引用本文： 祁菲, 冯宏响, 朱伟杰, 石玉慧, 刘德若, 梁朝阳, 张真榕. 术前三维重建应用于跨段肺结节切除的单中心回顾性队列研究. 中国胸心血管外科临床杂志, 2024, 31(10): 1407-1412. doi: 10.7507/1007-4848.202312053 复制
肺癌是世界上发病率与死亡率最高的恶性肿瘤。1995年以来，肺叶切除联合纵隔淋巴结清扫是早期肺癌的标准手术方式[1]。随着低剂量螺旋CT在筛查中的应用，越来越多的CT表现为磨玻璃结节的早期肺癌被发现[2-3]，更多胸外科医生探索更小体积的肺切除术式。近年来JCOG0804、JCOG0802以及GALGB140503的研究[4-6]结果给传统手术方式带来了巨大挑战。对于CT表现直径≤2 cm的周围型肺癌，肺段切除可以在获得和肺叶切除相似的效果和生存率的同时，更为有效地保护肺功能[7-8]。
由于不同患者（亚）段血管及支气管变异较大，术前三维重建可以明确靶段支气管及血管的三维结构，有效避免误判手术[9] 。我们在术前三维重建过程中发现不同结节所生长位置不同，即使是位于CT外1/3的肺结节，如果肺结节生长于跨段位置，不能通过标准的肺段切除完成，需要行肺段切除联合相邻肺段部分肺切除或者楔形切除等手术方式。本文旨在通过分析术前行三维重建患者的影像学及临床资料，对不同位置生长的肺结节手术方式进行探讨。
1 资料与方法
1.1 临床资料和分组
回顾性纳入2023年1—11月我院胸外科术前应用三维重建技术患者。纳入标准：（1）胸部高分辨率CT提示早期肺癌可能；（2）心肺功能可耐受全身麻醉手术；（3）术前检查无远处转移；（4）有潜在肺段切除可能性；（5）术前进行三维重建；（6）于我科行胸腔镜下手术切除。排除标准：（1）胸外科手术禁忌；（2）新辅助治疗后；（3）有远处转移；（4）术前病理确诊为小细胞肺癌。
将CT影像上外1/3结节中行楔形切除患者纳入组1，行肺段切除或肺段联合相邻肺组织切除患者纳入组2。
1.2 术前三维重建
将符合纳入及排除标准的患者应用MIMICS软件（Materialise Mimics Innovation Suite 25.0）进行三维重建。MIMICS 软件使用创新的软件算法帮助用户高效、精确地分割肺气管、肺及肺叶。使用国际通用的肺气管标记法自动标记肺气管的解剖学结构，可以自动匹配吸气及呼气时两组肺气管的光固化立体造型术（stereo lithography，STL）文件，并可以分析呼吸前后的体积变化。
手术医生观察术前三维重建图像，制定手术方案并完成手术。术前规划的主要内容：（1）观察结节的具体位置：结节靶段，结节本身是否跨段、结节直径切缘是否跨段等；（2）观察肺支气管及血管的解剖变异；（3）根据结节位置大小、切缘范围确定需要切除的肺组织。
1.3 手术方法
（1）气管内插管并单侧肺通气。根据病变位置确定左或右侧卧位，手术野常规消毒铺巾。（2）手术切口及入路选择：手术采用单孔或单操作孔胸腔镜完成，单孔胸腔镜选择第4或者5肋间；单操作孔胸腔镜选择腋中线第7/8肋间为观察孔，腋前线第4/5肋间为操作孔。（3）选择肺段切除患者术前应用三维重建图像辅助术中病变定位：术者依据三维重建图像显示的肺部病变所在的空间位置初步确定病变位置范围，并拟定实际切除的肺段。（4）在三维重建图像引导下选择性动脉、静脉及支气管离断：从选定入路依照三维图像逐步分离解剖出需离断动脉、静脉、支气管并离断。（5）肺段间平面的确定及靶段切除：在完成选择性血管支气管离断后，使用改良“膨胀-萎陷法”[10]或静脉注射吲哚菁绿[11]显示段间平面，用直线型切割闭合器沿段间平面行肺段切除。（6）楔形切除患者术前均应用“锚钩”进行定位，如结节靠近脏层胸膜，术前判断能够在术中直视则不进行术前定位。术中结节离体解剖：切缘需大于结节直径或者>2 cm。
