引用本文： 时冬辰, 黄海东, 王琴, 王湘奇, 夏莹, 李翔, 沈夏平, 高莉, 杨宇光, 董宇超, 白冲. 锥形束CT平台下综合导引技术诊断肺部结节的临床应用初探. 中国呼吸与危重监护杂志, 2022, 21(10): 691-697. doi: 10.7507/1671-6205.202210025 复制
肺部结节是常见的肺部问题。近年来胸部CT平扫作为体检筛查的重要手段，尤其是低剂量胸部CT的普及应用，肺部结节检出率逐年增加[1]。肺部结节通常需要进行肺组织活检来确诊，临床上常用的诊断方法包括经皮肺穿刺活检和经支气管肺活检。呼吸内镜作为最常用的手段之一，广泛地运用于肺部结节诊断中。
近十年呼吸内镜诊断技术不断发展，越来越多的新技术运用在肺部结节的诊断中。其中，虚拟支气管镜导航（virtual bronchoscopic navigation，VBN）、电磁导航技术（electromagnetic navigational bronchoscopy，ENB）可以快速、准确地将支气管镜引导至目标病灶，支气管腔内超声技术（endobronchial ultrasound，EBUS）可实时成像并确认病变位置。锥形束CT（cone beam computed tomography，CBCT）是在平板数字减影血管造影技术基础上发展而来的一种成像技术。在血管造影机的C形臂一端安装有X射线球管，另一端安装有X线数字平板探测器，球管通过C形臂的旋转可围绕投照体发射锥形束，采集不同投照角度下的二维影像数据后重建成三维图像，手动绘制靶病灶范围、设置支气管路径，从任意角度观察靶病灶位置的形态及大小，并在透视下实时叠加显示病灶位置、引导活检操作[2]。高频叠加喷射呼吸机可用于呼吸控制，提高经支气管腔内活检的准确性[3]。本研究回顾性分析3例CBCT联合VBN、高频叠加喷射呼吸控制下肺外周结节活检诊断患者的临床资料，并对该诊断技术的应用进行探讨。
1 资料与方法
1.1 临床资料
回顾性分析上海长海医院于2015年12月6日接受CBCT联合VBN、高频叠加喷射呼吸控制下肺外周结节活检的3例肺部结节患者资料，其中，男2例，女1例；年龄平均65.0岁；肺结节直径平均为（25.3±0.3）mm。患者的具体信息见表1。患者在操作前均接受血常规、凝血功能、心电图、肺功能和胸部影像学检查，明确无禁忌症。
表1
行CBCT导航下经支气管肺外周结节活检的肺部结节患者的一般情况
1.2 方法
3例患者接受CBCT联合VBN、高频叠加喷射呼吸控制下肺外周结节活检术，术中基于CBCT影像进行实时导航引导，具体方法如下。
1.2.1 术前准备、麻醉、通气与呼吸控制
完善术前准备工作，包括手术室的准备（图1），CBCT（Artis zee ceiling，西门子医疗，德国）、TwinStream高频叠加喷射呼吸机（Carl Reiner公司，奥地利）、电子支气管镜（BF-1T260，Olympus公司，日本）、经引导鞘管支气管腔内超声（EBUS-GS，Olympus公司，日本）探头等设备的检查，胸腔穿刺包、胸腔闭式引流瓶、经皮活检针（PRE1815，HS Hospital Service S.P.A公司，意大利）、快速现场评价（rapid on-site evaluation，ROSE）染色液（Diff-Quick stain kit，Yeasen Biotechnology，中国）等物品的准备，知情同意书的签署等。
图1
肺外周结节活检术中站位及布局图
术前，使用VBN技术（DirectPath 1.0，Olympus公司，日本）将患者胸部CT平扫图像数据进行处理，生成目标病灶的导航路径（图2）。具体方法为：（1）导入患者的胸部CT医学数字成像和通信（digital imaging and communications in medicine，DICOM）数据；（2）软件读取并重建横断面、冠状面及矢状面CT图像，自动生成三维支气管树；（3）根据病灶大小、位置以及与邻近支气管关系等，设置目标中心点及目标半径；（4）目标点设置成功后软件自动生成3条导航路径，用以筛选最优路径。
图2
