3D打印技術(shù)對胸外科手術(shù)切除肺部小結(jié)節(jié)患者肺功能的影響

章祖雄 古亮 唐志賢 吳志誠 朱慎鈺 曹西迎 鐘煒祥 郭少鳴 謝春發(fā)

【摘要】 目的：探討3D打印技術(shù)對胸外科手術(shù)切除肺部小結(jié)節(jié)患者肺功能的影響。方法：選擇2018年4月-2020年1月本院收治的142例肺部小結(jié)節(jié)患者，按隨機(jī)數(shù)字表法分為對照組和觀察組，每組71例。對照組給予胸腔鏡肺部小結(jié)節(jié)切除術(shù)治療，觀察組術(shù)前行CT檢查，在3D打印技術(shù)下采用胸腔鏡肺部小結(jié)節(jié)切除術(shù)治療。比較兩組手術(shù)指標(biāo)、術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生情況、術(shù)前及術(shù)后7 d肺功能和隨訪12個月后疾病復(fù)發(fā)情況。結(jié)果：術(shù)前，兩組肺功能指標(biāo)比較比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）;術(shù)后7 d，兩組FVC、FEV1及MVV水平均明顯改善，且觀察組均高于對照組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。兩組淋巴結(jié)清掃數(shù)比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）;觀察組手術(shù)時間、住院和引流時間、術(shù)中出血量及引流量均少于對照組（P<0.05）。兩組術(shù)后3、6個月復(fù)發(fā)率比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）;觀察組術(shù)后12個月復(fù)發(fā)率及術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率均低于對照組（P<0.05）。結(jié)論：3D打印技術(shù)用于肺部小結(jié)節(jié)患者胸外科手術(shù)治療中能提高患者肺部功能，可減輕手術(shù)創(chuàng)傷，術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率較低，能降低遠(yuǎn)期復(fù)發(fā)率，值得推廣應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】 3D打印技術(shù) 肺部小結(jié)節(jié) 胸外科手術(shù) 肺部功能 手術(shù)創(chuàng)傷 術(shù)后并發(fā)癥 復(fù)發(fā)率

Effect of 3D Printing Technology on Pulmonary Function in Patients with Small Pulmonary Nodules Undergoing Thoracic Surgery/ZHANG Zuxiong， GU Liang， TANG Zhixian， WU Zhicheng， ZHU Shenyu， CAO Xiying， ZHONG Weixiang， GUO Shaoming， XIE Chunfa. //Medical Innovation of China， 2021， 18（20）： -156

[Abstract] Objective： To explore the effect of 3D printing technology on pulmonary function in patients with small pulmonary nodules undergoing thoracic surgery. Method： A total of 142 patients with small pulmonary nodules treated in our hospital from April 2018 to January 2020 were selected and divided into the control group and the observation group according to the random number table method， 71 cases in each group. The control group was treated with thoracoscopic pulmonary nodule resection， and the observation group underwent CT examination before operation， thoracoscopic pulmonary nodule resection was performed under 3D printing technology. The surgical indicators， postoperative complications， pulmonary function before operation and 7 d after operation， and disease recurrence after 12 months of follow-up were compared between two groups. Result： Before operation， there were no significant differences in pulmonary function between two groups （P>0.05）. 7 d after operation， the levels of FVC， FEV1 and MVV in two groups significantly improved， and the observation group were higher than those of the control group， the differences were statistically significant （P<0.05）. There was no significant difference in the number of lymph node dissections between two groups （P>0.05）. The operation time， hospitalization and drainage time， bleeding volume and induced flow rate in the observation group were lower than those of the control group （P<0.05）. There were no significant differences in the recurrence rate between two groups at 3 and 6 months after surgery （P>0.05）. The recurrence rate at 12 months after surgery and postoperative complications rate in the observation group were lower than those in the control group （P<0.05）. Conclusion： 3D printing technology used in thoracic surgery for patients with small pulmonary nodules can improve lung function， reduce surgical trauma， lower postoperative complications， and reduce long-term recurrence， it is worthy of popularization and application.

