引用本文： 王龍飛, 陳求名, 勵新健, 趙偉軍, 呂望, 梁志剛, 胡堅. 3D-CT重建聯合3D模型打印技術對雙側肺動脈解剖結構類型的分析及臨床應用. 中國胸心血管外科臨床雜志, 2022, 29(7): 867-877. doi: 10.7507/1007-4848.202203019 復制
近年來，胸腔鏡輔助胸外科手術（video-assisted thoracic surgery，VATS）由于其創傷小、術后恢復快且可達到有效的腫瘤學效果[1-2]，已經被越來越多地運用于胸外科各種疾病的診治。隨著全社會對肺癌早診、早篩的重視，越來越多的亞厘米肺惡性結節進入胸外科VATS手術范疇，由于精準外科及快速康復理念在臨床的不斷深入，為了減少手術對患者肺功能的損傷，更具技術挑戰性的解剖性肺段切除術逐漸替代肺葉切除成為此類患者的主流術式[3-4]。肺段手術的開展也對外科醫生提出了更高的要求，不僅要有高超的腔鏡操作技術，更需要充分掌握胸腔臟器的解剖結構，尤其是相對少見的解剖變異。
據報道[5]，肺部動脈解剖性變異率約4.2%。由于血管壁薄、血管壓力相對較高、血流量大、淋巴結伴行及變異等特殊解剖因素，肺動脈是VATS肺部手術中最常導致出血的血管[6]，部分患者因腔鏡下難以控制的大出血被迫中轉為開放手術甚至危及生命。本文將通過對我院胸外科接受解剖性肺切除患者的臨床資料進行回顧性分析，總結雙側肺動脈的解剖類型和少見變異，為臨床外科醫師提供參考，減少術中誤損傷及大出血等相關并發癥。
1 資料與方法
1.1 臨床資料和分組
回顧性分析2019年1月—2022年2月在我院同一治療組、同一主刀醫師完成胸腔鏡下解剖性肺段、聯合肺段/亞肺段、肺段聯合肺楔形、肺葉聯合肺段切除術547例患者的臨床資料。依據是否行術前3D-CT重建和3D模型打印分為3D-CT重建聯合打印技術組（298例）、3D-CT重建組（148例）和非3D組（101例）。納入標準：（1）術前檢查無明顯手術禁忌證；（2）行解剖性肺段切除或肺段切除聯合其它術式；（3）臨床資料完整。排除標準：（1）既往接受過肺部切除術；（2）單純行楔形切除或肺葉切除術；（3）全胸腔粘連；（4）同期需行胸腔肺外病灶切除或同期雙側肺手術。患者臨床資料見表1。
表1
547例患者的基本信息［例（%）/
］
1.2 方法
患者術前均在我院同等規格條件CT機上完成肺部薄層CT掃描（掃描參數：管電壓120 kV，管電流200～300 mA，層厚0.625～2 mm，層間距1 mm）。基于肺薄層CT掃描，通過3D影像重建技術對病變所在一側的肺組織行進行圖像后處理，并將重建好后的數字模型文件導入3D軟件中，在軟件中進行修飾等進一步加工，最終打印出3D模型；要求3D打印模型能夠清楚顯示出病灶位置、靶肺段、肺血管、支氣管等主要結構；見圖1。
圖1
3D-CT 重建及 3D 模型打印
a：3D-CT 重建（右肺）；b：3D-CT 重建顯示肺動脈、支氣管（右）；c：3D 模型打印（右肺）；d：3D-CT 重建（左肺）；e：3D-CT 重建顯示肺動脈、支氣管（左）；f：3D 模型打印（左肺）
術中全身麻醉下行雙腔氣管插管。取腋前線腋中線第4或5肋間作操作孔，必要時增加腋中線第7或8肋間作觀察孔。充分游離暴露、識別并切斷靶動脈、靜脈及支氣管。均利用肺膨脹萎陷法確定段間切除界限，均采用腔鏡直線閉合器沿界限完整切除。同時采樣或系統性清掃縱隔和肺內淋巴結。
在3D-CT重建聯合打印組患者中，根據術前3D-CT重建和3D模型打印行術前規劃，并將3D模型放置在胸腔鏡顯示屏旁供術者術中實時查看靶血管的走向和分布；3D-CT重建患者則利用3D-CT重建判斷肺結節所屬靶肺段和靶血管，術中術者依靠對靶血管分布和走向的記憶進行解剖分離；非3D組則依據術前胸部CT判斷靶血管和靶支氣管的走行來指導術中對血管的解剖分離。
1.3 解剖結構名稱定義
肺動脈的命名參考由日本學者野守裕明和岡田守人編著、復旦大學中山醫院葛棣主譯的《肺癌解剖性肺段切除圖譜》[7]。Asc.A2（ascending artery）被定義為右上肺葉后升支動脈。縱隔型舌段動脈（mediastinal lingular artery，MLA）被定義A4+5從左肺動脈主干的縱隔部分發出，并走行于固有段靜脈和左肺上葉前段支氣管之間；肺動脈的數量、起始、走行、分布由兩位高級職稱醫師根據3D重建聯合3D模型，對照《肺癌解剖性肺段切除圖譜》進行商討并達成一致。
1.4 統計學分析