1.4 观察指标
（1）临床特征：年龄、性别、既往肿瘤史、肺部基础疾病。（2）影像学特征：高分辨率CT上结节直径、磨玻璃或者实性结节、结节距胸膜距离。（3）三维重建观察指标：结节所在肺叶、肺段，结节是否跨段生长、结节切缘是否跨段（跨段是指结节或结节切缘不仅仅局限于一个肺段内，而是位于两个或两个以上肺段交界）。为保证手术切缘，三维重建时我们设计了2个切缘，一个切缘为肿瘤直径；另一个切缘为距离结节边缘2 cm切缘球。（4）手术情况：手术方式、手术时间、术中出血量。（5）围术期结果：术后拔管时间、住院时间、术后并发症、术后病理以及肺癌病理分期等。
1.5 统计学分析
采用SPSS 27.0（IBM SPSS Statistics 27）软件进行数据统计分析。将所有患者的人口统计学信息和基线特征制成表格并进行分析，正态分布的连续变量用均数±标准差（
±s）表示，非正态分布的计量资料以中位数（上下四分位数）［M（P25，P75）］描述，计数资料以例数和百分数（%）表示。组间比较采用独立样本t检验或秩和检验。P≤0.05为差异有统计学意义。
1.6 伦理审查
本研究已通过中日友好医院伦理审查委员会审批，伦理审查编号为2023-KY-151。
2 结果
2.1 一般资料
研究共纳入115例患者，其中男45例（39.1%）、女70例（60.9%），年龄25～84（58.29±11.36）岁。实性结节4例（3.5%），纯磨玻璃结节57例（49.5%），混合磨玻璃结节54例（47.0%）。肿瘤位于左侧50例（43.5%），右侧65例（56.5%）。CT影像上位于外1/3者63例（54.8%），中内1/3者52例（45.2%）。115例患者在术前三维重建规划和引导下完成胸腔镜下肺部分切除术，无转为开胸。术前有肺部基础疾病者12例，其中肺结核7例，哮喘2例，支气管扩张1例，慢性支气管炎1例，肺大泡1例。术前有肿瘤史2例（1.7%），术前有吸烟史16例（13.9%）。术后并发症肺漏气1例（0.9%）；见表1。63例外1/3结节中有21例行楔形切除（组1），39例行肺段切除或肺段联合相邻肺组织切除（组2）。与组2相比较，组1手术时间更短（P<0.001），术中出血量更少（P=0.019），花费更少（P<0.001），差异有统计学意义；见表2。
表1
115例患者的临床资料［例（%）/x±s/M（P25，P75）］
2.2 影像及三维重建特征
115患者均顺利完成手术，其中行楔形切除27例，肺段或联合相邻肺组织（包括单纯肺段、联合肺段、肺段联合相邻肺组织）切除78例，肺叶切除10例。CT示平均肿瘤直径（14.45±5.33）mm，结节距脏层胸膜平均最短距离（18.22±14.33）mm，平均最大距离（31.63±14.53）mm；见图1～2。平均花费（6.85±1.31）万元。
图1
1例影像上位于内1/3，结节位置LS1-2-3三维重建图
a：肺段支气管三维重建图；b：结节所在肺段三维重建图；c：肺段动静脉三维重建图；d：结节安全切缘
图2
1例影像上位于外1/3，结节位置LS6c-10c三维重建图
a：肺段支气管三维重建图；b：结节所在肺段三维重建图；c：肺段动静脉三维重建图；d：结节安全切缘
结节最大直径切缘（后文称切缘）跨段55例（47.8%），其中结节跨段25例（21.7%），结节不跨段但切缘跨段30例（26.1%）。切缘跨段的结节跨段位置及手术方式见表3。切缘不跨段的结节位置分布见表4。
表3
切缘跨段的结节跨段位置及手术方式（例）
表4
60例切缘不跨段的结节位置及占未跨段百分比
表2
组1与组2围术期资料的比较［x±s/M（P25，P75）］