[Key words] 3D printing technology Small pulmonary nodules Thoracic surgical Lung function Surgical trauma Postoperative complications Recurrence rate

First-author’s address： First Affiliated Hospital of Gannan Medical University， Ganzhou 341000， China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2021.20.037

肺部小結(jié)節(jié)為小的局灶性、類圓形、影像學(xué)表現(xiàn)為密度增高的陰影，臨床既可以單發(fā)亦可多發(fā)，部分患者可伴有肺不張、肺門腫大或胸腔積液[1]。既往研究表明，肺部小結(jié)節(jié)并不等于早期肺癌，肺內(nèi)多種疾病均會引起結(jié)節(jié)形成，良性疾病包括炎癥、結(jié)核、霉菌及出血等[2]。近年來，隨著高分辨率CT檢查的普及，肺部結(jié)節(jié)檢出率明顯增加[3]。目前，臨床上對肺部結(jié)節(jié)以電視輔助胸腔鏡手術(shù)（VATS）治療為主，是一種微創(chuàng)干預(yù)措施，因其創(chuàng)傷較小、并發(fā)癥較少而被患者、醫(yī)生認(rèn)可[4]。肺結(jié)節(jié)患者VATS治療時臨床多CT引導(dǎo)為主，雖然能滿足手術(shù)治療需要，但是對肺部小結(jié)節(jié)難以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位，難以明確變異的血管，增加手術(shù)風(fēng)險[5-6]。3D打印技術(shù)是一種以CT影像為基礎(chǔ)的輔助方法，借助相應(yīng)的模型，通過可粘合材料進(jìn)行打印，通過打印的3D模型，醫(yī)生能與助手更好地進(jìn)行溝通、交流，從而制定詳細(xì)的手術(shù)方案[7-8]。借助3D打印技術(shù)能確定最佳的手術(shù)入路，能減輕手術(shù)創(chuàng)傷，提高病灶定位準(zhǔn)確性[9]。因此，本研究選取肺部小結(jié)節(jié)患者，探討3D打印技術(shù)在胸外科手術(shù)切除肺部小結(jié)節(jié)患者中的效果，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2018年4月-2020年1月本院收治的肺部小結(jié)節(jié)患者142例作為研究對象。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）符合肺部結(jié)節(jié)診斷標(biāo)準(zhǔn)，均經(jīng)病理組織確診[10];（2）均行胸腔鏡肺部小結(jié)節(jié)切除術(shù)治療，且患者可耐受;（3）純磨玻璃結(jié)節(jié)、混合型磨玻璃結(jié)節(jié)，距離胸膜≥1 cm。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）肺部結(jié)節(jié)直徑≥30 mm、確診的惡性腫瘤;（2）嚴(yán)重肝腎功能異常、病灶接近肺大血管;（3）認(rèn)知功能異常、肺血管性病變;（4）資料不完整。按隨機(jī)數(shù)字表法將患者分為對照組和觀察組，每組71例。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)，患者及家屬簽署知情同意書。

1.2 方法

1.2.1 對照組 采用胸腔鏡肺部小結(jié)節(jié)切除術(shù)。（1）術(shù)前定位。術(shù)前完善患者影像學(xué)檢查結(jié)果，借助CT掃描精確測量結(jié)節(jié)與胸壁、壁層胸膜的距離，從而確定穿刺的部位、進(jìn)針層面及路徑。上述操作完畢后對患者手術(shù)區(qū)域進(jìn)行常規(guī)消毒、鋪巾，并給予利多卡因局部麻醉。借助放射科技術(shù)人員的配合指導(dǎo)，采用Care Fusion公司生產(chǎn)的20 G穿刺針經(jīng)皮完成肺穿刺（抽取自體血5 mL），根據(jù)CT調(diào)整針尖的走形路徑，并最終將其定位于小結(jié)節(jié)周邊1 cm正常肺結(jié)節(jié)內(nèi)，對于回抽無血者逐步回退針頭，并將自體血輸入路徑過程中的肺實(shí)質(zhì)內(nèi)。再次行CT檢查，并確認(rèn)定位效果，完成后返回病房，并于次日行胸腔鏡手術(shù)[11]。（2）手術(shù)方法。行全身麻醉，患者行單肺通氣，并于第7肋腋中線、第3/4肋腋前線或第8/9肋間肩胛下角線置入胸腔鏡、主操作孔及輔助孔，并放入胸腔鏡探查，借助胸腔鏡的放大作用實(shí)現(xiàn)病灶結(jié)節(jié)的定位、探查，確定周圍肺組織的界限等。根據(jù)術(shù)前定位情況，從自體血位于結(jié)節(jié)的上、下層面完成觸診，借助直線切割縫合器切除病變結(jié)節(jié)并取出標(biāo)本。根據(jù)自體血輸注的路徑進(jìn)一步尋找病變組織，操作完畢后行快速冰凍病理切片，對于惡性患者行肺葉切除及淋巴結(jié)清掃術(shù)。見圖1。