應用SPSS 21.0軟件對數據進行統計學分析。對計量資料用Shapiro-Wilk法進行正態性檢驗，服從或近似服從正態分布的計量資料用均數±標準差（
±s）描述，組間比較采用方差分析；計數資料用頻數（百分比）描述，用χ2檢驗或連續校正χ2檢驗進行統計學分析。P≤0.05為差異有統計學意義。
1.5 倫理審查
本研究已經通過寧波市第一醫院倫理委員會的審批（批件號：2022RS048）。
2 結果
2.1 患者的臨床和手術相關資料
三組患者性別、年齡、吸煙史、患高血壓、糖尿病、術式、有無胸腔粘連和淋巴結切除方式差異無統計學意義；見表1。對手術部位進行左、右側分層比較，發現無論是右側肺部手術還是左側肺部手術，3D-CT重建聯合打印技術組患者的手術時間均短于3D-CT重建組（P=0.013，P=0.039）和非3D組（P＜0.001，P＜0.001）；3D-CT重建聯合打印技術組與3D-CT重建組術中出血量差異無統計學意義（P=0.849，P=0.149），但少于非3D組（P=0.008，P=0.001）。三組患者術中意外損傷血管出血的并發癥差異無統計學意義，且均無中轉開胸。三組患者的術后胸腔引流管留置時間、住院時間差異無統計學意義（P>0.05）；見表2。
表2
547例患者的手術相關資料［例（%）/
］
2.2 右肺動脈類型和變異
為了更加精準對肺動脈類型和變異進行分析總結，本研究僅納入3D-CT重建聯合打印技術組患者的影像資料，通過3D-CT重建和3D模型打印進行雙重分析和印證。行術前右側肺3D-CT重建聯合3D模型打印并接受肺部解剖性切除手術患者共179例。右肺上葉肺動脈共包含4種類型：A1+3+2a，Asc.A2（111/179，62.0%）、A1+3b+2a，Asc.A2，A3a（36/179，20.1%）、A1+2+3（18/179，10.1%）和A1+2+3b，A3a（14/179，7.8%）；見圖2。右肺中葉動脈包含三種類型：二支型（106/179，59.2%）、一支型（67/179，37.4%）、三支型（6/179，3.4%）；見圖3。右肺下葉背段動脈包含四種類型：一支型（119/179，66.5%）、二支型（57/179，31.8%）、三支型（2/179，1.1%）、四支型（1/179，0.6%）；見圖4。右肺下葉基底段動脈包含五大類，32小類：三支型（108/179，60.3%）、四支型（35/179，19.6%）、二支型（31/179，17.3%）、五支型（4/179，2.2%）、六支型（1/179，0.6%）；見圖5。共33例（33/179，18.4%）患者在右肺動脈中發現A*，其中27例為一支（17例發自基底段動脈，10例發自肺動脈主干），6例為二支（3例發自肺動脈主干，3例發自基底段動脈）。
圖2
右肺上葉肺動脈類型
圖3
右肺中葉肺動脈類型
圖4
右肺下葉背段動脈類型
圖5
右肺下葉基底段動脈類型
右肺動脈共發現7例患者有變異：右肺上葉6例，其中A1+3+2a，Asc.A2類型2例（均為Asc.A2與A3a共干），A1+3b+2a，Asc.A2，A3a 類型2例（1例為A3a二支，1例為Asc.A2二支），A1+2+3b，A3a類型2例（2例均為A3a二支）；右肺下葉1例（A7其中一分支發自A*）；見圖6。
圖6
肺動脈變異類型
a：右肺動脈變異：Asc.A2 與 A3a 共干；b：右肺動脈變異：兩支 Asc.A2；c：右肺動脈變異：A7a 發自A*；d：左肺動脈變異：A6c 發自 A10；e：左肺動脈變異：A5 發自 A8+9；f：左肺動脈變異：A1+2c 發自 A3a
2.3 左肺動脈類型和變異
行左側肺3D重建和3D模型打印并接受肺部解剖性切除術的患者共119例。左肺上葉肺動脈按數量共分為五大類：四支型（53/119，44.5%）、三支型（33/119，27.7%）、五支型（23/119，19.3%）、六支型（6/119，5.1%）和二支型（4/119，3.4%）。左上肺固有段動脈按是否包含MLA分為非MLA型（82/119，68.9%）、部分MLA型（30/119，25.2%）、全部MLA型（7/119，5.9%）三大類，共28小類；見圖7。舌段動脈按數量分為四大類：一支型（54/119，45.4%）、二支型（57/119，47.9%）、三支型（6/119，5.0%）和四支型（2/119，1.7%）；見表3。左肺下葉背段肺動脈按數量分為三類：一支型（83/119，69.7%）、二支型（28/119，23.5%）和三支型（8/119，6.8%）；見圖8。左肺下葉基底段動脈按照數量共分為四大類，17小類：二支型（87/119，73.1%）、三支型（27/119，22.7%）、四支型（3/119，2.5%）和五支型（2/119，1.7%）；見圖9。共10例（10/119，8.4%）患者發現A*，均為一支；其中4例患者A*發自肺動脈干，6例患者A*發自基底動脈（3例發自A10，2例發自A9+10，1例發自A8+9+10）。
