引用本文： 李響, 朱燚寧, 吳衛兵, 朱全, 袁梅, 陳亮, 王俊. 肺結節三維空間位置判定方法及臨床意義. 中國胸心血管外科臨床雜志, 2021, 28(3): 305-310. doi: 10.7507/1007-4848.202010006 復制
隨著影像技術的發展和普遍應用，肺結節檢出率逐步提高[1]。在這些檢出肺結節的患者中，大約有 1%～2% 的患者需接受手術治療。以病灶為中心，肺亞段為手術單元的手術規劃策略正逐步成為亞肺葉切除手術的核心手段[2-3]，而制定個體化手術方案時需要參照的重要因素之一就是肺結節位置。傳統影像診斷中將肺分為上、中、下三野和內、中、外三帶[4]，既往的亞肺葉切除手術適應證中提及的“外周結節”的概念也是基于傳統影像診斷的概念。然而，隨著三維重建技術的逐步成熟和廣泛應用，傳統影像學界定的外周結節在三維影像中可能并非位于外周，這種誤判也會對當下提出的“精準治療”的手術要求帶來困擾。據此，本研究旨在分析二維和三維影像中肺結節位置分布的差異，探討肺結節三維空間位置的定義方法及其在臨床手術規劃中的應用價值。
1 資料與方法
1.1 臨床資料
選擇 2018 年 12 月至 2019 年 12 月期間在南京醫科大學第一附屬醫院完成亞肺葉切除手術的 105 例患者，其中男 28 例、女 77 例，年齡（57.21±13.19）歲。納入標準：肺結節病灶最大徑≤2 cm，磨玻璃密度影（GGO）成分≥50%，腫瘤距切緣距離≥2 cm 或腫瘤直徑；術中快速病理提示為原位腺癌（AIS）、微浸潤腺癌（MIA）、貼壁或腺泡為主型肺腺癌；資料完整且患者及其家屬簽署知情同意書。排除標準：三維重建影像未能顯示四級支氣管結構病例。
1.2 測量方法
（1）二維分區法：在二維圖像中，分別將兩側肺縱行三等份，分為內、中、外三帶，根據結節在 CT 圖像中所處區域劃分位置；見圖1a。（2）三維分區法：在三維圖像中，將結節所在肺葉支氣管開口中心與結節中心連線，延伸該線至臟層胸膜輪廓，旋轉三維圖像，在該線段最長徑視圖中將線段三等份，從而確定出結節在肺中的內區、中區、外區位置；見圖1b。（3）我們利用 RadiAnt DICOM Viewer 軟件中的 3D 多平面重建功能，同時觀察冠狀位、矢狀位和橫斷位影像，先在橫斷位中定位到結節的位置，然后旋轉坐標軸，在矢狀位中出現該結節所在肺葉支氣管開口時停止旋轉，測量出結節所在肺葉支氣管開口中心與結節中心的距離，以及該線延長至臟層胸膜的距離，計算出結節的外周比例，以此驗證三維影像中位置判定的準確性；見圖2。
圖1
肺野內中外的劃分
a：二維圖像中外帶、中帶、內帶示意；b：三維圖像中外區、中區、內區示意
圖2
在 RadiAnt DICOM Viewer 軟件中結節深度的測量方法
a：冠狀位；b：橫斷位；c：矢狀位
1.3 深度比定義
肺結節在肺野中的深度暫無明確且公認的定量表示方式，本中心提出以距肺門深度百分比作為判定標準，具體計算方法如下：在以 CT 數據三維重建的模型中，取結節所在肺葉的葉支氣管開口中心為 O 點，取結節中心為 A 點，連接 OA 并向外延長，與臟層胸膜相交于 B 點，則 BA/BO 的數值可近似代表結節距離肺門的深度比，從 0～100.0% 表示結節由緊貼胸膜逐漸深入至肺門中心[5]；見圖3。深度比 0～33.3%、33.4%～66.6%、66.7%～100.0% 的結節分別定義為外區、中區、內區結節。
