磁导航胸腔镜早期肺癌全域定位方法应用分析

doi:10.3877/cma.j.issn.1674-6899.2025.05.006

目的

研究开发一种基于磁导航、三维重建与骨性标记的胸腔镜下磁导航免穿刺全域定位系统(thoracoscopic magnetic navigation-guided puncture-free global localization，TMPGL)。

方法

术前采用平卧位或侧卧位CT并进行三维重建规划，选取第1肋胸骨肋关节、第4肋肋椎关节及第7肋肋椎关节作为骨性标记点；CT引导下穿刺定位也一并完成。术中利用磁导航探头触碰骨性标记校准空间坐标，引导至胸壁虚拟定位点并涂抹染料(亚甲蓝)；膨肺后染料被动转印至脏层胸膜，最终实现肺结节定位。

结果

两种方法均成功完成肺结节定位。与穿刺定位相比，TMPGL在耗时、定位点偏差及定位点距结节距离上均显著更优(分别P<0.001，P＝0.025，P＝0.039)。穿刺定位过程中，9例(69.23%)出现不同程度的并发症，包括出血(53.80%)、气胸(30.77%)及胸壁血肿(23.08%)，术后疼痛VAS评分中位数为3分，且3例(23.08%)患者定位后疼痛超过30分钟。TMPGL在两种体位组间的时间、定位点偏差、定位点距结节距离及印染扩散距离上无显著差异(均P>0.05)。

结论

本研究提出的免穿刺全域定位TMPGL在耗时、定位精度及距离结节的距离上均显著优于传统的穿刺定位。该方法能够实现对肺野外周、纵隔面及膈面等高风险区域结节的精准覆盖，为早期肺癌的精准诊疗提供了新的技术路径与理论依据。

关键词: 肺结节, 免穿刺全域定位, 三维重建规划, 磁导航, 骨性标记, 被动转印染色

Objective

To develop a novel thoracoscopic magnetic navigation-guided puncture-free global localization (TMPGL) technique based on magnetic navigation, 3D reconstruction, and bony landmarks.

Methods

Preoperative CT scanning was performed in the supine or lateral position, followed by 3D reconstruction to develop the strategy and plan the approach. The first rib-sternocostal joint, the fourth rib-vertebra joint, and the seventh rib-vertebra joint were selected as bony landmarks. CT-guided puncture localization was also performed. Intraoperatively, spatial coordinates were calibrated by touching the bony landmarks with a magnetic navigation probe, which then guided the probe to a virtual localization point on the chest wall where methylene blue dye was applied. After lung inflation, the dye was passively transferred to the visceral pleura, thereby achieving accurate localization of the lung nodule.

Results

Both CT-guided puncture localization and TMPGL were successfully performed. TMPGL demonstrated significant advantages over puncture localization in terms of time, deviation from the target point, and distance from the nodule (P<0.001, P=0.025, P=0.039, respectively). During puncture localization, 9 patients (69.23%) developed complications of varying degrees, including bleeding (53.80%), pneumothorax (30.77%), and chest wall hematoma (23.08%). The median postoperative pain visual analogue scale (VAS) score was 3, with 3 patients (23.08%) experiencing pain lasting more than 30 minutes. No significant differences were observed in terms of time, deviation, distance from the nodule, or dye spread distance between the two body position groups in TMPGL (all P>0.05).

Conclusion

The TMPGL technique significantly outperforms conventional puncture localization in terms of time, accuracy, and distance from the nodule. It enables precise targeting of peripheral, mediastinal, and diaphragmatic lung nodules-regions that are challenging for traditional puncture-based approaches-providing a safe, efficient strategy for accurate localization in early-stage lung cancer.

Key words: lung nodule, Puncture-free Full-domain Localization, TMPGL, Magnetic navigation, Bony landmarks, Passive transfer dye