1.2.2 觀察組 采用胸腔鏡肺部小結(jié)節(jié)切除術(shù)聯(lián)合3D打印技術(shù)。（1）CT檢查。術(shù)前所有患者均采用東芝Aquilion ONE320排CT機(jī)完成全肺容積掃描?；颊弑３盅雠P位，掃描范圍從胸廓入口到肋膈角平面，螺旋連續(xù)采集。根據(jù)患者情況設(shè)置CT相關(guān)參數(shù)，管電壓120 kV、管電流80 mA，螺距為1.5，層厚0.5 mm。（2）3D打印技術(shù)。掃描完畢后將獲得的數(shù)據(jù)格式調(diào)整為DICOM 3.0。將上述獲得的數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X中，并打開OsiriX，由胸外科醫(yī)生完成窗寬、窗位的調(diào)整，充分顯示右肺上動脈血管分支，記錄其數(shù)量。將重建好的數(shù)據(jù)模型導(dǎo)出（擴(kuò)展名為.stl），并傳輸?shù)脚涮椎?D打印切片軟件，去除軟件中的噪聲、剪切并制成，從而生成3D模型切片文件。打印材料為光敏樹脂（顏色為白色），打印。（3）手術(shù)方法。手術(shù)操作部位與對照組相對。見圖2。

圖1 肺部小結(jié)節(jié)影像及術(shù)中病灶圖

注：A為病灶位于左上肺（CT圖），B為穿刺針注入自體血（CT圖），C為術(shù)中病灶示意圖，定位點(diǎn)呈暗紅色。

1.3 觀察指標(biāo)與判定標(biāo)準(zhǔn) （1）肺功能。兩組術(shù)前、術(shù)后7 d采用肺功能測定儀（生產(chǎn)廠家：比利時麥迪公司，型號：Medi Soft HYPAIR PROVO2）完成患者用力肺活量（FVC）、第一秒用力呼氣容積（FEV1）及最大自主通氣量（MVV）水平。（2）手術(shù)指標(biāo)。記錄兩組手術(shù)、住院時間、引流時間、淋巴結(jié)清掃數(shù)、術(shù)中出血量及引流量。（3）術(shù)后并發(fā)癥、復(fù)發(fā)情況。記錄兩組術(shù)后肺部感染、心律失常及支氣管胸膜瘺發(fā)生情況，兩組術(shù)后均完成12個月隨訪，記錄患者3、6、12個月復(fù)發(fā)率。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS 18.0軟件對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)量資料用（x±s）表示，組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，組內(nèi)比較采用配對t檢驗(yàn);計(jì)數(shù)資料以率（%）表示，比較采用字2檢驗(yàn)。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組一般資料比較 對照組男43例，女28例;年齡45～72歲，平均（57.39±5.71）歲;肺部小結(jié)節(jié)直徑0.70～2.15 cm，平均（1.68±0.52）cm;病變部位：右肺上葉13例，右肺中葉14例，右肺下葉16例，左肺上葉25例，左肺下葉3例;合并癥：高血壓6例，糖尿病4例，高脂血癥5例。觀察組男41例，女30例;年齡44～73歲，平均（57.51±5.75）歲;肺部小結(jié)節(jié)直徑0.68～2.19 cm，平均（1.71±0.55）cm;病變部位：右肺上葉11例，右肺中葉15例，右肺下葉17例，左肺上葉22例，左肺下葉6例;合并癥：高血壓5例，糖尿病6例，高脂血癥4例。兩組一般資料比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），具有可比性。

