在吲哚菁绿荧光和三维重建引导下对肺隔离症进行楔形切除术

《JTCVS Techniques》：Wedge resection for pulmonary sequestration guided by indocyanine green fluorescence and 3-dimensional reconstruction

　　青亮|林少敏|陈志豪|郭志飞|高启晨|杨秀宁|田红霞|吴一龙|钟文钊|聂强
中国广东省人民医院（广东省医学科学院）肺癌研究所肺外科，南方医科大学，广州

**摘要**
**目的**
肺隔离症（PS）是一种罕见的先天性肺畸形，其隔离肺组织与正常肺组织之间的边界通常不明显，这可能导致肺叶切除术及潜在的肺功能丧失。本研究评估了结合术中吲哚菁绿荧光的流域分析技术是否能够准确界定PS边界，并实现楔形切除。

**方法**
我们分析了2023年1月至2025年9月期间在我中心接受PS手术治疗的连续患者。术前使用增强CT扫描并进行三维重建，以模拟正常肺组织的边界并判断楔形切除的可行性。在视频辅助胸腔镜手术过程中，首先切断为PS供血的体循环动脉，随后快速静脉注射吲哚菁绿并进行荧光成像，以可视化隔离肺组织与正常肺组织之间的界面，从而完成楔形切除。

**结果**
共纳入47名患者：35名患者接受了基于流域分析的楔形切除，12名患者接受了肺叶切除。在所有病例中，术中荧光结果与术前三维流域模拟结果完全一致。通过术前对预期边界的模拟，该队列中74.5%（35/47）的患者适合进行楔形切除。与肺叶切除相比，基于流域分析的楔形切除具有更短的手术时间、更少的出血量、更短的胸管留置时间和更短的住院时间。

**结论**
我们开发的流域地形图技术能够术前准确预测PS边界，在术中进行荧光验证，并实现PS的楔形切除，从而避免肺叶切除，同时确保手术的安全性和可靠性。

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**核心信息**
三维流域分析结合吲哚菁绿荧光技术可实现肺隔离症的楔形切除，相较于肺叶切除具有更好的围手术期结局和肺功能保护效果。

**观点**
本研究显示，基于CT的三维流域规划技术，通过术中吲哚菁绿荧光验证，能够精确进行肺隔离症的楔形切除，有助于避免切除不完全、保护肺功能，并判断何时需要实施肺叶切除。

**参考文献**
（具体文献信息请参见文章中的页码）

**背景**
肺隔离症（PS）是一种罕见的先天性肺畸形，其中一部分肺实质与正常气管支气管树分离，并从体循环而非肺动脉获得血液供应。静脉引流通常通过肺静脉进行，但也可能涉及体循环静脉。异常的体循环动脉最常见于胸主动脉，其次为腹主动脉、肋间动脉和锁骨下动脉；也有少数病例来自冠状动脉和胸内动脉。尽管大多数PS病变由单一异常血管供血，但在少数情况下可能存在多条供血动脉。PS约占先天性肺畸形的0.15%至6.4%。根据是否与邻近肺组织共享脏层胸膜，PS可分为肺叶内型和肺叶外型，其中肺叶内型更为常见。极少数情况下，两种类型可能同时存在于同一患者体内。PS主要影响下叶，尤其是左下叶，患者可能多年无症状；当并发感染时，患者可能出现反复发热、咳嗽、咳痰，偶尔伴有咯血。传统上，PS的治疗采用开放性胸廓切开术切除受累肺组织并结扎异常体循环动脉。随着视频辅助胸腔镜手术的发展，胸腔镜切除已成为许多医院的首选方法。然而，仍存在一些技术挑战：在常规CT扫描中，难以明确隔离肺组织与正常灌注肺组织之间的边界，因此常需进行肺叶切除或节段切除（尤其是肺叶内型PS）。肺叶外型PS通常边界清晰，可通过简单切除或楔形切除处理；除非存在异常的肺内扩展、严重炎症或与邻近肺组织的边界不明确，否则很少需要肺叶切除。这些方法存在局限性，过度切除正常肺组织可能导致长期肺功能丧失，尤其是年轻患者。既往研究已报道术中吲哚菁绿（ICG）荧光技术在肺隔离症中的应用，用于界定肺叶内型PS并指导楔形切除。

