《Journal of Surgical Research》：Diagnostic Outcomes of Robotic Bronchoscopy in a Multidisciplinary, Multi-Hospital Lung Nodule Program
本研究旨在评估单人、单医疗系统内多医院、多用户环境下机器人支气管镜检查肺内病变的诊断准确率。研究纳入2018年8月至2023年4月期间，在多中心学术机构中由肺科医师或胸外科医师使用Monarch机器人支气管镜对可疑肺实质病变进行活检的所有患者。数据前瞻性收集，患者术后随访至少1年、最长5年。诊断准确率通过比较Monarch获取的标本与最终已知病理结果确定。真阴性（良性）诊断经术后一年计算机断层扫描（CT）复查确认病变消失或稳定。五年期间，16名操作者对1084个病灶进行了机器人支气管镜（Monarch）活检。病灶主要为实性（84%）且位于外周（62.0%），中位大小25 mm（17-37）。中位随访1.07（四分位距0.58-1.67）年时，诊断准确率为82.7%（80.1-85.2）。单因素分析显示，较大的病灶（P < 0.001）、外周位置（P < 0.001）、CT支气管征象（P < 0.001）、术中直视支气管内可视化（P < 0.001）以及径向支气管内超声（radial EBUS）的使用（P < 0.001）均与成功诊断相关。临床显著性气胸（需胸腔引流管）发生率较低，为3%（n = 33）。该大规模、跨专科、多操作者机器人支气管镜分析的诊断准确率为82.7%。鉴于其可接受的诊断性能和低并发症率，在长期结局评估中，机器人支气管镜可成功作为实性肺病灶初始和首选的采样方法。
肺癌在美国仍居癌症发病率第三位，是导致癌症相关死亡的首要原因，2024年约有125,070例死亡可归因于肺癌。对于肺病灶的组织学诊断，传统金标准工具为CT引导下细针穿刺抽吸（CT-FNA），其准确率接近94%，但气胸发生率高达四分之一。经支气管途径采样肺病灶，如电磁导航支气管镜或联合径向支气管内超声（radial EBUS）的细支气管镜，可显著降低气胸风险，但代价是诊断准确率下降至约70%。近年来，三种机器人支气管镜平台被采用，将经支气管途径与先进导航技术相结合，以提高诊断准确率并降低气胸发生率。然而，评估这些平台的小样本研究存在样本量小、使用辅助影像模态提高准确率、或仅由单一或少数诊断医师操作等局限性，限制了其推广性。
本研究机构在机器人支气管镜平台上市后不久即开始应用，并参与了早期多中心安全性、可行性及诊断产出率的报道。该平台迅速在机构内推广，跨越多个使用者、科室和站点（相距超过130英里），使得长期随访和诊断成功率的评估成为可能。本研究的目标是对机器人支气管镜在肺病灶诊断中的安全性和实用性进行大规模真实世界考察，并为最适合该方法处理的结节特征提供指导。
研究纳入2018年8月1日至2023年4月30日期间，在四家医院接受机器人支气管镜活检的可疑肺病灶患者。研究数据使用REDCap电子数据采集工具收集管理，涵盖基本人口学信息、病史、影像学检查、手术操作及术后转归。研究方案经匹兹堡大学人类研究保护办公室批准（研究编号2104-0181），并豁免知情同意。
机器人支气管镜操作使用Monarch机器人支气管镜（Johnson and Johnson, New Brunswick, NJ），按照制造商指南及既往描述的标准方式进行。所有操作均在全身麻醉、经口气管插管下进行。由操作者（肺科医师或胸外科医师）导航至目标病灶并进行活检，采用18至21号穿刺针和/或活检钳的组合。是否使用手术台二维荧光透视或径向EBUS探头以辅助病灶可视化，由操作者自行决定。未使用其他辅助影像模态（如锥形束CT）。关于标本数量或术中额外操作的决定，均根据患者个体情况由操作者自行决定。
病灶特征从术前30天内获得的CT扫描中提取，包括结节大小、密度和位置。支气管征象（通向病灶的可见支气管）在0.6 mm薄层轴位或冠状位CT上判读。病灶中心性定义为病灶位于肺门或叶支气管20 mm以内。病灶数据由放射科医师记录，并经第二位放射科医师和胸外科医师独立复核确认。随访CT扫描评估病灶生长、稳定或退缩情况，同样经独立复核。标本由活检所在医院的细胞病理科检查，快速现场分析由操作者根据各站点 availability 酌情使用。