术后病理证实为原位腺癌（adenocarcinoma in situ，AIS）8例（7.0%），微浸润腺癌（minimally invasive adenocarcinoma，MIA）45例（39.1%），浸润性腺癌（invasive adenocarcinoma，IAC）55例（47.8%），良性病变6例（5.2%），甲状腺乳头状癌转移1例（0.9%）。肺癌术后病理T分期Tis 9例（7.9%），T1a期44例（38.3%），T1b期49例（42.6%），T1c期7例（6.1%）。所有患者均未发现淋巴结转移。
3 讨论
肺癌是我国发病率与死亡率最高的恶性肿瘤[12]，上世纪90年代起肺叶切除联合系统性淋巴结清扫成为早期肺癌的首选治疗方式[13]。近年来越来越多的研究[14]结果显示，肿瘤直径≤2 cm时，亚肺叶切除组患者的总生存期与肺叶切除相比并无显著差异。JCOG0802研究[15]结果显示肺段切除的围术期安全性及远期预后与肺叶切除相类似，肺功能保护效果更好；美国的CALGB140503研究[16]结果与JCOG0802的结果类似，亚肺叶切除可以获得与肺叶切除相类似的远期疗效。
常见的亚肺叶切除方式包括（联合）肺段切除术和肺楔形切除术。近年来有学者开始探索亚段、联合亚段切除等较为复杂的手术方式治疗非小细胞肺癌的临床疗效。由于肺（亚）段支气管变异较多，分支类型复杂，单一的高分辨率CT很难为患者提供准确的支气管及血管解剖。三维重建通过识别段间静脉，根据结节与支气管、血管的空间关系，明确结节所在肺段，依据段间静脉确定段间平面[17]，从而一定程度上提高了肺段切除的精准程度。同时可以应用三维重建技术设计手术切除范围，进行精准的术前规划[18]。
JCOG0802以及CALGB140503研究中入组了CT外周1/3的周围型肺癌。我们通过三维重建之后发现有63例肺结节位于CT外1/3。肿瘤直径切缘跨段结节27例，其中包括跨段生长的结节11例。结节不跨段及两种切缘均不跨段33例，即仅有33例外1/3结节适合常规肺段切除。其余患者需接受联合肺段切除、肺段联合相邻肺亚段切除或者行肺段切除联合楔形切除部分相邻肺组织以保证足够的切缘，而肺段联合相邻肺组织的楔形切除相对于肺段切除操作更为简单，安全性更高。而JCOG0804的研究[5]显示位于CT外1/3的磨玻璃肺结节大部分可以通过肺楔形切除达到外科切除的目的。与肺段切除相比，楔形切除在可以获得相类似肿瘤切缘的同时，手术时间更短、创伤更小。目前对于位于CT中内1/3的肺结节研究较少，当结节位于CT中内1/3时，仅少数患者可以通过楔形切除实现根治性切除，大部分患者需要通过肺段切除或者更大范围的切除实现根治性切除。为保证足够切缘，部分患者需要行联合肺段切除、肺段联合相邻亚段切除或者行肺段切除联合楔形切除部分相邻肺组织。如果结节生长位置或者切缘累及三段交界，联合肺段切除仍不能保证足够的切缘，需要直接行肺叶切除以保证足够的肿瘤治疗效果。我们的研究结果显示52例患者结节位于中内1/3，其中跨段生长或结节切缘跨段共有29例，手术方式行单纯肺段切除6例，肺段联合亚段切除8例，联合肺段切除7例，肺叶切除5例，楔形切除3例。
本研究为回顾性研究，可能存在未观察到的混杂和选择偏倚，比如不能确定某个因素是否会影响手术方式的选择。肺叶切除例数较少，不能保证肺段切除一定与肺叶切除取得了相同的临床效果。此外本研究行胸腔镜下肺部分切除术的患者解剖结构存在明显个体差异，较难分辨解剖结构差异对研究结果产生的影响。今后还需开展更深入的研究进一步探索。
综上所述，我们的研究发现：术前三维重建可以精准定位结节位置，术前合理规划手术切除范围，从而有效提高手术安全性及保证手术切除范围。跨段肺结节比例较高，对于CT上外1/3结节来说，与肺段切除联合毗邻肺组织切除相比，楔形切除同样可以保证足够的外科切缘。CT上中内1/3结节则需要通过肺段切除联合毗邻肺组织切除的手术方式保证手术切缘。
利益冲突：无。
