引用本文： 時冬辰, 黃海東, 王琴, 王湘奇, 夏瑩, 李翔, 沈夏平, 高莉, 楊宇光, 董宇超, 白沖. 錐形束CT平臺下綜合導引技術診斷肺部結節的臨床應用初探. 中國呼吸與危重監護雜志, 2022, 21(10): 691-697. doi: 10.7507/1671-6205.202210025 復制
肺部結節是常見的肺部問題。近年來胸部CT平掃作為體檢篩查的重要手段，尤其是低劑量胸部CT的普及應用，肺部結節檢出率逐年增加[1]。肺部結節通常需要進行肺組織活檢來確診，臨床上常用的診斷方法包括經皮肺穿刺活檢和經支氣管肺活檢。呼吸內鏡作為最常用的手段之一，廣泛地運用于肺部結節診斷中。
近十年呼吸內鏡診斷技術不斷發展，越來越多的新技術運用在肺部結節的診斷中。其中，虛擬支氣管鏡導航（virtual bronchoscopic navigation，VBN）、電磁導航技術（electromagnetic navigational bronchoscopy，ENB）可以快速、準確地將支氣管鏡引導至目標病灶，支氣管腔內超聲技術（endobronchial ultrasound，EBUS）可實時成像并確認病變位置。錐形束CT（cone beam computed tomography，CBCT）是在平板數字減影血管造影技術基礎上發展而來的一種成像技術。在血管造影機的C形臂一端安裝有X射線球管，另一端安裝有X線數字平板探測器，球管通過C形臂的旋轉可圍繞投照體發射錐形束，采集不同投照角度下的二維影像數據后重建成三維圖像，手動繪制靶病灶范圍、設置支氣管路徑，從任意角度觀察靶病灶位置的形態及大小，并在透視下實時疊加顯示病灶位置、引導活檢操作[2]。高頻疊加噴射呼吸機可用于呼吸控制，提高經支氣管腔內活檢的準確性[3]。本研究回顧性分析3例CBCT聯合VBN、高頻疊加噴射呼吸控制下肺外周結節活檢診斷患者的臨床資料，并對該診斷技術的應用進行探討。
1 資料與方法
1.1 臨床資料
回顧性分析上海長海醫院于2015年12月6日接受CBCT聯合VBN、高頻疊加噴射呼吸控制下肺外周結節活檢的3例肺部結節患者資料，其中，男2例，女1例；年齡平均65.0歲；肺結節直徑平均為（25.3±0.3）mm。患者的具體信息見表1。患者在操作前均接受血常規、凝血功能、心電圖、肺功能和胸部影像學檢查，明確無禁忌癥。
表1
行CBCT導航下經支氣管肺外周結節活檢的肺部結節患者的一般情況
1.2 方法
3例患者接受CBCT聯合VBN、高頻疊加噴射呼吸控制下肺外周結節活檢術，術中基于CBCT影像進行實時導航引導，具體方法如下。
1.2.1 術前準備、麻醉、通氣與呼吸控制
完善術前準備工作，包括手術室的準備（圖1），CBCT（Artis zee ceiling，西門子醫療，德國）、TwinStream高頻疊加噴射呼吸機（Carl Reiner公司，奧地利）、電子支氣管鏡（BF-1T260，Olympus公司，日本）、經引導鞘管支氣管腔內超聲（EBUS-GS，Olympus公司，日本）探頭等設備的檢查，胸腔穿刺包、胸腔閉式引流瓶、經皮活檢針（PRE1815，HS Hospital Service S.P.A公司，意大利）、快速現場評價（rapid on-site evaluation，ROSE）染色液（Diff-Quick stain kit，Yeasen Biotechnology，中國）等物品的準備，知情同意書的簽署等。
圖1
肺外周結節活檢術中站位及布局圖
術前，使用VBN技術（DirectPath 1.0，Olympus公司，日本）將患者胸部CT平掃圖像數據進行處理，生成目標病灶的導航路徑（圖2）。具體方法為：（1）導入患者的胸部CT醫學數字成像和通信（digital imaging and communications in medicine，DICOM）數據；（2）軟件讀取并重建橫斷面、冠狀面及矢狀面CT圖像，自動生成三維支氣管樹；（3）根據病灶大小、位置以及與鄰近支氣管關系等，設置目標中心點及目標半徑；（4）目標點設置成功后軟件自動生成3條導航路徑，用以篩選最優路徑。
圖2
