經皮腎鏡碎石術皮腎通道建立的現狀及研究進展

袁鵬飛，劉慶軍

(首都醫科大學附屬北京地壇醫院泌尿外科，北京100015)

泌尿系結石是泌尿外科常見疾病，其發病率居泌尿外科疾病之首，經皮腎鏡碎石術(percutaneous nephrolithotomy，PCNL)是上尿路結石、完全性和不完全性鹿角結石、腎結石(≥20 mm)、有癥狀腎盞或憩室內結石、體外沖擊波難以粉碎結石、治療失敗結石的治療主要手段[1-2]。難以預測的PCNL術中及術后出血是導致選擇性腎動脈栓塞、腎切除甚至患者死亡的主要原因，也是限制PCNL廣泛臨床應用的主要原因。PCNL術中皮腎通道建立是PCNL手術成功的關鍵，PCNL術中皮腎通道建立失敗是患者術中出血的主要原因[3]。迅速、有效、安全、便捷地建立皮腎通道，并將穿刺針準確、安全、迅速地引導至集合系統以及完成后續通道擴張是PCNL手術的重點及難點，也是目前臨床PCNL的研究重點。精準的定位及穿刺直接決定了皮腎通道的建立，也是決定手術成敗的關鍵，目前主要有MRI、CT、C臂X線以及超聲波等定位穿刺方法，其中以C臂X線和超聲波最常見。現就目前PCNL皮腎通道建立的現狀及研究進展予以綜述。

1 皮腎通道建立的現狀

1.1X線引導下經皮腎穿刺 X線是PCNL的常規定位方式，可實時檢測手術定位及穿刺全過程，有效避免因穿刺損傷腎血管及腎組織等意外。X線定位直觀、簡單易學，便于及時調整穿刺方向，但仍存在一定的應用局限。X線屬于二維平面圖像，難以準確掌握穿刺路徑結構、腎臟實質厚度、進針角度及深度，不能反映結石與腎內部空間位置信息，無法動態顯示穿刺過程，極大地增加了手術風險，影響穿刺的成功率。

C臂X線機的操作較B超復雜[4]。由于射線對機體(醫師及患者)有一定程度的放射性損傷，故不適合長時間操作[5]。在多次定位穿刺中，醫師和患者較長時間暴露于射線中，不僅增加了患者的手術風險，還影響了手術醫師的安全[6]。

1.2超聲引導下經皮腎穿刺 隨著PCNL的臨床應用，經皮腎穿刺技術也得到不斷發展，超聲定位具有安全、簡便、定位準確等優點，能實時知曉穿刺通道與腎組織的空間立體信息，并可清晰辨別結石和腎集合系統的位置以及腎組織的厚薄程度，有助于臨床醫師更好地把握穿刺角度和深度，提高穿刺的準確率和成功率，有效避免周圍臟器的損傷以及嚴重并發癥的發生[7-9]。超聲檢查可明確腎臟軸線，提供縱向角度的腎臟平面圖像，并不能完整顯示腎臟重要的解剖結構，此外，超聲檢查對操作者的依賴性較高，不能實時監視手術全過程，無法清晰顯示結石、導絲與腎集合系統的位置關系，由于無積水腎結石患者的腎結石與腎盂之間的間隙較小，導絲放置較困難，易造成腎臟損傷，增加手術風險[10]。肥胖患者皮下及腎周脂肪較厚導致超聲能量過度衰減，影響了超聲聲像圖的清晰度，且穿刺組織的對比度較小、分辨率較差，導致操作者難以對穿刺針的穿刺路徑進行觀察[11]。

2 皮腎通道建立的趨勢

研究發現，經皮腎鏡碎石通道的大小和個數與患者的出血風險有一定相關性。傳統PCNL的擴張通道較大，易損傷腎組織血管引發大出血，為了減少出血及通道相關并發癥的發生，人們嘗試采用更小的碎石通道完成PCNL手術。目前，將通道大小<20 F的PCNL統稱為微通道PCNL，Karatag等[12]對微通道(通道大小為8～11 F)PCNL用于兒童腎結石治療的研究發現，皮腎通道橫截面積的大小與患者有效腎單位的損傷成正比。近年來，隨著監視和成像系統的飛速發展，可視化操作逐步代替了經驗操作，已成為臨床各種穿刺、置管等操作的重要輔助。可視化操作對更精準化、微創化地建立皮腎通道具有重要意義。

