經皮腎鏡取石術定位方式的研究進展

廖振文 許漢標

（1.廣東醫科大學研究生學院，廣東湛江 524023；2 廣東醫科大學附屬惠州婦女兒童醫院，廣東惠州 516001）

自 1976 年 Fernstrom 和 Johansson 對經皮腎鏡取石術（PCNL）的最初描述以來[1]，PCNL 已取得明顯的進步 。PCNL 是迄今治療大部分腎結石以及部分輸尿管上段結石的首選手術方式，其療效顯著。成功建立通道是PCNL 中最為關鍵的一步，往往與術中術后出血、動靜脈瘺、遲發性出血等并發癥相關，其中出血是最易出現亦是最危險的并發癥。目前臨床上大多采用X 線或B 超定位下建立通道，由于存在各自的優缺點，仍無法避免PCNL 并發癥的發生。PCNL 定位方式已取得明顯進展，現就相關研究進展綜述如下。

1 X 線的研究進展

傳統X 線引導具有平面定位準確、成像清晰、簡單易學，且能在術中觀察殘余結石位置等優點，是目前美國大部分泌尿外科醫師PCNL 定位的首選方式，但也存在缺乏立體感、穿刺容易損傷周圍臟器、不能觀察血管且需要接受輻射等缺點。傳統上，X 線引導采用“三角測量技術”或“牛眼技術”建立通道。在“牛眼技術”中，針尖和針頭對齊，以便在插入之前使用連續透視在目標腎盞上形成點；在“三角測量技術”中，使用透視在多個平面中跟蹤針的走向，以將針引導至目標腎盞。牛眼和三角測量技術都使用X 線透視，并將患者和醫生暴露在電離輻射下，其中輻射導致惡性腫瘤患病率逐漸升高，為了減少術中輻射以及提高穿刺精準度，目前有許多研究者研發出多種聯合X線定位方式。

1.1 逆行輸尿管軟鏡和激光聯合X 線引導技術

1983 年，Hunter 等[2]介紹了他們在30 例患者中進行逆行腎造口術的經驗，技術的特點是將一根穿刺線放置在逆行導管內，并引導至所需的腎盞中，然后將導管從腎實質、肌肉、筋膜和皮膚穿出，形成逆行穿刺通道，由于當時的技術限制，該方式并未獲得普及。隨著輸尿管軟鏡的廣泛應用，Uribe 等[3]介紹了使用新型激光聯合輸尿管軟鏡逆行腎造口術（UARN）模式治療PCNL：首先，用膀胱鏡找到輸尿管口，在輸尿管骨盆區域經X 線透視指導下置入傳感器導線；其次輸尿管軟鏡順利進入后，將一根金屬絲插入腎臟，然后進行腎盂造影和逆行注氣，以進行X 線透視檢查；接著將270μm 逆行激光光纖傳遞到選定的腎盞，并通過腎乳頭連續發射激光，以形成穿過腎實質、腎脂肪囊、肌肉、筋膜，當激光穿過背面時，可以從皮膚的外部觀察到激光點，在激光光纖的引導下，將18 號穿刺針插入所需的腎盞，將激光光纖移開，觀察到透明的尿液從針頭流出，這證實了選定的杯中有適當的通道。整個穿刺過程在輸尿管軟鏡直視下進行，并始終注意有無穿刺出血。此技術可在直視下確定理想的腎盞位置，大部分泌尿外科醫師容易掌握，減少出血風險，并減少了對患者和外科醫生的輻射。

1.2 X 線自動定位穿刺技術（ANT-X）

Cadeddu 等[4]在1998 年推出了第一臺用于PCNL 接入的機器人設備，使用了安裝在手術臺上的機械臂插入針頭，隨后的臨床試驗很成功，但由于建立時間長，成本高和設置復雜，這些設計沒有被廣泛用于臨床。Oo MM 及其同事研發出最新的機器人腎臟接入設備，即X 射線自動針頭靶向（ANT-X），ANT-X 系統適用于俯臥式PCNL，并使用靶心鏡進行X 線透視成像。該系統由一個一次性使用的球形關節持針器組成，該球形持針器放置在ANT-X 設備中，ANT-X 設備和C 臂連接到計算機系統，形成一個閉環反饋系統；而ANT-X 通過使用變換投影將圖像與安裝在設備上針頭的實時位置集成在一起，根據這些坐標的相關性，針頭會自動對齊以穿刺到選定的目標腎盞中。一旦自動對準完成，醫生將針頭推進到腎盞中時，持針器就可保持針頭角度穩定，使用C 臂來測量穿刺深度，以便完成建立穿刺通道。該技術可提高穿刺的準確性及減少手術時間、并發癥，減少對其他治療的需求，從而節省成本，更重要的是可以減少患者和醫療團隊暴露在輻射下。但是，ANT-X 研究結果為時過早，設備仍存在局限性，仍需要大量的實驗研究證實并推廣。