使用VBN技术对三例患者进行术前规划路径
a. 患者1位于左上叶尖段的病灶（红点处）；b. 患者2位于左舌叶的病灶；c. 患者3位于右上叶前段的病灶。
使用咪达唑仑注射液、丙泊酚乳状注射液联合麻醉性镇痛药芬太尼注射液、非去极化肌松药罗库溴铵注射液进行静脉麻醉诱导，使用丙泊酚乳状注射液、瑞芬太尼注射液靶控输注进行静脉麻醉维持，术中根据操作需求及患者状态调整靶浓度。
完成静脉麻醉诱导后，高频叠加喷射呼吸机通气的供气导管在支气管镜引导下经鼻置入气管（图3），供气导管末端置于气管隆突上方3 cm处，使用高频叠加喷射呼吸机通气，进行术中供氧（图4）。具体参数设置为：呼吸机设置、CBCT开机时，通气压力为0.8 bar，患者在低压力模式下进行高频通气；CBCT扫描收集数据时，通气压力为3 bar，患者处于持续高压力模式下高频通气状态，肺内远端潜在萎陷的支气管腔隙因持续高压力而打开，这个过程通常需要5 s，患者在此状态下氧合稳定，同时采集的数据因无呼吸肌运动而保持静止，图像更加清晰；数据采集结束后，通气压力恢复为0.8 bar，此时可基于CBCT扫描生成的三维肺部影像进行肺部结节轮廓的描绘和支气管镜路径的术前规划；随后实施支气管镜操作，在VBN导航预设路径下到达至病灶时，高频叠加喷射呼吸机通气压力保持在3 bar，使导航过程的通气压力与采集CBCT数据时保持一致，如确定支气管镜头端到达肺部结节内部，可置入带引导鞘管的活检钳，当活检钳到达病灶内部后实施活检，将通气压力调整至0 bar，使患者处于呼吸暂停状态，此时进行活检，可以有效降低高压力高频通气下气胸、出血等并发症的发生。当患者有多个病灶需要活检时，重复高压力高频通气下导航、无通气压力下活检的呼吸控制过程（图5）。
图3
高频叠加喷射通气中供气导管经鼻置入，电子支气管镜从另一侧鼻孔插入气道
图4
高频叠加喷射呼吸机参数画面
图5
CBCT联合VBN活检操作中高频喷射呼吸机通气压力调节示意图
1.2.2 CBCT采集数据、重建图像并设置路径
麻醉后行术前CBCT扫描。采集过程中，患者肺部置于成像中心位置，由血管造影系统配备的C形臂进行旋转采集。采集方案为：5 s内完成200º旋转，采集间隔0.8º/幅，放射剂量0.36 uGY/幅。CBCT再重建成397幅薄层图像，并基于重建后的CBCT，启动三维导航功能（syngo iGuide toolbox，西门子医疗，德国）。基于三维图像，在冠状位、矢状位和横断位分别手动勾勒出代表肺结节轮廓的三维标记；再依据三维标记进一步描绘出到达肺结节中心的气道路径；在实时三维导航时，任意角度的实时透视过程中，肺结节三维标记和气道路径会自动匹配和叠加于二维的透视图像，有利于导航和活检。
1.2.3 实时引导下到达目标、实施活检
VBN技术应用于术前规划，第1、2例患者病灶分别位于左上叶尖段、左舌叶，有支气管征，按照拟定路径导航；第3例患者病灶位于右上叶前段，有支气管征。VBN辅助下结合透视将支气管镜插入端置于目标病灶附近支气管中，基于CBCT标记的病灶，使用支气管腔内超声探头接近靶病灶，置入带引导鞘管的活检钳，当活检钳到达病灶内，此时行三个不同C臂角度下的二维透视，三维肺部结节轮廓会自动依据透视图像的C臂角度，经计算后匹配到透视图像上（图6）。在确认活检钳位于病灶内部后，实时透视下进行活检组织操作3～6次，活检成功后进行ROSE后，将病灶组织放在4%的甲醛溶液中固定、送检。若经支气管镜活检钳无法到达病灶，则第二次使用CBCT进行实时三维扫描，确定患者肺部情况，如是否产生气胸等。
图6
CBCT实时透视下经标记的路径进入肺结节病灶后进行腔内活检操作
绿色团块为标记的目标病灶。a. 患者1左上叶尖段的病灶；b. 患者2左舌叶的病灶；c. 患者3右上叶前段的病灶。
CBCT时可改变活检策略为经皮穿刺活检。通常基于最新采集的CBCT，启动经皮穿刺导航功能（syngo needle guidance，西门子医疗，德国）。根据三维图像，选中肺结节中心位置做为穿刺靶点；选择皮肤表面入针点；软件基于靶点和入针点生成穿刺路径，也可由术者手动调整入针点以获得更有效、安全的穿刺路径；确认穿刺路径后，软件将引导术者在合适的C臂工作角度下进行经皮穿刺，并将穿刺路径叠加在透视下用于实时导航。术后再次进行CBCT扫描，对重建后的断层图像进行观察，确认有无并发症，如有气胸、出血等情况对症处理。
