熒光法在單孔胸腔鏡解剖性肺段切除術(shù)中識別段間交界線的可行性研究

孫云剛 張強 王朝 邵豐

肺癌已成為全球發(fā)病率和死亡率最高的惡性腫瘤，是嚴重威脅人類生命的疾病[1]。隨著高分辨率胸部計算機斷層掃描（computed tomography, CT）的發(fā)展和近年來體檢的普及，越來越多的肺結(jié)節(jié)被檢測出來，其中一部分高度懷疑是癌前病變或早期肺癌，需要進行手術(shù)切除[2,3]。單孔胸腔鏡（uniport video-assisted thoracoscopic surgery, UVATS）解剖性肺段切除術(shù)，遵循最大程度保留肺功能的原則同時滿足腫瘤學的要求，已成為小結(jié)節(jié)型早期非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer, NSCLC）的可靠手術(shù)方式之一[4-6]。

此外，有研究[7,8]報道了解剖性肺段切除術(shù)因保留術(shù)后肺功能的優(yōu)勢，大大提高了患者的生活質(zhì)量。然而，與標準肺葉切除術(shù)相比，肺段切除術(shù)被認為是一個更復雜的手術(shù)，尤其是完全通過單孔胸腔鏡方法進行手術(shù)操作時，因為肺段靶段結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)個體差異，并且肺段面之間的交界線（intersegmental boundary line, IBL）的精準識別在技術(shù)要求方面也極具挑戰(zhàn)性。盡管之前報道了幾種識別段間交界線的方法，可協(xié)助胸外科醫(yī)生在肺段切除術(shù)過程中識別段間交界線，但是主要有兩種方法可以呈現(xiàn)精準的段間交界線：使用改良膨脹萎陷法[9-11]或近紅外熒光成像聯(lián)合靜脈注射吲哚菁綠（indocyanine green,ICG）[12-14]。在單孔胸腔鏡操作背景下，由于改良膨脹萎陷法需要在手術(shù)過程中使得肺組織完全膨脹，這會使手術(shù)視野變窄并導致手術(shù)操作空間不足，而靜脈注射ICG的熒光法因無需肺再充氣膨脹，對主刀醫(yī)生手術(shù)視野干擾較小，被認為更有利于識別段間交界線。在之前的研究中，我們已經(jīng)證明熒光法以肺動脈循環(huán)為基礎(chǔ)，其確立的段間交界線，與改良膨脹萎陷法高度一致[15]。然而，據(jù)我們所知，目前缺乏回顧性研究或前瞻性試驗，評估這兩種方法在單孔胸腔鏡肺段切除術(shù)中的圍手術(shù)期結(jié)果。因此，我們回顧性分析了南京市胸科醫(yī)院通過該兩種方法在單孔胸腔鏡肺段切除術(shù)中確定段間交界線患者的圍手術(shù)期結(jié)果，并評估熒光法的有效性和可行性。

1 資料與方法

1.1 基本資料 本研究回顧性分析了從2018年2月-2020年8月連續(xù)198例在南京市胸科醫(yī)院胸外科行單孔胸腔鏡肺段切除術(shù)患者的臨床資料，這些患者采用改良膨脹萎陷法或熒光法確定段間交界線。納入標準：①根據(jù)美國國家綜合癌癥網(wǎng)絡（National Comprehensive Cancer Network,NCCN）指南，肺結(jié)節(jié)符合肺段切除術(shù)的指征；②心肺功能檢查正常；③術(shù)前與患者溝通單孔胸腔鏡肺段切除術(shù)的的手術(shù)風險和益處后，獲得知情同意。排除標準：①嚴重的胸膜粘連；②有碘劑或ICG過敏史；③肺部多發(fā)結(jié)節(jié)且不在同一肺段內(nèi)。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準（批準號：2020-KY093-01）。