作者贡献：祁菲负责研究设计、实施研究、撰写论文；冯宏响、刘德若、梁朝阳负责实施研究；祁菲、朱伟杰、石玉慧负责数据收集与整理；祁菲负责数据统计分析；张真榕辅助研究设计及论文修改。
肺癌是世界上发病率与死亡率最高的恶性肿瘤。1995年以来，肺叶切除联合纵隔淋巴结清扫是早期肺癌的标准手术方式[1]。随着低剂量螺旋CT在筛查中的应用，越来越多的CT表现为磨玻璃结节的早期肺癌被发现[2-3]，更多胸外科医生探索更小体积的肺切除术式。近年来JCOG0804、JCOG0802以及GALGB140503的研究[4-6]结果给传统手术方式带来了巨大挑战。对于CT表现直径≤2 cm的周围型肺癌，肺段切除可以在获得和肺叶切除相似的效果和生存率的同时，更为有效地保护肺功能[7-8]。
由于不同患者（亚）段血管及支气管变异较大，术前三维重建可以明确靶段支气管及血管的三维结构，有效避免误判手术[9] 。我们在术前三维重建过程中发现不同结节所生长位置不同，即使是位于CT外1/3的肺结节，如果肺结节生长于跨段位置，不能通过标准的肺段切除完成，需要行肺段切除联合相邻肺段部分肺切除或者楔形切除等手术方式。本文旨在通过分析术前行三维重建患者的影像学及临床资料，对不同位置生长的肺结节手术方式进行探讨。
1 资料与方法
1.1 临床资料和分组
回顾性纳入2023年1—11月我院胸外科术前应用三维重建技术患者。纳入标准：（1）胸部高分辨率CT提示早期肺癌可能；（2）心肺功能可耐受全身麻醉手术；（3）术前检查无远处转移；（4）有潜在肺段切除可能性；（5）术前进行三维重建；（6）于我科行胸腔镜下手术切除。排除标准：（1）胸外科手术禁忌；（2）新辅助治疗后；（3）有远处转移；（4）术前病理确诊为小细胞肺癌。
将CT影像上外1/3结节中行楔形切除患者纳入组1，行肺段切除或肺段联合相邻肺组织切除患者纳入组2。
1.2 术前三维重建
将符合纳入及排除标准的患者应用MIMICS软件（Materialise Mimics Innovation Suite 25.0）进行三维重建。MIMICS 软件使用创新的软件算法帮助用户高效、精确地分割肺气管、肺及肺叶。使用国际通用的肺气管标记法自动标记肺气管的解剖学结构，可以自动匹配吸气及呼气时两组肺气管的光固化立体造型术（stereo lithography，STL）文件，并可以分析呼吸前后的体积变化。
手术医生观察术前三维重建图像，制定手术方案并完成手术。术前规划的主要内容：（1）观察结节的具体位置：结节靶段，结节本身是否跨段、结节直径切缘是否跨段等；（2）观察肺支气管及血管的解剖变异；（3）根据结节位置大小、切缘范围确定需要切除的肺组织。
1.3 手术方法
（1）气管内插管并单侧肺通气。根据病变位置确定左或右侧卧位，手术野常规消毒铺巾。（2）手术切口及入路选择：手术采用单孔或单操作孔胸腔镜完成，单孔胸腔镜选择第4或者5肋间；单操作孔胸腔镜选择腋中线第7/8肋间为观察孔，腋前线第4/5肋间为操作孔。（3）选择肺段切除患者术前应用三维重建图像辅助术中病变定位：术者依据三维重建图像显示的肺部病变所在的空间位置初步确定病变位置范围，并拟定实际切除的肺段。（4）在三维重建图像引导下选择性动脉、静脉及支气管离断：从选定入路依照三维图像逐步分离解剖出需离断动脉、静脉、支气管并离断。（5）肺段间平面的确定及靶段切除：在完成选择性血管支气管离断后，使用改良“膨胀-萎陷法”[10]或静脉注射吲哚菁绿[11]显示段间平面，用直线型切割闭合器沿段间平面行肺段切除。（6）楔形切除患者术前均应用“锚钩”进行定位，如结节靠近脏层胸膜，术前判断能够在术中直视则不进行术前定位。术中结节离体解剖：切缘需大于结节直径或者>2 cm。
1.4 观察指标
