電磁導航支氣管鏡在肺結節診斷及治療中的應用研究進展

陳 海 張仁泉

肺結節是一類常見的呼吸系統疾病，隨著影像技術的不斷改進，肺結節的檢出率較前明顯提高，但是多種呼吸系統疾病均可導致肺結節，因此對于明確肺結節的病因診斷目前仍是臨床研究攻關項目之一［1］。肺結節根據結節數目，分為單發結節和多發結節，常在接受胸部CT 檢查時意外發現［2］。肺癌在全球癌癥排名中是病死率第一和發病率第二的呼吸系統惡性腫瘤，在我國，肺癌的發病率和病死率均為第一，嚴重影響人民的生命安全［3-4］。隨著人民健康意識的增加以及國家對早癌篩查的投入，胸部CT 已逐步取代胸部X 線，成為肺部體檢的主要形式之一，以肺結節為表現形式的早期肺癌檢出水平隨之提高，改善了肺癌患者的遠期生活質量，提高了肺癌的早期治愈率［5-6］。胸部CT 對于肺結節的診斷靈敏度達到95% 以上，但是對于早期肺癌診斷的特異度較低，甚至不足60%，臨床醫師對肺影像學中的結節病灶不能給出準確的解讀常會增加患者的心理負擔，并且在短期內接受高頻次的影像學檢查會因增加機體的射線攝入劑量而影響健康［7-8］。因此，對于肺結節患者給予精確的定性診斷具有重要意義。支氣管鏡下肺病灶穿刺活檢是明確病灶病理性質的常見手段之一，現階段肺結節檢出率持續升高，部分影像學高度疑似早期肺癌的肺結節患者因普通支氣管鏡管徑較粗而無法完成末梢支氣管周圍病灶的活檢，而選擇胸腔鏡下外科手術切除的方式進行活檢，術后病理診斷為良性疾病，增加患者機體創傷和國家醫療資源的支出及浪費。電磁導航支氣管鏡（electromagnetic navigation bronchoscope，ENB）是一種新型的微創診療技術，將支氣管鏡活檢技術和電磁導航技術融為一體，在電磁導航引導下選取不同直徑的內窺鏡探頭，能夠完成任一位置的肺結節活檢，具有準確率高、實時性強、無放射性損傷和無創等優點，在臨床的應用也越來越廣泛［9］，本文對現階段ENB 在肺結節早期診斷中的技術方法加以綜述，為提高以肺結節為表現形式的早期肺癌的診斷水平提供幫助。

1 ENB技術簡介

現階段適用于臨床的ENB 種類較少，我國應用較多的ENB InReach 系統主要為美國Super Dimension 公司研發，由磁導航系統主機、導航定位傳感器、導航定位導管、氣管鏡工作通道延長導管及磁導航電磁板構成［10］。系統操作過程分為術前規劃和術中導航2 個階段［11］。術前規劃即將患者胸部CT 資料導入定位系統生成支氣管樹的虛擬路線圖，在術中導航到達支氣管樹內的病變區域時，電磁場會連續不斷地感應定位導向器，依據支氣管樹線路引導導管到達病變部位，操作過程中系統持續顯示導管到病變部位的距離，且病灶的位置信息會持續出現在支氣管樹路線圖中。操作過程中影像圖像與患者的真實解剖結構匹配程度稱之為配準精度，＞5 mm 就會影響術中導航精度［12］。

2 ENB技術的臨床應用

Solomon 等［13］1998 年首次將ENB 技術運用到8 只豬的肺組織中進行研究，發現ENB 下活組織檢查提高了外周病變的檢出率，同時ENB 下活組織檢查陽性率較胸壁體表定位法有著明顯的提高，奠定了ENB 在臨床中逐步應用的基礎［14］。2005 年，國外學者Becker 等［15］報道了29 例肺病灶位于末梢支氣管周圍的患者接受ENB 引導下的支氣管鏡肺組織活檢，最終有20 例患者明確了病理性質，有效率達到68.9%，此實驗為ENB 首次應用于人類，并且整個過程沒有出現明顯的嚴重并發癥，開創了ENB 技術在臨床應用的先河。2007 年，法國里爾大學附屬中央醫院學者Makris 等［16］在不同的內鏡中心對共40 例無手術指征且不能通過經皮穿刺肺活檢手段明確病理性質的肺結節患者給予ENB 定位下支氣管鏡活檢，最終39 例患者獲得了明確的病理結果，陽性率為97.5%，填補了肺周圍病灶活檢方式的缺陷。