圖3
肺結節在三維圖像中的深度比定義
取結節所在肺葉的葉支氣管開口中心為 O 點，取結節中心為 A 點，連接 OA 并向外延長，與臟層胸膜相交于 B 點，則 BA/BO 的數值可近似代表結節距離肺門的深度比，從 0～100.0% 表示結節由緊貼胸膜逐漸深入至肺門中心
1.4 統計學分析
使用 SPSS 21.0 進行統計學分析。符合正態分布的計量資料以均數±標準差（
±s）表示。計數資料以頻數和百分比（%）表示，組間比較采用卡方檢驗或 Fisher 確切概率法。P<0.05 為差異有統計學意義。
1.5 倫理審查
本研究已通過南京醫科大學第一附屬醫院倫理委員會審批，批準號：2019-SR-266。
2 結果
2.1 結節分布
在選取的 105 例病例中，結節所在肺葉位置分別為右上葉 30 例、右中葉 6 例、右下葉 19 例、左上葉 33 例、左下葉 17 例。在二維圖像中，右上葉結節分布為內帶 5 例（16.67%）、中帶 11 例（36.67%）、外帶 14 例（46.67%）；右中葉結節分布為內帶 0 例（0.00%）、中帶 2 例（33.33%）、外帶 4 例（66.67%）；右下葉結節分布為內帶 3 例（15.79%）、中帶 7 例（36.84%）、外帶 9 例（47.37%）。左上肺結節分布為內帶 4 例（12.12%）、中帶 12 例（36.36%）、外帶 17 例（51.52%）；左下肺結節分布為內帶 4 例（23.53%）、中帶 5 例（29.42%）、外帶 8 例（47.06%）。在三維圖像中，右上葉結節分布為內區 0 例（0.00%）、中區 9 例（30.00%）、外區 21 例（70.00%）；右中葉結節分布為內區 0 例（0.00%）、中區 1 例（16.67%）、外區 5 例（83.33%）；右下葉結節分布為內區 1 例（5.26%）、中區 6 例（31.58%）、外區 12 例（63.16%）。左上肺結節分布為內區 0 例（0.00%）、中區 8 例（24.24%）、外區 25 例（75.76%）；左下肺結節分布為內區 1 例（5.88%）、中區 3 例（17.65%）、外區 13 例（76.47%）；見表1。
表1
二維和三維圖像中肺結節位置分布情況（例）
2.2 兩種方法的比較
共有 30 例在兩種位置判定方法中存在差異，其中右上肺 10 例、右中肺 1 例、右下肺 5 例、左上肺 8 例、左下肺 6 例。在各個肺葉中的具體差異見表2。匯總分析，1 例在二維中位于外帶而在三維中位于中區，15 例在二維中位于中帶而在三維中位于外區，10 例在二維中位于內帶而在三維中位于外區，4 例在二維中位于內帶而在三維中位于中區，一共有 25 例在二維中位于內帶、中帶的結節在三維中位于外區。總體差異有統計學意義（P<0.05）。兩種方法在不同肺葉中判定的一致率分別為右上肺 66.67%、右中肺 83.33%、右下肺 73.68%、左上肺 75.76%、左下肺 64.71%。從各個肺葉來看，在右上肺（P=0.014）和左上肺（P=0.019）中兩種方法差異具有統計學意義，而在右中肺（P=1.000）、右下肺（P=0.460）和左下肺（P=0.162）中差異沒有統計學意義。
表2
二維和三維結節位置的比較（例）
3 討論
