CT四維電磁導航在腫瘤微創介入治療中的應用

王忠敏， 陳志瑾， 李麟蓀

近年來，我國癌癥發病率呈上升趨勢，以肺癌為例，根據世界癌癥報告（GLOBOCAN）2008數據，我國肺癌調整發病率為33.5/10萬，死亡率為58.7/10萬，均居腫瘤發病和死亡第一位［1］。部分胸腹部惡性腫瘤（如肺癌、肝癌、腎癌等）患者在明確診斷時已失去手術機會，需要尋找合適的替代治療。近年來，影像引導下的腫瘤微創介入治療正越來越廣泛地應用于這些患者，其中影像引導在指引醫師精確穿刺到達病灶的過程中起到了重要的作用［2-5］。

傳統穿刺是在透視引導下進行，缺點是對醫患雙方射線量大。目前最常用的是CT和B超導向，B超雖具有操作簡便靈活、無輻射、實時監控穿刺針位置等優點，但超聲對于骨骼和含氣臟器的探測能力有限，因此在肺部病變的微創治療中受到限制。

CT檢查因其分辨率高，可清晰顯示病灶大小、位置、形態及與周圍結構的空間關系，且不受氣體和骨骼的影響，被廣泛用于全身各部位穿刺活檢及介入治療時的輔助導向［6-8］。但CT引導也具有以下缺點：操作過程無法實時監控，穿刺方法多為定位盲穿、步進式；由于患者的呼吸移動，需多次掃描并調整穿刺針的位置，延長了手術時間，增加了出血等并發癥；重復掃描使患者受到的輻射量增加。

因此，需要有定位更精確、操作更安全、輻射影響小的影像引導方法。四維電磁導航系統應運而生。

1 四維電磁導航系統工作原理

四維電磁導航系統的電磁場發生器可以在其周圍空間產生一個磁場，然后把電磁場定位傳感器放入這個磁場范圍內，磁場令傳感器產生電信號。通過電信號，設備能計算出電磁場定位傳感器在磁場中相應的空間坐標。同時設備再把CT圖像和電磁場定位傳感器對接耦合計算出我們導航所需的圖像。

2 四維電磁導航優勢

這一系統是在CT圖像或X線三維圖像基礎上利用電磁追蹤技術進行定位和導航的工具，采用上述圖像與患者呼吸運動相匹配，通過模擬圖像指導穿刺針或消融針沿原定運動軌跡與靶點進行穿刺。

所謂四維也就是由通常的空間軸的X、Y、Z軸和時間軸（呼吸門控）等四軸構成四維。所謂呼吸門控其實是呼吸影像的模擬再現，當屏幕上出現原先核定的呼吸相位時，屏幕提示穿刺，而不在位時，屏幕提示停止穿刺，從而使術者可以在無射線下精確穿刺，而患者不需憋住呼吸，只要求自然平穩慢呼吸即可。在四維電磁導航系統設備顯示允許進針的時候穿刺進針，準確率可達 98%［9］。

四維電磁導航系統使術前方案最優化，較為準確地確定穿刺點、進針方向及深度，術中以最短時間達到精準定位。

實時引導功能可在穿刺過程中引導醫師避開周圍重要結構以免造成損傷，提高了手術的安全性，避免了調整進針的重復掃描，減少了輻射量，為患者、護士、醫師提供了更加安全的環境。

本系統可將當前的平掃與以往采集的CT增強圖像/PET圖像融合從而獲得更多的信息。可在穿刺過程中精確地對病灶進行定位。

3 臨床應用

3.1 腫瘤穿刺活檢

活檢結果的準確性與穿刺取材具有代表性與否密切相關，例如對于直徑大于3 cm的腫瘤，其中心容易壞死，活檢時應避免從中心取材；對于較小和較深的病灶，需多次進行CT掃描，調整穿刺角度，才能到達病灶，因此手術時間較長，患者受到的輻射也較多［10-11］。四維電磁導航的使用可以精確定位病灶，提高活檢取材的準確性，避免反復穿刺引起的并發癥，且減少了輻射劑量。楊杰等［12］對30例患者（研究組）應用IG4電磁導航系統行CT引導下經皮穿刺肺活檢術，結果研究組穿刺時間為（10.63±2.34）min，較僅應用常規CT引導的對照組穿刺時間［（14.88 ± 3.29）min］明顯縮短；同時，術者可通過顯示器觀察穿刺針行進至病灶過程，提高了穿刺的安全性。

3.2 CT引導消融治療腫瘤

在影像引導下，通過化學藥物或射頻、微波等對腫瘤進行治療，其療效與針尖位置的精度密切相關。四維電磁導航的應用可以提高探針定位精確度，確保腫瘤完全消融。Santos等［13］對19例患者進行了電磁導航肺腫瘤穿刺和消融手術，均只需皮膚穿刺1次，探針平均調整次數為1.2次（0～2次），平均介入手術時間為5.2 min（1～20 min），研究認為電磁導航是影像引導介入手術的有效輔助方法。

3.3 放射性粒子植入治療腫瘤

放射性粒子植入時應按照巴黎系統原則，放射源應呈直線排列，相互平行；各放射源（粒子）之間應等距離（15～20 mm），因此植入粒子在腫瘤內的分布情況對治療結果有很大影響。以往的腫瘤放射性粒子植入多在CT引導下進行，尤其對于肺部病灶，呼吸運動會對粒子植入的精確性造成影響。利用四維電磁導航的呼吸門控功能，在呼吸門控提示匹配時近針，可以提高操作準確性，避免“冷點”出現，可減少重復掃描次數，降低輻射劑量。

4 使用時注意事項

（1）在開展使用前，應對醫師進行原理講解和看圖習慣培訓，縮短學習曲線時間。

（2）設備匹配安裝工程師需要同時熟悉各種品牌型號CT的設置，才能保證CT圖像設置與四維電磁導航系統中的數據鏈接正常有效。

（3）由于導航專用探針長度以及磁場發生器的磁場范圍限制，對于較深部位的腫瘤，尤其是距離皮膚超過20 cm以上的病灶，使用本導航引導有一定難度。因此，尚需對本設備進行改進，便于對遠端病灶的穿刺。

綜上所述，四維電磁導航系統是目前研發的最佳系統，通過CT引導介入手術結合呼吸門控，有助于提高CT引導下活檢和介入治療時穿刺的準確性，縮短手術時間，在提高安全性的同時有效降低輻射劑量，減少射線對患者的傷害［12-18］，尤其為胸腹部病灶精確穿刺、微創介入治療提供了條件，是一項具有廣闊應用前景的影像引導技術。然而電磁導航還存在一些不足，例如導航系統的應用范圍不夠，初學者不易掌握，設備價格較貴，因此，如何應用還有待進一步規范。

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