**流域分析技术**
流域分析是一种新近开发的技术，用于实时定位肺表面的不可触及肺结节。该方法利用术前肺血管的三维重建来识别为结节供血的动脉分支。术中通过暂时阻断这些血管并注射ICG后进行近红外胸腔镜检查，可在肺表面显示荧光“流域”，从而界定被阻断动脉的灌注范围并指导楔形切除。该技术的优势在于能够在术前三维图像上模拟阻断后的荧光模式，实现精确的手术规划。

**研究方法**
本研究为真实世界队列研究，纳入2023年1月至2025年9月期间在广东省人民医院接受PS手术治疗的患者。根据最终实施的手术类型将患者分为两组：流域分析组（术前使用流域分析术中结合ICG荧光指导楔形切除）和肺叶切除组（术前进行流域分析但最终实施肺叶切除）。所有患者均接受了术前增强CT扫描和三维重建，并获得了手术知情同意书。

**术前评估**
所有患者均接受了64层多探测器CT扫描。薄层CT数据（1.0毫米层厚）被导入三维重建软件（Optomedic SAT, OPTO-FM2000；广东OptoMedic Technologies），该软件用于手术规划和导航，并已获得中国国家药品监督管理局的批准（批准编号20242210434）。本研究已获得广东省人民医院伦理委员会的批准（KY2024-296-01，2024年4月7日）。由于研究性质为回顾性，无需签署书面知情同意书。

**手术过程**
所有患者均接受全身麻醉和单肺通气。手术通过3-4厘米的肌层保留前外侧切口进行。胸腔镜图像和三维重建结果在双显示器上并排显示，便于术中导航。在流域分析组中，首先通过胸腔镜发现异常体循环动脉，然后使用内镜钉合器切断该动脉。随后快速静脉注射2.5 mg/mL浓度的ICG（总剂量12.5 mg）。近红外荧光成像显示正常肺组织和异常体循环动脉灌注区域的分界线。根据术前三维模拟结果，74.5%的患者适合进行楔形切除。

**术后评估**
术后6个月对两组患者的围手术期结果和肺功能进行了比较。

**结论**
基于流域分析的楔形切除技术能够术前准确预测PS边界，术中通过荧光验证，实现肺组织的保护性切除，避免肺叶切除，同时确保手术安全可靠。主要的功能结果是FEV1的绝对变化（6个月后的值减去术前值）；术后6个月的FEV1也进行了分析。

**统计分析**
连续变量根据分布情况呈现为均值±标准差或中位数（四分位距），并使用配对Student t检验（对于正态分布的数据）或Mann-Whitney U检验（对于非正态分布的数据）在组间进行比较。分类变量以计数（百分比）表示，并使用χ2检验或Fisher精确检验进行比较。所有统计分析均使用GraphPad Prism 9（GraphPad软件）完成。

**结果**
2023年1月至2025年9月期间，有47名患者在我们中心接受了肺隔离症（PS）的外科切除手术。所有患者都接受了术前流域分析，并计划进行楔形切除；最终，35名患者（74.5%）接受了基于流域引导的楔形切除，而12名患者（25.5%）接受了肺叶切除。基线人口统计和临床特征（包括年龄、性别分布、症状特征和PS位置）在两组之间相似（表1）。所有患者都完成了术前3D重建和流域分析。异常的体循环动脉最常见于胸主动脉，此外还来自腹主动脉、肌膈动脉，在极少数情况下来自肝动脉。在Pryce分类中，两组均未发现Pryce I型病变。基于流域引导的楔形切除组中有2名患者为Pryce II型，33名为Pryce III型；而肺叶切除组中有1名为Pryce II型，11名为Pryce III型；两组之间的分布没有差异（P > .9999），表明不同队列的解剖模式相似。