表3
左肺上葉舌段動脈的解剖類型和占比［例/例（%）］
圖7
左上肺固有段動脈類型
圖8
左肺下葉背段肺動脈類型
圖9
左肺下葉基底段動脈類型
左肺動脈共21例患者發現肺動脈變異。左肺上葉19例，其中固有段動脈11例，均為非MLA類型；其中A3，A1+2a+b，A1+2c類型有4例變異，均為A1+2c的一分支發自A3； A3+A1+2a，A1+2b+c類型有3例變異，為A3a的其中一分支發自肺動脈干的葉間動脈部分； A3+A1+2a+b，A1+2c類型有1例變異，A1+2b一分支與A1+2c共干； A3，A1+2類型有1例變異，為A1+2a一分支發自A3； A3，A1+2a，A1+2b+c類型有2例變異，為A3a一分支發自肺動脈干葉間部分；舌段動脈8例，均為A5發出位置較低，與基底段動脈（A8、A8+9）共干。左肺下葉共2例，均為A6發出位置較低，與A10共干；見圖6。
3 討論
基于胸部薄層CT掃描的計算機輔助3D重建和3D打印已經越來越多地被應用于胸外科的臨床醫療和教學[8-10]。通過3D重建和3D打印，可以發現罕見的血管變異和精確直觀地顯示病灶所在靶肺段的解剖結構，且3D重建與術中探查肺血管解剖類型基本完全一致，因此該項技術可幫助外科醫生做好術前規劃，有益于提高解剖性病肺切除的安全性和準確性[11-13]。本文將通過計算機輔助3D重建聯合3D打印技術對肺動脈的解剖類型和變異及其臨床應用進行分析和歸納總結，使胸外科醫生尤其是中青年醫生能夠更加直觀高效地掌握肺動脈的常見解剖類型和罕見的解剖變異。
3D-CT重建聯合打印技術組手術時間明顯短于3D-CT重建組和非3D組；3D-CT重建聯合打印技術組術中出血量小于3D-CT重建組，但差異無統計學意義；3D-CT重建聯合打印技術組術中出血量明顯小于非3D組，差異具有統計學意義，且這種優勢與手術部位無關，與既往研究[14-15]結果一致。利用CT影像計算機3D重建能夠直觀清楚地顯示出病灶位置、靶肺段、肺血管、支氣管等主要結構，減少因反復探查、辨別靶血管和支氣管所造成的手術時間延長和出血風險增加，同時減少了過度分離暴露血管、支氣管等造成肺創面的滲血，這或許也可以解釋本研究中非3D組的出血量明顯大于3D-CT重建聯合打印技術組（P=0.008，P=0.001）和3D-CT重建組（P=0.039，P=0.017）；聯合3D模型打印更加方便外科醫生術中實時察看靶肺段的解剖結構，避免由于記憶不牢而造成的肺部解剖結構的遺忘。本研究3D-CT重建聯合打印技術組共有3例出現術中因意外損傷血管導致的出血：2例肺動脈尖前干小分支出血，但均為門釘淋巴結分離困難致使血管破裂，經胸腔鏡下縫合后成功止血；1例為部分MLA型患者在接受解剖性肺段切除術時，分離肺動脈過程中誤損傷MLA，由于血管較細小（＜3 mm），縫合止血困難，考慮切斷該血管對舌段血供影響不大，遂予以結扎后切斷；意外損傷血管出血的發生率為1.9%，小于3D-CT重建組（2.9%）和非3D組（5.8%）。雖然經過分層分析后顯示，無論行右側還是左側肺部手術，三組術中意外損傷血管導致的出血發生率差異均無統計學意義，但這種結果可能與血管意外損傷出血的發生比率低、樣本量較少有關，尚需更大樣本的統計量來驗證。雖然3D-CT重建聯合3D模型打印技術的應用可以有效縮短手術時間和減少術中出血量，但本研究中3D-CT重建聯合打印技術組患者的術后胸腔引流管留置時間和總住院時間與其它兩組差異無統計學意義。
