氣管內(nèi)鏡定位系統(tǒng)在臨床中的應(yīng)用

李 旦　干 峰

?

氣管內(nèi)鏡定位系統(tǒng)在臨床中的應(yīng)用

李 旦①干 峰①

[摘要]目的：分析氣管內(nèi)鏡定位系統(tǒng)在臨床中應(yīng)用，以提高設(shè)備在常規(guī)使用過程中的準(zhǔn)確性。方法：通過探討電磁導(dǎo)航支氣管鏡(ENB)技術(shù)、系統(tǒng)組成、臨床操作和工作環(huán)境要求，提出氣管內(nèi)鏡定位系統(tǒng)的臨床應(yīng)用和使用環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)果：電磁導(dǎo)航支氣管鏡結(jié)合了電磁導(dǎo)航技術(shù)、虛擬支氣管鏡和三維CT成像技術(shù)，通過實施引導(dǎo)定位，準(zhǔn)確到達(dá)常規(guī)支氣管鏡無法到達(dá)的肺外周病灶和縱膈淋巴結(jié)獲取標(biāo)本行病理檢查，并可進(jìn)行局部注射藥物或行放射性粒子植入等介入治療。結(jié)論：氣管內(nèi)鏡定位系統(tǒng)體現(xiàn)了一體化的微創(chuàng)技術(shù)及醫(yī)學(xué)可視化的優(yōu)勢，是介入性肺病學(xué)發(fā)展史上的巨大進(jìn)步。

[關(guān)鍵詞]氣管內(nèi)鏡定位系統(tǒng)；電磁導(dǎo)航；工作環(huán)境；介入性肺病學(xué)

①中山大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院總務(wù)處設(shè)備科 華南腫瘤學(xué)國家重點實驗室 廣東 廣州 510060

李旦,男,(1986-),碩士研究生，工程師。中山大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院總務(wù)處設(shè)備科 華南腫瘤學(xué)國家重點實驗室，研究方向：醫(yī)療設(shè)備管理。

[First-author’s address]Department of Equipment Management,General Affairs Division,Sun Yat-sen University Cancer Center,the State Key Laboratoryof Oncology in South China,Guangzhou 510060,China.

氣管內(nèi)鏡定位系統(tǒng)為目前國際先進(jìn)技術(shù)裝備，美國已裝機(jī)600余臺。氣管內(nèi)鏡定位系統(tǒng)采用電磁導(dǎo)航支氣管鏡(electromagnetic navigation bronchoscopy，ENB)技術(shù)，突破了傳統(tǒng)支氣管鏡僅能進(jìn)入段支氣管的技術(shù)瓶頸，顯著提高了支氣管鏡檢查的深入程度，為周圍型病灶的診斷提供了前所未有的微創(chuàng)診斷解決方案，是早期肺癌發(fā)現(xiàn)和診斷的重大突破，并且為術(shù)前提供了精確的病理參考和手術(shù)標(biāo)記，提高了肺手術(shù)的安全性和準(zhǔn)確性。在肺癌早期診斷、腫瘤分期、腫瘤介入治療和肺結(jié)核以及淋巴結(jié)核等疾病的診斷和治療上有著重要的意義。基于此，本研究結(jié)合引進(jìn)的氣管內(nèi)鏡定位系統(tǒng)，探討ENB技術(shù)、系統(tǒng)組成、臨床操作和工作環(huán)境要求，提出氣管內(nèi)鏡定位系統(tǒng)在臨床應(yīng)用中的操作方法和使用環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)[1-7]。

1　ENB檢查技術(shù)

ENB技術(shù)是現(xiàn)代電磁導(dǎo)航技術(shù)、虛擬支氣管鏡和三維CT成像技術(shù)相結(jié)合的新一代支氣管鏡檢查技術(shù)[8-9]。該技術(shù)使用體外電磁定位板來引導(dǎo)氣管內(nèi)帶微傳感器的探頭進(jìn)行病灶定位和穿刺活檢，由此可顯著提高肺周圍型病變的定位診斷率。ENB技術(shù)需要首先進(jìn)行胸部CT掃描，然后將CT掃描的數(shù)據(jù)導(dǎo)入術(shù)前定位計劃系統(tǒng)，由系統(tǒng)自動生成支氣管樹的三維圖像，并由醫(yī)生在模擬圖像中對可疑部位的位置和大小進(jìn)行標(biāo)記[10-13]。隨后，系統(tǒng)將根據(jù)醫(yī)生的標(biāo)記目標(biāo)，自動模擬出支氣管檢查的最佳路徑導(dǎo)航圖，并進(jìn)行播放演示。醫(yī)生確認(rèn)該路徑后，即可在實時導(dǎo)航系統(tǒng)引導(dǎo)下實行ENB檢查術(shù)(如圖1所示)。

圖1　根據(jù)CT圖像模擬出支氣管樹示圖

2　ENB檢查方法

(1)將電磁定位板置于患者身下，并將3個電磁片貼于患者胸前，然后施行電子支氣管鏡術(shù)。此時，將導(dǎo)航探頭通過支氣管鏡2.8 mm的管道進(jìn)一步插入下級支氣管中，通過發(fā)射電磁信號，在模擬解剖導(dǎo)航圖中的標(biāo)記位置進(jìn)行顯示，并通過信號修正行進(jìn)路線，最終到達(dá)目標(biāo)病灶，并進(jìn)行取樣活檢(如圖2所示)。