**表1. 两组患者的特征**
| 特征 | 流域组 | 肺叶切除组 | P值 |
|------------|--------------|-----------------|-----------|
| 总计 | 35 | 12 | |
| 性别 | 男性 | 17 (48.57%) | 4 (33.33%) |
| 女性 | 18 (51.43%) | 8 (66.67%) |
| 中位年龄（范围，年） | 36 (13-66) | 30 (9-52) | |
| PS类型 | 肺叶内 | 31 (88.57%) | 12 (100.00%) |
| 肺叶外 | 4 (11.43%) | 0 (0.00%) |
| PS位置 | 左下叶 | 24 (68.57%) | 8 (66.67%) |
| 右下叶 | 11 (31.43%) | 4 (33.33%) |
| 体循环动脉来源 | 胸主动脉 | 32 (91.43%) | 9 (75.00%) |
| | 腹主动脉 | 2 (5.71%) | 1 (8.33%) |
| | 肌膈动脉 | 1 (2.86%) | 1 (8.33%) |
| | 肝动脉 | 0 (0.00%) | 1 (8.33%) |
| PS动脉数量 | 一个动脉 | 32 (91.43%) | 8 (66.67%) |
| | 两个动脉 | 2 (5.71%) | 3 (25.00%) |
| | 三个动脉 | 1 (2.86%) | 1 (8.33%) |
| Pryce分类 | Pryce I | 0 | 21 |
| | Pryce II | 21 | 33 |
| | Pryce III | 33 | 11 |
| 手术方法 | VATS | 34 (97.14%) | 9 (75.00%) |
| | 开胸手术 | 1 (2.86%) | 3 (25.00%) |

所有流域组的患者均耐受了ICG注射，没有出现过敏反应或其他不良事件。在切断PS供血的体循环动脉后，ICG注射结合近红外胸腔镜检查（Optomedic SAT, OPTO-FM2000）在每个病例的肺表面显示了清晰的荧光边界。荧光区域和非荧光区域的形状和分布与术前3D流域模拟结果非常吻合（图3），证明了该技术在划分目标体循环动脉灌注区域方面的准确性。在35名患者中，荧光边界使得能够进行精确的楔形切除，同时保留了周围的正常肺组织。在剩余的12名患者中，术中评估显示体循环动脉切断后下叶实质广泛破坏，灌注明显受损，表现为ICG注射后荧光减弱。由于楔形切除可能会导致灌注不良的残留组织，扩张和功能不足，因此手术改为肺叶切除。与肺叶切除组相比，基于流域引导的切除手术具有显著更短的手术时间（98.80 ± 35.82分钟 vs 179.9 ± 34.00分钟；P < .0001）和更低的术中出血量（15.46 ± 7.22 mL vs 33.58 ± 32.03 mL；P = .0027）。从切除的PS病理组织测量的切除体积在流域组中也更小（72.14 ± 30.83 cm3 vs 228.30 ± 111.6 cm3；P < .0001）。术后胸管引流时间在流域组也更短（41.94 ± 13.28小时 vs 56.25 ± 17.56小时；P = .0049）。同时，接受基于流域地形引导的楔形切除的患者住院时间为2.71 ± 0.67天，明显短于接受肺叶切除的患者（5.33 ± 1.37天；P < .0001）。

**术后并发症**
两组之间的术后并发症有所不同。在肺叶切除组中，2名患者在手术后2天内出现了大量血胸，需要再次手术。术中检查发现1名患者的PS供血动脉破裂并出血，另一名患者的肺动脉残端出血。此外，1名患者在术后1个月出现了肺部感染，并伴有右下叶肺不张；进一步检查诊断为支气管胸膜瘘，该患者也需要再次手术。相比之下，流域组没有发生严重并发症。1名患者术后胸腔引流增加，血红蛋白水平轻度下降，怀疑有胸腔内出血；这种情况通过静脉注射etamsylate和batroxobin保守治疗得到控制。随后引流减少，胸部随访影像显示胸腔积液没有进展，可以安全拔除胸管而无需进一步干预。

**肺功能评估**
所有患者在术前和术后6个月都进行了肺功能评估。术前FEV1在两组之间相似（3.62 ± 0.54 L vs 3.28 ± 0.64 L；P = .0789）。术后6个月，流域组的FEV1高于肺叶切除组（3.35 ± 0.59 L vs 2.70 ± 0.64 L；P = .0024）。流域组的FEV1平均下降量为0.27 ± 0.25 L，而肺叶切除组为0.58 ± 0.17 L（P < .0001），表明术后功能损失较小（表2）。