使用VBN技術對三例患者進行術前規劃路徑
a. 患者1位于左上葉尖段的病灶（紅點處）；b. 患者2位于左舌葉的病灶；c. 患者3位于右上葉前段的病灶。
使用咪達唑侖注射液、丙泊酚乳狀注射液聯合麻醉性鎮痛藥芬太尼注射液、非去極化肌松藥羅庫溴銨注射液進行靜脈麻醉誘導，使用丙泊酚乳狀注射液、瑞芬太尼注射液靶控輸注進行靜脈麻醉維持，術中根據操作需求及患者狀態調整靶濃度。
完成靜脈麻醉誘導后，高頻疊加噴射呼吸機通氣的供氣導管在支氣管鏡引導下經鼻置入氣管（圖3），供氣導管末端置于氣管隆突上方3 cm處，使用高頻疊加噴射呼吸機通氣，進行術中供氧（圖4）。具體參數設置為：呼吸機設置、CBCT開機時，通氣壓力為0.8 bar，患者在低壓力模式下進行高頻通氣；CBCT掃描收集數據時，通氣壓力為3 bar，患者處于持續高壓力模式下高頻通氣狀態，肺內遠端潛在萎陷的支氣管腔隙因持續高壓力而打開，這個過程通常需要5 s，患者在此狀態下氧合穩定，同時采集的數據因無呼吸肌運動而保持靜止，圖像更加清晰；數據采集結束后，通氣壓力恢復為0.8 bar，此時可基于CBCT掃描生成的三維肺部影像進行肺部結節輪廓的描繪和支氣管鏡路徑的術前規劃；隨后實施支氣管鏡操作，在VBN導航預設路徑下到達至病灶時，高頻疊加噴射呼吸機通氣壓力保持在3 bar，使導航過程的通氣壓力與采集CBCT數據時保持一致，如確定支氣管鏡頭端到達肺部結節內部，可置入帶引導鞘管的活檢鉗，當活檢鉗到達病灶內部后實施活檢，將通氣壓力調整至0 bar，使患者處于呼吸暫停狀態，此時進行活檢，可以有效降低高壓力高頻通氣下氣胸、出血等并發癥的發生。當患者有多個病灶需要活檢時，重復高壓力高頻通氣下導航、無通氣壓力下活檢的呼吸控制過程（圖5）。
圖3
高頻疊加噴射通氣中供氣導管經鼻置入，電子支氣管鏡從另一側鼻孔插入氣道
圖4
高頻疊加噴射呼吸機參數畫面
圖5
CBCT聯合VBN活檢操作中高頻噴射呼吸機通氣壓力調節示意圖
1.2.2 CBCT采集數據、重建圖像并設置路徑
麻醉后行術前CBCT掃描。采集過程中，患者肺部置于成像中心位置，由血管造影系統配備的C形臂進行旋轉采集。采集方案為：5 s內完成200o旋轉，采集間隔0.8o/幅，放射劑量0.36 uGY/幅。CBCT再重建成397幅薄層圖像，并基于重建后的CBCT，啟動三維導航功能（syngo iGuide toolbox，西門子醫療，德國）。基于三維圖像，在冠狀位、矢狀位和橫斷位分別手動勾勒出代表肺結節輪廓的三維標記；再依據三維標記進一步描繪出到達肺結節中心的氣道路徑；在實時三維導航時，任意角度的實時透視過程中，肺結節三維標記和氣道路徑會自動匹配和疊加于二維的透視圖像，有利于導航和活檢。
1.2.3 實時引導下到達目標、實施活檢
VBN技術應用于術前規劃，第1、2例患者病灶分別位于左上葉尖段、左舌葉，有支氣管征，按照擬定路徑導航；第3例患者病灶位于右上葉前段，有支氣管征。VBN輔助下結合透視將支氣管鏡插入端置于目標病灶附近支氣管中，基于CBCT標記的病灶，使用支氣管腔內超聲探頭接近靶病灶，置入帶引導鞘管的活檢鉗，當活檢鉗到達病灶內，此時行三個不同C臂角度下的二維透視，三維肺部結節輪廓會自動依據透視圖像的C臂角度，經計算后匹配到透視圖像上（圖6）。在確認活檢鉗位于病灶內部后，實時透視下進行活檢組織操作3～6次，活檢成功后進行ROSE后，將病灶組織放在4%的甲醛溶液中固定、送檢。若經支氣管鏡活檢鉗無法到達病灶，則第二次使用CBCT進行實時三維掃描，確定患者肺部情況，如是否產生氣胸等。
圖6
CBCT實時透視下經標記的路徑進入肺結節病灶后進行腔內活檢操作
綠色團塊為標記的目標病灶。a. 患者1左上葉尖段的病灶；b. 患者2左舌葉的病灶；c. 患者3右上葉前段的病灶。
CBCT時可改變活檢策略為經皮穿刺活檢。通常基于最新采集的CBCT，啟動經皮穿刺導航功能（syngo needle guidance，西門子醫療，德國）。根據三維圖像，選中肺結節中心位置做為穿刺靶點；選擇皮膚表面入針點；軟件基于靶點和入針點生成穿刺路徑，也可由術者手動調整入針點以獲得更有效、安全的穿刺路徑；確認穿刺路徑后，軟件將引導術者在合適的C臂工作角度下進行經皮穿刺，并將穿刺路徑疊加在透視下用于實時導航。術后再次進行CBCT掃描，對重建后的斷層圖像進行觀察，確認有無并發癥，如有氣胸、出血等情況對癥處理。
