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新闻
用定量计算机断层扫描分析预测裂缝完整性 2026-04-01

用定量计算机断层扫描分析预测裂缝完整性

The Prediction of Fissure Integrity by Quantitative Computed Tomography Analysis

Noro et al.

**中文内容仅供参考,一切以英文原文为准。

背景


肺叶切除术仍然是早期肺癌的首选治疗方法。实际上,视频辅助胸腔镜(VATS) 肺叶切除术是首选方法,因为其术后发病率和死亡率较低,并且与开放肺叶切除术的肿瘤效果相似。然而,VATS肺叶切除术是一项要求很高的手术,肺裂完整性(FI)的程度是胸外科医生经常处理的一个重要问题。不完全性叶间裂会增加手术难度,影响术后预后。

目前,多平面重建中的高分辨率计算机断层扫描(CT)扫描用于评估FI程度,但观察者间的可变性和操作者的经验限制了该策略的诊断准确性。在过去几年中,人们越来越关注通过定量CT(QCT)扫描来确定FI的程度,以选择计划使用单向支气管内瓣膜(EBVs)进行支气管镜肺容积减少(BLVR)的肺气肿患者。

本研究比较了视觉CT分析和QCT分析的准确性,以确定接受VATS肺叶切除术的患者的FI程度,还评估了FI对手术结果的影响。

材料与方法


研究设计

这是一项回顾性单中心研究,纳入了2019年9月至2022年1月期间接受VATS肺叶切除术治疗非小细胞肺癌(NSCLC)的所有连续患者。作者将以下临床资料排除在分析之外:(1)FI视觉CT分析、QCT分析和术中分析数据不完整的患者;(2)术后预后资料不完整的患者。

通过视觉和QCT分析回顾每位患者术前胸部CT扫描,并将靶叶间裂分为完整或不完整。视觉检测是由两名独立的观察者对QTC分析和术中结果进行盲测。不一致的结果由第三位观察员解决。以术中检查结果为参考方法,计算视觉法和QCT法定义裂隙完整性的诊断准确率(因变量),并进行统计学比较(主要终点)。FI对手术结果的影响也被定义(次要终点)。

该研究得到了机构当地伦理委员会的批准(批准号为225/18)。所有纳入研究的患者都给予了VATS肺叶切除术的书面知情同意,并且他们知道他们的数据可以匿名用于科学目的。

研究人群

根据标准肿瘤学原则,对早期肺癌(I 期和 II 期)患者进行 VATS 肺叶切除术。所有患者均进行了术前检查,如碘造影剂、全身CT和正电子发射断层扫描(PET)成像。在CT 和/或 PET 上疑似纵隔淋巴结有肿瘤受累的患者行细针穿刺支气管内超声活检和/或纵隔镜检查,以排除 N2 站淋巴结受累。进行标准心肺检查以确定患者是否适合手术。

记录每位患者的人口统计学数据(手术时的年龄、性别)、体重指数、危险因素暴露程度、吸烟习惯、术前合并症、肺功能状态和肿瘤特征(一侧和大小)。还获得围手术期和术后结局的相关数据,包括手术时间(分钟)、术中失血量 (mL)、输血量、胸腔引流时间(天)、住院时间(LHOS)(天)、主要发病率(根据 Clavien-Dindo 分类系统定义为 3 级或更高)和 30 天内死亡率。

视觉CT裂隙分析

所有CT检查均使用64位多层CT(64- MDCT)单位,注射造影剂,充分吸气和呼吸暂停。采集到的数据使用标准和高分辨率滤波器,以0.5 mm的间隔在1 mm的切片中重建。随后,在矢状面、轴状面和冠状面上分析目标肺叶和相邻肺叶之间的裂缝。如果目标叶对应于下叶(右或左)或左上叶,则对斜裂进行评估FI评分。当目标叶对应于右上叶时,在斜裂的上半部分和水平裂的上下部分评估 FI。在矢状面、轴状面和冠状面,FI评分分别为≥90%或<90%时,裂隙被定义为完整或不完整。