1.2 術(shù)前三維重建模擬 對擬行肺段切除術(shù)的患者術(shù)前常規(guī)檢查胸部增強CT，然后利用三維智能交互式定性和定量分析（intelligent/interactive qualitative and quantitative analysis-three dimensional, IQQA-3D）系統(tǒng)對胸部增強CT的數(shù)據(jù)進行術(shù)前重建三維模型，定位肺結(jié)節(jié)所在靶段，識別出靶段的主要結(jié)構(gòu)。以疑似惡性的結(jié)節(jié)為中心，結(jié)合結(jié)節(jié)至段間靜脈的距離，保證足夠的手術(shù)切除范圍≥2 cm或腫瘤的最大直徑，然后對重建的動態(tài)三維圖像進行靶段結(jié)構(gòu)的模擬離段。此外，段間靜脈是一種有助于識別段間交界線的標記，在肺段切除術(shù)時應予以保留。

1.3 手術(shù)操作 所有患者經(jīng)全麻雙腔氣管插管，健側(cè)單肺通氣，側(cè)臥位，在腋前線第4或第5肋間通過長度約3 cm的切口進行單孔胸腔鏡解剖肺段切除術(shù)。手術(shù)過程中，在胸腔鏡屏幕前放置另一臺計算機以實時顯示重建的三維圖像，指導術(shù)中肺段結(jié)構(gòu)的觀察，實現(xiàn)精確術(shù)中導航。離斷靶段的肺動脈和段內(nèi)靜脈一般采用4號縫線縫扎或超聲刀切斷，離斷靶段的支氣管采用直線切割縫合器切斷。在熒光法中，在處理完靶段結(jié)構(gòu)后，抽取5 mg劑量的ICG（遼寧濟世制藥有限公司，H20045514）經(jīng)患者外周靜脈快速推注，并將紅外熒光胸腔鏡（PINPOINT熒光系統(tǒng)）調(diào)成熒光模式觀察肺組織染色區(qū)域的改變。可以在熒光模式看到需要保留的肺組織以“染色成綠色”顯示，而需切除的靶段肺組織則未被染色。因此，通過明顯的顏色區(qū)域的差異可以呈現(xiàn)出清晰的段間交界線，然后用電凝棒在臟層胸膜上進行標記（圖1）。術(shù)中如有需要，可多次注射ICG，本研究中每一個體的最大劑量為25 mg。在改良膨脹萎陷法中：在精準離斷靶段結(jié)構(gòu)后，囑咐麻醉醫(yī)師在控制氣道壓力20 cmH2O的情況下，經(jīng)雙肺通氣，術(shù)側(cè)用純氧使肺組織完全膨脹，然后恢復健側(cè)單肺通氣，靶段因肺循環(huán)血流中斷保持膨脹狀態(tài)，而保留的肺組織將完全萎陷。根據(jù)膨脹與萎陷的界限對比，同樣可以在胸膜上出現(xiàn)不規(guī)則彎曲的過渡帶，形成清晰的段間交界線，并用電凝棒標記（圖2）。為適形裁剪段間平面，我們一般使用超聲手術(shù)刀或電凝勾沿著胸膜標記，結(jié)合段間靜脈走行，將肺門組織結(jié)構(gòu)剝離至段間實質(zhì)外1/3，而后根據(jù)胸膜標記，使用直線切割縫合器對外周的段間平面進行裁剪。

根據(jù)術(shù)中冷凍病理診斷結(jié)果，惡性腫瘤患者應行肺門和縱隔淋巴結(jié)清掃或采樣。然后進行肺漏氣測試，如果術(shù)中發(fā)現(xiàn)肺斷面有少量漏氣，可用奈維或纖維蛋白膠覆蓋創(chuàng)面，如果發(fā)現(xiàn)是靶段支氣管殘端明顯漏氣，則需3-0 prolene縫合加固。最后在單孔手術(shù)切口處置入22 F胸腔引流管，關(guān)閉胸腔。術(shù)后在確認肺復張良好、無漏氣、胸腔引流量24 h小于200 mL的情況下予以拔除。另外在本研究中，患者術(shù)后的病理分期是基于第8版的腫瘤原發(fā)灶-淋巴結(jié)-轉(zhuǎn)移（tumor-node-metastasis, TNM）分期系統(tǒng)。