（1）临床特征：年龄、性别、既往肿瘤史、肺部基础疾病。（2）影像学特征：高分辨率CT上结节直径、磨玻璃或者实性结节、结节距胸膜距离。（3）三维重建观察指标：结节所在肺叶、肺段，结节是否跨段生长、结节切缘是否跨段（跨段是指结节或结节切缘不仅仅局限于一个肺段内，而是位于两个或两个以上肺段交界）。为保证手术切缘，三维重建时我们设计了2个切缘，一个切缘为肿瘤直径；另一个切缘为距离结节边缘2 cm切缘球。（4）手术情况：手术方式、手术时间、术中出血量。（5）围术期结果：术后拔管时间、住院时间、术后并发症、术后病理以及肺癌病理分期等。
1.5 统计学分析
采用SPSS 27.0（IBM SPSS Statistics 27）软件进行数据统计分析。将所有患者的人口统计学信息和基线特征制成表格并进行分析，正态分布的连续变量用均数±标准差（±s）表示，非正态分布的计量资料以中位数（上下四分位数）［M（P25，P75）］描述，计数资料以例数和百分数（%）表示。组间比较采用独立样本t检验或秩和检验。P≤0.05为差异有统计学意义。
1.6 伦理审查
本研究已通过中日友好医院伦理审查委员会审批，伦理审查编号为2023-KY-151。
2 结果
2.1 一般资料
研究共纳入115例患者，其中男45例（39.1%）、女70例（60.9%），年龄25～84（58.29±11.36）岁。实性结节4例（3.5%），纯磨玻璃结节57例（49.5%），混合磨玻璃结节54例（47.0%）。肿瘤位于左侧50例（43.5%），右侧65例（56.5%）。CT影像上位于外1/3者63例（54.8%），中内1/3者52例（45.2%）。115例患者在术前三维重建规划和引导下完成胸腔镜下肺部分切除术，无转为开胸。术前有肺部基础疾病者12例，其中肺结核7例，哮喘2例，支气管扩张1例，慢性支气管炎1例，肺大泡1例。术前有肿瘤史2例（1.7%），术前有吸烟史16例（13.9%）。术后并发症肺漏气1例（0.9%）；见表1。63例外1/3结节中有21例行楔形切除（组1），39例行肺段切除或肺段联合相邻肺组织切除（组2）。与组2相比较，组1手术时间更短（P<0.001），术中出血量更少（P=0.019），花费更少（P<0.001），差异有统计学意义；见表2。
表1
115例患者的临床资料［例（%）/x±s/M（P25，P75）］
2.2 影像及三维重建特征
115患者均顺利完成手术，其中行楔形切除27例，肺段或联合相邻肺组织（包括单纯肺段、联合肺段、肺段联合相邻肺组织）切除78例，肺叶切除10例。CT示平均肿瘤直径（14.45±5.33）mm，结节距脏层胸膜平均最短距离（18.22±14.33）mm，平均最大距离（31.63±14.53）mm；见图1～2。平均花费（6.85±1.31）万元。
图1
1例影像上位于内1/3，结节位置LS1-2-3三维重建图
a：肺段支气管三维重建图；b：结节所在肺段三维重建图；c：肺段动静脉三维重建图；d：结节安全切缘
图2
1例影像上位于外1/3，结节位置LS6c-10c三维重建图
a：肺段支气管三维重建图；b：结节所在肺段三维重建图；c：肺段动静脉三维重建图；d：结节安全切缘
结节最大直径切缘（后文称切缘）跨段55例（47.8%），其中结节跨段25例（21.7%），结节不跨段但切缘跨段30例（26.1%）。切缘跨段的结节跨段位置及手术方式见表3。切缘不跨段的结节位置分布见表4。
表3
切缘跨段的结节跨段位置及手术方式（例）
表4
60例切缘不跨段的结节位置及占未跨段百分比
表2
组1与组2围术期资料的比较［x±s/M（P25，P75）］
术后病理证实为原位腺癌（adenocarcinoma in situ，AIS）8例（7.0%），微浸润腺癌（minimally invasive adenocarcinoma，MIA）45例（39.1%），浸润性腺癌（invasive adenocarcinoma，IAC）55例（47.8%），良性病变6例（5.2%），甲状腺乳头状癌转移1例（0.9%）。肺癌术后病理T分期Tis 9例（7.9%），T1a期44例（38.3%），T1b期49例（42.6%），T1c期7例（6.1%）。所有患者均未发现淋巴结转移。