本研究數據顯示，右肺上葉肺動脈的解剖類型相比左肺上葉更加固定，共有四種類型。與既往研究[16]結果相似，最常見的解剖類型為A1+3+2a，Asc.A2（111/179，62.0%）。大多數患者A3a、ASC.A2均為單支，本研究中有4例患者出現變異（均為二支）；另有2例患者發現肺動脈變異，均為Asc.A2與A3a共干；對于此類有變異血管的患者，術中應仔細分離暴露全部肺動脈分支，避免意外損傷出血或漏處理，影響術中采用通氣膨脹萎陷方法產生正確的肺段間平面。右肺中葉最常見的類型為二支型（106/179，59.2%），其次為一支型（67/179，37.4%），與既往研究[17]結果相似。三支型的中葉動脈既往鮮有研究報道。本研究中三支型的中葉動脈最少見（6/179，3.4%），在行解剖性肺中葉切除術時，應充分游離暴露所有中葉動脈，避免損傷小的中葉動脈分支而導致出血。與既往研究[17-18]結果相似，右肺下葉背段肺動脈解剖類型最常見的為一支型（119/179，66.5%），三支型（2/179，1.1%）和四支型（1/179，0.6%）比較罕見，其中四支型的背段動脈鮮有文獻報道。右肺下葉基底段肺動脈解剖類型相較于左肺下葉更加多變，共分為五大類，32小類，其中三支型（108/179，60.3%）最常見。本研究中，共33例（18.4%）患者在右肺動脈中發現A*，與Nagashima等[18]的研究結果（20.4%）相似，但高于Nomori等[7]的研究（4%）。A7通常和基底段動脈共干或者直接發自肺動脈干，在我們的研究中，僅發現1例變異，為A7的其中一支發自A*。
左肺上葉肺動脈的解剖類型較右肺上葉相比更加多變，分支更加復雜，變異類型也較多。左上肺動脈四支型最為常見（53/119，44.5%）。與He等[19]的研究結果相似，在我們的研究中，按照是否包含MLA將固有段動脈共分為三類，非MLA型（82/119，68.9%）最常見，其次為部分MLA型（30/119，25.2%），全部MLA型（7/119，5.9%）的最少見。進一步對左上肺固有段動脈解剖類型進行分類別詳細分析，我們發現非MLA型中，最常見的為A3+A1+2a，A1+2b，A1+2c（19/82，23.2%）；部分MLA型中，最常見的為A3+A1+2a+LA，A1+2b，A1+2c（7/30，23.4%）；全部MLA型較為少見，本研究中共發現7例。與既往研究[19]相似，舌段肺動脈的二支型和一支型發生率相當（47.9% vs. 45.4%）。本研究首次報道四支型舌段肺動脈，共發現2例，此類患者行舌段肺動脈切除術時應仔細分離葉裂，暴露全部舌段肺動脈及其它尖后段動脈分支，精準處理靶血管，避免意外損傷導致出血。左上肺固有段肺動脈的血管變異共有11例，均來源于非MLA型；舌段肺動脈共發現8例患者有血管變異，均為A5發出位置較低，發自基底段肺動脈（A8，A8+9）。對于以上變異類型，在行解剖性肺段/聯合亞肺段切除術時，應當仔細辨認，避免誤斷、漏切和意外損傷出血。
本研究中左肺下葉背段肺動脈最常見的類型為一支型（83/119，69.7%），與既往文獻[20]報道結果相似。左肺下葉基底段肺動脈解剖類型較右肺下葉相比更加固定，肺動脈分支較少：其中二支型（87/119， 73.1%）最常見，其次為三支型（27/119， 22.7%），四支型（3/119，2.5%）和五支型（2/119，1.7%）較少見。在我們的研究中，進一步對各類型進行詳細分類：二支型中最常見的為A8，A9+10（48/87，55.2%）；三支型中最常見的為A8，A9，A10（14/27，51.9%）。左肺動脈中有10例發現A*，發生率稍高于Nomori等[7]的研究（8.4% vs. 4%）。左肺下葉背段肺動脈通常發自肺動脈干，本研究中共發現2例A6變異，為發出位置較低，與A10共干。
在本研究中，我們首次按照非MLA型、部分MLA型、全部MLA型對左肺上葉固有段肺動脈解剖類型分類進行了詳細分析，并系統詳細地描述了雙側肺動脈的解剖類型和變異，進行歸納總結，有助于胸外科醫生對肺動脈解剖更加系統地學習和掌握。然而，由于患者在就診時臨床醫生對手術指征的把握存在差異，本研究所納入的數據可能存在選擇偏移。
我們的研究數據顯示通過術前對患者進行CT圖像3D重建和3D模型打印可以有效縮短手術時間和減少術中出血量，且與手術部位無關，充分體現了術前利用CT影像計算機3D重建聯合3D模型打印技術有利于醫生術前制定精準的手術規劃，優化手術流程，術中可實時進行解剖比對有效避免肺部解剖性切除誤操作及相關并發癥的發生，縮短手術時間，減少術中出血量。而且通過對雙側肺動脈解剖結構類型及各種變異分析總結發現，左肺上葉肺動脈與右肺上葉肺動脈相比，分支更多，解剖類型更加復雜多變；相反，左肺下葉肺動脈與右肺下葉肺動脈相比，動脈分支較少，解剖類型相對固定；左肺動脈較右肺動脈相比有更多的變異，更多見于左肺上葉固有段；另外，本文首次報道了四支型舌段肺動脈，豐富了肺動脈解剖結構類型。
利益沖突：無。