1.4 觀察指標 本研究納入兩組患者的基本臨床資料和圍手術(shù)期數(shù)據(jù)。圍手術(shù)期數(shù)據(jù)包括手術(shù)時間、術(shù)中失血量、術(shù)后胸管持續(xù)引流時間、術(shù)后住院時間、段間交界線識別率、段間交界線呈現(xiàn)時間、手術(shù)切緣寬度和手術(shù)相關(guān)并發(fā)癥。與手術(shù)相關(guān)的術(shù)后并發(fā)癥主要包括肺部感染、肺不張、咯血和術(shù)后持續(xù)漏氣（>7 d）。

手術(shù)時間計時方法：從切皮開始到皮膚縫合完成。

在熒光法中，段間交界線呈現(xiàn)時間計時方法：從經(jīng)外周靜脈注入ICG到呈現(xiàn)出明顯的段間交界線顏色差。

在改良膨脹萎陷法中，段間交界線呈現(xiàn)時間計時方法：從全肺完全膨脹到出現(xiàn)一清晰且不再移位的膨脹萎陷交界線。

1.5 統(tǒng)計學分析 采用SPSS 22.0軟件進行統(tǒng)計學分析。連續(xù)數(shù)據(jù)以均數(shù)±標準差（Mean±SD）表示，組間差異比較采用獨立樣本t檢驗。分類變量以頻率和百分比（%）表示，組間差異比較采用統(tǒng)計學方法χ2或Fisher精確檢驗。P<0.05為差異具有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組基本臨床資料 198例連續(xù)行單孔胸腔鏡肺段切除術(shù)的患者中，100例采用基于靜脈注射ICG的熒光法，98例采用改良膨脹萎陷法進行段間交界線的識別。患者的年齡、性別、吸煙狀況、肺功能、合并癥、腫瘤大小、胸膜粘連和病理診斷的結(jié)果匯總于表1，各組間觀察變量無明顯差異（P均>0.05）。兩組肺段切除部位資料見表2。

表1 兩組患者基本臨床資料Tab 1 Clinical characteristics of patients of two groups

表2 兩組患者的肺段分布Tab 2 Position of target segments in two groups

2.2 兩組圍手術(shù)期結(jié)果 熒光法組的所有患者均未發(fā)生與靜脈注射ICG相關(guān)的不良事件，兩組均未發(fā)生圍手術(shù)期30天內(nèi)死亡或再入院事件。兩組圍手術(shù)期結(jié)果總結(jié)在表3中，包括手術(shù)時間、術(shù)中失血量、術(shù)后胸管持續(xù)引流時間、術(shù)后住院時間、段間交界線識別率、段間交界線呈現(xiàn)時間、手術(shù)切緣寬度和手術(shù)相關(guān)并發(fā)癥。

熒光法組有98%的患者呈現(xiàn)出清晰的段間交界線，甚至部分患者使用較低劑量的ICG，但是2例右側(cè)S1的患者合并有嚴重肺氣腫未顯示較為明顯的段間交界線。改良膨脹萎陷法組有89.8%的患者呈現(xiàn)出清晰的段間交界線，另有10例患者經(jīng)過較長時間的等待后仍未出現(xiàn)明顯的段間交界線，包括4例右側(cè)S1、2例S3、3例S6和1例左側(cè)S1+2，其中有6例患者合并有肺氣腫，4例患者合并有胸膜粘連。相比改良膨脹萎陷法，熒光法的段間交界線的清晰呈現(xiàn)時間［(23.59±4.47) s vs (1,026.80±318.34) s, P<0.01］和手術(shù)時間［(89.3±31.6) min vs (112.9±33.3) min, P<0.01］明顯縮短。在三維重建圖像的引導下，熒光法組與改良膨脹萎陷法組手術(shù)切緣寬度無明顯差異［(2.5±0.5) cm vs(2.4±0.5) cm, P=0.199］，兩組均達到了足夠的手術(shù)切除范圍，均符合≥2 cm或結(jié)節(jié)最大直徑的腫瘤學要求。熒光法組相對改良膨脹萎陷法有較少的術(shù)中失血量、較短的術(shù)后胸管持續(xù)引流時間和術(shù)后住院時間，但各組間差異無統(tǒng)計學意義（P均>0.05）。