2 结果
共纳入3例患者，肺部结节直径平均为（25.3±0.3）mm。第1例患者的肺外周结节位于左上叶尖段，在VBN及CBCT重建图像引导下，支气管镜成功进入左上叶尖段，活检结果为支气管粘膜组织及肺组织，支气管黏膜组织被覆纤毛粘液柱状上皮，细胞无异型，黏膜下灶性淋巴细胞浸润，肺泡上皮无明显异型，患者因肺功能极差，未行经皮肺穿刺活检术，后续经过为期5年的随访，患者的病灶并未出现明显变化，考虑病灶为良性。第2例患者的肺外周结节位于左舌叶，经支气管肺外周结节活检术后明确病理为黏膜相关淋巴瘤。第3例患者的肺外周结节位于右上叶前段，探查过程中出现气胸并发症，右侧肺压缩约20%，在透视下置入胸腔引流管并接负压抽气后肺复张，气胸症状缓解、生命体征稳定后改使用CBCT扫描进行数据采集，应用经皮穿刺导航功能按照预设路径，在CBCT引导下进行经胸壁肺穿刺活检，最终病理为原发性腺癌。经验证，3例患者使用CBCT扫描重建规划的路径与术前重建的VBN路径基本吻合。
3 讨论
经支气管镜肺外周结节活检是肺部结节的常用诊断方法，VBN的运用提高了支气管镜对肺部结节的诊断效率，而CBCT的出现及应用为实时定位并活检肺部结节提供了更加直观、有效的依据。操作医师可通过CBCT获得目标病灶与周围软组织的三维重建图像，并标记目标病灶位置，经与透视匹配后，在透视下实时进行活检，使诊断操作精准化、可视化。本研究中，3例肺外周结节活检术均于2015年12月6日完成，是亚洲首次开展CBCT联合VBN、配合高频叠加喷射呼吸机进行呼吸控制等综合导引技术的肺外周结节活检术。
有研究显示，CT引导下经皮肺穿刺活检术发生气胸并发症的风险为25.3%～34.0%[4-5]，而经支气管镜肺结节活检的气胸发生率为1.7%～4.9%[6-7]。通过CBCT引导的经支气管镜肺结节活检，在术中进行图像扫描和三维重建，手动勾勒出肺结节轮廓，并描绘出到达肺结节中心的气道路径；经过三维图像与透视下图像的匹配后，通过实时透视显示病灶所在区域，可实时监测活检操作画面，有望提升病灶活检诊断率；也可标记常规透视下不可见的肺外周结节，以减少出血、气胸等并发症的发生率。
使用CBCT能减少辐射剂量也是评估该技术安全性的重要部分。每例患者在一次CBCT引导下经支气管肺结节活检术中，通过同步扫描规划导航，可有效避免患者接受过多剂量的辐射，一般使用2～3次CBCT扫描[8-9]。CBCT引起辐射的有效剂量与计算时采用的转换系数有关[10]；并且根据每次扫描图像的数量不同，患者受到的辐射剂量也有所区别，一般在0.98～5.8 mSv[11-13]。进行一次CBCT扫描所受到的有效辐射量大约等同于一次低剂量胸部CT[14]。另外，包含多次扫描、导航和活检的实时透视在内的所有辐射暴露，与其他CT导航相比，CBCT导航对患者的辐射暴露相当低[11]。因此，单次CBCT引导下经支气管肺外周结节活检术中由CBCT引起的辐射剂量是可以接受的。
高频叠加喷射呼吸机可精准控制呼吸，是将供气导管开口直接置入气管隆突上方3 cm处进行给氧，从而便于可弯曲支气管镜的插入及肺外周结节腔内活检操作。通过调节通气压力进行呼吸控制，以满足患者不同时段的操作需求：呼吸机设置、CBCT开机以及绘制结节轮廓、设置导航路径等过程的通气压力为0.8 bar，患者在低压力下进行氧气交换，保证了基本的氧气供应；CBCT扫描收集数据、适时引导下导航至病灶等过程，通气压力为3 bar，患者处于持续高压力状态；当支气管镜到达病灶内部进行活检时，通气压力为0 bar，患者处于呼吸暂停的状态。在精准的呼吸控制下，患者在数据采集时，高压力模式使患者远端支气管的潜在腔隙打开，为到达病灶提供了更多的支气管通路选择，并且消除了呼吸肌活动对病灶的干扰，保证了图像质量；数据采集和导航时维持同样的通气压力，保证透视前后的一致性，提高了活检准确率；另外，活检时通气压力为0 bar，进一步降低了气胸、出血等并发症的发生率。