作者貢獻：王龍飛負責論文設計與撰寫、數據整理與分析；王龍飛、陳求名、趙偉軍、呂望負責論文數據整理與分析；梁志剛負責論文設計、審閱與修改；勵新健、胡堅負責論文審閱與修改。
近年來，胸腔鏡輔助胸外科手術（video-assisted thoracic surgery，VATS）由于其創傷小、術后恢復快且可達到有效的腫瘤學效果[1-2]，已經被越來越多地運用于胸外科各種疾病的診治。隨著全社會對肺癌早診、早篩的重視，越來越多的亞厘米肺惡性結節進入胸外科VATS手術范疇，由于精準外科及快速康復理念在臨床的不斷深入，為了減少手術對患者肺功能的損傷，更具技術挑戰性的解剖性肺段切除術逐漸替代肺葉切除成為此類患者的主流術式[3-4]。肺段手術的開展也對外科醫生提出了更高的要求，不僅要有高超的腔鏡操作技術，更需要充分掌握胸腔臟器的解剖結構，尤其是相對少見的解剖變異。
據報道[5]，肺部動脈解剖性變異率約4.2%。由于血管壁薄、血管壓力相對較高、血流量大、淋巴結伴行及變異等特殊解剖因素，肺動脈是VATS肺部手術中最常導致出血的血管[6]，部分患者因腔鏡下難以控制的大出血被迫中轉為開放手術甚至危及生命。本文將通過對我院胸外科接受解剖性肺切除患者的臨床資料進行回顧性分析，總結雙側肺動脈的解剖類型和少見變異，為臨床外科醫師提供參考，減少術中誤損傷及大出血等相關并發癥。
1 資料與方法
1.1 臨床資料和分組
回顧性分析2019年1月—2022年2月在我院同一治療組、同一主刀醫師完成胸腔鏡下解剖性肺段、聯合肺段/亞肺段、肺段聯合肺楔形、肺葉聯合肺段切除術547例患者的臨床資料。依據是否行術前3D-CT重建和3D模型打印分為3D-CT重建聯合打印技術組（298例）、3D-CT重建組（148例）和非3D組（101例）。納入標準：（1）術前檢查無明顯手術禁忌證；（2）行解剖性肺段切除或肺段切除聯合其它術式；（3）臨床資料完整。排除標準：（1）既往接受過肺部切除術；（2）單純行楔形切除或肺葉切除術；（3）全胸腔粘連；（4）同期需行胸腔肺外病灶切除或同期雙側肺手術。患者臨床資料見表1。
表1
547例患者的基本信息［例（%）/］
1.2 方法
患者術前均在我院同等規格條件CT機上完成肺部薄層CT掃描（掃描參數：管電壓120 kV，管電流200～300 mA，層厚0.625～2 mm，層間距1 mm）。基于肺薄層CT掃描，通過3D影像重建技術對病變所在一側的肺組織行進行圖像后處理，并將重建好后的數字模型文件導入3D軟件中，在軟件中進行修飾等進一步加工，最終打印出3D模型；要求3D打印模型能夠清楚顯示出病灶位置、靶肺段、肺血管、支氣管等主要結構；見圖1。
圖1
3D-CT 重建及 3D 模型打印
a：3D-CT 重建（右肺）；b：3D-CT 重建顯示肺動脈、支氣管（右）；c：3D 模型打印（右肺）；d：3D-CT 重建（左肺）；e：3D-CT 重建顯示肺動脈、支氣管（左）；f：3D 模型打印（左肺）
術中全身麻醉下行雙腔氣管插管。取腋前線腋中線第4或5肋間作操作孔，必要時增加腋中線第7或8肋間作觀察孔。充分游離暴露、識別并切斷靶動脈、靜脈及支氣管。均利用肺膨脹萎陷法確定段間切除界限，均采用腔鏡直線閉合器沿界限完整切除。同時采樣或系統性清掃縱隔和肺內淋巴結。
在3D-CT重建聯合打印組患者中，根據術前3D-CT重建和3D模型打印行術前規劃，并將3D模型放置在胸腔鏡顯示屏旁供術者術中實時查看靶血管的走向和分布；3D-CT重建患者則利用3D-CT重建判斷肺結節所屬靶肺段和靶血管，術中術者依靠對靶血管分布和走向的記憶進行解剖分離；非3D組則依據術前胸部CT判斷靶血管和靶支氣管的走行來指導術中對血管的解剖分離。
1.3 解剖結構名稱定義
肺動脈的命名參考由日本學者野守裕明和岡田守人編著、復旦大學中山醫院葛棣主譯的《肺癌解剖性肺段切除圖譜》[7]。Asc.A2（ascending artery）被定義為右上肺葉后升支動脈。縱隔型舌段動脈（mediastinal lingular artery，MLA）被定義A4+5從左肺動脈主干的縱隔部分發出，并走行于固有段靜脈和左肺上葉前段支氣管之間；肺動脈的數量、起始、走行、分布由兩位高級職稱醫師根據3D重建聯合3D模型，對照《肺癌解剖性肺段切除圖譜》進行商討并達成一致。
1.4 統計學分析
應用SPSS 21.0軟件對數據進行統計學分析。對計量資料用Shapiro-Wilk法進行正態性檢驗，服從或近似服從正態分布的計量資料用均數±標準差（±s）描述，組間比較采用方差分析；計數資料用頻數（百分比）描述，用χ2檢驗或連續校正χ2檢驗進行統計學分析。P≤0.05為差異有統計學意義。