表3也記錄了兩組患者的手術(shù)相關(guān)并發(fā)癥。改良膨脹萎陷法的術(shù)后長時間漏氣的發(fā)生率高于熒光法組［8.0% (8/100) vs 26.5% (26/98), P=0.025］。26例（13.1%）患者出現(xiàn)術(shù)后持續(xù)性漏氣，其中熒光法組8例，改良膨脹萎陷法組18例；肺部感染3例（1.4%），其中熒光法組2例，改良膨脹萎陷法組1例；咯血15例，其中熒光法組6例，改良膨脹萎陷法組9例；肺不張6例，其中熒光法組4例，改良膨脹萎陷法組2例；術(shù)后肺部感染、肺不張、咯血等并發(fā)癥兩組比較無明顯差異（P均>0.05），術(shù)后出現(xiàn)持續(xù)性漏氣等并發(fā)癥的患者經(jīng)保守治療后均痊愈，無再次手術(shù)病例。

表3 兩組患者的圍手術(shù)期結(jié)果Tab 3 Perioperative data of two groups

3 討論

近年來，一些回顧性研究[16-19]表明胸腔鏡解剖性肺段切除術(shù)是治療早期肺癌的標準手術(shù)方式之一，尤其是當腫瘤直徑<2 cm時，患者的預后與肺葉切除術(shù)相似。然而，即使是經(jīng)驗豐富的胸外科醫(yī)師，胸腔鏡解剖性肺段切除術(shù)也是需要克服許多困難和局限性的一項苛刻技術(shù)，尤其是采用單孔胸腔鏡入路時。因此，由于肺段解剖結(jié)構(gòu)的復雜性和較高段間交界線識別的技術(shù)要求，胸腔鏡下肺段切除術(shù)仍然是一個重大挑戰(zhàn)。

對于肺段切除術(shù)，識別段間交界線是術(shù)中的一個關(guān)鍵步驟，它直接關(guān)系到足夠的手術(shù)切緣寬度和較少的術(shù)后并發(fā)癥。肺段切除術(shù)中如不能準確識別段間交界線，可能導致手術(shù)切除腫瘤邊緣的距離不夠、靶段或病變殘留、肺組織的大范圍過度切除甚至中轉(zhuǎn)為肺葉切除、醫(yī)源性段間靜脈損傷、術(shù)后并發(fā)癥如肺部感染、肺不張、咯血、術(shù)后長時間漏氣甚至再次插入胸管等。因此，基于重建的動態(tài)三維圖像對靶段結(jié)構(gòu)進行精確的解剖是獲得清晰的段間交界線的前提。在我們中心，常規(guī)使用IQQA系統(tǒng)進行靶段動脈、靜脈和支氣管的3D重建圖像，以便于術(shù)前模擬肺段切除術(shù)[15]。此外，重建的動態(tài)三維圖像能準確識別解剖變異特征，顯著降低術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生率，另外根據(jù)經(jīng)驗識別靶段結(jié)構(gòu)也是必要的[20]。盡管既往研究報道了許多識別段間交界線的方法，但是主要有兩種方法可以呈現(xiàn)精準的段間交界線：使用改良膨脹萎陷法[9-11]或近紅外熒光成像聯(lián)合靜脈注射ICG法[12-14]。

圖1 使用PINPOINT熒光成像系統(tǒng)顯示，通過靜脈注射吲哚菁綠法的近紅外熒光成像清楚地識別了段間交界線。Fig 1 The intersegmental boundary line was clearly identified via the near-infrared fluorescence imaging with intravenous indocyanine green method using PINPOINT endoscopic fluorescence imaging system.