2 結果
共納入3例患者，肺部結節直徑平均為（25.3±0.3）mm。第1例患者的肺外周結節位于左上葉尖段，在VBN及CBCT重建圖像引導下，支氣管鏡成功進入左上葉尖段，活檢結果為支氣管粘膜組織及肺組織，支氣管黏膜組織被覆纖毛粘液柱狀上皮，細胞無異型，黏膜下灶性淋巴細胞浸潤，肺泡上皮無明顯異型，患者因肺功能極差，未行經皮肺穿刺活檢術，后續經過為期5年的隨訪，患者的病灶并未出現明顯變化，考慮病灶為良性。第2例患者的肺外周結節位于左舌葉，經支氣管肺外周結節活檢術后明確病理為黏膜相關淋巴瘤。第3例患者的肺外周結節位于右上葉前段，探查過程中出現氣胸并發癥，右側肺壓縮約20%，在透視下置入胸腔引流管并接負壓抽氣后肺復張，氣胸癥狀緩解、生命體征穩定后改使用CBCT掃描進行數據采集，應用經皮穿刺導航功能按照預設路徑，在CBCT引導下進行經胸壁肺穿刺活檢，最終病理為原發性腺癌。經驗證，3例患者使用CBCT掃描重建規劃的路徑與術前重建的VBN路徑基本吻合。
3 討論
經支氣管鏡肺外周結節活檢是肺部結節的常用診斷方法，VBN的運用提高了支氣管鏡對肺部結節的診斷效率，而CBCT的出現及應用為實時定位并活檢肺部結節提供了更加直觀、有效的依據。操作醫師可通過CBCT獲得目標病灶與周圍軟組織的三維重建圖像，并標記目標病灶位置，經與透視匹配后，在透視下實時進行活檢，使診斷操作精準化、可視化。本研究中，3例肺外周結節活檢術均于2015年12月6日完成，是亞洲首次開展CBCT聯合VBN、配合高頻疊加噴射呼吸機進行呼吸控制等綜合導引技術的肺外周結節活檢術。
有研究顯示，CT引導下經皮肺穿刺活檢術發生氣胸并發癥的風險為25.3%～34.0%[4-5]，而經支氣管鏡肺結節活檢的氣胸發生率為1.7%～4.9%[6-7]。通過CBCT引導的經支氣管鏡肺結節活檢，在術中進行圖像掃描和三維重建，手動勾勒出肺結節輪廓，并描繪出到達肺結節中心的氣道路徑；經過三維圖像與透視下圖像的匹配后，通過實時透視顯示病灶所在區域，可實時監測活檢操作畫面，有望提升病灶活檢診斷率；也可標記常規透視下不可見的肺外周結節，以減少出血、氣胸等并發癥的發生率。
使用CBCT能減少輻射劑量也是評估該技術安全性的重要部分。每例患者在一次CBCT引導下經支氣管肺結節活檢術中，通過同步掃描規劃導航，可有效避免患者接受過多劑量的輻射，一般使用2～3次CBCT掃描[8-9]。CBCT引起輻射的有效劑量與計算時采用的轉換系數有關[10]；并且根據每次掃描圖像的數量不同，患者受到的輻射劑量也有所區別，一般在0.98～5.8 mSv[11-13]。進行一次CBCT掃描所受到的有效輻射量大約等同于一次低劑量胸部CT[14]。另外，包含多次掃描、導航和活檢的實時透視在內的所有輻射暴露，與其他CT導航相比，CBCT導航對患者的輻射暴露相當低[11]。因此，單次CBCT引導下經支氣管肺外周結節活檢術中由CBCT引起的輻射劑量是可以接受的。
高頻疊加噴射呼吸機可精準控制呼吸，是將供氣導管開口直接置入氣管隆突上方3 cm處進行給氧，從而便于可彎曲支氣管鏡的插入及肺外周結節腔內活檢操作。通過調節通氣壓力進行呼吸控制，以滿足患者不同時段的操作需求：呼吸機設置、CBCT開機以及繪制結節輪廓、設置導航路徑等過程的通氣壓力為0.8 bar，患者在低壓力下進行氧氣交換，保證了基本的氧氣供應；CBCT掃描收集數據、適時引導下導航至病灶等過程，通氣壓力為3 bar，患者處于持續高壓力狀態；當支氣管鏡到達病灶內部進行活檢時，通氣壓力為0 bar，患者處于呼吸暫停的狀態。在精準的呼吸控制下，患者在數據采集時，高壓力模式使患者遠端支氣管的潛在腔隙打開，為到達病灶提供了更多的支氣管通路選擇，并且消除了呼吸肌活動對病灶的干擾，保證了圖像質量；數據采集和導航時維持同樣的通氣壓力，保證透視前后的一致性，提高了活檢準確率；另外，活檢時通氣壓力為0 bar，進一步降低了氣胸、出血等并發癥的發生率。