图1 TMPGL

图2 右上肺结节使用TMPGL

图3 免穿刺全域定位方法用于叶裂内结节

图4 纵隔面结节定位较为困难

图5 两组实际点位与理想点位比较

表1 患者及结节特征

患者(n＝13)
年龄[岁，M(Q₁，Q₃)]	55(38.50，62.50)
体质指数(kg/m²，±s)	23.28±3.60
男性[例(%)]	2(15.38)
有吸烟史[例(%)]	2(15.38)
肺功能[例(%)]
FEV₁/FVC≥70% Pred，FEV₁≥80	12(92.31)
EV₁/FVC≥70% Pred，FEV₁<80	1(7.69)
DLCO≥80%	12(92.31)
DLCO<80%	1(7.69)
MVV≥70%Pred	12(92.31)
50% Pred≤MVV<70% Pred	1(7.69)
MVV<50% Pred	0(0)
术前ASA分级
Ⅰ级	12(92.31)
Ⅱ级	1(7.69)
术前合并症(例)	0
胸壁厚度[mim，M(Q₁，Q₃)]	43.50(24.75，55.50)
手术时间[min，M(Q₁，Q₃)]	105(76，136)
中转开放[例(%)]	0
并发症[例(%)]	0
胸膜粘连[例(%)]	3(23.08)
术后住院时长[例(%)]
2 d	5(38.46)
3 d	6(40.0)
4 d	2(13.33)
结节(n＝17)
结节位置[例(%)]
左上肺	5(29.41)
左下肺	3(17.65)
右上肺	3(17.65)
右中肺	3(17.65)
右下肺	3(17.65)
结节类型
磨玻璃结节[例(%)]	8(47.06)
混合磨玻璃结节[例(%)]	8(47.06)
纯实性结节[例(%)]	1(5.88)
结节大小[mm，M(Q₁，Q₃)]	8.30(6.45，9.35)
距胸膜距离[mm，M(Q₁，Q₃)]	7.30(3.15，25.50)
手术方式
楔形切除[例(%)]	9(52.94)
肺段切除[例(%)]	8(47.06)
切缘阴性[例(%)]	17(100)
切缘距离[mm，M(Q₁，Q₃)]	22.20(16.50，25.75)
组织病理
不典型腺瘤样增生AAH[例(%)]	1(5.88)
原位腺癌AIS[例(%)]	8(47.06)
微浸润腺癌MIA[例(%)]	5(29.41)
浸润性腺癌IAC[例(%)]	1(5.88)
良性病变(肺泡上皮增生和细支气管腺瘤)[例(%)]	2(11.76)

表1 患者及结节特征

患者(n＝13)
年龄[岁，M(Q₁，Q₃)]	55(38.50，62.50)
体质指数(kg/m²，±s)	23.28±3.60
男性[例(%)]	2(15.38)
有吸烟史[例(%)]	2(15.38)
肺功能[例(%)]
FEV₁/FVC≥70% Pred，FEV₁≥80	12(92.31)
EV₁/FVC≥70% Pred，FEV₁<80	1(7.69)
DLCO≥80%	12(92.31)
DLCO<80%	1(7.69)
MVV≥70%Pred	12(92.31)
50% Pred≤MVV<70% Pred	1(7.69)
MVV<50% Pred	0(0)
术前ASA分级
Ⅰ级	12(92.31)
Ⅱ级	1(7.69)
术前合并症(例)	0
胸壁厚度[mim，M(Q₁，Q₃)]	43.50(24.75，55.50)
手术时间[min，M(Q₁，Q₃)]	105(76，136)
中转开放[例(%)]	0
并发症[例(%)]	0
胸膜粘连[例(%)]	3(23.08)
术后住院时长[例(%)]
2 d	5(38.46)
3 d	6(40.0)
4 d	2(13.33)
结节(n＝17)
结节位置[例(%)]
左上肺	5(29.41)
左下肺	3(17.65)
右上肺	3(17.65)
右中肺	3(17.65)
右下肺	3(17.65)
结节类型
磨玻璃结节[例(%)]	8(47.06)
混合磨玻璃结节[例(%)]	8(47.06)
纯实性结节[例(%)]	1(5.88)
结节大小[mm，M(Q₁，Q₃)]	8.30(6.45，9.35)
距胸膜距离[mm，M(Q₁，Q₃)]	7.30(3.15，25.50)
手术方式
楔形切除[例(%)]	9(52.94)
肺段切除[例(%)]	8(47.06)
切缘阴性[例(%)]	17(100)
切缘距离[mm，M(Q₁，Q₃)]	22.20(16.50，25.75)
组织病理
不典型腺瘤样增生AAH[例(%)]	1(5.88)
原位腺癌AIS[例(%)]	8(47.06)
微浸润腺癌MIA[例(%)]	5(29.41)
浸润性腺癌IAC[例(%)]	1(5.88)
良性病变(肺泡上皮增生和细支气管腺瘤)[例(%)]	2(11.76)

表2 穿刺定位与印染定位的差异分析

特征	穿刺定位	TMPGL	t值	P值
结节(n＝17)
耗费时间[s，M(Q₁，Q₃)]	315(250，389)	108(80，134)	1.0	<0.001
定位点偏差[mm，M(Q₁，Q₃)]	13.40(8.30，23.55)	7.10(5.30，13.35)	29.0	0.025
定位点距结节距离[mm，M(Q₁，Q₃)]	19.10(11.95，32.60)	14.30(8.10，25.00)	33.0	0.039
印染扩散距离[mm，M(Q₁，Q₃)]	－	10.10(7.65，12.15)	－	－
定位病理干扰[例(%)]	1(8.33)	－	－	－
患者(n＝13)
定位总并发症	9(69.23)	－	－	－
出血[例(%)]	7(53.80)	－	－	－
气胸[例(%)]	4(30.77)	－	－	－
胸壁血肿[例(%)]	3(23.08)	－	－	－
定位后VAS评分[分，M(Q₁，Q₃)]	3(2，4)	－	－	－
定位后疼痛>30 min[例(%)]	3(23.08)	－	－	－