1.5 倫理審查
本研究已經通過寧波市第一醫院倫理委員會的審批（批件號：2022RS048）。
2 結果
2.1 患者的臨床和手術相關資料
三組患者性別、年齡、吸煙史、患高血壓、糖尿病、術式、有無胸腔粘連和淋巴結切除方式差異無統計學意義；見表1。對手術部位進行左、右側分層比較，發現無論是右側肺部手術還是左側肺部手術，3D-CT重建聯合打印技術組患者的手術時間均短于3D-CT重建組（P=0.013，P=0.039）和非3D組（P＜0.001，P＜0.001）；3D-CT重建聯合打印技術組與3D-CT重建組術中出血量差異無統計學意義（P=0.849，P=0.149），但少于非3D組（P=0.008，P=0.001）。三組患者術中意外損傷血管出血的并發癥差異無統計學意義，且均無中轉開胸。三組患者的術后胸腔引流管留置時間、住院時間差異無統計學意義（P>0.05）；見表2。
表2
547例患者的手術相關資料［例（%）/］
2.2 右肺動脈類型和變異
為了更加精準對肺動脈類型和變異進行分析總結，本研究僅納入3D-CT重建聯合打印技術組患者的影像資料，通過3D-CT重建和3D模型打印進行雙重分析和印證。行術前右側肺3D-CT重建聯合3D模型打印并接受肺部解剖性切除手術患者共179例。右肺上葉肺動脈共包含4種類型：A1+3+2a，Asc.A2（111/179，62.0%）、A1+3b+2a，Asc.A2，A3a（36/179，20.1%）、A1+2+3（18/179，10.1%）和A1+2+3b，A3a（14/179，7.8%）；見圖2。右肺中葉動脈包含三種類型：二支型（106/179，59.2%）、一支型（67/179，37.4%）、三支型（6/179，3.4%）；見圖3。右肺下葉背段動脈包含四種類型：一支型（119/179，66.5%）、二支型（57/179，31.8%）、三支型（2/179，1.1%）、四支型（1/179，0.6%）；見圖4。右肺下葉基底段動脈包含五大類，32小類：三支型（108/179，60.3%）、四支型（35/179，19.6%）、二支型（31/179，17.3%）、五支型（4/179，2.2%）、六支型（1/179，0.6%）；見圖5。共33例（33/179，18.4%）患者在右肺動脈中發現A*，其中27例為一支（17例發自基底段動脈，10例發自肺動脈主干），6例為二支（3例發自肺動脈主干，3例發自基底段動脈）。
圖2
右肺上葉肺動脈類型
圖3
右肺中葉肺動脈類型
圖4
右肺下葉背段動脈類型
圖5
右肺下葉基底段動脈類型
右肺動脈共發現7例患者有變異：右肺上葉6例，其中A1+3+2a，Asc.A2類型2例（均為Asc.A2與A3a共干），A1+3b+2a，Asc.A2，A3a 類型2例（1例為A3a二支，1例為Asc.A2二支），A1+2+3b，A3a類型2例（2例均為A3a二支）；右肺下葉1例（A7其中一分支發自A*）；見圖6。
圖6
肺動脈變異類型
a：右肺動脈變異：Asc.A2 與 A3a 共干；b：右肺動脈變異：兩支 Asc.A2；c：右肺動脈變異：A7a 發自A*；d：左肺動脈變異：A6c 發自 A10；e：左肺動脈變異：A5 發自 A8+9；f：左肺動脈變異：A1+2c 發自 A3a
2.3 左肺動脈類型和變異
行左側肺3D重建和3D模型打印并接受肺部解剖性切除術的患者共119例。左肺上葉肺動脈按數量共分為五大類：四支型（53/119，44.5%）、三支型（33/119，27.7%）、五支型（23/119，19.3%）、六支型（6/119，5.1%）和二支型（4/119，3.4%）。左上肺固有段動脈按是否包含MLA分為非MLA型（82/119，68.9%）、部分MLA型（30/119，25.2%）、全部MLA型（7/119，5.9%）三大類，共28小類；見圖7。舌段動脈按數量分為四大類：一支型（54/119，45.4%）、二支型（57/119，47.9%）、三支型（6/119，5.0%）和四支型（2/119，1.7%）；見表3。左肺下葉背段肺動脈按數量分為三類：一支型（83/119，69.7%）、二支型（28/119，23.5%）和三支型（8/119，6.8%）；見圖8。左肺下葉基底段動脈按照數量共分為四大類，17小類：二支型（87/119，73.1%）、三支型（27/119，22.7%）、四支型（3/119，2.5%）和五支型（2/119，1.7%）；見圖9。共10例（10/119，8.4%）患者發現A*，均為一支；其中4例患者A*發自肺動脈干，6例患者A*發自基底動脈（3例發自A10，2例發自A9+10，1例發自A8+9+10）。