QCT裂隙分析

QCT分析使用StratX软件(PulmonX Inc.,雷德伍德城,加利福尼亚州,美国)进行。术前CT图像以DICOM格式上传至StratX平台。使用经过验证的算法对数据进行分析,结果在2至3个工作日内完成。最终报告显示了有关FI、肺气肿密度和肺叶容积的相关信息。这项研究仅评估了有关FI的数据,分为三个亚组:FI≥95%(连续黑线),FI在80%至95%之间(连续灰线)和FI<80%(虚线灰线)。如前所述,裂隙被定义为完全或不完全,具体取决于FI评分分别是≥95%还是<95%。

术中裂隙分析

所有病例均采用标准前三门静脉入路,肺切除术遵循肺叶切除术的经典原则。在手术结束时,进行完整的淋巴结切除术。放置一根胸管,在无漏气且24小时内排出的液体< 200-250 mL时拔管。同一位外科医生(A.F.)执行所有手术,并使用以下的标准化评分系统来定义FI的程度:

·0 级:裂片分离良好,裂隙完全完整。 

·1 级:完全性内脏裂,FI 完整性超过 70%。

·2 级:部分明显的内脏裂隙,FI 完整度为 30% 至 70%。 

·3 级:无明显的裂隙线,FI缺失 30%完整性。

正如Li等人先前报道的那样,在评分为0-1或评分为≥2的情况下,裂缝被定义为完整或不完整。

统计分析

连续变量以平均标准差表示,分类变量以绝对数量和百分比表示。以术中发现为参考方法,计算每种方法定义完全裂隙的敏感性、特异性、阳性预测值(PPV)、阴性预测值(NPV)和诊断准确性(因变量)。通过K指数确定视觉和QCT分析与术中分析的一致性; 诊断准确性的差异采用McNemar精确检验,连续变量和分类变量的比较分别采用t检验和卡方检验。p值为<0.05被认为有统计学意义。使用MedCalc统计软件(12.3版,布罗克大街 52 号,玛丽亚凯尔克,比利时)进行分析。

结果


在研究期间,109例患者接受了 VATS 肺叶切除术。12例患者因术前CT扫描质量差缺乏QCT评估而被排除,4例患者因术后预后数据不完整而被排除。因此,本研究的研究人群包括93例患者(►图 1)。如►图 2所示,基于术中分析,7例(7.5%)患者为0级,26例(28%)患者为1级;42例(45%)患者2级;18例(19%)患者3级。其中,33例患者(36%)为完全裂隙,60例(64%)为不完全裂隙。►表1总结了各研究组的特征。平均年龄为69岁±8.5岁;其中,大多数是男性(79%)。26例(28%)患者接受右上肺叶切除术,28例(30%)接受左上叶切除术;20例(21.5%)接受右下肺叶切除术,19例(20.5%)接受左下肺叶切除术。两个研究组在人口统计学变量、术前合并症、肺功能和肿瘤特征方面没有统计学上的显著差异。

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图1. 本研究的工作流程图

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图2. 根据术中分析,研究人群包括7名(7.5%)0级(A)患者,26名(28%)1级(B),42名(45%)2级(C),18名(19%)3级(C)裂隙完整性。

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表1. 研究人群的特征。

视觉CT分析和QCT分析定义FI的诊断准确性

视觉分析:该方法正确识别了33例病例中的19例(58%)和60例中的56例(93%)存在不完全裂隙。敏感性、特异性、PPV、NPV和诊断准确率分别为58%、93%、83%、80%和81%。

QCT裂隙分析:该策略正确识别了33例病例中的29例(88%)和60例病例中的58例(97%)存在不完全裂隙。敏感性、特异性、PPV、NPV和诊断准确率分别为88%、96%、93%、93%和93%。

与视觉CT分析相比,QCT显示K值更高(0.85 vs.0.55),诊断准确率更高(93 vs.81%;p=0.01)。►图3和►图4中报告了视觉分析、QCT分析和术中分析之间的一致结果,而►图5显示QCT与术中分析的结果一致。

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图3. 视觉(A)、定量(B)和术中(C)分析证实,一名 73 岁男性因腺癌接受胸腔镜左上叶切除术,裂隙完全完整。肺动脉在裂隙底部清晰可见。

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图4. 视觉(A)、定量(B)和术中(C)分析证实,一名 67 岁女性因腺癌接受胸腔镜左下叶切除术,存在不完全裂隙。

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图5. 视觉分析(A)显示右上叶和右下叶之间存在不完全裂隙,在定量分析(B)和术中分析(C)中显示完全裂隙。这名 71 岁男性因鳞状细胞癌接受了胸腔镜右下叶切除术。

