郁東偉，馮月娟，施凱，劉英君，王劍

（1.杭州師范大學附屬醫(yī)院 呼吸內科，浙江 杭州310015；2.杭州市臨平區(qū)第一人民醫(yī)院呼吸內科，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 的廣泛應用，肺外周結節(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）、超細支氣管鏡等設備以及虛擬導航支氣管鏡（virtual navigation bronchoscope，VNB）、電磁導航技術、LungPoint 導航技術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]，但這些設備或軟件價格昂貴，在中國未普及。普通氣管鏡實際操作前通常需要有經驗的術者手繪導航，而氣管樹分支繁雜，在沒有導航設備的情況下，外周結節(jié)定位較為困難，導致手術時間延長，從而增加了患者不適及并發(fā)癥發(fā)生風險和麻醉風險[2]，若采用X 線定位下氣管鏡檢查，則有輻射風險。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節(jié)診斷中的應用價值。

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日在杭州師范大學附屬醫(yī)院體檢或住院檢查發(fā)現(xiàn)外周孤立性肺結節(jié)（solitary pulmonary nodule，SPN）并行R-EBUS 檢查的患者23 例。按隨機數(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附屬醫(yī)院倫理委員會批準。

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

納入標準：年齡18～75歲；經胸部CT發(fā)現(xiàn)肺周圍型病變，疑似有惡性可能的結節(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新生物。排除標準：有嚴重心腦血管疾病、凝血功能障礙、嚴重肺部感染、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容和風險，并簽署知情同意書。

1.2 操作方法

1.2.1 設備與軟件采用BF-P260F 型支氣管鏡（日本OLYMPUS 公司）；EU-ME2 內鏡超聲系統(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（美國GE公司）。計算機配置為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”模塊進行氣管支氣管樹的提取，氣管樹不足可手動補充；用Region Growing 工具進行區(qū)域增長提取肺結節(jié)、肺血管、胸壁組織；Calculator 3D 工具對上述提取出來的結構進行三維重建，用“顏色選擇”、“光滑”等效果對模型進行美化處理；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前行薄層胸部CT檢查，術前禁食、禁飲大于6 h。兩組患者均在局部麻醉下進行操作（2%利多卡因鼻部、氣管內滴入）。R-EBUS組：術者在術前根據(jù)胸部CT手繪導航，確定病變位置，手術時將R-EBUS探頭送至目標部位，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 預先制訂的路徑進鏡，操作步驟同R-EBUS組。快速現(xiàn)場評價（rapid on-site evaluation，ROSE）：活檢樣本由兩名經過ROSE系統(tǒng)培訓的呼吸內科醫(yī)生對其進行染色和現(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。所有標本均送往病理科。

1.3 觀察指標

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)±標準差（±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)計學意義。

2 結果

2.1 兩組患者病理診斷結果比較

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

表2 兩組患者病理診斷結果比較 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)計學意義（P=0.000）。兩組各有2 例患者在術后有少量咯血，對癥止血處理后均好轉，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

由于支氣管結構復雜，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，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） 引導下經支氣管鏡肺活檢術（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，對于氣道內病灶，R-EBUS 診斷陽性率可達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引導下經皮肺穿刺可能更具優(yōu)勢。

R-EBUS另一缺陷是不能實現(xiàn)自我導航和病灶定位。由于遠端支氣管腔狹小、分叉多、個體變異等因素，即使是纖細的超聲小探頭亦不能準確到達目標，8%～20%的病灶不能探及[8]，對術者操作經驗要求較高。近幾年，虛擬導航逐漸在國內開展，其利用計算機成像，生成和實際支氣管樹高度一致的虛擬圖像，可準確快速引導支氣管鏡順利到達目標病灶，與EBUS 聯(lián)合應用能進一步提高診斷陽性率，縮短手術時間。房延鳳等[9]將240 例肺外周結節(jié)病變患者分為EBUS+VNB 組、EBUS 組、VNB 組和對照組，結果發(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81.67%，4組比較，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05），且EBUS+VNB 可明顯縮短病灶定位時間和手術時間。劉洪璐等[10]分別采用電磁導航和普通氣管鏡檢查對42 例肺外周結節(jié)病例進行診斷，結果顯示：電磁導航活檢惡性檢出率（92.3%）高于普通支氣管鏡（40.0%），差異具有統(tǒng)計學意義（P<0.05）。這些研究進一步證實了定位或導航技術在肺外周結節(jié)定位中的重要性。

然而VNB和電磁導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人員及配套設備搭配等。此外，VNB 不能對肺結節(jié)以及結節(jié)周圍血管和結構進行重建，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構進行重建的方法對術者具有重要意義。

Mimics 軟件是比利時Materialise 公司開發(fā)的交互式醫(yī)學圖像控制系統(tǒng)，可對二維影像信息（CT 和MRI）進行閾值分割、提取、渲染等，最終實現(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，結合其他軟件可實現(xiàn)逆向設計、有限元分析及3D 打印等[12-13]。目前，Mimics軟件主要應用于骨科疾病的三維重建及后期手術模擬和有限元分析，在肺部疾病中的應用罕有報道。肺疾病多樣且肺結構復雜，而骨科、牙科、腹部疾病等病灶部位密度較高，結構相對簡單，可較為容易地提取三維模型，但肺部結構除骨骼外，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難度。因此，肺部疾病的三維重建仍主要集中在肺部結節(jié)、肺部腫瘤和氣管的結構重建，而非肺部某一疾病的模型重建，且主要依賴CT 設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)學影像資源。而Mimics 軟件價格低廉，適應各種版本的個人電腦[14]，避免了設備的局限性，臨床醫(yī)生可按照自身需求對某一疾病進行三維重建，提高了影像資源利用率。

筆者嘗試將Mimics 用于肺部結節(jié)、氣管樹的重建，生成和實際支氣管樹高度一致的虛擬圖像，將其與氣管鏡檢查聯(lián)合應用，發(fā)揮導航和定位作用，以期提高診斷率、縮短手術時間。Mimics軟件可快速重建肺部結節(jié)、氣管樹等結構，所耗時間約1～5 min，如有需要，還可重建心臟、大血管、骨骼、肺等組織結構。通過軟件內部模塊，設定檢查路線，虛化支氣管樹，可內、外部同時觀察路徑通過的管腔，最終設定檢查路徑。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 軟件在導航及定位方面有一定的臨床應用價值。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，所得結論可能存在偏差；Mimics軟件不能自動生成路徑，需手動設定，也不能像虛擬導航那樣實現(xiàn)自我導航；由于采集的CT 層厚及像素有限，一些肺外周較細的支氣管不能重建，定位不夠精確，但較傳統(tǒng)手繪導航可提供更加便捷、精準的定位。

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