表3
左肺上葉舌段動脈的解剖類型和占比［例/例（%）］
圖7
左上肺固有段動脈類型
圖8
左肺下葉背段肺動脈類型
圖9
左肺下葉基底段動脈類型
左肺動脈共21例患者發現肺動脈變異。左肺上葉19例，其中固有段動脈11例，均為非MLA類型；其中A3，A1+2a+b，A1+2c類型有4例變異，均為A1+2c的一分支發自A3； A3+A1+2a，A1+2b+c類型有3例變異，為A3a的其中一分支發自肺動脈干的葉間動脈部分； A3+A1+2a+b，A1+2c類型有1例變異，A1+2b一分支與A1+2c共干； A3，A1+2類型有1例變異，為A1+2a一分支發自A3； A3，A1+2a，A1+2b+c類型有2例變異，為A3a一分支發自肺動脈干葉間部分；舌段動脈8例，均為A5發出位置較低，與基底段動脈（A8、A8+9）共干。左肺下葉共2例，均為A6發出位置較低，與A10共干；見圖6。
3 討論
基于胸部薄層CT掃描的計算機輔助3D重建和3D打印已經越來越多地被應用于胸外科的臨床醫療和教學[8-10]。通過3D重建和3D打印，可以發現罕見的血管變異和精確直觀地顯示病灶所在靶肺段的解剖結構，且3D重建與術中探查肺血管解剖類型基本完全一致，因此該項技術可幫助外科醫生做好術前規劃，有益于提高解剖性病肺切除的安全性和準確性[11-13]。本文將通過計算機輔助3D重建聯合3D打印技術對肺動脈的解剖類型和變異及其臨床應用進行分析和歸納總結，使胸外科醫生尤其是中青年醫生能夠更加直觀高效地掌握肺動脈的常見解剖類型和罕見的解剖變異。
3D-CT重建聯合打印技術組手術時間明顯短于3D-CT重建組和非3D組；3D-CT重建聯合打印技術組術中出血量小于3D-CT重建組，但差異無統計學意義；3D-CT重建聯合打印技術組術中出血量明顯小于非3D組，差異具有統計學意義，且這種優勢與手術部位無關，與既往研究[14-15]結果一致。利用CT影像計算機3D重建能夠直觀清楚地顯示出病灶位置、靶肺段、肺血管、支氣管等主要結構，減少因反復探查、辨別靶血管和支氣管所造成的手術時間延長和出血風險增加，同時減少了過度分離暴露血管、支氣管等造成肺創面的滲血，這或許也可以解釋本研究中非3D組的出血量明顯大于3D-CT重建聯合打印技術組（P=0.008，P=0.001）和3D-CT重建組（P=0.039，P=0.017）；聯合3D模型打印更加方便外科醫生術中實時察看靶肺段的解剖結構，避免由于記憶不牢而造成的肺部解剖結構的遺忘。本研究3D-CT重建聯合打印技術組共有3例出現術中因意外損傷血管導致的出血：2例肺動脈尖前干小分支出血，但均為門釘淋巴結分離困難致使血管破裂，經胸腔鏡下縫合后成功止血；1例為部分MLA型患者在接受解剖性肺段切除術時，分離肺動脈過程中誤損傷MLA，由于血管較細小（＜3 mm），縫合止血困難，考慮切斷該血管對舌段血供影響不大，遂予以結扎后切斷；意外損傷血管出血的發生率為1.9%，小于3D-CT重建組（2.9%）和非3D組（5.8%）。雖然經過分層分析后顯示，無論行右側還是左側肺部手術，三組術中意外損傷血管導致的出血發生率差異均無統計學意義，但這種結果可能與血管意外損傷出血的發生比率低、樣本量較少有關，尚需更大樣本的統計量來驗證。雖然3D-CT重建聯合3D模型打印技術的應用可以有效縮短手術時間和減少術中出血量，但本研究中3D-CT重建聯合打印技術組患者的術后胸腔引流管留置時間和總住院時間與其它兩組差異無統計學意義。
本研究數據顯示，右肺上葉肺動脈的解剖類型相比左肺上葉更加固定，共有四種類型。與既往研究[16]結果相似，最常見的解剖類型為A1+3+2a，Asc.A2（111/179，62.0%）。大多數患者A3a、ASC.A2均為單支，本研究中有4例患者出現變異（均為二支）；另有2例患者發現肺動脈變異，均為Asc.A2與A3a共干；對于此類有變異血管的患者，術中應仔細分離暴露全部肺動脈分支，避免意外損傷出血或漏處理，影響術中采用通氣膨脹萎陷方法產生正確的肺段間平面。右肺中葉最常見的類型為二支型（106/179，59.2%），其次為一支型（67/179，37.4%），與既往研究[17]結果相似。三支型的中葉動脈既往鮮有研究報道。