圖2 使用PINPOINT熒光成像系統(tǒng)顯示，通過改良膨脹萎陷法清晰地識別了段間交界線。Fig 2 The intersegmental boundary line was clearly identified via the modified inflation-deflation method using PINPOINT endoscopic fluorescence imaging system.

基于此研究大量的臨床數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)熒光法對段間交界線的識別率與全球公認的傳統(tǒng)改良膨脹萎陷法相當。此外，在之前的研究中，我們已經(jīng)證明熒光法創(chuàng)建的段間交界線與改良膨脹萎陷法顯示的高度一致，與真實段間交界線完全吻合[15]。對于肺功能受損的患者，如肺氣腫或廣泛的胸膜粘連，由于肺順應性降低，使用改良膨脹萎陷法很難準確地識別段間交界線[9]。在本研究中，改良膨脹萎陷法無法清晰顯示出10例患者的段間交界線，所有這些患者都有肺氣腫或胸膜粘連。然而，僅2例患者的段間交界線無法通過基于肺循環(huán)血流量的熒光法明確識別，且該2例患者均存在嚴重的肺氣腫。肺氣腫的肺循環(huán)血流量遠低于正常肺的肺循環(huán)血流量，因此在肺循環(huán)血流量極度減少的情況下，可能難以通過熒光法清楚地顯示肺氣腫患者的段間交界線[21]。但是，在其他肺氣腫患者中通過熒光法可以清晰呈現(xiàn)出段間交界線，因此需要進一步研究來解釋這個問題。

本研究顯示，熒光法組段間交界線的平均顯現(xiàn)時間較改良膨脹萎陷法組明顯縮短，理所當然，熒光法組的手術(shù)時間也短于改良膨脹萎陷法組，平均兩組手術(shù)時間相差約23 min。我們認為，熒光法縮短手術(shù)時間可能是由于良好的手術(shù)視野和較快呈現(xiàn)的清晰段間交界線，因為基于肺循環(huán)血流量的熒光法，不需要肺再膨脹。此外，在改良膨脹萎陷法中，需要經(jīng)驗非常豐富的麻醉師高度參與，這也不受主刀醫(yī)師的能力控制。而且，肺再完全膨脹阻擋干擾了手術(shù)視野，導致在單孔胸腔鏡的背景下手術(shù)操作空間不足，增加了手術(shù)難度，尤其是肺氣腫患者，可能需要更長的時間進行肺萎陷，段間交界線不能較清晰顯示。還有一點，再膨脹的肺實質(zhì)不易從較小的單孔切口處取出，標本容易碎裂，導致病灶觸診困難，可能進一步延長切口，加重了患者術(shù)后胸部疼痛。從理論上講，手術(shù)時間縮短可以顯示出更好的圍手術(shù)期效果，加速患者的康復。本研究發(fā)現(xiàn)，兩組患者的圍手術(shù)期并發(fā)癥、術(shù)后長時間肺部漏氣（診斷標準：漏氣量>50 mL/min，持續(xù)時間超過7 d）存在較為明顯的統(tǒng)計學差異。在改良膨脹萎陷法組中有較高比例發(fā)生術(shù)后長時間漏氣，尤其是在段間交界線不能清晰顯示的患者中，這可能是由于段間交界線顯示不清楚，需要使用超聲刀或電凝勾將段門完全打開，以沿段間靜脈走行判斷段間交界線，而段間靜脈通常位于肺組織深部，切開更多肺段間組織，可能導致更多的肺組織破損，導致術(shù)后更高比例的漏氣，尤其是肺質(zhì)量本身就比較差的患者[22,23]，雖然本研究在段間交界面的處理上使用奈維或纖維蛋白膠覆蓋創(chuàng)面以減少術(shù)后肺漏氣，但是仍有較高發(fā)生率，對于這一結(jié)果尚不明確是由于治療策略差異的原因，還是與本研究樣本相對較小有關(guān)，需要后續(xù)進一步研究具體分析。然而，本研究發(fā)現(xiàn)兩組之間在其他的圍手術(shù)期結(jié)果方面并沒有統(tǒng)計學差異。盡管熒光法組顯示出術(shù)中出血量減少、胸管持續(xù)時間和術(shù)后住院時間縮短的趨勢，但差異沒有達到統(tǒng)計學意義。此外，術(shù)后長時間漏氣患者的胸管持續(xù)時間中位數(shù)為8.2 d。長時間的漏氣肯定會延長胸管的拔除時間。這種矛盾可能與長期漏氣的比例相對較小和樣本量有限有關(guān)。由于重建的動態(tài)3D圖像放置在操作者屏幕前進行術(shù)中實時導航，可以最大限度地減少肺段血管和支氣管的意外損傷，提高清晰段間交界線的識別率。這也可能解釋了本研究中兩組術(shù)中出血量小、切緣均足夠充分的原因。