CT引导下肺部结节经皮肺穿刺活检术的准确率在77.2%～98.2%[12,15-16]，是当前主要的诊断方法，已广泛地运用于临床实践中。经支气管镜肺结节活检的准确率在18%～80%之间，很大程度上取决于病灶大小及是否有支气管征，而最常见的影响因素是病理结果的假阴性[17]。因此，大部分研究通过联合使用综合导引技术来降低假阴性结果、提高准确率。Hohenforst-Schmidt等[3]的研究显示，使用CBCT导航进行直径<20 mm肺外周结节活检的诊断率为82%，是传统经支气管肺结节活检术诊断率（33%）的两倍以上，该研究初步证实CBCT的应用提高了经支气管肺外周结节的诊断准确率，引起了众多研究者的注意。Lin等[18]验证发现CBCT联合EBUS引导下肺结节活检术的诊断率为96.5%，且直径<10 mm的肺外周结节其诊断率相较于不使用CBCT的对照组显著提高（68.8%，0%）。后续研究对诊断技术联合进行更深入的探索，将VBN、ENB联合CBCT、EBUS-GS等技术对肺外周结节进行诊断，以研究其诊断准确率。Ali等[19]对40例肺结节的患者进行VBN、CBCT联合EBUS引导下的肺结节活检术，其诊断率为90.0%。Kawakita等[20]对79例肺外周结节患者进行VBN、CBCT联合EBUS引导下的肺结节活检术进行了回顾性分析，其诊断准确率为72.9%；另外，该研究对所有患者的检查时间进行了统计，中位检查时间为43 min，时间短于CT引导组（P=0.001）。在Verhoeven等[21]应用ENB技术联合EBUS-GS引导下活检术，对平均直径为14.2 mm的肺外周结节的操作成功率和诊断准确率分别为52.2%、50.0%，ENB技术无法排除呼吸对病灶的影响，从而导致诊断率不佳，而同时联合使用CBCT可将操作成功率和诊断准确率分别提升至89.9%、75.0%。多项研究表明，CBCT与导航技术的联合可以进一步提高肺部结节的诊断率，对于肺周围性、直径较小的结节诊断准确率有更加显著的提升。
另外，在CBCT的平台下，当经支气管路径活检失败、或数据采集评估后难以实现经支气管路径活检时，可通过经皮穿刺导航功能设计路径，同期进行CBCT引导下的经皮肺穿刺活检术，使患者在同次术中有了更多活检路径的选择，从而提升诊断率。
虽然CBCT的应用对肺外周结节活检术诊断率、安全性都有一定的提升，但是其在临床上广泛开展仍有以下局限性：（1）场地限制。配备有CBCT功能的DSA系统在多数三甲医院中常常是全院科室共用。呼吸科医师在进行肺外周结节活检时，需准备支气管镜相关设备、高频双频喷射通气设备等必要硬件设施之外，还需协调使用时间，从而一定程度上限制了该技术的推广。目前已有新型的移动式C臂系统搭载有CBCT功能，可实现肺小结节的三维成像[22]，从而实现在内镜室直接进行CBCT辅助活检和治疗，而无需受导管室的场地使用限制。但与固定式DSA相比，在实时导航和经皮穿刺导航功能仍有所欠缺。（2）价格昂贵。DSA设备价格昂贵，通常很难在气管镜室或呼吸内镜中心单独配备。但一般中型或小型血管造影系统通常不具备CBCT功能，对辅助诊断存在一定局限。（3）其他因素。团队要求、操作时间及辐射暴露。本研究采用的技术对团队要求较高，并且需要多学科协同完成，对手术护士、麻醉医师均有一定的技术要求。操作时间也因场地布置、多种技术联合运用、导航路径多次验证、完成快速现场评价等情况有所延长。另外，虽然DSA设备的低剂量采集方案对患者的辐射危害较小，但医护人员的辐射暴露仍不能忽视。因此，CBCT的应用仍有许多亟待解决的问题，由于以上多方面的限制，本中心未能持续大规模开展此技术。
本研究结果显示，对肺外周结节患者进行活检时，使用高频叠加喷射呼吸机对患者进行呼吸控制，可提高诊断准确率和安全性；术中使用CBCT扫描并描绘目标病灶、设置导航路径，同时使用ENB、VBN等方法设计路径验证其准确性，在透视下实时显示病灶并进行活检；术后使用CBCT及时了解有无气胸、出血的发生，可对术后并发症进行有效监测与控制；若经支气管活检失败，则可根据情况应用经皮穿刺导航功能按照预设路径，在透视引导下同时进行经皮肺穿刺活检。但是，是否能广泛运用在临床、如何权衡使用技术与患者所需承担的经济费用之间的问题、如何建立诊断技术流程来规范该技术的使用，仍需更大规模的多中心临床试验来进一步验证。
