目前，Mimics軟件主要應(yīng)用于骨科疾病的三維重建及后期手術(shù)模擬和有限元分析，在肺部疾病中的應(yīng)用罕有報道。肺疾病多樣且肺結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而骨科、牙科、腹部疾病等病灶部位密度較高，結(jié)構(gòu)相對簡單，可較為容易地提取三維模型，但肺部結(jié)構(gòu)除骨骼外，還包含氣體、液體、血管、氣管、食管、軟組織等成分，將不同成分按需求提取有一定的技術(shù)難度。因此，肺部疾病的三維重建仍主要集中在肺部結(jié)節(jié)、肺部腫瘤和氣管的結(jié)構(gòu)重建，而非肺部某一疾病的模型重建，且主要依賴CT 設(shè)備自帶軟件和放射科醫(yī)師的幫助，不能使臨床醫(yī)生方便、有效地利用醫(yī)學(xué)影像資源。而Mimics 軟件價格低廉，適應(yīng)各種版本的個人電腦[14]，避免了設(shè)備的局限性，臨床醫(yī)生可按照自身需求對某一疾病進(jìn)行三維重建，提高了影像資源利用率。

筆者嘗試將Mimics 用于肺部結(jié)節(jié)、氣管樹的重建，生成和實(shí)際支氣管樹高度一致的虛擬圖像，將其與氣管鏡檢查聯(lián)合應(yīng)用，發(fā)揮導(dǎo)航和定位作用，以期提高診斷率、縮短手術(shù)時間。Mimics軟件可快速重建肺部結(jié)節(jié)、氣管樹等結(jié)構(gòu)，所耗時間約1～5 min，如有需要，還可重建心臟、大血管、骨骼、肺等組織結(jié)構(gòu)。通過軟件內(nèi)部模塊，設(shè)定檢查路線，虛化支氣管樹，可內(nèi)、外部同時觀察路徑通過的管腔，最終設(shè)定檢查路徑。本研究顯示，R-EBUS聯(lián)合Mimics較單用R-EBUS并不能提高診斷率，但能縮短定位時間和操作時間，表明Mimics 軟件在導(dǎo)航及定位方面有一定的臨床應(yīng)用價值。Mimics軟件另一優(yōu)勢在于能夠重建病灶周圍的血管和胸壁，可以提醒操作者謹(jǐn)慎操作，能減少出血，還能避免活檢過深引起的氣胸。但本研究還存在一定的局限性和不足，例如：研究病例少，所得結(jié)論可能存在偏差；Mimics軟件不能自動生成路徑，需手動設(shè)定，也不能像虛擬導(dǎo)航那樣實(shí)現(xiàn)自我導(dǎo)航；由于采集的CT 層厚及像素有限，一些肺外周較細(xì)的支氣管不能重建，定位不夠精確，但較傳統(tǒng)手繪導(dǎo)航可提供更加便捷、精準(zhǔn)的定位。

綜上所述，Mimic 個體化三維重建聯(lián)合R-EBUS用于肺部外周結(jié)節(jié)診斷中，可縮短手術(shù)時間，具有一定的臨床應(yīng)用價值。