3 讨论
肺癌是我国发病率与死亡率最高的恶性肿瘤[12]，上世纪90年代起肺叶切除联合系统性淋巴结清扫成为早期肺癌的首选治疗方式[13]。近年来越来越多的研究[14]结果显示，肿瘤直径≤2 cm时，亚肺叶切除组患者的总生存期与肺叶切除相比并无显著差异。JCOG0802研究[15]结果显示肺段切除的围术期安全性及远期预后与肺叶切除相类似，肺功能保护效果更好；美国的CALGB140503研究[16]结果与JCOG0802的结果类似，亚肺叶切除可以获得与肺叶切除相类似的远期疗效。
常见的亚肺叶切除方式包括（联合）肺段切除术和肺楔形切除术。近年来有学者开始探索亚段、联合亚段切除等较为复杂的手术方式治疗非小细胞肺癌的临床疗效。由于肺（亚）段支气管变异较多，分支类型复杂，单一的高分辨率CT很难为患者提供准确的支气管及血管解剖。三维重建通过识别段间静脉，根据结节与支气管、血管的空间关系，明确结节所在肺段，依据段间静脉确定段间平面[17]，从而一定程度上提高了肺段切除的精准程度。同时可以应用三维重建技术设计手术切除范围，进行精准的术前规划[18]。
JCOG0802以及CALGB140503研究中入组了CT外周1/3的周围型肺癌。我们通过三维重建之后发现有63例肺结节位于CT外1/3。肿瘤直径切缘跨段结节27例，其中包括跨段生长的结节11例。结节不跨段及两种切缘均不跨段33例，即仅有33例外1/3结节适合常规肺段切除。其余患者需接受联合肺段切除、肺段联合相邻肺亚段切除或者行肺段切除联合楔形切除部分相邻肺组织以保证足够的切缘，而肺段联合相邻肺组织的楔形切除相对于肺段切除操作更为简单，安全性更高。而JCOG0804的研究[5]显示位于CT外1/3的磨玻璃肺结节大部分可以通过肺楔形切除达到外科切除的目的。与肺段切除相比，楔形切除在可以获得相类似肿瘤切缘的同时，手术时间更短、创伤更小。目前对于位于CT中内1/3的肺结节研究较少，当结节位于CT中内1/3时，仅少数患者可以通过楔形切除实现根治性切除，大部分患者需要通过肺段切除或者更大范围的切除实现根治性切除。为保证足够切缘，部分患者需要行联合肺段切除、肺段联合相邻亚段切除或者行肺段切除联合楔形切除部分相邻肺组织。如果结节生长位置或者切缘累及三段交界，联合肺段切除仍不能保证足够的切缘，需要直接行肺叶切除以保证足够的肿瘤治疗效果。我们的研究结果显示52例患者结节位于中内1/3，其中跨段生长或结节切缘跨段共有29例，手术方式行单纯肺段切除6例，肺段联合亚段切除8例，联合肺段切除7例，肺叶切除5例，楔形切除3例。
本研究为回顾性研究，可能存在未观察到的混杂和选择偏倚，比如不能确定某个因素是否会影响手术方式的选择。肺叶切除例数较少，不能保证肺段切除一定与肺叶切除取得了相同的临床效果。此外本研究行胸腔镜下肺部分切除术的患者解剖结构存在明显个体差异，较难分辨解剖结构差异对研究结果产生的影响。今后还需开展更深入的研究进一步探索。
综上所述，我们的研究发现：术前三维重建可以精准定位结节位置，术前合理规划手术切除范围，从而有效提高手术安全性及保证手术切除范围。跨段肺结节比例较高，对于CT上外1/3结节来说，与肺段切除联合毗邻肺组织切除相比，楔形切除同样可以保证足够的外科切缘。CT上中内1/3结节则需要通过肺段切除联合毗邻肺组织切除的手术方式保证手术切缘。
利益冲突：无。
作者贡献：祁菲负责研究设计、实施研究、撰写论文；冯宏响、刘德若、梁朝阳负责实施研究；祁菲、朱伟杰、石玉慧负责数据收集与整理；祁菲负责数据统计分析；张真榕辅助研究设计及论文修改。