诊断准确率计算遵循既往发表的支气管镜诊断成功率确定方法。恶性组织经组织病理学分析确认即为诊断性标本。良性标本需满足以下任一条件方为诊断性：（a）对同一病灶进行额外活检未检出恶性；或（b）连续CT成像显示病灶术后至少6个月稳定。亚组分析采用术后一年随访作为稳定时间点。非典型标本视为非诊断性。若标本未检出恶性，但病灶可疑程度足以需要靶向治疗（如立体定向体部放射治疗，SBRT），亦视为非诊断性。随访不完整（无复查CT评估稳定）或术后6个月内因非相关癌症诊断开始化疗的患者病灶，排除于最终诊断准确率分析之外。
统计分析采用单因素分析比较基于诊断成功分组的术前术后特征，分类变量用Fisher精确检验，连续变量用Wilcoxon秩和检验。多分类变量事后比较采用卡方检验调整标准化残差。诊断准确率以95% Wald置信区间（CI）计算。多变量回归分析采用基于贝叶斯信息准则（BIC）的双向逐步选择程序优化模型，以惩罚模型复杂度、防止过拟合。模型拟合度采用Hosmer-Lemeshow检验评估。为估计操作者学习曲线，计算每位操作者累积成功率，即截至该病例序数的累积成功病例数除以累积操作例数，并绘制平均累积成功率随病例序数变化的趋势图。敏感性分析排除每位外科医师最初的5、10、15例病例。采用线性混合效应模型评估累积外科经验与操作时间的关系，病例序数为固定效应，外科医师为随机截距。分析限于至少完成20例操作的外科医师。
2018年8月至2023年4月期间，1022次操作中对1084个病灶进行了活检，由16名不同操作者完成，包括7名肺科医师和9名胸外科医师。肺科医师操作更多（n = 690, 67.5%）。中位操作时间58（46-73）分钟，96.6%（n = 986）的病例使用二维荧光透视进行图像引导增强。53.5%（n = 547）的病例在索引手术时同期行传统线性EBUS进行淋巴结评估。48例进行了额外操作，最常见为上消化道内镜检查（n = 25, 2.4%），其次为化疗港植入（n = 10, 1.0%）或基准标记物植入（n = 6, 0.6%）。
患者队列以白种人为主（92.5%, n = 945），女性略多（53.4%, n = 546）。中位年龄68.9（62.9-75.58）岁。多数为当前（n = 364, 35.6%）或既往吸烟者（527, n = 51.6%）。超过一半有慢性阻塞性肺疾病（COPD）病史（n = 537, 52.5%），近三分之一有非肺恶性肿瘤史（n = 322, 31.5%），11.1%（n = 113）有肺癌病史。
病灶特征方面，多数位于右肺（n = 627, 58%），双肺上叶病变总体占优势（n = 600, 55.4%）。中位长径25（17-37）mm，短径18（13-27）mm。大多数位于肺门或叶支气管以远的外周区域（n = 667, 62%）。实性结节最常见（n = 901, 84%），大多数CT显示支气管征象（n = 760, 70%）。病灶连续CT成像的中位随访时间为1.07（0.58-1.67）年。
另有29个病灶（占全部病灶的2.6%）尝试活检但未能被机器人系统到达。未能到达的病灶更小（长径：16 vs 25 mm, P = 0.002；短径：13 vs 18 mm, P < 0.001），且CT显示支气管征象的比例更低（41% vs 71%, P < 0.001）。右肺上叶是Monarch最难到达的病灶所在部位（n = 13, 45%），其中28%（n = 8）位于尖段，但肺、叶或段之间的比较未达到统计学显著性。
并发症方面，术后呼吸衰竭8例（0.8%），7例（0.7%）术后发现新增补氧需求，需住院评估家庭氧疗。3例（0.3%）因支气管内出血术后留置气管插管，均于次日支气管清理后拔管。最常见并发症气胸发生51例（5.0%），其中33例行胸腔闭式引流（占全部病例的3.0%）。研究期间气胸发生率无时间趋势变化。COPD病史或胸部手术史等患者特征与胸腔引流管需求增加无关联。术中使用径向EBUS探针与显著气胸风险降低相关（P = 0.012）。双肺上叶占需胸腔引流气胸的42%（右上n = 7；左上n = 7）。不同肺段活检后需胸腔引流的风险存在差异，但未达到统计学显著性（P = 0.063）。右中肺内侧段（n = 4, 12.0%）和左上肺尖后段（n = 4, 12.0%）活检后更多需要胸腔引流。