2.1皮腎通道建立的精準化 目前，利用體表標志定位、CT融合技術以及可視化穿刺等技術建立皮腎通道克服了超聲和X線輔助穿刺技術的缺點，使穿刺過程更精準[13]。目前主要的穿刺方法有iPad輔助穿刺、激光輔助穿刺、電磁輔助穿刺、可視化穿刺等，各種穿刺方法適應證和優缺點不同。

2.1.1iPad輔助穿刺 近年來，iPad輔助穿刺逐漸應用于腎結石的治療。德國海德堡研究團隊利用計算機輔助進行腹腔鏡前列腺手術和腎臟手術，積累了iPad輔助穿刺的初步經驗[14]。有研究利用預置體表標志物定位(利用吸氣結束時的CT圖像對腎結石患者行iPad輔助腎穿刺，并將五種彩色不透明標志物固定于穿刺腎臟目標區域周圍)結合CT三維融合技術(患者術前行CT檢查，特殊軟件程序支持圖像三維顯示)，在圖像分割過程中，識別和標記相關解剖結構，三維圖像顯示解剖細節，有助于規劃選擇手術過程的PCNL進入部位，此技術對經皮腎穿刺過程有效[15-16]。三維iPad輔助穿刺過程的視野范圍較廣，可同時顯示所有相關的解剖細節，且不影響穿刺部位的選擇。與超聲相比，三維成像定位技術不僅可提高穿刺的精準度和安全性，還可形象化患者病變位置的具體解剖關系，但存在對手術設備要求較高、手術時間較長、存在醫患輻射等缺點[15,17]。

2.1.2激光輔助穿刺 經皮腎穿刺技術對輔助穿刺圖像分辨率和對比度的要求較高，而熒光透視無法提供軟組織圖像，導致穿刺時器官損傷的風險較大[18]。現已開發了基于三維成像的新技術，如腔內泌尿外科手術套件中的Uro Dyna-CT[19]不僅提供了標準X線和熒光透視，還提供了介入三維成像和橫截面圖像重建以及三維規劃和激光引導穿刺的工具[20-21]。

Uro-Dyna-CT是一種改良的血管造影裝置，此透視裝置可在患者周圍旋轉形成與CT成像相似的圖像，并可對采集數據進行分割，對腎臟采集系統進行三維多平面重建，從而顯示穿刺的準確路徑。對于超聲和X線輔助定位穿刺不成功或解剖結構較復雜的患者可以考慮應用激光輔助穿刺。與超聲和X線輔助定位穿刺技術相比，激光輔助穿刺可結合實時CT斷層掃描計算機三維成像技術可提供準確度更高的圖像信息。

激光輔助穿刺技術可提高穿刺的精準度和安全性，但仍存在不足：①激光輔助穿刺技術的輻射劑量較標準X線透視更高，但低于CT的輻射劑量；②激光輔助穿刺技術未提供穿刺期間腎組織結構的任何信息，如腎組織厚度和穿刺針深度，并未直接降低相鄰器官的損傷風險，除圖像采集技術、規劃軟件外，團隊(護士、麻醉師)培訓對激光輔助穿刺技術的成功應用也至關重要；③激光輔助穿刺設備的成本較高[19]；④激光輔助穿刺技術不適用于膀胱或腎盞以外部位的穿刺，且手術時間較長，未成年、妊娠以及殘疾患者均不能采用[17,21]。由此可見，激光輔助穿刺技術的發展受到諸多因素的制約。

2.1.3電磁輔助穿刺 目前，X線和超聲定位穿刺仍是經皮腎穿刺的常用方法，可通過改進穿刺方法以及使用計算機斷層攝影、機器人設備和導航系統等提高穿刺精準度。然而，大多數穿刺方法和技術僅提供2D圖像，不提供實時三維信息，需要通過預處理記錄所有解剖結構，并受到操作者技能、患者呼吸運動和針頭偏轉的影響。一種新的三維實時電磁跟蹤技術(用于跟蹤輸尿管和腎盞中的導管和針尖)系統在一定程度上彌補了以上穿刺方法的不足，實現了接入體內經皮腎采集系統，該系統使用實時電磁傳感器建立經皮腎通路，克服了傳統腎通道方法的固有局限，不需要X線等術前成像，可安全、精確、快速、有效地穿刺腎收集系統，且不受醫師技能或專業知識的影響，學習曲線較短[22]。

電磁場發生器與傳感器的距離越長，信號損耗的可能性越大，應用于肥胖患者的效果不佳。一項大型比較性人類研究證實了電磁場發生器與傳感器的有用性和安全性。目前，電磁傳感器對人體的影響還不清楚，尚無公認的最佳實踐方法，仍處于實驗階段[17,19,23]。