近年來，隨著低劑量螺旋 CT 的普及和廣泛應用，早期肺癌的檢出率日益提升[6-7]。目前，外科手術仍然是治療早期肺癌的首選方式。自 1995 年 LCSG（Lung Cancer Study Group）研究結果發布，肺葉切除術一直被認為是肺癌治療的標準方案[8-9]，而亞肺葉切除通常作為不能耐受肺葉切除患者的妥協性切除方案[10]。然而，越來越多的證據表明：在治療Ⅰ期非小細胞肺癌時，亞肺葉切除術可以達到與肺葉切除術類似的腫瘤學效果，并可保留患者更多的肺功能[11-13]，但亞肺葉切除術的適應證一直是爭議的焦點。美國國立綜合癌癥網絡（National Comprehensive Cancer Network，NCCN）指南提出 CT 顯示為肺周圍型非侵襲性病變（位于肺實質外側 1/3），且病變直徑<2 cm 的結節可行亞肺葉切除術[14]。然而，使用傳統二維 CT 圖像內帶、中帶、外帶的三分法確定結節位置，并以此作為規劃手術方式的依據并不完全準確，一部分在二維圖像中位于內帶、中帶的結節實際上在三維圖像中位于外周區域，此類病灶依然可以行亞肺葉切除術；見圖4。因此我們提出使用深度比的方法在三維圖像重新定義結節在肺內區、中區、外區的位置，從而更合理地進行術前規劃，有利于確定最合適的手術方式。
圖4
二維和三維分法的差異
a：二維判定在中帶，實際靠肺尖；b：二維判定在中帶，實際靠膈面；c：二維判定在內帶，實際靠心緣面胸膜下
本研究結果表明，基于深度比的肺結節三維位置定義方法與傳統二維定義方法存在差異，其中最為常見的是在二維影像中位于內帶、中帶的結節在三維影像中位于外周區域。此類結節在以傳統位置劃分方法進行手術規劃時是排除于亞肺葉切除手術指征之外的，而通過三維影像深度比方法進行手術規劃時，顯示結節位于外區，使用智能切緣球規劃技術確保了亞肺葉切除術的可行性和安全性；見圖1b。同時我們發現：雖然兩種判定方法在一致率上有較大差異，并且整體的差異具有統計學意義，但從不同肺葉中來看，只有兩肺上葉的判定差異具有統計學意義，而中葉和下葉的差異不具有統計學意義。一方面可能是因為病例數較少，另一方面可能與上、下肺解剖形態特征有關，上肺較為圓鈍，形態受心包和膈面的影響較小，且上肺各級支氣管間夾角較大，呈張開趨勢，而下肺各級支氣管間夾角較小，呈收攏趨勢，位于下葉的結節往往涉及毗鄰的多個肺段，肺段切除的規劃與上葉相比相對更為困難。并且由于右中肺葉體積較小，在實際手術中通常不行亞肺葉切除術，因此右中肺的病例數很少，深度比方法在右肺中葉的應用也有待進一步研究。
在實際測量過程中我們還發現：雖然我們使用冠狀位、矢狀位和橫斷位標測方法驗證了三維重建深度比的可靠性。但這兩種測量方法仍存在相同的局限性。比如，當結節位于主動脈弓旁、肺裂附近或距離膈肌較近時，結節中心與所在肺葉支氣管開口中心連線的延長線至臟層胸膜的距離會比實際情況要長，甚至出現穿越肺裂的情況，從而導致結節外周比的測量誤差，對結節位置的判斷產生影響，因此本方法在特殊區域的測量使用需要結合實際情況。
綜上所述，基于深度比方法在三維影像中判定肺結節位置的新方法具有重要臨床意義和實用價值。該方法與傳統二維影像三分區方法的差異對既往亞肺葉切除手術指征提出了新的考量。將二維和三維相結合，更準確地判定結節所處解剖區域，構建以病灶為中心、亞段為單位的術前規劃策略，可以合理設計肺段、肺亞段、聯合亞段等手術方案，在保證腫瘤學療效的同時，盡可能多地保留患者的肺組織，具有重要臨床意義。
利益沖突：無。