利益冲突：本研究不涉及任何利益冲突。
肺部结节是常见的肺部问题。近年来胸部CT平扫作为体检筛查的重要手段，尤其是低剂量胸部CT的普及应用，肺部结节检出率逐年增加[1]。肺部结节通常需要进行肺组织活检来确诊，临床上常用的诊断方法包括经皮肺穿刺活检和经支气管肺活检。呼吸内镜作为最常用的手段之一，广泛地运用于肺部结节诊断中。
近十年呼吸内镜诊断技术不断发展，越来越多的新技术运用在肺部结节的诊断中。其中，虚拟支气管镜导航（virtual bronchoscopic navigation，VBN）、电磁导航技术（electromagnetic navigational bronchoscopy，ENB）可以快速、准确地将支气管镜引导至目标病灶，支气管腔内超声技术（endobronchial ultrasound，EBUS）可实时成像并确认病变位置。锥形束CT（cone beam computed tomography，CBCT）是在平板数字减影血管造影技术基础上发展而来的一种成像技术。在血管造影机的C形臂一端安装有X射线球管，另一端安装有X线数字平板探测器，球管通过C形臂的旋转可围绕投照体发射锥形束，采集不同投照角度下的二维影像数据后重建成三维图像，手动绘制靶病灶范围、设置支气管路径，从任意角度观察靶病灶位置的形态及大小，并在透视下实时叠加显示病灶位置、引导活检操作[2]。高频叠加喷射呼吸机可用于呼吸控制，提高经支气管腔内活检的准确性[3]。本研究回顾性分析3例CBCT联合VBN、高频叠加喷射呼吸控制下肺外周结节活检诊断患者的临床资料，并对该诊断技术的应用进行探讨。
1 资料与方法
1.1 临床资料
回顾性分析上海长海医院于2015年12月6日接受CBCT联合VBN、高频叠加喷射呼吸控制下肺外周结节活检的3例肺部结节患者资料，其中，男2例，女1例；年龄平均65.0岁；肺结节直径平均为（25.3±0.3）mm。患者的具体信息见表1。患者在操作前均接受血常规、凝血功能、心电图、肺功能和胸部影像学检查，明确无禁忌症。
表1
行CBCT导航下经支气管肺外周结节活检的肺部结节患者的一般情况
1.2 方法
3例患者接受CBCT联合VBN、高频叠加喷射呼吸控制下肺外周结节活检术，术中基于CBCT影像进行实时导航引导，具体方法如下。
1.2.1 术前准备、麻醉、通气与呼吸控制
完善术前准备工作，包括手术室的准备（图1），CBCT（Artis zee ceiling，西门子医疗，德国）、TwinStream高频叠加喷射呼吸机（Carl Reiner公司，奥地利）、电子支气管镜（BF-1T260，Olympus公司，日本）、经引导鞘管支气管腔内超声（EBUS-GS，Olympus公司，日本）探头等设备的检查，胸腔穿刺包、胸腔闭式引流瓶、经皮活检针（PRE1815，HS Hospital Service S.P.A公司，意大利）、快速现场评价（rapid on-site evaluation，ROSE）染色液（Diff-Quick stain kit，Yeasen Biotechnology，中国）等物品的准备，知情同意书的签署等。
图1
肺外周结节活检术中站位及布局图
术前，使用VBN技术（DirectPath 1.0，Olympus公司，日本）将患者胸部CT平扫图像数据进行处理，生成目标病灶的导航路径（图2）。具体方法为：（1）导入患者的胸部CT医学数字成像和通信（digital imaging and communications in medicine，DICOM）数据；（2）软件读取并重建横断面、冠状面及矢状面CT图像，自动生成三维支气管树；（3）根据病灶大小、位置以及与邻近支气管关系等，设置目标中心点及目标半径；（4）目标点设置成功后软件自动生成3条导航路径，用以筛选最优路径。
图2
使用VBN技术对三例患者进行术前规划路径
a. 患者1位于左上叶尖段的病灶（红点处）；b. 患者2位于左舌叶的病灶；c. 患者3位于右上叶前段的病灶。