CT引導下肺部結節經皮肺穿刺活檢術的準確率在77.2%～98.2%[12,15-16]，是當前主要的診斷方法，已廣泛地運用于臨床實踐中。經支氣管鏡肺結節活檢的準確率在18%～80%之間，很大程度上取決于病灶大小及是否有支氣管征，而最常見的影響因素是病理結果的假陰性[17]。因此，大部分研究通過聯合使用綜合導引技術來降低假陰性結果、提高準確率。Hohenforst-Schmidt等[3]的研究顯示，使用CBCT導航進行直徑<20 mm肺外周結節活檢的診斷率為82%，是傳統經支氣管肺結節活檢術診斷率（33%）的兩倍以上，該研究初步證實CBCT的應用提高了經支氣管肺外周結節的診斷準確率，引起了眾多研究者的注意。Lin等[18]驗證發現CBCT聯合EBUS引導下肺結節活檢術的診斷率為96.5%，且直徑<10 mm的肺外周結節其診斷率相較于不使用CBCT的對照組顯著提高（68.8%，0%）。后續研究對診斷技術聯合進行更深入的探索，將VBN、ENB聯合CBCT、EBUS-GS等技術對肺外周結節進行診斷，以研究其診斷準確率。Ali等[19]對40例肺結節的患者進行VBN、CBCT聯合EBUS引導下的肺結節活檢術，其診斷率為90.0%。Kawakita等[20]對79例肺外周結節患者進行VBN、CBCT聯合EBUS引導下的肺結節活檢術進行了回顧性分析，其診斷準確率為72.9%；另外，該研究對所有患者的檢查時間進行了統計，中位檢查時間為43 min，時間短于CT引導組（P=0.001）。在Verhoeven等[21]應用ENB技術聯合EBUS-GS引導下活檢術，對平均直徑為14.2 mm的肺外周結節的操作成功率和診斷準確率分別為52.2%、50.0%，ENB技術無法排除呼吸對病灶的影響，從而導致診斷率不佳，而同時聯合使用CBCT可將操作成功率和診斷準確率分別提升至89.9%、75.0%。多項研究表明，CBCT與導航技術的聯合可以進一步提高肺部結節的診斷率，對于肺周圍性、直徑較小的結節診斷準確率有更加顯著的提升。
另外，在CBCT的平臺下，當經支氣管路徑活檢失敗、或數據采集評估后難以實現經支氣管路徑活檢時，可通過經皮穿刺導航功能設計路徑，同期進行CBCT引導下的經皮肺穿刺活檢術，使患者在同次術中有了更多活檢路徑的選擇，從而提升診斷率。
雖然CBCT的應用對肺外周結節活檢術診斷率、安全性都有一定的提升，但是其在臨床上廣泛開展仍有以下局限性：（1）場地限制。配備有CBCT功能的DSA系統在多數三甲醫院中常常是全院科室共用。呼吸科醫師在進行肺外周結節活檢時，需準備支氣管鏡相關設備、高頻雙頻噴射通氣設備等必要硬件設施之外，還需協調使用時間，從而一定程度上限制了該技術的推廣。目前已有新型的移動式C臂系統搭載有CBCT功能，可實現肺小結節的三維成像[22]，從而實現在內鏡室直接進行CBCT輔助活檢和治療，而無需受導管室的場地使用限制。但與固定式DSA相比，在實時導航和經皮穿刺導航功能仍有所欠缺。（2）價格昂貴。DSA設備價格昂貴，通常很難在氣管鏡室或呼吸內鏡中心單獨配備。但一般中型或小型血管造影系統通常不具備CBCT功能，對輔助診斷存在一定局限。（3）其他因素。團隊要求、操作時間及輻射暴露。本研究采用的技術對團隊要求較高，并且需要多學科協同完成，對手術護士、麻醉醫師均有一定的技術要求。操作時間也因場地布置、多種技術聯合運用、導航路徑多次驗證、完成快速現場評價等情況有所延長。另外，雖然DSA設備的低劑量采集方案對患者的輻射危害較小，但醫護人員的輻射暴露仍不能忽視。因此，CBCT的應用仍有許多亟待解決的問題，由于以上多方面的限制，本中心未能持續大規模開展此技術。
本研究結果顯示，對肺外周結節患者進行活檢時，使用高頻疊加噴射呼吸機對患者進行呼吸控制，可提高診斷準確率和安全性；術中使用CBCT掃描并描繪目標病灶、設置導航路徑，同時使用ENB、VBN等方法設計路徑驗證其準確性，在透視下實時顯示病灶并進行活檢；術后使用CBCT及時了解有無氣胸、出血的發生，可對術后并發癥進行有效監測與控制；若經支氣管活檢失敗，則可根據情況應用經皮穿刺導航功能按照預設路徑，在透視引導下同時進行經皮肺穿刺活檢。但是，是否能廣泛運用在臨床、如何權衡使用技術與患者所需承擔的經濟費用之間的問題、如何建立診斷技術流程來規范該技術的使用，仍需更大規模的多中心臨床試驗來進一步驗證。