**表2. 两种手术方法的差异**
| 特征 | 流域组 | 肺叶切除组 | P值 |
|------------|--------------|-----------------|-----------|
| 手术时间（分钟） | 98.80 ± 35.82 | 179.9 ± 34.00 | <.0001 |
| 术中出血量（毫升） | 15.46 ± 7.22 | 33.58 ± 32.03 | .0027 |
| 切除体积（立方厘米） | 72.14 ± 30.83 | 228.30 ± 111.6 | <.0001 |
| 术后胸管引流时间（小时） | 41.94 ± 13.28 | 56.25 ± 17.56 | .0049 |
| 术后住院时间（天） | 2.71 ± 0.67 | 5.33 ± 1.37 | <.0001 |
| 并发症 | 肺炎 | 0 | 1 |
| 血胸 | 2 | 0 | |
| DVT/PE | 0 | 0 | |
| 支气管胸膜瘘 | 0 | 1 | |
| 再次手术 | 0 | 3 | |
| 住院延长 | 0 | 2 | |
| 气漏持续 | 0 | 0 | |
| 心律失常 | 0 | 0 | |
| 脓胸 | 0 | 0 | |
| 肺不张 | 0 | 1 | |
| 术前FEV1/L | 3.62 ± 0.54 | 3.28 ± 0.64 | .0789 |
| 术后6个月FEV1/L | 3.35 ± 0.59 | 2.70 ± 0.64 | .0024 |
| FEV1平均下降量 | 0.27 ± 0.25 | 0.58 ± 0.17 | <.0001 |

患者在术后3个月、6个月和1年接受了胸部CT检查。在术后3个月，35名接受基于流域引导的楔形切除的患者中有3名的胸腔积液轻微，切除边缘有轻微炎症变化。到1年时，所有接受基于流域引导的楔形切除的患者的胸部CT扫描显示残留肺无肺不张、肺部感染或胸腔积液。PS动脉残端逐渐被结缔组织包裹，没有出血、破裂或支气管胸膜瘘（图E1）。没有患者需要进一步的相关治疗。目前，7名基于流域地形图进行楔形切除的患者已经随访超过3年。随访期间，胸部CT扫描未显示术后复发、胸腔感染或其他并发症，所有患者都继续接受定期动态随访。

**讨论**
在这项单中心队列研究中，我们使用术前增强CT扫描对PS患者进行了精细的3D重建，并应用流域地形映射技术来模拟PS与正常组织之间的边界。这种模拟通过术中ICG荧光验证，表明预测的范围与实际范围一致，并指导了PS的楔形切除。这种策略可以通过预测预期的边界模式来辅助术前计划，而术中ICG荧光提供了灌注边界的实时确认。与肺叶切除相比，基于流域引导的楔形切除手术具有更短的手术时间、更少的出血量、更小的切除体积、更少的重大并发症以及术后6个月FEV1的更好保存。

PS的外科管理具有挑战性，因为其解剖结构复杂，且隔离肺与正常肺之间的界面通常不明显。PS切除的报道并发症包括由异常体循环动脉引起的危及生命的术中出血、术后血胸、持续气漏、脓胸和感染。对于缺乏明确解剖边界的肺叶内PS，许多中心采用先切断异常体循环动脉再行肺叶切除的方法。肺叶外PS通常包裹良好，通常通过简单切除或楔形切除处理；只有在异常扩展到实质内或伴有严重炎症的罕见情况下才需要肺叶切除。这两种方法都有其局限性。广泛的解剖切除可能会不必要的牺牲正常肺组织，导致长期肺功能丧失。相反，如果没有明确的边界定义而尝试保留实质的切除可能会导致残留的隔离组织，从而引发咯血、复发感染和症状持续。我们的发现与之前的报告一致，强调了需要能够可靠划分PS灌注区域的技术。