2 B 超的研究進展

目前絕大部分泌尿外科醫生會采用B 超引導建立穿刺通道，相比X 線，B 超不會產生輻射，可實時觀察穿刺針的方向，能降低穿刺時穿刺針損傷周圍臟器的風險。但是在肥胖患者或未擴張的尿路系統中，仍存在超聲成像清晰度差、穿刺針頭及組織結構成像困難的缺點。為了提升超聲影像的分辨率，有研究者[5]相繼提出了通過粗糙化或聚合物涂層來提高針尖的可見性，此外，通過避免氣泡，使用足夠的B 超凝膠進行成像，可以最大限度地降低干擾，提高圖像質量。近期，Usawchintachit 等[6]提出逆行超聲造影劑注射可作為PCNL 腎臟穿刺的輔助手段，通過可視化的集合系統，有利于精準穿刺至目標腎盞，特別是對于無積水或腎盞擴張不明顯的患者，但仍需進一步深入研究，以證實其臨床價值。Thomas 等[7]設立了計算機輔助的腎臟入路立體超聲針引導，該系統包含2 種攝像系統，通過在實時圖像上疊加指導線來發揮作用，該系統通過改變顏色以提示穿刺位置，綠線表示針被投影通過超聲波束的平面，而藍線表示針的路徑不在超聲束的平面，并引導穿刺針按此路線進行穿刺。

2.1 SonixGPS 定位

SonixGPS 是一種新穎的實時超聲導航技術，我國較早將此項技術運用至PCNL。它借助電磁信號追蹤技術，可以動態監測并跟蹤穿刺方位。在操作過程中，首先將電磁信號發射裝置置于工作區域（15 cm 之內為有效區域），開啟GPS 導航模式，移動B 超探頭獲取理想的超聲圖像。接著調整穿刺針與超聲探頭位置，在顯示屏上可見穿刺針的具體位置以及穿刺路線。此外還可以通過鎖定穿刺目標，設定模擬的穿刺軌跡，術者通過參照屏幕上的穿刺軌跡實施穿刺。作為一項全新的技術，SonixGPS-PCNL 是一項重要的技術創新，能夠使術者實施更加精確、迅速、安全地穿刺，適用于腎盞不擴張或者輕微擴張的患者。SonixGPS 系統可以實時觀察并跟蹤穿刺針的軌跡，提供穿刺精準度，對于初學者尤為有益。但對于初學者掌握SonixGPS 針束對準和校準功能還是需要一定時間的培訓，特別是對于超聲檢查經驗較少的泌尿外科醫生。

2.2 無線超聲定位

由于傳統超聲儀器體積較大，使用時不方便，術前需用腔鏡套進行無菌隔離操作，過程繁瑣、影響操作，且價格昂貴等，陳延雄等提出使用便攜式無線超聲引導建立經皮腎通道[8]，將此儀器通過wifi 把超聲圖像信息實時無線傳輸到智能手機或者平板電腦等智能終端，下載配置軟件后就可在其顯示屏上實時顯示超聲圖像。術中整個過程使用方便快捷，且超聲探頭精巧，通過臨床研究顯示，新型便攜式無線超聲引導PCNL 術具有簡便、輕巧等優點，對于有一定積水的上尿路結石患者，無線超聲引導可精準、安全穿刺，為PCNL 提供了一種新的引導穿法。由于無線超聲尚不具有彩超功能，不能實時顯示組織血流情況，圖像分辨率較進口大型超聲仍有一定差別，現該軟件也無大型超聲機的穿刺引導線功能。未來需升級無線超聲，包括分辨率以及血流成像等問題，需在大樣本量的支持下驗證其安全性及可行性。