使用咪达唑仑注射液、丙泊酚乳状注射液联合麻醉性镇痛药芬太尼注射液、非去极化肌松药罗库溴铵注射液进行静脉麻醉诱导，使用丙泊酚乳状注射液、瑞芬太尼注射液靶控输注进行静脉麻醉维持，术中根据操作需求及患者状态调整靶浓度。
完成静脉麻醉诱导后，高频叠加喷射呼吸机通气的供气导管在支气管镜引导下经鼻置入气管（图3），供气导管末端置于气管隆突上方3 cm处，使用高频叠加喷射呼吸机通气，进行术中供氧（图4）。具体参数设置为：呼吸机设置、CBCT开机时，通气压力为0.8 bar，患者在低压力模式下进行高频通气；CBCT扫描收集数据时，通气压力为3 bar，患者处于持续高压力模式下高频通气状态，肺内远端潜在萎陷的支气管腔隙因持续高压力而打开，这个过程通常需要5 s，患者在此状态下氧合稳定，同时采集的数据因无呼吸肌运动而保持静止，图像更加清晰；数据采集结束后，通气压力恢复为0.8 bar，此时可基于CBCT扫描生成的三维肺部影像进行肺部结节轮廓的描绘和支气管镜路径的术前规划；随后实施支气管镜操作，在VBN导航预设路径下到达至病灶时，高频叠加喷射呼吸机通气压力保持在3 bar，使导航过程的通气压力与采集CBCT数据时保持一致，如确定支气管镜头端到达肺部结节内部，可置入带引导鞘管的活检钳，当活检钳到达病灶内部后实施活检，将通气压力调整至0 bar，使患者处于呼吸暂停状态，此时进行活检，可以有效降低高压力高频通气下气胸、出血等并发症的发生。当患者有多个病灶需要活检时，重复高压力高频通气下导航、无通气压力下活检的呼吸控制过程（图5）。
图3
高频叠加喷射通气中供气导管经鼻置入，电子支气管镜从另一侧鼻孔插入气道
图4
高频叠加喷射呼吸机参数画面
图5
CBCT联合VBN活检操作中高频喷射呼吸机通气压力调节示意图
1.2.2 CBCT采集数据、重建图像并设置路径
麻醉后行术前CBCT扫描。采集过程中，患者肺部置于成像中心位置，由血管造影系统配备的C形臂进行旋转采集。采集方案为：5 s内完成200º旋转，采集间隔0.8º/幅，放射剂量0.36 uGY/幅。CBCT再重建成397幅薄层图像，并基于重建后的CBCT，启动三维导航功能（syngo iGuide toolbox，西门子医疗，德国）。基于三维图像，在冠状位、矢状位和横断位分别手动勾勒出代表肺结节轮廓的三维标记；再依据三维标记进一步描绘出到达肺结节中心的气道路径；在实时三维导航时，任意角度的实时透视过程中，肺结节三维标记和气道路径会自动匹配和叠加于二维的透视图像，有利于导航和活检。
1.2.3 实时引导下到达目标、实施活检
VBN技术应用于术前规划，第1、2例患者病灶分别位于左上叶尖段、左舌叶，有支气管征，按照拟定路径导航；第3例患者病灶位于右上叶前段，有支气管征。VBN辅助下结合透视将支气管镜插入端置于目标病灶附近支气管中，基于CBCT标记的病灶，使用支气管腔内超声探头接近靶病灶，置入带引导鞘管的活检钳，当活检钳到达病灶内，此时行三个不同C臂角度下的二维透视，三维肺部结节轮廓会自动依据透视图像的C臂角度，经计算后匹配到透视图像上（图6）。在确认活检钳位于病灶内部后，实时透视下进行活检组织操作3～6次，活检成功后进行ROSE后，将病灶组织放在4%的甲醛溶液中固定、送检。若经支气管镜活检钳无法到达病灶，则第二次使用CBCT进行实时三维扫描，确定患者肺部情况，如是否产生气胸等。
图6
CBCT实时透视下经标记的路径进入肺结节病灶后进行腔内活检操作
绿色团块为标记的目标病灶。a. 患者1左上叶尖段的病灶；b. 患者2左舌叶的病灶；c. 患者3右上叶前段的病灶。
CBCT时可改变活检策略为经皮穿刺活检。通常基于最新采集的CBCT，启动经皮穿刺导航功能（syngo needle guidance，西门子医疗，德国）。根据三维图像，选中肺结节中心位置做为穿刺靶点；选择皮肤表面入针点；软件基于靶点和入针点生成穿刺路径，也可由术者手动调整入针点以获得更有效、安全的穿刺路径；确认穿刺路径后，软件将引导术者在合适的C臂工作角度下进行经皮穿刺，并将穿刺路径叠加在透视下用于实时导航。术后再次进行CBCT扫描，对重建后的断层图像进行观察，确认有无并发症，如有气胸、出血等情况对症处理。