诊断准确率分析纳入865个病灶，总体诊断准确率为82.7%（95% CI: 80.1-85.2）。排除每位外科医师或每家医院最初10例病例后，准确率仍为82.2%（95% CI: 79.3-85.0）。排除最初5例（82.0%）、10例（82.2%）或15例（82.4%）时成功率几乎相同，95% CI重叠，无切点效应证据。排除随访不足1年的病灶后，诊断准确率无显著变化（82.2%, 95% CI: 79.7%-84.8%）。
单因素分析显示，年龄、种族、吸烟状态和肺部疾病史与成功诊断无关。操作时间或轻微并发症的发生与成功无关。右肺肿瘤诊断成功率有降低趋势（55% vs 45%, P = 0.053）。按叶（P = 0.28）或段（P = 0.69）分层时，成功率无显著差异。
结节特征与诊断成功强烈相关。成功诊断的病灶长径（27 [18-40] mm vs 21 [15-31] mm, P < 0.001）和短径（20 [14-30] vs 15-20 mm, P < 0.001）更大，距胸膜距离更短（6 [0-19] mm vs 8 [0-21] mm, P = 0.018）。中心性病灶Monarch成功率较低（42% vs 58%外周, P < 0.001），而支气管征象的存在与成功诊断几率增加相关（74%, P < 0.001）。CT显示支气管征象病灶的总体产出率为85.5%。
术中特征亦与诊断成功相关。支气管镜远端外周可见的病灶比不可见的更易成功诊断（25% vs 15%, P = 0.002），成功诊断的病灶也更可能使用径向EBUS确认靶向后再活检（72% vs 52%, P < 0.001）。
按大小和密度分层，1-2 cm病灶的诊断准确率为74%。所有>2 cm病灶的联合准确率为86.3%，>3 cm实性病灶的最高准确率达89%。<2 cm的磨玻璃结节（Ground Glass Opacity, GGO）或混合密度病灶诊断成功率最低（70%），但这些亚组总体数量较少（n = 33）。
操作者经验量化显示，累积成功率在前130例持续上升，从约72%的基线率升至约84%的平台期。随外科医师经验增加，操作时间显著缩短（每例减少0.041分钟；P < 0.001），相当于前100例平均减少约4分钟。但即使校正累积病例数后，操作时间在不同外科医师间仍存在显著变异（标准差10.2分钟）。
多变量分析中，逐步特征选择确定六个变量为预测Monarch成功的最优模型（BIC = 710.3，拟合度χ2[8] = 19.67, P = 0.01）。较高体重指数（Odds Ratio, OR = 0.99 [95% CI: 0.99-1.00], P = 0.003）和重复Monarch操作（OR 0.86 [95% CI: 0.76-0.98], P = 0.022）与较低成功可能性相关。右侧病灶成功诊断概率较低（OR 0.94 [95% CI: 0.89-0.99], P = 0.017）。支气管征象阳性（OR 1.14 [1.07-1.22], P < 0.001）和径向EBUS定位（OR 1.20 [1.12-1.28], P < 0.001）均与更高成功可能性相关。
9.4%（n = 102）的病例获得意义未明的细胞非典型这一不确定结果。与良性或恶性诊断相比，这些病灶更少见于从不吸烟者（P < 0.001），更多见于既往或当前吸烟者、有COPD病史者（n = 70, 69%, P = 0.006）及Charlson合并症指数较高者。不确定病灶更小（中位长径23 [16-36] mm），更多位于外周（n = 68, 67%），更常为混合密度（n = 20, 20%）。最多来自右肺上叶（n = 40, 39%），特别是尖段（n = 26, 25%, P = 0.003）。术后41.2%（n = 42）监测随访，58.8%（n = 60）转切除（n = 24）或再次活检（n = 36）。这些病例中81.7%（n = 49）最终证实为恶性。另有11例因高度怀疑恶性转立体定向体部放射治疗（SBRT）。