2.3 3D 超聲

由于2 D 超聲（US）只能在單個成像平面中提供二維信息，在三維空間進行穿刺時容易產生偏差，在2 D US 引導的穿刺過程中，針的可視化受到2 D US 截面顯示的限制，不正確的穿刺可能會給穿刺過程帶來麻煩，甚至導致嚴重的并發癥。另外，2 D US 不能有效指示針與骨盆-腎盂系統之間的空間關系，對這種空間關系的不完全理解可能會導致建立不正確的經皮腎通道，這可能會使隨后的經皮腎鏡取石術中的結石清除過程變得復雜。而最新的研究表明，快速發展的實時3 D US 可以準確定位器械，并提供器械與器官之間的三維關系，已成功地用于指導麻醉和神經外科手術等操作操作，Hong 等[9]在對小獵犬的動物研究中，證明與標準2 D US 相比，使用實時3 D US 可以在穿刺過程中始終清晰地顯示三維穿刺針，使用3 D US 可顯著減少穿刺所需的時間和穿刺次數。

3 其他定位技術

3.1 3D 虛擬導航系統

PCNL 術一般會在術前常規應用CT 來輔助診斷，但是在手術過程中很少使用它來進入腎臟，因為與X 線或B超相比，它會接收更高劑量的輻射。3 D 虛擬導航系統的問世給PCNL 帶來另一種定位方式，它能提供穿刺路徑、位置、進針角度和深度，以在經皮腎鏡取石術期間增強針頭的引導，以及接收較少的輻射劑量。Jiao 等人[10]將3D虛擬導航系統運用至PCNL 術，他們使用3D 虛擬syngo iGuide 導航系統來幫助創建針頭軌跡，從而對目標腎盞實現實時精準穿刺。由于其設備昂貴以及考慮患者經濟利益，目前并未廣泛應用。

3.2 電磁引導

目前開發了電磁跟蹤系統來輔助PCNL 穿刺。該方式使用穿刺針頭和輸尿管導管尖端上的芯片作為跟蹤信號，計算機軟件確定3D 軌跡，該軌跡顯示在監視器上，聲音和視覺提示都有助于維持正確的針頭方向。在第一階段的研究中，Lima 等[11]測試了用于PCNL 針頭插入的Aurora 電磁跟蹤設備。首先術中用輸尿管鏡將導管放置在目標腎盞中，電磁器放置在患者手術區域外以創建電磁場，以跟蹤導管和針頭電磁傳感器的位置。此后，將收集的數據輸入的3 D 穿刺軟件可指導針頭放置。盡管這項技術較為新穎，但該儀器復雜，成本高，迄今并未廣泛應 用。

3.3 iPAD 輔助 PCNL 穿刺定位

郭小亮等[12]最近報道了一種使用高分辨率3D 重建和基于標記的跟蹤技術來指導PCNL 定位穿刺的技術。它需要術前專用俯臥CT，在腎臟對應皮膚部位周圍有5個彩色金屬皮膚標記，分割CT 圖像，并在iPad 上顯示所有相關的解剖結構。穿刺部位由針尖和收集系統的相對位置確定，并通過術中線X 線檢查確定。盡管3D iPad 圖像不是實時圖像，但與金屬標記融合可以最大程度地降低對周圍結構造成傷害的風險，該技術的局限性是需要術前CT 輔助，并基于整合圖像空間的復雜性，需要更深入的研究證實其臨床價值。

4 總結

在外科領域技術日趨先進和追求精準操作的時代，PCNL 的定位技術已經取得了巨大的進步，從一開始X 線、B 超的定位，發展至目前超聲造影、3D 打印技術、電磁定位、激光定位技術、機器人輔助定位等，都旨在提高手術安全性、療效，減少輻射量，減少手術并發癥，且無論以何種方式輔助定位，都無法避免PCNL 術中術后出血、動靜脈瘺、遲發型出血等并發癥的發生。在追求精益求精的道路上，未來的新技術仍需要做大量的臨床研究實驗，來進一步證實其臨床價值。PCNL 穿刺和定位技術，始終都是一個研究熱點，定位技術的不斷創新，將會帶來更安全、更理想的經皮腎通道。