利益沖突：本研究不涉及任何利益沖突。
肺部結節是常見的肺部問題。近年來胸部CT平掃作為體檢篩查的重要手段，尤其是低劑量胸部CT的普及應用，肺部結節檢出率逐年增加[1]。肺部結節通常需要進行肺組織活檢來確診，臨床上常用的診斷方法包括經皮肺穿刺活檢和經支氣管肺活檢。呼吸內鏡作為最常用的手段之一，廣泛地運用于肺部結節診斷中。
近十年呼吸內鏡診斷技術不斷發展，越來越多的新技術運用在肺部結節的診斷中。其中，虛擬支氣管鏡導航（virtual bronchoscopic navigation，VBN）、電磁導航技術（electromagnetic navigational bronchoscopy，ENB）可以快速、準確地將支氣管鏡引導至目標病灶，支氣管腔內超聲技術（endobronchial ultrasound，EBUS）可實時成像并確認病變位置。錐形束CT（cone beam computed tomography，CBCT）是在平板數字減影血管造影技術基礎上發展而來的一種成像技術。在血管造影機的C形臂一端安裝有X射線球管，另一端安裝有X線數字平板探測器，球管通過C形臂的旋轉可圍繞投照體發射錐形束，采集不同投照角度下的二維影像數據后重建成三維圖像，手動繪制靶病灶范圍、設置支氣管路徑，從任意角度觀察靶病灶位置的形態及大小，并在透視下實時疊加顯示病灶位置、引導活檢操作[2]。高頻疊加噴射呼吸機可用于呼吸控制，提高經支氣管腔內活檢的準確性[3]。本研究回顧性分析3例CBCT聯合VBN、高頻疊加噴射呼吸控制下肺外周結節活檢診斷患者的臨床資料，并對該診斷技術的應用進行探討。
1 資料與方法
1.1 臨床資料
回顧性分析上海長海醫院于2015年12月6日接受CBCT聯合VBN、高頻疊加噴射呼吸控制下肺外周結節活檢的3例肺部結節患者資料，其中，男2例，女1例；年齡平均65.0歲；肺結節直徑平均為（25.3±0.3）mm。患者的具體信息見表1。患者在操作前均接受血常規、凝血功能、心電圖、肺功能和胸部影像學檢查，明確無禁忌癥。
表1
行CBCT導航下經支氣管肺外周結節活檢的肺部結節患者的一般情況
1.2 方法
3例患者接受CBCT聯合VBN、高頻疊加噴射呼吸控制下肺外周結節活檢術，術中基于CBCT影像進行實時導航引導，具體方法如下。
1.2.1 術前準備、麻醉、通氣與呼吸控制
完善術前準備工作，包括手術室的準備（圖1），CBCT（Artis zee ceiling，西門子醫療，德國）、TwinStream高頻疊加噴射呼吸機（Carl Reiner公司，奧地利）、電子支氣管鏡（BF-1T260，Olympus公司，日本）、經引導鞘管支氣管腔內超聲（EBUS-GS，Olympus公司，日本）探頭等設備的檢查，胸腔穿刺包、胸腔閉式引流瓶、經皮活檢針（PRE1815，HS Hospital Service S.P.A公司，意大利）、快速現場評價（rapid on-site evaluation，ROSE）染色液（Diff-Quick stain kit，Yeasen Biotechnology，中國）等物品的準備，知情同意書的簽署等。
圖1
肺外周結節活檢術中站位及布局圖
術前，使用VBN技術（DirectPath 1.0，Olympus公司，日本）將患者胸部CT平掃圖像數據進行處理，生成目標病灶的導航路徑（圖2）。具體方法為：（1）導入患者的胸部CT醫學數字成像和通信（digital imaging and communications in medicine，DICOM）數據；（2）軟件讀取并重建橫斷面、冠狀面及矢狀面CT圖像，自動生成三維支氣管樹；（3）根據病灶大小、位置以及與鄰近支氣管關系等，設置目標中心點及目標半徑；（4）目標點設置成功后軟件自動生成3條導航路徑，用以篩選最優路徑。
圖2
使用VBN技術對三例患者進行術前規劃路徑
a. 患者1位于左上葉尖段的病灶（紅點處）；b. 患者2位于左舌葉的病灶；c. 患者3位于右上葉前段的病灶。