2.1 ENB 對肺部外周病變診斷應用 周圍性肺疾病是指病變位于肺外野，普通支氣管鏡無法活檢病灶，臨床上多數采取經皮穿刺肺活檢手段來明確病變性質，但是經皮穿刺肺活檢操作有針道轉移的風險，操作過程中患者處于局麻狀態，承受較大的心理壓力，整個活檢過程對患者配合程度要求較高，偶有患者自行調整姿勢而導致氣胸、血胸等并發癥，同時患者在CT 引導監視下進行此項診療，反復定位增加了患者放射線曝光時間，因而CT 引導下經皮穿刺肺活檢對患者損傷較多［17］，同時對于直徑≤20 mm 的微小病灶，經皮穿刺肺活檢難度較大、陽性率較低，不能滿足此類結節活檢診斷的需要。ENB 系統結合了虛擬支氣管鏡、現代電磁導航和三維CT 成像技術，經過自然腔道，對患者的損傷較其他有創檢查明顯降低［18］，能夠準確定位微小病灶，且能夠精準地引導支氣管鏡在各級支氣管中前行抵達活檢部位。張輝軍等［19］對64 例肺外周病灶患者行支氣管鏡肺活檢術，試驗組患者采用ENB+X 線透視的方式，對照組在X 線透視下進行，研究發現試驗組準確率為88.6%，顯著高于對照組的62.9%，根據病灶長徑進行亞型，分析發現病灶長徑≤2 cm 時，試驗組確診率為66.7%，對照組為20.0%；病灶長徑為2～3 cm 時，試驗組確診率為100%，對照組為81.8%；病灶長徑＞3 cm 時，試驗組診斷準確率為94.4%，對照組為63.1%，差異有統計學意義，表明此時采用ENB 更具有優勢。Li 等［20］對一名29 歲女性使用ENB結合下一代測序技術進行檢測，將其右肺上葉胸膜附近1.1 cm×1.1 cm 的孤立結節診斷為支原體分枝桿菌，表明這種診斷技術在識別周圍肺結節，尤其是感染性病變方面顯示出巨大的希望。何杰等［21］對ENB 引導冷凍肺活檢（electromagnetic navigation bronchoscopy guidance cryobiopsy，ENBCB）以及ENB 引導活檢鉗肺活檢（electromagnetic navigation bronchoscopy guidance lung biopsy，ENBLB）技術對外周型肺孤立性小結節的診斷率以及操作時間進行比較，發現ENBCB 相對于ENBLB，操作時間相對更長，但ENBCB 技術能獲得更大的標本，能夠提高外周型孤立性肺結節的診斷率，且安全性也良好。

2.2 ENB 在外科手術中的應用 目前早期肺癌多以肺結節形式出現，術前定位在肺結節手術中占有重要地位，現階段采取較多的肺結節定位方式有Hook-wire 定位法、染色劑定位法、醫用膠水定位法和放射性元素定位法［22-23］。上述方法在定位過程中均需要在CT 下多次曝光操作，增加機體放射線攝入，并且在定位后由于疼痛、患者體位變化和不能及時手術等原因造成定位針脫鉤、出血和定位標記點消失等不良事件。ENB 是一種新型虛擬成像技術，在肺結節定位中有著較高的準確性和安全性［24］。Fernandez 等［25］對一位右肺上葉磨玻璃樣病變的患者采用ENB、染料標記2 種方式進行檢查，發現電磁導航的準確性較染料標記而言更令人滿意。國內一項研究對243 例患者的251 個可疑結節使用ENB 進行術中定位，有效率達到98.8%［26］。如Masaaki 等［27］將ENB 與虛擬輔助肺成像（vi Virtual-assisted lung mapping，VAL-MAP）技術聯合使用，通過ENB 系統形成支氣管樹的虛擬路線圖來進行On-site 調整，大大提高了“肺圖”在預測手術區域中的實際效率。同時ENB 具備實時定位功能，在術中可以反復多次的標記定位需要切除的微小結節，減少患者痛苦，減少不良事件的發生。此外，對于不能耐受麻醉的肺結節患者，ENB 可以及時轉變治療策略，對肺結節進行消融治療。姜艷紅等［28］報道ENB 在肺結節消融治療過程中，消融針能夠準確順利到達腫瘤位置，操作時間短，經自然腔道而無需手術切口，較大程度降低了針道轉移風險，提高了治療安全性。亦有研究報道了ENB 在術中定位的局限性，此項研究對30 例肺結節患者的37 個病灶進行37 次ENB 定位或活檢，結節大小中位數為9 mm（IQR：7～13 mm），距胸膜的距離中位數為6 mm（IQR：3～10 mm），其中4 例（12.5%）患者ENB 定位失敗，但未出現不良并發癥［21］。因此，ENB 對術者的綜合素質要求較高，且此項操作費用較高，現階段在區域醫療中心初步開展，未能普及到基層醫院，限制了此項技術的廣泛運用。