恶性肿瘤方面，机器人支气管镜在470个病灶中获得恶性诊断，恶性肿瘤检出总体敏感性为71.8%。其余185个未被机器人支气管镜诊断的恶性结节需再次机器人支气管镜、CT-FNA或手术切除以明确诊断。腺癌为最常见组织学亚型（n = 212），其次为鳞状细胞癌（n = 134）和转移癌（n = 34）。261例接受手术切除，最主要切除肿瘤分期为T1b病变。121例接受SBRT，4例接受微波或冷冻消融。
讨论部分，研究人员指出，提高肺癌患者生存率是关键的国家公共卫生目标。低剂量CT肺癌筛查可为符合条件的个体带来显著生存获益，但扩大筛查也伴随着检查或随访潜在危害的风险，包括侵入性诊断的后遗症。尽管CT-FNA诊断准确率高，但超过四分之一患者可能发生气胸，部分研究记录并发症率接近40%，这可能延迟及时的肿瘤治疗或诊断，或阻碍患者完成诊断检查。
本研究编译大规模患者和手术数据，在单医疗系统多用户、多医院环境中评估机器人支气管镜的诊断准确率。在超过1000例的经验中，气胸率（3.0%）远低于CT-FNA的历史气胸率。诊断成功率82.6%较高，略高于Nadig等荟萃分析中483个结节的汇总产出率。分析显示，针对大小、特征和额外影像特征（如CT支气管征象）选择的病灶，诊断成功率更高。径向EBUS探针的使用也与诊断成功强烈相关。与Murgu等的研究相比，本研究样本量更大，对成功预测因素、气胸和不确定发现的细节更丰富，还能够表征可能与较差诊断准确率、气胸率和不确定结果相关的解剖肺段，使临床医师能更好预测病例结局并选择机器人支气管镜患者。
研究人员观察到，右肺上叶病灶可能给操作者带来最大挑战，因其代表了未能活检或产出不确定/不准确结果的最大比例病灶。这些尖段病灶的活检，尤其结果不确定时，应密切随访并考虑再次支气管镜或切除活检。其他患者特征如体重指数增加与诊断不成功几率增加相关。对于小外周亚实性结节或纯磨玻璃结节等挑战性病灶的采样，锥形束CT或断层融合系统联合增强荧光透视等增强影像可能是提高诊断准确率的重要辅助。机器人支气管镜联合锥形束CT引导可产生非常高的诊断产出率，但代价是高资源利用率和较长操作时间，多数情况下可能并非必需。
与Gonzalez描述的活检时诊断产出计算不同，本研究基于大样本长期数据进行诊断准确率的回顾性评估。这种方法使研究人员能够量化结节消退（指示真正良性诊断）或进展/需再次活检（指示真正恶性诊断）的患者比例。基于长期随访报告结局，如VERITAS试验所用，可能更接近"良性"病灶随访和再次活检病例选择的现实世界决策。
本研究的独特性还在于纳入了不同专科和不同实践模式的多名操作者。虽然较小系列可能聚焦于少数高容量操作者的手术结局，本系列包括了正在将此项操作引入实践并开始积累病例量的肺科医师和外科医师。尽管该操作的累积成功率随病例经验增加而提高，即使初始病例经验也提供了与其他发表数据相当的可接受的诊断准确率。这些操作者能够轻松采用这项新技术而不损害结局。操作时间也随外科医师经验增加而缩短，但4分钟的减少可能对日常工作流程影响不大。校正病例数后，操作时间仍在操作者间存在变异，提示除经验外，手术复杂性、辅助病例的增加及其他术中因素可能显著影响操作时间。最后，虽然径向EBUS的使用有利于成功诊断，但本研究未采用锥形束CT等增强影像技术，因此结果更可能推广至各种环境下机器人支气管镜的采用。
研究局限性包括：选择机器人支气管镜由医师自行决定，因此存在选择偏倚；确证性病理诊断仅在接受肺切除的患者中进行，假阴性/良性诊断的真实比例无法确知；部分患者失访、死亡或拒绝复查CT，引入潜在偏倚。
尽管存在这些局限，本研究的大样本量和多使用者数量允许了更大的推广性，并确认了较小系列中已发表的某些发现，如支气管征象作为成功预测因子的使用，以及较小病灶中更高的诊断失败率。虽然较大实性病灶的采样产出率高，但本队列中第二常活检的病灶为1-2 cm，仅74%成功诊断。随着早期肺癌检测目标的推进，改善小病灶活检产出率至关重要。需要进一步研究确定辅助影像和采样模态的最佳组合，以在该类别中获取最大产出。
总之，本研究对1084例机器人支气管镜病例的分析表明，多人、跨专科采用的该技术实现了高诊断成功率（82.6%）和低并发症率。当病灶按大小和影像特征选择时，诊断性能进一步提高。这些发现支持将机器人支气管镜作为可疑肺病灶活检的首选方法。