使用咪達唑侖注射液、丙泊酚乳狀注射液聯合麻醉性鎮痛藥芬太尼注射液、非去極化肌松藥羅庫溴銨注射液進行靜脈麻醉誘導，使用丙泊酚乳狀注射液、瑞芬太尼注射液靶控輸注進行靜脈麻醉維持，術中根據操作需求及患者狀態調整靶濃度。
完成靜脈麻醉誘導后，高頻疊加噴射呼吸機通氣的供氣導管在支氣管鏡引導下經鼻置入氣管（圖3），供氣導管末端置于氣管隆突上方3 cm處，使用高頻疊加噴射呼吸機通氣，進行術中供氧（圖4）。具體參數設置為：呼吸機設置、CBCT開機時，通氣壓力為0.8 bar，患者在低壓力模式下進行高頻通氣；CBCT掃描收集數據時，通氣壓力為3 bar，患者處于持續高壓力模式下高頻通氣狀態，肺內遠端潛在萎陷的支氣管腔隙因持續高壓力而打開，這個過程通常需要5 s，患者在此狀態下氧合穩定，同時采集的數據因無呼吸肌運動而保持靜止，圖像更加清晰；數據采集結束后，通氣壓力恢復為0.8 bar，此時可基于CBCT掃描生成的三維肺部影像進行肺部結節輪廓的描繪和支氣管鏡路徑的術前規劃；隨后實施支氣管鏡操作，在VBN導航預設路徑下到達至病灶時，高頻疊加噴射呼吸機通氣壓力保持在3 bar，使導航過程的通氣壓力與采集CBCT數據時保持一致，如確定支氣管鏡頭端到達肺部結節內部，可置入帶引導鞘管的活檢鉗，當活檢鉗到達病灶內部后實施活檢，將通氣壓力調整至0 bar，使患者處于呼吸暫停狀態，此時進行活檢，可以有效降低高壓力高頻通氣下氣胸、出血等并發癥的發生。當患者有多個病灶需要活檢時，重復高壓力高頻通氣下導航、無通氣壓力下活檢的呼吸控制過程（圖5）。
圖3
高頻疊加噴射通氣中供氣導管經鼻置入，電子支氣管鏡從另一側鼻孔插入氣道
圖4
高頻疊加噴射呼吸機參數畫面
圖5
CBCT聯合VBN活檢操作中高頻噴射呼吸機通氣壓力調節示意圖
1.2.2 CBCT采集數據、重建圖像并設置路徑
麻醉后行術前CBCT掃描。采集過程中，患者肺部置于成像中心位置，由血管造影系統配備的C形臂進行旋轉采集。采集方案為：5 s內完成200o旋轉，采集間隔0.8o/幅，放射劑量0.36 uGY/幅。CBCT再重建成397幅薄層圖像，并基于重建后的CBCT，啟動三維導航功能（syngo iGuide toolbox，西門子醫療，德國）。基于三維圖像，在冠狀位、矢狀位和橫斷位分別手動勾勒出代表肺結節輪廓的三維標記；再依據三維標記進一步描繪出到達肺結節中心的氣道路徑；在實時三維導航時，任意角度的實時透視過程中，肺結節三維標記和氣道路徑會自動匹配和疊加于二維的透視圖像，有利于導航和活檢。
1.2.3 實時引導下到達目標、實施活檢
VBN技術應用于術前規劃，第1、2例患者病灶分別位于左上葉尖段、左舌葉，有支氣管征，按照擬定路徑導航；第3例患者病灶位于右上葉前段，有支氣管征。VBN輔助下結合透視將支氣管鏡插入端置于目標病灶附近支氣管中，基于CBCT標記的病灶，使用支氣管腔內超聲探頭接近靶病灶，置入帶引導鞘管的活檢鉗，當活檢鉗到達病灶內，此時行三個不同C臂角度下的二維透視，三維肺部結節輪廓會自動依據透視圖像的C臂角度，經計算后匹配到透視圖像上（圖6）。在確認活檢鉗位于病灶內部后，實時透視下進行活檢組織操作3～6次，活檢成功后進行ROSE后，將病灶組織放在4%的甲醛溶液中固定、送檢。若經支氣管鏡活檢鉗無法到達病灶，則第二次使用CBCT進行實時三維掃描，確定患者肺部情況，如是否產生氣胸等。
圖6
CBCT實時透視下經標記的路徑進入肺結節病灶后進行腔內活檢操作
綠色團塊為標記的目標病灶。a. 患者1左上葉尖段的病灶；b. 患者2左舌葉的病灶；c. 患者3右上葉前段的病灶。
CBCT時可改變活檢策略為經皮穿刺活檢。通常基于最新采集的CBCT，啟動經皮穿刺導航功能（syngo needle guidance，西門子醫療，德國）。根據三維圖像，選中肺結節中心位置做為穿刺靶點；選擇皮膚表面入針點；軟件基于靶點和入針點生成穿刺路徑，也可由術者手動調整入針點以獲得更有效、安全的穿刺路徑；確認穿刺路徑后，軟件將引導術者在合適的C臂工作角度下進行經皮穿刺，并將穿刺路徑疊加在透視下用于實時導航。術后再次進行CBCT掃描，對重建后的斷層圖像進行觀察，確認有無并發癥，如有氣胸、出血等情況對癥處理。