作者貢獻：王俊負責論文總體設想和設計；李響負責數據整理和論文撰寫；朱燚寧負責數據收集和統計分析；吳衛兵、朱全、袁梅負責論文部分設計；陳亮負責論文審閱與修改。
隨著影像技術的發展和普遍應用，肺結節檢出率逐步提高[1]。在這些檢出肺結節的患者中，大約有 1%～2% 的患者需接受手術治療。以病灶為中心，肺亞段為手術單元的手術規劃策略正逐步成為亞肺葉切除手術的核心手段[2-3]，而制定個體化手術方案時需要參照的重要因素之一就是肺結節位置。傳統影像診斷中將肺分為上、中、下三野和內、中、外三帶[4]，既往的亞肺葉切除手術適應證中提及的“外周結節”的概念也是基于傳統影像診斷的概念。然而，隨著三維重建技術的逐步成熟和廣泛應用，傳統影像學界定的外周結節在三維影像中可能并非位于外周，這種誤判也會對當下提出的“精準治療”的手術要求帶來困擾。據此，本研究旨在分析二維和三維影像中肺結節位置分布的差異，探討肺結節三維空間位置的定義方法及其在臨床手術規劃中的應用價值。
1 資料與方法
1.1 臨床資料
選擇 2018 年 12 月至 2019 年 12 月期間在南京醫科大學第一附屬醫院完成亞肺葉切除手術的 105 例患者，其中男 28 例、女 77 例，年齡（57.21±13.19）歲。納入標準：肺結節病灶最大徑≤2 cm，磨玻璃密度影（GGO）成分≥50%，腫瘤距切緣距離≥2 cm 或腫瘤直徑；術中快速病理提示為原位腺癌（AIS）、微浸潤腺癌（MIA）、貼壁或腺泡為主型肺腺癌；資料完整且患者及其家屬簽署知情同意書。排除標準：三維重建影像未能顯示四級支氣管結構病例。
1.2 測量方法
（1）二維分區法：在二維圖像中，分別將兩側肺縱行三等份，分為內、中、外三帶，根據結節在 CT 圖像中所處區域劃分位置；見圖1a。（2）三維分區法：在三維圖像中，將結節所在肺葉支氣管開口中心與結節中心連線，延伸該線至臟層胸膜輪廓，旋轉三維圖像，在該線段最長徑視圖中將線段三等份，從而確定出結節在肺中的內區、中區、外區位置；見圖1b。（3）我們利用 RadiAnt DICOM Viewer 軟件中的 3D 多平面重建功能，同時觀察冠狀位、矢狀位和橫斷位影像，先在橫斷位中定位到結節的位置，然后旋轉坐標軸，在矢狀位中出現該結節所在肺葉支氣管開口時停止旋轉，測量出結節所在肺葉支氣管開口中心與結節中心的距離，以及該線延長至臟層胸膜的距離，計算出結節的外周比例，以此驗證三維影像中位置判定的準確性；見圖2。
圖1
肺野內中外的劃分
a：二維圖像中外帶、中帶、內帶示意；b：三維圖像中外區、中區、內區示意
圖2
在 RadiAnt DICOM Viewer 軟件中結節深度的測量方法
a：冠狀位；b：橫斷位；c：矢狀位
1.3 深度比定義
肺結節在肺野中的深度暫無明確且公認的定量表示方式，本中心提出以距肺門深度百分比作為判定標準，具體計算方法如下：在以 CT 數據三維重建的模型中，取結節所在肺葉的葉支氣管開口中心為 O 點，取結節中心為 A 點，連接 OA 并向外延長，與臟層胸膜相交于 B 點，則 BA/BO 的數值可近似代表結節距離肺門的深度比，從 0～100.0% 表示結節由緊貼胸膜逐漸深入至肺門中心[5]；見圖3。深度比 0～33.3%、33.4%～66.6%、66.7%～100.0% 的結節分別定義為外區、中區、內區結節。
圖3
肺結節在三維圖像中的深度比定義