手术结果

结果汇总见►表2。未发生重大术中并发症或死亡事件。不完全裂与完全裂相比,手术时间明显更长(248±37vs.174±25分钟;p=0.003)、胸管持续时间延长(11.8±2.5 vs. 6.3±1.3天; p=0.01)、LHOS (12.6±3.8 vs.7.1±2.4; p=0.01)和更高的术后漏气率(23vs.0%;p=0.03)。在所有的情况下,持续的空气泄漏都会自行解决,而不需要进一步的干预。

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表2. 手术结果比较。

讨论


不完全裂隙对胸外科医生来说是一个挑战,增加了 VATS 肺叶切除术的难度,特别是在学习曲线的早期阶段。不完全裂隙、致密粘连、矽肺淋巴结肿大和解剖畸形是 VATS 肺叶切除术中转化的主要原因。一些作者使用标准的CT扫描来定义FI,但观察者之间的差异、操作者的经验以及肺气肿等肺部疾病的存在限制了该方法的准确性和可重复性。为了克服这些限制,本研究评估了QCT分析的诊断准确性,以确定接受QCT肺叶切除术的患者的FI,这是迄今尚未报道的问题。

首先,本研究表明,与视觉CT分析相比,QCT分析在定义FI程度方面具有更高的准确性。这些结果与之前的研究一致,发现QCT分析在计划进行EBV的BLVR肺气肿患者的FI评分方面优于视觉CT分析。然而,在这些研究中,瓣膜治疗后获得的肺不张间接证明了 QCT 分析定义 FI 的准确性,但由于所有患者都接受了支气管镜下肺体积缩小,因此无法定义裂隙的真正解剖完整性。相反,本文的新颖性和优势在于QCT分析的结果与胸腔镜下术中大叶间裂的发现相关。因此,先前研究的结果是开展这项工作的起点,在视觉分析中,该研究使用了与QCT分析评估FI相同的策略,但在临床背景下与计划进行胸腔镜肺叶切除术的患者不同。同样,Schieman等和Kent等评估了视觉CT分析与术中分析之间的一致性,以确定接受肺切除术的患者的FI程度。在这两项研究中,视觉分析都无法准确预测手术中发现的肺裂的完整性。然而,系列QCT分析发现33例中有4例无法识别完全性裂隙,60例中有2例无法识别不完全性裂缝。从理论上讲,计算机分析确定了手术过程中可能被人工术中分析遗漏的裂缝中存在的小间隙。术前CT扫描质量差是另一个解释。作为一项回顾性研究,术前CT方案的设计并不是为了输入到StratX分析中,因此它可能不是QCT分析的最佳方案,导致FI评分被低估。

其次,本研究结果证实了不完全裂隙的存在增加了VATS肺叶切除术的难度,这表现为手术时间较长,失血量较高。此外,不完全裂隙患者的持续漏气率更高,导致胸腔引流和住院时间延长。从技术上讲,不完全裂隙的存在掩盖了肺动脉,导致肺损伤和术后漏气的风险增加。本研究结果与李等人的结果一致,他们回顾性分析了563例接受VATS肺叶切除术治疗NSCLC的患者的临床结果。与完全裂隙患者(n=373)相比,不完全裂隙患者(n=190)的总发病率明显更高,住院时间更长。显然,本研究的回顾性性质不允许作者证明术前通过QCT分析评估FI对手术结果的真正影响。然而,作者认为他们的策略可以通过选择最适合的VATS肺叶切除术患者来改善手术效果。不完全性叶间裂增加了VATS肺叶切除术的手术难度,是术后主要和次要并发症的预测因素。肺叶间入路肺动脉损伤内脏胸膜的风险可能导致术后长时间漏气,从而延长住院时间和延迟辅助治疗。因此,在手术前了解不完全裂隙的存在可能非常有用,特别是对于微创手术经验有限的外科医生。这使得外科医生可以计划一种替代传统肺叶切除术的策略,成功地处理不完全性肺叶间裂,防止术后持续漏气,并有助于降低不完全叶间裂病例的转化率。