2 結果
共納入3例患者，肺部結節直徑平均為（25.3±0.3）mm。第1例患者的肺外周結節位于左上葉尖段，在VBN及CBCT重建圖像引導下，支氣管鏡成功進入左上葉尖段，活檢結果為支氣管粘膜組織及肺組織，支氣管黏膜組織被覆纖毛粘液柱狀上皮，細胞無異型，黏膜下灶性淋巴細胞浸潤，肺泡上皮無明顯異型，患者因肺功能極差，未行經皮肺穿刺活檢術，后續經過為期5年的隨訪，患者的病灶并未出現明顯變化，考慮病灶為良性。第2例患者的肺外周結節位于左舌葉，經支氣管肺外周結節活檢術后明確病理為黏膜相關淋巴瘤。第3例患者的肺外周結節位于右上葉前段，探查過程中出現氣胸并發癥，右側肺壓縮約20%，在透視下置入胸腔引流管并接負壓抽氣后肺復張，氣胸癥狀緩解、生命體征穩定后改使用CBCT掃描進行數據采集，應用經皮穿刺導航功能按照預設路徑，在CBCT引導下進行經胸壁肺穿刺活檢，最終病理為原發性腺癌。經驗證，3例患者使用CBCT掃描重建規劃的路徑與術前重建的VBN路徑基本吻合。
3 討論
經支氣管鏡肺外周結節活檢是肺部結節的常用診斷方法，VBN的運用提高了支氣管鏡對肺部結節的診斷效率，而CBCT的出現及應用為實時定位并活檢肺部結節提供了更加直觀、有效的依據。操作醫師可通過CBCT獲得目標病灶與周圍軟組織的三維重建圖像，并標記目標病灶位置，經與透視匹配后，在透視下實時進行活檢，使診斷操作精準化、可視化。本研究中，3例肺外周結節活檢術均于2015年12月6日完成，是亞洲首次開展CBCT聯合VBN、配合高頻疊加噴射呼吸機進行呼吸控制等綜合導引技術的肺外周結節活檢術。
有研究顯示，CT引導下經皮肺穿刺活檢術發生氣胸并發癥的風險為25.3%～34.0%[4-5]，而經支氣管鏡肺結節活檢的氣胸發生率為1.7%～4.9%[6-7]。通過CBCT引導的經支氣管鏡肺結節活檢，在術中進行圖像掃描和三維重建，手動勾勒出肺結節輪廓，并描繪出到達肺結節中心的氣道路徑；經過三維圖像與透視下圖像的匹配后，通過實時透視顯示病灶所在區域，可實時監測活檢操作畫面，有望提升病灶活檢診斷率；也可標記常規透視下不可見的肺外周結節，以減少出血、氣胸等并發癥的發生率。
使用CBCT能減少輻射劑量也是評估該技術安全性的重要部分。每例患者在一次CBCT引導下經支氣管肺結節活檢術中，通過同步掃描規劃導航，可有效避免患者接受過多劑量的輻射，一般使用2～3次CBCT掃描[8-9]。CBCT引起輻射的有效劑量與計算時采用的轉換系數有關[10]；并且根據每次掃描圖像的數量不同，患者受到的輻射劑量也有所區別，一般在0.98～5.8 mSv[11-13]。進行一次CBCT掃描所受到的有效輻射量大約等同于一次低劑量胸部CT[14]。另外，包含多次掃描、導航和活檢的實時透視在內的所有輻射暴露，與其他CT導航相比，CBCT導航對患者的輻射暴露相當低[11]。因此，單次CBCT引導下經支氣管肺外周結節活檢術中由CBCT引起的輻射劑量是可以接受的。
高頻疊加噴射呼吸機可精準控制呼吸，是將供氣導管開口直接置入氣管隆突上方3 cm處進行給氧，從而便于可彎曲支氣管鏡的插入及肺外周結節腔內活檢操作。通過調節通氣壓力進行呼吸控制，以滿足患者不同時段的操作需求：呼吸機設置、CBCT開機以及繪制結節輪廓、設置導航路徑等過程的通氣壓力為0.8 bar，患者在低壓力下進行氧氣交換，保證了基本的氧氣供應；CBCT掃描收集數據、適時引導下導航至病灶等過程，通氣壓力為3 bar，患者處于持續高壓力狀態；當支氣管鏡到達病灶內部進行活檢時，通氣壓力為0 bar，患者處于呼吸暫停的狀態。在精準的呼吸控制下，患者在數據采集時，高壓力模式使患者遠端支氣管的潛在腔隙打開，為到達病灶提供了更多的支氣管通路選擇，并且消除了呼吸肌活動對病灶的干擾，保證了圖像質量；數據采集和導航時維持同樣的通氣壓力，保證透視前后的一致性，提高了活檢準確率；另外，活檢時通氣壓力為0 bar，進一步降低了氣胸、出血等并發癥的發生率。