取結節所在肺葉的葉支氣管開口中心為 O 點，取結節中心為 A 點，連接 OA 并向外延長，與臟層胸膜相交于 B 點，則 BA/BO 的數值可近似代表結節距離肺門的深度比，從 0～100.0% 表示結節由緊貼胸膜逐漸深入至肺門中心
1.4 統計學分析
使用 SPSS 21.0 進行統計學分析。符合正態分布的計量資料以均數±標準差（±s）表示。計數資料以頻數和百分比（%）表示，組間比較采用卡方檢驗或 Fisher 確切概率法。P<0.05 為差異有統計學意義。
1.5 倫理審查
本研究已通過南京醫科大學第一附屬醫院倫理委員會審批，批準號：2019-SR-266。
2 結果
2.1 結節分布
在選取的 105 例病例中，結節所在肺葉位置分別為右上葉 30 例、右中葉 6 例、右下葉 19 例、左上葉 33 例、左下葉 17 例。在二維圖像中，右上葉結節分布為內帶 5 例（16.67%）、中帶 11 例（36.67%）、外帶 14 例（46.67%）；右中葉結節分布為內帶 0 例（0.00%）、中帶 2 例（33.33%）、外帶 4 例（66.67%）；右下葉結節分布為內帶 3 例（15.79%）、中帶 7 例（36.84%）、外帶 9 例（47.37%）。左上肺結節分布為內帶 4 例（12.12%）、中帶 12 例（36.36%）、外帶 17 例（51.52%）；左下肺結節分布為內帶 4 例（23.53%）、中帶 5 例（29.42%）、外帶 8 例（47.06%）。在三維圖像中，右上葉結節分布為內區 0 例（0.00%）、中區 9 例（30.00%）、外區 21 例（70.00%）；右中葉結節分布為內區 0 例（0.00%）、中區 1 例（16.67%）、外區 5 例（83.33%）；右下葉結節分布為內區 1 例（5.26%）、中區 6 例（31.58%）、外區 12 例（63.16%）。左上肺結節分布為內區 0 例（0.00%）、中區 8 例（24.24%）、外區 25 例（75.76%）；左下肺結節分布為內區 1 例（5.88%）、中區 3 例（17.65%）、外區 13 例（76.47%）；見表1。
表1
二維和三維圖像中肺結節位置分布情況（例）
2.2 兩種方法的比較
共有 30 例在兩種位置判定方法中存在差異，其中右上肺 10 例、右中肺 1 例、右下肺 5 例、左上肺 8 例、左下肺 6 例。在各個肺葉中的具體差異見表2。匯總分析，1 例在二維中位于外帶而在三維中位于中區，15 例在二維中位于中帶而在三維中位于外區，10 例在二維中位于內帶而在三維中位于外區，4 例在二維中位于內帶而在三維中位于中區，一共有 25 例在二維中位于內帶、中帶的結節在三維中位于外區。總體差異有統計學意義（P<0.05）。兩種方法在不同肺葉中判定的一致率分別為右上肺 66.67%、右中肺 83.33%、右下肺 73.68%、左上肺 75.76%、左下肺 64.71%。從各個肺葉來看，在右上肺（P=0.014）和左上肺（P=0.019）中兩種方法差異具有統計學意義，而在右中肺（P=1.000）、右下肺（P=0.460）和左下肺（P=0.162）中差異沒有統計學意義。
表2
二維和三維結節位置的比較（例）
3 討論