2 结果
共纳入3例患者，肺部结节直径平均为（25.3±0.3）mm。第1例患者的肺外周结节位于左上叶尖段，在VBN及CBCT重建图像引导下，支气管镜成功进入左上叶尖段，活检结果为支气管粘膜组织及肺组织，支气管黏膜组织被覆纤毛粘液柱状上皮，细胞无异型，黏膜下灶性淋巴细胞浸润，肺泡上皮无明显异型，患者因肺功能极差，未行经皮肺穿刺活检术，后续经过为期5年的随访，患者的病灶并未出现明显变化，考虑病灶为良性。第2例患者的肺外周结节位于左舌叶，经支气管肺外周结节活检术后明确病理为黏膜相关淋巴瘤。第3例患者的肺外周结节位于右上叶前段，探查过程中出现气胸并发症，右侧肺压缩约20%，在透视下置入胸腔引流管并接负压抽气后肺复张，气胸症状缓解、生命体征稳定后改使用CBCT扫描进行数据采集，应用经皮穿刺导航功能按照预设路径，在CBCT引导下进行经胸壁肺穿刺活检，最终病理为原发性腺癌。经验证，3例患者使用CBCT扫描重建规划的路径与术前重建的VBN路径基本吻合。
3 讨论
经支气管镜肺外周结节活检是肺部结节的常用诊断方法，VBN的运用提高了支气管镜对肺部结节的诊断效率，而CBCT的出现及应用为实时定位并活检肺部结节提供了更加直观、有效的依据。操作医师可通过CBCT获得目标病灶与周围软组织的三维重建图像，并标记目标病灶位置，经与透视匹配后，在透视下实时进行活检，使诊断操作精准化、可视化。本研究中，3例肺外周结节活检术均于2015年12月6日完成，是亚洲首次开展CBCT联合VBN、配合高频叠加喷射呼吸机进行呼吸控制等综合导引技术的肺外周结节活检术。
有研究显示，CT引导下经皮肺穿刺活检术发生气胸并发症的风险为25.3%～34.0%[4-5]，而经支气管镜肺结节活检的气胸发生率为1.7%～4.9%[6-7]。通过CBCT引导的经支气管镜肺结节活检，在术中进行图像扫描和三维重建，手动勾勒出肺结节轮廓，并描绘出到达肺结节中心的气道路径；经过三维图像与透视下图像的匹配后，通过实时透视显示病灶所在区域，可实时监测活检操作画面，有望提升病灶活检诊断率；也可标记常规透视下不可见的肺外周结节，以减少出血、气胸等并发症的发生率。
使用CBCT能减少辐射剂量也是评估该技术安全性的重要部分。每例患者在一次CBCT引导下经支气管肺结节活检术中，通过同步扫描规划导航，可有效避免患者接受过多剂量的辐射，一般使用2～3次CBCT扫描[8-9]。CBCT引起辐射的有效剂量与计算时采用的转换系数有关[10]；并且根据每次扫描图像的数量不同，患者受到的辐射剂量也有所区别，一般在0.98～5.8 mSv[11-13]。进行一次CBCT扫描所受到的有效辐射量大约等同于一次低剂量胸部CT[14]。另外，包含多次扫描、导航和活检的实时透视在内的所有辐射暴露，与其他CT导航相比，CBCT导航对患者的辐射暴露相当低[11]。因此，单次CBCT引导下经支气管肺外周结节活检术中由CBCT引起的辐射剂量是可以接受的。
高频叠加喷射呼吸机可精准控制呼吸，是将供气导管开口直接置入气管隆突上方3 cm处进行给氧，从而便于可弯曲支气管镜的插入及肺外周结节腔内活检操作。通过调节通气压力进行呼吸控制，以满足患者不同时段的操作需求：呼吸机设置、CBCT开机以及绘制结节轮廓、设置导航路径等过程的通气压力为0.8 bar，患者在低压力下进行氧气交换，保证了基本的氧气供应；CBCT扫描收集数据、适时引导下导航至病灶等过程，通气压力为3 bar，患者处于持续高压力状态；当支气管镜到达病灶内部进行活检时，通气压力为0 bar，患者处于呼吸暂停的状态。在精准的呼吸控制下，患者在数据采集时，高压力模式使患者远端支气管的潜在腔隙打开，为到达病灶提供了更多的支气管通路选择，并且消除了呼吸肌活动对病灶的干扰，保证了图像质量；数据采集和导航时维持同样的通气压力，保证透视前后的一致性，提高了活检准确率；另外，活检时通气压力为0 bar，进一步降低了气胸、出血等并发症的发生率。