2.1.4超聲實時定位系統 超聲實時定位系統是基于電磁定位的超聲穿刺定位系統，由超寬頻帶凸陣探頭、定位感應器、穿刺定位發射器、定位穿刺針等設備構成，工作原理類似于全球定位系統，可簡化PCNL穿刺過程，提高穿刺成功率。電磁定位超聲穿刺定位系統的主要優點是：①無電離輻射且操針軌跡可預測等[24-25]；②簡化PCNL穿刺過程；③穿刺前可預先對穿刺路徑及穿刺角度進行判斷，避免損傷血管及骨骼等重要器官，可降低穿刺出血的發生率、提高穿刺成功率、減少患者損傷。在穿刺過程中，電磁定位的超聲穿刺定位系統能顯示穿刺針的軌跡，且受患者呼吸運動的影響較小，可實時知曉不同穿刺平面情況，及時調整穿刺針角度，對術者經驗的依賴性較小。目前，超聲實時定位技術尚不成熟，其可行性和安全性仍需更大樣本量及多中心臨床研究的進一步證實。

2.1.5輸尿管軟鏡輔助逆行穿刺 復雜性腎結石患者經皮腎鏡取石術的結石清除率較低，圍手術期并發癥的發生率較高。輸尿管軟鏡可有效進入腎盂及腎盞中相應部位，具有較大的臨床運用價值。隨著輸尿管軟鏡儀器的不斷更新，輸尿管軟鏡已應用于多種腎結石的治療。輸尿管軟鏡輔助逆行穿刺即新的經皮腎穿刺非擴張腎內采集系統，在X線定位下運用逆行輸尿管軟鏡輔助穿刺技術可直視下辨別結石及腎臟輸尿管位置，選擇最佳穿刺路徑，與以往經皮腎造口術相比，逆行輸尿管軟鏡輔助穿刺技術無需腎擴張，減少了輻射暴露和手術時間[26-27]。

2.1.6三維打印技術在PCNL中的運用 三維打印技術是將計算機三維數字成像技術和多層次連續打印技術結合的新技術。Goolab等[28]運用三維打印技術治療腎結石的研究發現,三維打印技術生成的三維實體模型可顯示腎臟集合系統與結石空間位置、腎臟內部血管分布及其與腎臟周邊臟器的關系，術中有效提示重要臟器和血管等，有助于尋找結石部位，提高手術成功率，縮短手術時間；但存在費用較高、耗時長、操作者學習曲線較長、顯像精確度欠佳、需由專業人員操作等局限[29]。

2.1.7可視化穿刺 目前，結合B超定位可視化穿刺的臨床應用較廣泛。可視化穿刺可通過監視器實時觀察穿刺針角度、深度和位置，并可通過腎鏡找到結石，減少穿刺次數，避免穿透血管或腎集合系統，但其遠期效果需要進一步驗證[17,30]。

2.2皮腎通道建立的微創化 近年來，隨著微創技術的發展，PCNL、微通道經皮腎鏡碎石術、超微通道經皮腎鏡碎石術或多鏡聯合治療常用于復雜性腎結石的治療[31]；穿刺通道的大小與出血、有效腎臟丟失直接相關，穿刺通道越小，出血風險越低，有效腎臟丟失越少。根據PCNL通道大小將腎鏡碎石術分為標準通道腎鏡碎石術、微通道經皮腎鏡碎石術以及超微通道經皮腎鏡碎石術；傳統PCNL擴張通道較大，易損傷腎周圍組織和腎組織血管，引起大出血，術后并發癥較多，限制了其發展；輸尿管軟鏡、腎鏡的通道相對較細，且微通道內操作空間范圍較大，對腎臟損傷小，出血較少，并可降低撕裂腎臟的可能，但也存在手術視野較小、碎石后取石不便、碎石效率較低、手術時間較長等缺點[32-33]。

3 小 結

iPad輔助穿刺、激光輔助穿刺、電磁輔助穿刺、可視化穿刺等新興輔助穿刺技術應用于PCNL，可在術中更好地辨別腎、輸尿管以及腎結石的位置，并可實時確定空間位置，有助于更精確地選擇穿刺路徑，提高穿刺成功率、減少術中出血、減少術后并發癥的發生，各種方法各有利弊，應根據患者具體情況選擇適當的治療。近年來，隨著PCNL的發展和完善，PCNL穿刺路徑逐漸趨于簡便及安全，但其安全性和有效性仍需大樣本前瞻性隨機對照研究的進一步驗證。