近年來，隨著低劑量螺旋 CT 的普及和廣泛應用，早期肺癌的檢出率日益提升[6-7]。目前，外科手術仍然是治療早期肺癌的首選方式。自 1995 年 LCSG（Lung Cancer Study Group）研究結果發布，肺葉切除術一直被認為是肺癌治療的標準方案[8-9]，而亞肺葉切除通常作為不能耐受肺葉切除患者的妥協性切除方案[10]。然而，越來越多的證據表明：在治療Ⅰ期非小細胞肺癌時，亞肺葉切除術可以達到與肺葉切除術類似的腫瘤學效果，并可保留患者更多的肺功能[11-13]，但亞肺葉切除術的適應證一直是爭議的焦點。美國國立綜合癌癥網絡（National Comprehensive Cancer Network，NCCN）指南提出 CT 顯示為肺周圍型非侵襲性病變（位于肺實質外側 1/3），且病變直徑<2 cm 的結節可行亞肺葉切除術[14]。然而，使用傳統二維 CT 圖像內帶、中帶、外帶的三分法確定結節位置，并以此作為規劃手術方式的依據并不完全準確，一部分在二維圖像中位于內帶、中帶的結節實際上在三維圖像中位于外周區域，此類病灶依然可以行亞肺葉切除術；見圖4。因此我們提出使用深度比的方法在三維圖像重新定義結節在肺內區、中區、外區的位置，從而更合理地進行術前規劃，有利于確定最合適的手術方式。
圖4
二維和三維分法的差異
a：二維判定在中帶，實際靠肺尖；b：二維判定在中帶，實際靠膈面；c：二維判定在內帶，實際靠心緣面胸膜下
本研究結果表明，基于深度比的肺結節三維位置定義方法與傳統二維定義方法存在差異，其中最為常見的是在二維影像中位于內帶、中帶的結節在三維影像中位于外周區域。此類結節在以傳統位置劃分方法進行手術規劃時是排除于亞肺葉切除手術指征之外的，而通過三維影像深度比方法進行手術規劃時，顯示結節位于外區，使用智能切緣球規劃技術確保了亞肺葉切除術的可行性和安全性；見圖1b。同時我們發現：雖然兩種判定方法在一致率上有較大差異，并且整體的差異具有統計學意義，但從不同肺葉中來看，只有兩肺上葉的判定差異具有統計學意義，而中葉和下葉的差異不具有統計學意義。一方面可能是因為病例數較少，另一方面可能與上、下肺解剖形態特征有關，上肺較為圓鈍，形態受心包和膈面的影響較小，且上肺各級支氣管間夾角較大，呈張開趨勢，而下肺各級支氣管間夾角較小，呈收攏趨勢，位于下葉的結節往往涉及毗鄰的多個肺段，肺段切除的規劃與上葉相比相對更為困難。并且由于右中肺葉體積較小，在實際手術中通常不行亞肺葉切除術，因此右中肺的病例數很少，深度比方法在右肺中葉的應用也有待進一步研究。
在實際測量過程中我們還發現：雖然我們使用冠狀位、矢狀位和橫斷位標測方法驗證了三維重建深度比的可靠性。但這兩種測量方法仍存在相同的局限性。比如，當結節位于主動脈弓旁、肺裂附近或距離膈肌較近時，結節中心與所在肺葉支氣管開口中心連線的延長線至臟層胸膜的距離會比實際情況要長，甚至出現穿越肺裂的情況，從而導致結節外周比的測量誤差，對結節位置的判斷產生影響，因此本方法在特殊區域的測量使用需要結合實際情況。
綜上所述，基于深度比方法在三維影像中判定肺結節位置的新方法具有重要臨床意義和實用價值。該方法與傳統二維影像三分區方法的差異對既往亞肺葉切除手術指征提出了新的考量。將二維和三維相結合，更準確地判定結節所處解剖區域，構建以病灶為中心、亞段為單位的術前規劃策略，可以合理設計肺段、肺亞段、聯合亞段等手術方案，在保證腫瘤學療效的同時，盡可能多地保留患者的肺組織，具有重要臨床意義。
利益沖突：無。
作者貢獻：王俊負責論文總體設想和設計；李響負責數據整理和論文撰寫；朱燚寧負責數據收集和統計分析；吳衛兵、朱全、袁梅負責論文部分設計；陳亮負責論文審閱與修改。