3 ENB技術應用安全性評價

在使用ENB 技術進行術中定位是一種無創的過程，它從呼吸道進入，經過支氣管到達病變部位，而后利用染料在組織間的滲透起到較好的定位效果。該過程一般不會對胸壁以及肺部組織產生損傷，因此，在使用ENB 治療后患者一般不會有傷口出現，且并發癥發生率較低，相對安全［29-30］。但其主要的并發癥為肺炎、氣胸，且發生率較傳統經皮穿刺肺活檢等并發癥發生率顯著下降。Towe 等［31］將ENB 應用于慢阻肺患者的術中定位，對這部分患者進行了回顧性隊列研究，發現這些患者的并發癥發生率為7.8%，與不患慢阻肺患者的并發癥發生率差異無統計學意義。Andersen 等［32］研究發現，即使在不增加輔助性診斷方法的情況下，ENB 仍可在日常環境中以安全的診斷率提供安全的診斷程序，并為其他診斷程序過于危險或未成功的患者提供診斷肺結節的可能性。

由于患者在行ENB 時，需要行全身或局部麻醉，對全麻患者而言，ENB 治療過程中使用的磁場可能會對使用心臟起搏器的患者產生干擾，影響患者的心電監護過程，從而帶來一定的危險，因此，對這部分患者在行ENB 治療過程中需要密切關注。

4 ENB應用注意事項以及局限性

ENB 診斷結果變異性較大，準確的病理學結果需要有精準的定位、合適的呼吸頻率和適宜的潮氣量，并且結節所處的肺葉位置亦會影響活檢的結果，與結節是否靠近胸膜關系較小。部分患者因為植入心臟起搏器和上半身肢體含有金屬物質，與磁導航磁場產生干擾時不僅會影響定位的結果，更有甚者導致體內起搏器功能喪失而危及生命。ENB 操作往往在麻醉狀態下進行，術者的熟練程度與麻醉時間和麻醉程度呈正相關，ENB 操作需在經驗豐富的醫師主導下進行，否則難以安全準確的完成病灶定位，此項操作過程中手術室必須配備急救設備以應對可能出現的心跳驟停、呼吸停止、氣胸以及出血等情況，且操作過程中必須為患者提供充足的氧氣。此外，ENB 的設備操作流程較多，程序較為復雜，對操作者的要求極高，不僅需要熟練掌握支氣管鏡運用技能，還需要經過系統的學習曲線培訓。現階段ENB 相關耗材未能完全國產化，使用費用較昂貴，國內只有部分呼吸系統區域醫療中心可以開展此項技術，上述因素影響了ENB 在國內的普及和推廣。

5 展望

隨著ENB 對外周肺結節的診斷技術的完善成熟，應用過程降低了并發癥的發生以及腫瘤細胞種植轉移的風險，部分患者能夠在診療過程中接受同步介入治療，給不能耐受手術治療的早期肺癌患者帶來希望，在除肺部結節的相關診斷及治療外，也有將其用于淋巴結活檢或癌癥病理分期的過程中。隨著醫學的發展和區域醫療中心的協同建設，ENB 將會在更多的醫療機構得到推廣和使用，隨著ENB 的深入研究，此項技術將會成為集精準定位、立體放療粒子植入、精準消融和氣管內介入治療等為一體的介入肺臟病學領域的新利劍，能夠更好的服務于臨床。