表2 穿刺定位与印染定位的差异分析

特征	穿刺定位	TMPGL	t值	P值
结节(n＝17)
耗费时间[s，M(Q₁，Q₃)]	315(250，389)	108(80，134)	1.0	<0.001
定位点偏差[mm，M(Q₁，Q₃)]	13.40(8.30，23.55)	7.10(5.30，13.35)	29.0	0.025
定位点距结节距离[mm，M(Q₁，Q₃)]	19.10(11.95，32.60)	14.30(8.10，25.00)	33.0	0.039
印染扩散距离[mm，M(Q₁，Q₃)]	－	10.10(7.65，12.15)	－	－
定位病理干扰[例(%)]	1(8.33)	－	－	－
患者(n＝13)
定位总并发症	9(69.23)	－	－	－
出血[例(%)]	7(53.80)	－	－	－
气胸[例(%)]	4(30.77)	－	－	－
胸壁血肿[例(%)]	3(23.08)	－	－	－
定位后VAS评分[分，M(Q₁，Q₃)]	3(2，4)	－	－	－
定位后疼痛>30 min[例(%)]	3(23.08)	－	－	－

表3 TMPGL使用不同体位胸部平扫CT进行配准的差异分析

特征	侧卧位(n＝9)	仰卧位(n＝8)	U值	P值
结节大小[mm，M(Q₁，Q₃)]	7.5(6.2，10.3)	8.35(6.98，9.25)	32.0	0.743
距胸膜距离[mm，M(Q₁，Q₃)]	4.5(2.35，11.55)	20.2(3.79，28.63)	22.5	0.200
手术方式			－	0.347
楔形[例(%)]	6(66.67)	3(37.5)
肺段[例(%)]	3(33.33)	5(62.5)
切缘距离[mm，M(Q₁，Q₃)]	24.2(17.85，25.85)	19.2(15.9，25.5)	42.0	0.606
组织病理			－	0.797
不典型腺瘤样增生AAH[例(%)]	1(11.11)	0(0)
原位腺癌AIS[例(%)]	3(33.33)	3(37.5)
微浸润腺癌MIA[例(%)]	2(22.22)	2(25)
浸润性腺癌IAC[例(%)]	0(0)	1(12.5)
良性病变(肺泡上皮增生或细支气管腺瘤)[例(%)]	3(3.33)	2(25)
印染耗费时间[s，M(Q₁，Q₃)]	117(80，154.5)	105.5(76.25，129)	40.0	0.743
印染定位点偏差[mm，M(Q₁，Q₃)]	6.5(4.85，15)	8.4(6.25，11.5)	31.5	0.673
印染定位点距结节距离[mm，M(Q₁，Q₃)]	13(6.7，21)	16.35(11.05，30.5)	26.5	0.370
印染扩散距离[mm，M(Q₁，Q₃)]	9.3(7.5，11.5)	10.75(7.5，12.75)	31.0	0.673

表3 TMPGL使用不同体位胸部平扫CT进行配准的差异分析

特征	侧卧位(n＝9)	仰卧位(n＝8)	U值	P值
结节大小[mm，M(Q₁，Q₃)]	7.5(6.2，10.3)	8.35(6.98，9.25)	32.0	0.743
距胸膜距离[mm，M(Q₁，Q₃)]	4.5(2.35，11.55)	20.2(3.79，28.63)	22.5	0.200
手术方式			－	0.347
楔形[例(%)]	6(66.67)	3(37.5)
肺段[例(%)]	3(33.33)	5(62.5)
切缘距离[mm，M(Q₁，Q₃)]	24.2(17.85，25.85)	19.2(15.9，25.5)	42.0	0.606
组织病理			－	0.797
不典型腺瘤样增生AAH[例(%)]	1(11.11)	0(0)
原位腺癌AIS[例(%)]	3(33.33)	3(37.5)
微浸润腺癌MIA[例(%)]	2(22.22)	2(25)
浸润性腺癌IAC[例(%)]	0(0)	1(12.5)
良性病变(肺泡上皮增生或细支气管腺瘤)[例(%)]	3(3.33)	2(25)
印染耗费时间[s，M(Q₁，Q₃)]	117(80，154.5)	105.5(76.25，129)	40.0	0.743
印染定位点偏差[mm，M(Q₁，Q₃)]	6.5(4.85，15)	8.4(6.25，11.5)	31.5	0.673
印染定位点距结节距离[mm，M(Q₁，Q₃)]	13(6.7，21)	16.35(11.05，30.5)	26.5	0.370
印染扩散距离[mm，M(Q₁，Q₃)]	9.3(7.5，11.5)	10.75(7.5，12.75)	31.0	0.673

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Clinical evaluation of a magnetic navigation-based thoracoscopic global localization system for early lung cancer

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