CT引導下肺部結節經皮肺穿刺活檢術的準確率在77.2%～98.2%[12,15-16]，是當前主要的診斷方法，已廣泛地運用于臨床實踐中。經支氣管鏡肺結節活檢的準確率在18%～80%之間，很大程度上取決于病灶大小及是否有支氣管征，而最常見的影響因素是病理結果的假陰性[17]。因此，大部分研究通過聯合使用綜合導引技術來降低假陰性結果、提高準確率。Hohenforst-Schmidt等[3]的研究顯示，使用CBCT導航進行直徑<20 mm肺外周結節活檢的診斷率為82%，是傳統經支氣管肺結節活檢術診斷率（33%）的兩倍以上，該研究初步證實CBCT的應用提高了經支氣管肺外周結節的診斷準確率，引起了眾多研究者的注意。Lin等[18]驗證發現CBCT聯合EBUS引導下肺結節活檢術的診斷率為96.5%，且直徑<10 mm的肺外周結節其診斷率相較于不使用CBCT的對照組顯著提高（68.8%，0%）。后續研究對診斷技術聯合進行更深入的探索，將VBN、ENB聯合CBCT、EBUS-GS等技術對肺外周結節進行診斷，以研究其診斷準確率。Ali等[19]對40例肺結節的患者進行VBN、CBCT聯合EBUS引導下的肺結節活檢術，其診斷率為90.0%。Kawakita等[20]對79例肺外周結節患者進行VBN、CBCT聯合EBUS引導下的肺結節活檢術進行了回顧性分析，其診斷準確率為72.9%；另外，該研究對所有患者的檢查時間進行了統計，中位檢查時間為43 min，時間短于CT引導組（P=0.001）。在Verhoeven等[21]應用ENB技術聯合EBUS-GS引導下活檢術，對平均直徑為14.2 mm的肺外周結節的操作成功率和診斷準確率分別為52.2%、50.0%，ENB技術無法排除呼吸對病灶的影響，從而導致診斷率不佳，而同時聯合使用CBCT可將操作成功率和診斷準確率分別提升至89.9%、75.0%。多項研究表明，CBCT與導航技術的聯合可以進一步提高肺部結節的診斷率，對于肺周圍性、直徑較小的結節診斷準確率有更加顯著的提升。
另外，在CBCT的平臺下，當經支氣管路徑活檢失敗、或數據采集評估后難以實現經支氣管路徑活檢時，可通過經皮穿刺導航功能設計路徑，同期進行CBCT引導下的經皮肺穿刺活檢術，使患者在同次術中有了更多活檢路徑的選擇，從而提升診斷率。
雖然CBCT的應用對肺外周結節活檢術診斷率、安全性都有一定的提升，但是其在臨床上廣泛開展仍有以下局限性：（1）場地限制。配備有CBCT功能的DSA系統在多數三甲醫院中常常是全院科室共用。呼吸科醫師在進行肺外周結節活檢時，需準備支氣管鏡相關設備、高頻雙頻噴射通氣設備等必要硬件設施之外，還需協調使用時間，從而一定程度上限制了該技術的推廣。目前已有新型的移動式C臂系統搭載有CBCT功能，可實現肺小結節的三維成像[22]，從而實現在內鏡室直接進行CBCT輔助活檢和治療，而無需受導管室的場地使用限制。但與固定式DSA相比，在實時導航和經皮穿刺導航功能仍有所欠缺。（2）價格昂貴。DSA設備價格昂貴，通常很難在氣管鏡室或呼吸內鏡中心單獨配備。但一般中型或小型血管造影系統通常不具備CBCT功能，對輔助診斷存在一定局限。（3）其他因素。團隊要求、操作時間及輻射暴露。本研究采用的技術對團隊要求較高，并且需要多學科協同完成，對手術護士、麻醉醫師均有一定的技術要求。操作時間也因場地布置、多種技術聯合運用、導航路徑多次驗證、完成快速現場評價等情況有所延長。另外，雖然DSA設備的低劑量采集方案對患者的輻射危害較小，但醫護人員的輻射暴露仍不能忽視。因此，CBCT的應用仍有許多亟待解決的問題，由于以上多方面的限制，本中心未能持續大規模開展此技術。
本研究結果顯示，對肺外周結節患者進行活檢時，使用高頻疊加噴射呼吸機對患者進行呼吸控制，可提高診斷準確率和安全性；術中使用CBCT掃描并描繪目標病灶、設置導航路徑，同時使用ENB、VBN等方法設計路徑驗證其準確性，在透視下實時顯示病灶并進行活檢；術后使用CBCT及時了解有無氣胸、出血的發生，可對術后并發癥進行有效監測與控制；若經支氣管活檢失敗，則可根據情況應用經皮穿刺導航功能按照預設路徑，在透視引導下同時進行經皮肺穿刺活檢。但是，是否能廣泛運用在臨床、如何權衡使用技術與患者所需承擔的經濟費用之間的問題、如何建立診斷技術流程來規范該技術的使用，仍需更大規模的多中心臨床試驗來進一步驗證。
利益沖突：本研究不涉及任何利益沖突。