基于流域引导的技术解决了这些局限性。首先，自动化的3D CT重建可以详细显示肺动脉和静脉的解剖结构，这仅凭二维成像难以实现。这种方法允许术前可视化异常体循环动脉、肺血管和周围肺实质之间的关系。其次，我们开发的软件可以估计PS供血动脉的组织，并模拟动脉阻塞和ICG注射后肺表面的预期荧光区域。这种模拟通过预测目标区域与周围正常灌注肺之间的边界来支持术前计划，并告知预期的切除范围。第三，通过将胸腔镜发现与3D重建结果匹配进行术中导航，有助于识别、包围和切断目标血管，从而可能降低血管损伤的风险。在切断异常动脉后，ICG荧光提供了目标区域与周围正常灌注实质之间边界的实时可视化。这使得能够进行精确的楔形切除，同时尽可能保留未受影响的肺组织。这些优势的临床相关性体现在我们的结果中：基于流域引导的切除手术具有更短的手术时间和更少的出血量，以及更小的切除体积和更短的胸管引流时间。

在Pryce II型肺叶内隔离中，解剖上可能存在双重血液供应；然而，我们假设长期的高压体循环动脉逐渐破坏了隔离肺实质内的低压肺动脉微循环，使得任何肺动脉流入在功能上对有效的气体交换和正常的动脉静脉传输无关紧要。这一概念通过术中灌注测试得到了支持。我们首先暂时阻断下叶的后段和基底肺动脉分支，然后注射ICG，产生了清晰的胸腔荧光边界，后段和基底段没有染色。在随后切断体循环动脉并重复ICG注射后，出现了同样明显的边界，重要的是，它与基底肺动脉阻塞时观察到的边界相同。这表明，在这种情况下，体循环动脉控制的灌注区域不会因肺动脉循环而发生实质性改变；因此，仅控制体循环动脉就足以生成可靠的基于ICG的隔离肺与正常肺之间的边界（视频1）。

在我们的系列研究中，严重的术后并发症仅发生在肺叶切除组。2名患者因残留PS供血动脉或肺动脉残端出血而出现大量血胸，需要早期再次手术；1名患者因支气管胸膜瘘和复发性感染及肺不张而需要再次手术。这些事件在PS切除后已有报道，尤其是在解剖结构复杂的病例中。肺叶切除组的患者术中经常出现广泛的实质破坏和灌注不良，这可能部分解释了观察到的更高并发症率。在基于流域引导的组中，没有发生重大并发症，仅1名患者出现疑似胸腔内出血，采取了保守治疗。尽管我们的研究不足以检测罕见事件的差异，但这些发现支持了基于流域引导的楔形切除的技术可行性，并表明其潜在的围手术期安全优势。

鉴于许多PS患者年轻且其他方面健康，保留肺功能是一个关键考虑因素。我们的数据表明，保留实质的策略在功能上具有优势。术后6个月的FEV1在流域组高于肺叶切除组，FEV1的平均下降量也更小。在一些接受楔形切除的患者中，术后肺功能比术前有所改善。我们推测，一个可能的原因是，在去除非功能性肺组织后，同一肺叶内的正常组织压力得到缓解，通气-灌注比例发生变化，肺通气和气体交换功能得到改善，同时肺容量和FEV1也有所增加。尽管分水岭引导技术具有优势，但楔形切除并不适用于所有肺隔离症（PS）病例。在12名预计需要进行楔形切除的患者中尝试了分水岭分析；然而，由于病变范围和实质破坏，这些患者最终接受了肺叶切除术。其中一名患者的病变位于左下肺叶的后基底段，由3条异常动脉供血，这些动脉起源于第10肋弓水平，并沿着脊柱和肋骨分布，与肋间动脉和静脉紧密相邻。鉴于病变体积较大且血管解剖结构复杂，我们认为肺叶切除术比楔形切除更为安全可靠。另外11名患者长期有症状，之前被误诊为支气管扩张症。影像学检查显示这些患者的下肺叶存在广泛的炎症性破坏。术前进行了分水岭分析，并在切断供应病变的动脉后注射了ICG（吲哚菁绿）。在这两种情况下，下肺叶都呈现僵硬和纤维化的状态；动脉切断后，受影响的肺组织从鲜红色变为暗红黑色，组织学检查证实存在多个充满脓性液体的囊性空腔。值得注意的是，ICG注射后下肺叶的荧光信号非常弱，表明残余肺组织的灌注严重受损。在这种情况下，肺叶切除术被认为是最合适的选择，以确保完全切除非功能性组织，并避免留下灌注不良、功能低下的残余部分。这些病例表明，分水岭引导的楔形切除应被视为一系列手术方案中的一种，而非万能解决方案。患者选择时应考虑病变大小、感染持续时间、实质破坏程度以及血管解剖结构。在晚期或复杂病例中，尤其是那些伴有严重纤维化或邻近肺组织功能丧失的情况，即使进行了精确的灌注映射，肺叶切除术仍可能是最佳治疗方法。

