CT四维电磁导航在肿瘤微创介入治疗中的应用

王忠敏， 陈志瑾， 李麟荪

近年来，我国癌症发病率呈上升趋势，以肺癌为例，根据世界癌症报告（GLOBOCAN）2008数据，我国肺癌调整发病率为33.5/10万，死亡率为58.7/10万，均居肿瘤发病和死亡第一位［1］。部分胸腹部恶性肿瘤（如肺癌、肝癌、肾癌等）患者在明确诊断时已失去手术机会，需要寻找合适的替代治疗。近年来，影像引导下的肿瘤微创介入治疗正越来越广泛地应用于这些患者，其中影像引导在指引医师精确穿刺到达病灶的过程中起到了重要的作用［2-5］。

传统穿刺是在透视引导下进行，缺点是对医患双方射线量大。目前最常用的是CT和B超导向，B超虽具有操作简便灵活、无辐射、实时监控穿刺针位置等优点，但超声对于骨骼和含气脏器的探测能力有限，因此在肺部病变的微创治疗中受到限制。

CT检查因其分辨率高，可清晰显示病灶大小、位置、形态及与周围结构的空间关系，且不受气体和骨骼的影响，被广泛用于全身各部位穿刺活检及介入治疗时的辅助导向［6-8］。但CT引导也具有以下缺点：操作过程无法实时监控，穿刺方法多为定位盲穿、步进式；由于患者的呼吸移动，需多次扫描并调整穿刺针的位置，延长了手术时间，增加了出血等并发症；重复扫描使患者受到的辐射量增加。

因此，需要有定位更精确、操作更安全、辐射影响小的影像引导方法。四维电磁导航系统应运而生。

1 四维电磁导航系统工作原理

四维电磁导航系统的电磁场发生器可以在其周围空间产生一个磁场，然后把电磁场定位传感器放入这个磁场范围内，磁场令传感器产生电信号。通过电信号，设备能计算出电磁场定位传感器在磁场中相应的空间坐标。同时设备再把CT图像和电磁场定位传感器对接耦合计算出我们导航所需的图像。

2 四维电磁导航优势

这一系统是在CT图像或X线三维图像基础上利用电磁追踪技术进行定位和导航的工具，采用上述图像与患者呼吸运动相匹配，通过模拟图像指导穿刺针或消融针沿原定运动轨迹与靶点进行穿刺。

所谓四维也就是由通常的空间轴的X、Y、Z轴和时间轴（呼吸门控）等四轴构成四维。所谓呼吸门控其实是呼吸影像的模拟再现，当屏幕上出现原先核定的呼吸相位时，屏幕提示穿刺，而不在位时，屏幕提示停止穿刺，从而使术者可以在无射线下精确穿刺，而患者不需憋住呼吸，只要求自然平稳慢呼吸即可。在四维电磁导航系统设备显示允许进针的时候穿刺进针，准确率可达 98%［9］。

四维电磁导航系统使术前方案最优化，较为准确地确定穿刺点、进针方向及深度，术中以最短时间达到精准定位。

实时引导功能可在穿刺过程中引导医师避开周围重要结构以免造成损伤，提高了手术的安全性，避免了调整进针的重复扫描，减少了辐射量，为患者、护士、医师提供了更加安全的环境。

本系统可将当前的平扫与以往采集的CT增强图像/PET图像融合从而获得更多的信息。可在穿刺过程中精确地对病灶进行定位。

3 临床应用

3.1 肿瘤穿刺活检

活检结果的准确性与穿刺取材具有代表性与否密切相关，例如对于直径大于3 cm的肿瘤，其中心容易坏死，活检时应避免从中心取材；对于较小和较深的病灶，需多次进行CT扫描，调整穿刺角度，才能到达病灶，因此手术时间较长，患者受到的辐射也较多［10-11］。四维电磁导航的使用可以精确定位病灶，提高活检取材的准确性，避免反复穿刺引起的并发症，且减少了辐射剂量。杨杰等［12］对30例患者（研究组）应用IG4电磁导航系统行CT引导下经皮穿刺肺活检术，结果研究组穿刺时间为（10.63±2.34）min，较仅应用常规CT引导的对照组穿刺时间［（14.88 ± 3.29）min］明显缩短；同时，术者可通过显示器观察穿刺针行进至病灶过程，提高了穿刺的安全性。

3.2 CT引导消融治疗肿瘤

在影像引导下，通过化学药物或射频、微波等对肿瘤进行治疗，其疗效与针尖位置的精度密切相关。四维电磁导航的应用可以提高探针定位精确度，确保肿瘤完全消融。Santos等［13］对19例患者进行了电磁导航肺肿瘤穿刺和消融手术，均只需皮肤穿刺1次，探针平均调整次数为1.2次（0～2次），平均介入手术时间为5.2 min（1～20 min），研究认为电磁导航是影像引导介入手术的有效辅助方法。

3.3 放射性粒子植入治疗肿瘤

放射性粒子植入时应按照巴黎系统原则，放射源应呈直线排列，相互平行；各放射源（粒子）之间应等距离（15～20 mm），因此植入粒子在肿瘤内的分布情况对治疗结果有很大影响。以往的肿瘤放射性粒子植入多在CT引导下进行，尤其对于肺部病灶，呼吸运动会对粒子植入的精确性造成影响。利用四维电磁导航的呼吸门控功能，在呼吸门控提示匹配时近针，可以提高操作准确性，避免“冷点”出现，可减少重复扫描次数，降低辐射剂量。

4 使用时注意事项

（1）在开展使用前，应对医师进行原理讲解和看图习惯培训，缩短学习曲线时间。

（2）设备匹配安装工程师需要同时熟悉各种品牌型号CT的设置，才能保证CT图像设置与四维电磁导航系统中的数据链接正常有效。

（3）由于导航专用探针长度以及磁场发生器的磁场范围限制，对于较深部位的肿瘤，尤其是距离皮肤超过20 cm以上的病灶，使用本导航引导有一定难度。因此，尚需对本设备进行改进，便于对远端病灶的穿刺。

综上所述，四维电磁导航系统是目前研发的最佳系统，通过CT引导介入手术结合呼吸门控，有助于提高CT引导下活检和介入治疗时穿刺的准确性，缩短手术时间，在提高安全性的同时有效降低辐射剂量，减少射线对患者的伤害［12-18］，尤其为胸腹部病灶精确穿刺、微创介入治疗提供了条件，是一项具有广阔应用前景的影像引导技术。然而电磁导航还存在一些不足，例如导航系统的应用范围不够，初学者不易掌握，设备价格较贵，因此，如何应用还有待进一步规范。

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