研究局限性


本研究有几个局限性,在得出明确的结论之前应该加以考虑。(1)本研究的回顾性、小样本量是主要局限性。(2)视觉CT分析和术中分析的结果分别取决于放射科医生和外科医生的决定,使其难以重复。此外,本研究仅涉及一名定义裂隙级别的外科医生,然后将其与QCT和视觉分析相关联。因此,两名外科医生之间缺乏共识可能会影响结果。(3)尽管StratX分别量化了斜裂和水平裂的完整性,但在本分析中,只包括了斜裂。这一决定是基于水平裂缝几乎总是不完整的事实,从技术角度来看,知道它们是否完整与手术无关,因为肺动脉(PA)的途径永远不会被小裂隙掩盖。(4) StratX 的结果对于计划进行解剖性肺切除术的患者的评估可能并不理想。具体来说,QCT分析将裂缝定义为完整或不完整,但它不能确定裂缝在哪一部分是不完整的。这种缺失的信息可能对外科医生有用,特别是对于计划进行小叶下切除术作为节段切除术的患者。

结论


术前评估FI程度可能特别适用于处于早期学习曲线的外科医生,因为不完全叶间裂的存在增加了VATS肺叶切除术的难度和持续漏气的风险。与视觉 CT 分析相比,QCT 分析更好地定义了 FI,并且可以将其添加到标准的术前检查中,以选择最合适的 VATS 肺叶切除术候选者。显然,由于研究的回顾性和样本量小,研究结果应该通过进一步的前瞻性研究来证实。

点评


本研究创新性地采用定量计算机断层扫描(QCT)分析预测肺叶切除术中的肺裂完整性(FI),较传统视觉CT分析显著提高了诊断准确性。其优势在于直接关联了QCT结果与术中实际观察,为胸外科医生提供了更可靠的术前评估工具。然而,研究存在回顾性设计和样本量小等局限,未来需通过更大规模的前瞻性研究来进一步验证其结论,以推广至临床常规应用。

本期中文内容

阳茜雅

/初稿

涂 治

/初审

范成铭

/校审

范成铭,博士

The Thoracic and Cardiovascular Surgeon 编委

中南大学湘雅二医院

外科学博士,药学博士后,副研究员,博士研究生导师,中南大学湘雅二医院心血管外科主治医师,中华志愿者协会中西医结合专家志愿者委员会心外科专业组常务委员,中国研究型医院学会心脏瓣膜病专业委员会青年委员,湖南省医学会胸心血管外科学专业委员会青年委员,美国阿拉巴马大学伯明翰分校生物医学工程学系国家公派联合培养博士,中南大学十佳大学生、中南大学湘雅二医院青年岗位能手、十佳青年、湖南省卫生健康高层次人才,中南大学“升华学者计划”优秀青年人才。美国胸外科协会(AATS) Evarts A. Graham Memorial Traveling Fellowship 2023年获得者(首位获得该奖项的国内心外科医生,每年仅资助一名心外科医师)。美国Samuel and Jean Frankel心血管中心Fellow。荷兰Catharina医院心胸外科Fellow,比利时Cliniques universitaires Saint-Luc医院心胸血管外科Fellow。主持国家自然科学基金2项、湖南省优秀青年科研基金、湖南省优秀博士后基金各1项,先后获省优秀博士研究生学位论文奖、湖南省医学科技一等奖2项,科技进步二等奖1项,医学十大临床创新技术奖1项。主要研究方向为缺血性心脏病的细胞相关治疗研究,以第一或通讯作者身份在国内外学术期刊发表学术论文30余篇,现担任SCI期刊:Journal of the Renin-Angiotensin-Aldosterone System主编、Clinical and Experimental Hypertension主编,Journal of Cardiothoracic Surgery、BMC Bioinformatics副主编,Clinical Case Reports高级主编,European Journal of Medical Research副主编及心脏病学栏目主编,BioMed Research International、PLoS ONE、PeerJ学术主编,BMC Medicine、Reviews in Cardiovascular Medicine、Thoracic and Cardiovascular Surgeon、BMC Cardiovascular Disorders等多本SCI杂志编委。


德国胸心血管外科学会会刊。

The Thoracic and Cardiovascular Surgeon 发表来自国际公认的胸心血管外科医师、心脏病学家、麻醉学家、生理学家和病理学家的最高标准文章。本刊是这一领域工作者的重要资源。

原创论文、简讯、综述和重要会议公告将报告关键的临床进展,同时为读者提供心血管和胸外科的理论背景。病例报告在我们的开放获取姊妹期刊The Thoracic and Cardiovascular Surgeon Reports上发表。