CT引导下肺部结节经皮肺穿刺活检术的准确率在77.2%～98.2%[12,15-16]，是当前主要的诊断方法，已广泛地运用于临床实践中。经支气管镜肺结节活检的准确率在18%～80%之间，很大程度上取决于病灶大小及是否有支气管征，而最常见的影响因素是病理结果的假阴性[17]。因此，大部分研究通过联合使用综合导引技术来降低假阴性结果、提高准确率。Hohenforst-Schmidt等[3]的研究显示，使用CBCT导航进行直径<20 mm肺外周结节活检的诊断率为82%，是传统经支气管肺结节活检术诊断率（33%）的两倍以上，该研究初步证实CBCT的应用提高了经支气管肺外周结节的诊断准确率，引起了众多研究者的注意。Lin等[18]验证发现CBCT联合EBUS引导下肺结节活检术的诊断率为96.5%，且直径<10 mm的肺外周结节其诊断率相较于不使用CBCT的对照组显著提高（68.8%，0%）。后续研究对诊断技术联合进行更深入的探索，将VBN、ENB联合CBCT、EBUS-GS等技术对肺外周结节进行诊断，以研究其诊断准确率。Ali等[19]对40例肺结节的患者进行VBN、CBCT联合EBUS引导下的肺结节活检术，其诊断率为90.0%。Kawakita等[20]对79例肺外周结节患者进行VBN、CBCT联合EBUS引导下的肺结节活检术进行了回顾性分析，其诊断准确率为72.9%；另外，该研究对所有患者的检查时间进行了统计，中位检查时间为43 min，时间短于CT引导组（P=0.001）。在Verhoeven等[21]应用ENB技术联合EBUS-GS引导下活检术，对平均直径为14.2 mm的肺外周结节的操作成功率和诊断准确率分别为52.2%、50.0%，ENB技术无法排除呼吸对病灶的影响，从而导致诊断率不佳，而同时联合使用CBCT可将操作成功率和诊断准确率分别提升至89.9%、75.0%。多项研究表明，CBCT与导航技术的联合可以进一步提高肺部结节的诊断率，对于肺周围性、直径较小的结节诊断准确率有更加显著的提升。
另外，在CBCT的平台下，当经支气管路径活检失败、或数据采集评估后难以实现经支气管路径活检时，可通过经皮穿刺导航功能设计路径，同期进行CBCT引导下的经皮肺穿刺活检术，使患者在同次术中有了更多活检路径的选择，从而提升诊断率。
虽然CBCT的应用对肺外周结节活检术诊断率、安全性都有一定的提升，但是其在临床上广泛开展仍有以下局限性：（1）场地限制。配备有CBCT功能的DSA系统在多数三甲医院中常常是全院科室共用。呼吸科医师在进行肺外周结节活检时，需准备支气管镜相关设备、高频双频喷射通气设备等必要硬件设施之外，还需协调使用时间，从而一定程度上限制了该技术的推广。目前已有新型的移动式C臂系统搭载有CBCT功能，可实现肺小结节的三维成像[22]，从而实现在内镜室直接进行CBCT辅助活检和治疗，而无需受导管室的场地使用限制。但与固定式DSA相比，在实时导航和经皮穿刺导航功能仍有所欠缺。（2）价格昂贵。DSA设备价格昂贵，通常很难在气管镜室或呼吸内镜中心单独配备。但一般中型或小型血管造影系统通常不具备CBCT功能，对辅助诊断存在一定局限。（3）其他因素。团队要求、操作时间及辐射暴露。本研究采用的技术对团队要求较高，并且需要多学科协同完成，对手术护士、麻醉医师均有一定的技术要求。操作时间也因场地布置、多种技术联合运用、导航路径多次验证、完成快速现场评价等情况有所延长。另外，虽然DSA设备的低剂量采集方案对患者的辐射危害较小，但医护人员的辐射暴露仍不能忽视。因此，CBCT的应用仍有许多亟待解决的问题，由于以上多方面的限制，本中心未能持续大规模开展此技术。
本研究结果显示，对肺外周结节患者进行活检时，使用高频叠加喷射呼吸机对患者进行呼吸控制，可提高诊断准确率和安全性；术中使用CBCT扫描并描绘目标病灶、设置导航路径，同时使用ENB、VBN等方法设计路径验证其准确性，在透视下实时显示病灶并进行活检；术后使用CBCT及时了解有无气胸、出血的发生，可对术后并发症进行有效监测与控制；若经支气管活检失败，则可根据情况应用经皮穿刺导航功能按照预设路径，在透视引导下同时进行经皮肺穿刺活检。但是，是否能广泛运用在临床、如何权衡使用技术与患者所需承担的经济费用之间的问题、如何建立诊断技术流程来规范该技术的使用，仍需更大规模的多中心临床试验来进一步验证。
利益冲突：本研究不涉及任何利益冲突。