本研究中三支型的中葉動脈最少見（6/179，3.4%），在行解剖性肺中葉切除術時，應充分游離暴露所有中葉動脈，避免損傷小的中葉動脈分支而導致出血。與既往研究[17-18]結果相似，右肺下葉背段肺動脈解剖類型最常見的為一支型（119/179，66.5%），三支型（2/179，1.1%）和四支型（1/179，0.6%）比較罕見，其中四支型的背段動脈鮮有文獻報道。右肺下葉基底段肺動脈解剖類型相較于左肺下葉更加多變，共分為五大類，32小類，其中三支型（108/179，60.3%）最常見。本研究中，共33例（18.4%）患者在右肺動脈中發現A*，與Nagashima等[18]的研究結果（20.4%）相似，但高于Nomori等[7]的研究（4%）。A7通常和基底段動脈共干或者直接發自肺動脈干，在我們的研究中，僅發現1例變異，為A7的其中一支發自A*。
左肺上葉肺動脈的解剖類型較右肺上葉相比更加多變，分支更加復雜，變異類型也較多。左上肺動脈四支型最為常見（53/119，44.5%）。與He等[19]的研究結果相似，在我們的研究中，按照是否包含MLA將固有段動脈共分為三類，非MLA型（82/119，68.9%）最常見，其次為部分MLA型（30/119，25.2%），全部MLA型（7/119，5.9%）的最少見。進一步對左上肺固有段動脈解剖類型進行分類別詳細分析，我們發現非MLA型中，最常見的為A3+A1+2a，A1+2b，A1+2c（19/82，23.2%）；部分MLA型中，最常見的為A3+A1+2a+LA，A1+2b，A1+2c（7/30，23.4%）；全部MLA型較為少見，本研究中共發現7例。與既往研究[19]相似，舌段肺動脈的二支型和一支型發生率相當（47.9% vs. 45.4%）。本研究首次報道四支型舌段肺動脈，共發現2例，此類患者行舌段肺動脈切除術時應仔細分離葉裂，暴露全部舌段肺動脈及其它尖后段動脈分支，精準處理靶血管，避免意外損傷導致出血。左上肺固有段肺動脈的血管變異共有11例，均來源于非MLA型；舌段肺動脈共發現8例患者有血管變異，均為A5發出位置較低，發自基底段肺動脈（A8，A8+9）。對于以上變異類型，在行解剖性肺段/聯合亞肺段切除術時，應當仔細辨認，避免誤斷、漏切和意外損傷出血。
本研究中左肺下葉背段肺動脈最常見的類型為一支型（83/119，69.7%），與既往文獻[20]報道結果相似。左肺下葉基底段肺動脈解剖類型較右肺下葉相比更加固定，肺動脈分支較少：其中二支型（87/119， 73.1%）最常見，其次為三支型（27/119， 22.7%），四支型（3/119，2.5%）和五支型（2/119，1.7%）較少見。在我們的研究中，進一步對各類型進行詳細分類：二支型中最常見的為A8，A9+10（48/87，55.2%）；三支型中最常見的為A8，A9，A10（14/27，51.9%）。左肺動脈中有10例發現A*，發生率稍高于Nomori等[7]的研究（8.4% vs. 4%）。左肺下葉背段肺動脈通常發自肺動脈干，本研究中共發現2例A6變異，為發出位置較低，與A10共干。
在本研究中，我們首次按照非MLA型、部分MLA型、全部MLA型對左肺上葉固有段肺動脈解剖類型分類進行了詳細分析，并系統詳細地描述了雙側肺動脈的解剖類型和變異，進行歸納總結，有助于胸外科醫生對肺動脈解剖更加系統地學習和掌握。然而，由于患者在就診時臨床醫生對手術指征的把握存在差異，本研究所納入的數據可能存在選擇偏移。
我們的研究數據顯示通過術前對患者進行CT圖像3D重建和3D模型打印可以有效縮短手術時間和減少術中出血量，且與手術部位無關，充分體現了術前利用CT影像計算機3D重建聯合3D模型打印技術有利于醫生術前制定精準的手術規劃，優化手術流程，術中可實時進行解剖比對有效避免肺部解剖性切除誤操作及相關并發癥的發生，縮短手術時間，減少術中出血量。而且通過對雙側肺動脈解剖結構類型及各種變異分析總結發現，左肺上葉肺動脈與右肺上葉肺動脈相比，分支更多，解剖類型更加復雜多變；相反，左肺下葉肺動脈與右肺下葉肺動脈相比，動脈分支較少，解剖類型相對固定；左肺動脈較右肺動脈相比有更多的變異，更多見于左肺上葉固有段；另外，本文首次報道了四支型舌段肺動脈，豐富了肺動脈解剖結構類型。
利益沖突：無。
作者貢獻：王龍飛負責論文設計與撰寫、數據整理與分析；王龍飛、陳求名、趙偉軍、呂望負責論文數據整理與分析；梁志剛負責論文設計、審閱與修改；勵新健、胡堅負責論文審閱與修改。