本研究有一些局限性。首先，與其他回顧性研究一樣，潛在的選擇偏差無法避免。其次，PINPOINT熒光成像系統(tǒng)的成本相對較高，但是本中心購買的此昂貴設備對患者來說并沒有經(jīng)濟負擔，不需要額外的手術(shù)費用。在本院，熒光胸腔鏡設備可以代替標準的胸腔鏡由不同的手術(shù)團隊進行大部分胸腔手術(shù)，因為PINPOINT熒光成像系統(tǒng)與標準胸腔鏡系統(tǒng)具有大部分相同的參數(shù)規(guī)格，減少了重新購買其他胸腔鏡設備的費用。第三，之前的多項研究[14,24]已經(jīng)證實，靜脈注射吲哚菁綠是安全，可以在胸外科手術(shù)中使用。在本研究中，無論患者的體重如何，統(tǒng)一使用5 mg的標準劑量ICG足夠呈現(xiàn)出清晰的段間交界線，而且沒有發(fā)生ICG相關(guān)的并發(fā)癥。在本研究中ICG的使用劑量與日本報道[25,26]相比仍有較大差異，我們認為這可能是由于熒光設備對近紅外光的識別靈敏度不同所致。我們使用了PINPOINT熒光成像系統(tǒng)，日本團隊使用了Olympus熒光設備（Olympus Co., Ltd,Tokyo, Japan），此外，如此小劑量的ICG還提高了手術(shù)的安全性，而且沒有藥物毒性。第四，本研究也發(fā)現(xiàn)與日本團隊報道的同樣問題，就是熒光法顯示的段間交界線染色持續(xù)時間相對較短，因此，在注射ICG后，準備好快速用電凝棒在臟層胸膜上標記段間交界線是非常重要的。由于熒光發(fā)產(chǎn)生的段間交界線是通過顏色差異可視化的，本研究沒有發(fā)現(xiàn)在幾分鐘內(nèi)使用電凝棒在臟層胸膜上標記是一種限制，而且本研究使用的ICG劑量非常小，多次注射協(xié)助段間交界線的呈現(xiàn)也是安全可行的。

綜上所述，熒光法可以高度準確地識別段間交界線，使得解剖性肺段切除的手術(shù)流程更加簡單、更加快速，相比改良膨脹萎陷法，其具有清晰呈現(xiàn)段間交界線的時間縮短、對手術(shù)視野干擾小、加快手術(shù)時間等顯著優(yōu)勢，同時確保了足夠的手術(shù)切緣寬度，符合腫瘤學要求，因此熒光法有可能成為一種可行且有效的技術(shù)，以提高單孔胸腔鏡肺段切除術(shù)的質(zhì)量，值得推廣應用。

Author contributions

Sun YG and Shao F conceived and designed the study.Sun YG, Zhang Q and Shao F performed the experiments. Sun YG, Zhang Q, Shao F and Wang Z analyzed the data. Sun YG and Wang Z contributed analysis tools. Sun YG and Shao F provided critical inputs on design, analysis, and interpretation of the study. All the authors had access to the data. All authors read and approved the final manuscript as submitted.