在肺隔离症手术中，安全切断异常供血动脉是一个关键问题。先前的报告强调了出血风险，尤其是当动脉起源于胸主动脉或腹主动脉并穿过后纵隔时。根据我们的经验，3D重建和分水岭映射有助于术前更好地了解动脉的起源、走行及潜在的解剖变异，从而减少将二维影像转化为手术解剖结构时的不确定性。然而，分水岭分析并不能替代细致的手术操作。对供应病变的动脉进行安全控制和切断仍依赖于仔细的解剖、适当使用钉合器或结扎线，以及遵循处理高压血管的既定原则。外科医生的专业技能和术中判断仍然是安全性的决定性因素。

本研究存在一些局限性。首先，分水岭引导的切除需要使用增强CT、3D重建软件、ICG和具有荧光功能的胸腔镜系统，这在资源有限的医疗机构中可能受到限制。其次，长期存在的肺隔离症可能导致反复感染、进行性纤维化以及邻近肺组织的压迫性功能丧失；在这种情况下，即使进行了灌注映射，肺叶切除术仍可能是最合适的选择。第三，这是一项单中心、真实世界的分析，样本量相对较小，且可能存在选择偏差，因为解剖结构更复杂或组织破坏更严重的患者更可能接受肺叶切除术而非分水岭引导的楔形切除术。因此，观察到的结果差异可能部分归因于疾病基线的差异。最后，虽然我们在6个月时观察到分水岭组患者的FEV1保存较好，但我们的研究并未设计或具备评估长期功能结果或生活质量的能力。需要更大规模、最好是多中心的前瞻性研究，并进行更长时间的随访，以验证这些发现并制定分水岭引导楔形切除的正式选择标准。此外，由于缺乏患者报告的症状（如运动耐受性或功能状态）的数据，这限制了对观察到的FEV1差异临床意义的解读。

尽管存在这些局限性，我们的结果支持将动脉分水岭分析与ICG引导的荧光成像结合使用，作为肺隔离症外科治疗的一种有前景的方法。通过明确目标供血动脉的灌注区域，这种方法可以在适当选择的患者中实现保留肺实质的楔形切除，从而改善围手术期结果和功能保存。未来的研究应侧重于标准化技术方案、完善患者选择标准，并探索分水岭引导技术在其他复杂先天性或后天性肺血管异常中的应用。将这项技术整合到常规临床实践中还需要进行成本效益分析及不同机构间的学习曲线评估。

**结论**
分水岭分析与3D重建及ICG荧光成像相结合，为肺隔离症的外科治疗提供了一种可行的策略。基于CT的3D规划和分水岭模拟有助于预测灌注区域并支持楔形切除的设计，而术中ICG荧光则可以实时确认边界。我们的研究提供了一个术前模拟平台，帮助外科医生预测病变组织与正常组织之间的边界以及复杂的血管解剖结构。这有助于减少因病变范围不明确导致的过度切除造成的肺功能损伤，或防止因切除不足导致的残留组织感染或其他病变。在选定的患者中，分水岭引导的楔形切除与较短的手术时间、较少的出血量、较少的重大并发症以及更好的肺功能保存相关。随访期间未观察到症状复发或残留组织的感染或其他病变。这些发现表明，分水岭引导的楔形切除对于某些肺隔离症患者是一个安全可行的选择，并可能促进这种罕见先天性畸形的微创、保留肺实质手术的广泛应用。需要进一步的多中心研究，涉及更大的样本量和更长的随访时间，以确认这些结果并为肺隔离症手术中的分水岭分析使用提供基于证据的指导。

**网络直播**
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