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本前瞻性多中心研究表明，用于肺段切除术术前规划的个体化虚拟手术导航系统（RUS? Lung）是可行且高效的。该系统能显著提高解剖结构（动脉、静脉、支气管）预测准确性（Cohen’s κ > 0.87），降低外科医生在规划时的认知与体力负荷（NASA-TLX评分显著降低），并与更短手术时间、更少出血量及更少的肺亚段切除相关，为早期非小细胞肺癌（NSCLC）的精准、保留肺功能手术提供了有力支持。
内容总结
1 引言
肺癌仍是全球癌症相关死亡的主要原因。对于直径≤2厘米的周围型非小细胞肺癌（NSCLC），JCOG0802/WJOG4607L和CALGB 140503试验证实，与肺叶切除术相比，解剖性肺段切除术具有非劣效的生存结局和更优的术后结果，已确立为新的标准治疗。然而，肺段切除术技术要求高，解剖结构复杂且需保证足够切缘，这使其术前规划需要高度精确。三维（3D）模拟对于确保解剖准确性和安全切除已不可或缺，3D计算机断层扫描（CT）模拟也成为手术规划不可或缺的部分。尽管现有的商业3D图像分析系统提高了手术安全性，但其高成本、需院内专用软件安装以及外科医生需自行进行3D重建等问题限制了广泛应用。
近年来，一个基于人工智能的个体化术前虚拟手术导航系统（RUS?, Hutom, Seoul, Korea）已在其他外科领域展现了临床可行性。基于此，其肺模块被开发出来，旨在为胸外科肺段和亚段切除术提供精准的3D解剖可视化并减轻外科医生工作量。本研究旨在评估该个体化虚拟手术导航系统肺模块在解剖性肺段或亚段切除术术前规划中的可行性，并评估其与常规CT规划相比的解剖预测和切缘估计准确性，同时与常规二维（2D）及现有3D图像分析工具的围手术期结局进行比较。此外，还采用NASA任务负荷指数（NASA-TLX）评估外科医生的工作负荷。
2 材料与方法
2.1 研究设计与患者选择
本研究是一项前瞻性多中心观察性研究，在2025年5月至7月间于两家三级医院开展。最终共纳入34例计划行解剖性肺段或亚段切除术的原发性肺癌患者。所有患者术前均接受了适合3D重建的胸部CT检查。
2.2 CT采集与3D重建
所有患者术前均接受薄层（1毫米）增强CT扫描。DICOM文件上传至云端服务器。基于精细调优的3D U-Net，人工智能分割算法重建出个体化的3D模型，包括段及亚段支气管、肺动脉、肺静脉及目标病灶。一名胸外科医生和一名放射科医生共同审查重建模型的解剖合理性。该手术导航系统还能进行虚拟切除、估算段间平面、测量切缘距离以及预测需离断的动、静脉和支气管数目。
2.3 术前规划与模拟
术前规划由参与机构的四位拥有资格认证的胸外科医生完成。每位患者均由同一主刀医生依次使用常规CT二维（2D）规划和基于3D模型重建的手术导航系统进行规划。规划后立即完成评估六个领域（精神需求、体力需求、时间需求、绩效、努力、挫败感）的NASA-TLX问卷，以最小化回忆偏倚。
2.4 手术操作
所有34例患者均通过电视辅助胸腔镜手术（VATS）或机器人辅助胸外科手术行解剖性肺段切除术。段间平面主要通过吻合器分离。
2.5 研究终点
主要终点是可行性。验证指标包括：（1）周转时间（CT数据上传至3D模型完成可用的时间，<72小时）；（2）操作稳定性；（3）肿瘤定位和肺段预测准确性（Cohen’s κ）；（4）对需切除的动、静脉、支气管的预测准确性（Cohen’s κ）；（5）切缘比率预测。还评估了术前规划的段间平面与术中吲哚菁绿（ICG）注射后识别段间平面的一致性。
次要终点是评估与历史对照组的围手术期表现：（i）常规2D CT规划；（ii）商业3D CT规划。终点包括手术时间、预估失血量、切除的亚段数量、切缘状态、术后并发症（Clavien–Dindo分级）和住院时间。采用倾向性评分匹配（PSM）以1:3比例匹配混杂因素。
3 结果
3.1 患者特征
最终队列包括34例患者。患者中位年龄63.0岁，男女比例12:22，中位肿瘤大小1.50 ± 0.47厘米，多数肿瘤位于上叶。中位手术切缘1.80 ± 0.61厘米，所有切缘病理学均为阴性。在34例切除术中，28例为复杂肺段切除术，6例为简单肺段切除术。最常见的切除范围涉及2个亚段。
3.2 可行性
所有患者均在72小时内成功完成CT图像重建，中位重建周转时间为17.92小时。该个体化虚拟手术导航系统表现出完全的操作稳定性。导航系统规划与肿瘤所在实际切除肺段的一致性达到100%。在预测需切除的动脉、静脉和支气管数量方面，导航系统的准确性显著高于基于CT的规划。导航系统重建的段边界与术中ICG显示的边界一致性评分为4.62 ± 0.49分。
3.3 外科医生工作量
使用NASA-TLX评估发现，基于导航系统的规划相比基于CT的规划，外科医生的工作负荷评分显著降低。具体而言，精神需求、体力需求、时间需求、努力程度和挫败感均显著降低，而绩效评分两组相近。
3.4 与历史对照组的比较
与2D CT规划的历史对照组相比，使用导航系统与更短的手术时间、更少的预估失血量及切除更少的亚段数量相关，同时保持了可比的切缘和并发症发生率。与商业3D CT规划的历史对照组相比，导航系统同样显示出更短的手术时间、更少的失血量和切除更少的亚段，而切除切缘、并发症发生率和住院时间在两组间相当。
4 讨论
这项前瞻性多中心研究证明了用于解剖性肺段和亚段切除术的个体化虚拟手术导航系统肺模块的可行性和有效性。该系统相比常规2D CT规划显示出显著优势，包括更短的术前规划时间、更高的肿瘤定位和解剖结构识别准确性。尤其重要的是，NASA-TLX评估表明该系统在所有领域（除绩效外）均显著降低了外科医生的工作负荷。与现有的商业2D和3D图像分析软件相比，该导航系统在围手术期结局上表现出更优或至少相当的性能，显示出减少手术时间和出血量的有利趋势。
肺段切除术技术要求高，解剖变异复杂，3D模拟对于安全手术规划至关重要。现有的商业3D模拟平台存在成本和便利性等问题。本研究所用导航系统基于云端服务模式，但未观察到通常与此类平台相关的周转时间或稳定性问题。本研究的发现与先前关于3D模拟系统的研究一致，该系统在血管解剖预测方面的优势可能与之前胃模块的研究结果类似，表明这可能是一种跨器官的通用优势。
本研究的一个显著特点是使用NASA-TLX系统地评估了外科医生的工作负荷。该系统通过消除医生在脑海中从2D图像重建3D解剖的需求，降低了精神需求；通过减少长时间的视觉疲劳和重复图像审阅，降低了体力需求；通过缩短规划时间，降低了时间压力。尽管绩效评分无显著差异，表明规划质量未受影响，但该系统显著降低了总体努力和挫败感。
本研究表明，个体化虚拟手术导航系统肺模块是可行且有效的。相比常规2D规划和现有3D平台，该系统提高了规划效率，降低了外科医生工作负荷，保持了手术切缘准确性，并显示出有利的围手术期结局及保留肺功能的潜力。这些结果支持该导航系统可作为一种可靠且有临床价值的工具，助力早期非小细胞肺癌肺段切除术的安全高效开展。