2.2 兩組手術(shù)前后肺功能指標(biāo)比較 術(shù)前，兩組肺功能指標(biāo)比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）;術(shù)后7 d，兩組FVC、FEV1及MVV水平均得到明顯改善;且觀察組均高于對照組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。見表1。

2.3 兩組手術(shù)指標(biāo)比較 兩組淋巴結(jié)清掃數(shù)比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）;觀察組手術(shù)時間、住院、引流時間、術(shù)中出血量及引流量均少于對照組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。見表2。

2.4 兩組術(shù)后并發(fā)癥、復(fù)發(fā)情況比較 兩組術(shù)后3、6個月復(fù)發(fā)率比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）;觀察組術(shù)后12個月復(fù)發(fā)率及術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率均低于對照組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。見表3。

3 討論

胸腔鏡手術(shù)是肺結(jié)節(jié)患者中常用的手術(shù)干預(yù)方法，具有手術(shù)創(chuàng)傷小、疼痛輕、恢復(fù)快及肺功能保存好等優(yōu)點(diǎn)[12-15]。同時，借助腹腔鏡手術(shù)能保證足夠的切緣，完成淋巴結(jié)清掃，能降低術(shù)后復(fù)發(fā)率[16]。但是，胸腔鏡手術(shù)亦屬于是一種侵入式操作，患者手術(shù)過程中傳統(tǒng)方法以CT輔助定位為主，雖然能保證手術(shù)順利完成，但是CT掃描獲得的為二維圖像，難以精準(zhǔn)的定位肺部小結(jié)節(jié)，尤其是小結(jié)節(jié)位于段間交界部位時，定位難度更大，增加患者定位風(fēng)險，影響患者術(shù)后恢復(fù)[17]。近年來，3D打印技術(shù)在肺部小結(jié)節(jié)患者胸外科手術(shù)治療中得到應(yīng)用，且效果理想。本研究結(jié)果顯示，術(shù)后7 d，兩組FVC、FEV1及MVV水平均明顯改善，且觀察組均高于對照組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。提示3D打印技術(shù)用于肺部小結(jié)節(jié)患者胸外科手術(shù)患者中能改善患者肺功能，利于患者恢復(fù)。3D打印技術(shù)屬于是一種新型的技術(shù)，其制作相對簡單，獲得的模型更加具體、明了，能分辨出復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，幫助患者制定較為合理的手術(shù)方案[18]。近年來，隨著3D打印技術(shù)的不斷普及，醫(yī)學(xué)模型打印的打印機(jī)與材料范圍亦不斷擴(kuò)大，能降低患者手術(shù)風(fēng)險，使得醫(yī)生圍術(shù)期操作更加?jì)故欤苊鈱χ車M織的損傷[19]。本研究中，觀察組手術(shù)、住院和引流時間、術(shù)中出血量及引流量均少于對照組（P<0.05），提示3D打印技術(shù)用于肺部小結(jié)節(jié)患者胸外科手術(shù)治療中創(chuàng)傷較小。國內(nèi)學(xué)者研究表明：3D打印技術(shù)的實(shí)施其精度能達(dá)到1 mm，能保證術(shù)前能為患者制定詳細(xì)的手術(shù)方案[20]。本研究中，兩組術(shù)后3、6個月復(fù)發(fā)率比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）;觀察組術(shù)后12個月復(fù)發(fā)率及術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率均低于對照組（P<0.05）。提示3D打印技術(shù)用于肺部小結(jié)節(jié)手術(shù)患者中安全性較高，可降低遠(yuǎn)期復(fù)發(fā)率。

綜上所述，3D打印技術(shù)用于肺部小結(jié)節(jié)患者胸外科手術(shù)治療中能提高患者肺部功能，可減輕手術(shù)創(chuàng)傷，術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率較低，能降低遠(yuǎn)期復(fù)發(fā)率，值得推廣應(yīng)用。

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（收稿日期：2021-04-09） （本文編輯：程旭然）