圖2　計劃導(dǎo)航路線示圖

(2)在到達(dá)預(yù)定位置后，經(jīng)活檢管道，通過細(xì)針穿吸、活檢鉗及細(xì)胞刷等工具，分別進(jìn)行病變組織的多次活檢，活檢結(jié)果作為胸外科手術(shù)前分期的病理學(xué)依據(jù)。ENB技術(shù)對于周圍性肺疾病的確診率約為80%，顯著高于除超聲支氣管鏡引導(dǎo)下經(jīng)支氣管針吸活檢術(shù)(endobroncheal ultrasonography-transbronchial needle aspiration，EBUS-TBNA)以外的其他診斷手段(14%)[14]。ENB技術(shù)突破了傳統(tǒng)支氣管鏡僅能進(jìn)入段支氣管的技術(shù)瓶頸，使支氣管鏡檢查的深入程度顯著提高，為周圍型病灶的診斷提供了前所未有的微創(chuàng)診斷解決方案，是早期肺癌發(fā)現(xiàn)和診斷的重大突破，并且為術(shù)前提供了精確的病理參考和手術(shù)標(biāo)記，可提高肺手術(shù)的安全性和準(zhǔn)確性[15-18](如圖3所示)。

圖3　多圖引導(dǎo)下進(jìn)入病變部位示圖

3　氣管內(nèi)鏡定位系統(tǒng)組成

氣管內(nèi)鏡定位系統(tǒng)為醫(yī)師提供周圍性肺部病灶電磁導(dǎo)航支氣管鏡診斷的系統(tǒng)，醫(yī)師在將內(nèi)窺鏡或?qū)Ч懿迦胫夤茏鱿嚓P(guān)檢查時，可使用氣管內(nèi)鏡定位系統(tǒng)監(jiān)測支氣管樹，并確定肺部軟組織內(nèi)標(biāo)記記號的位置。氣管內(nèi)鏡定位系統(tǒng)不對病情作出診斷，不屬于內(nèi)窺工具，系統(tǒng)包含了專屬的軟件和硬件系統(tǒng)[7]。

3.1電磁導(dǎo)航主機(jī)

系統(tǒng)臺車包括：①可重復(fù)使用、無需消毒的硬件，并配備了相應(yīng)的專業(yè)軟件，用于電磁導(dǎo)航支氣管鏡檢查；②定位導(dǎo)航子系統(tǒng)，電磁導(dǎo)航信號接收及實時處理；③工業(yè)用計算機(jī)，提供高速硬件平臺，供CT圖像及實時導(dǎo)航圖像處理和顯示；④24寸觸摸屏顯示屏，提供10種不同的導(dǎo)航視窗，并可選擇任意4個視窗組合用于高分辨率顯示；⑤計算機(jī)鍵盤和鼠標(biāo)；⑥隔離變壓器，防止敏感設(shè)備的電磁干擾；⑦間斷電源，為系統(tǒng)主機(jī)提供斷電時保護(hù)；⑧腳踏開關(guān)，可以在要使用鍵盤上的Enter按鈕的情況下使用(如圖4所示)。

圖4　電磁導(dǎo)航主機(jī)示圖

3.2電磁定位系統(tǒng)

(1)電磁定位板，在平臥患者胸部范圍產(chǎn)生均勻的電磁場(如圖5所示)。

圖5　電磁定位板示圖

(2)患者感應(yīng)三聯(lián)體，放置在患者胸部，感應(yīng)導(dǎo)航定位導(dǎo)向管末端的三維位置，與患者呼吸同步，消除呼吸造成的偏差(如圖6所示)。

圖6　患者感應(yīng)三聯(lián)體位置示圖

(3)實時定位系統(tǒng)，通過“CT引導(dǎo)”和“CT和視頻引導(dǎo)”兩種模式，為醫(yī)生提供實時導(dǎo)航，引導(dǎo)氣管內(nèi)帶微傳感器的探頭到達(dá)病灶部位和進(jìn)行穿刺活檢[11-12](如圖7所示)。

圖7　定位導(dǎo)向管示圖

3.3電磁定位組件

電磁定位組件包括定位導(dǎo)向管和延長工作導(dǎo)管。

(1)定位導(dǎo)向管末端含電磁感應(yīng)器，可感知三維空間位置及方向。塔是個靈活的引導(dǎo)器，其直徑為1.9 mm，可按導(dǎo)航指示360o轉(zhuǎn)向，配有一個電磁position及一個位于其末端的方位感應(yīng)器，在支氣管鏡檢查時將其插入延長工作導(dǎo)管內(nèi)；屬一次性耗材。

(2)延長工作導(dǎo)管為一套管，在支氣管鏡檢查時將其插入支氣管鏡的工作通道[7]。其最小管內(nèi)直徑為2.0 mm，套在定位導(dǎo)向管外，到達(dá)周邊病變目標(biāo)位置后，把定位導(dǎo)向管抽出，延長工作導(dǎo)管變成氣管鏡工作通道伸延，實現(xiàn)周邊病變活檢；屬一次性耗材。

4　氣管內(nèi)鏡定位系統(tǒng)臨床應(yīng)用

氣管內(nèi)鏡定位系統(tǒng)用于將內(nèi)窺工具引導(dǎo)至支氣管內(nèi)預(yù)定的目標(biāo)，且由常規(guī)肺部CT掃描確立，使用工具探入其位置，并可探入支氣管較深處的目標(biāo)。目標(biāo)(損傷處)位于支氣管樹內(nèi)部，定位導(dǎo)管及延長工作導(dǎo)管將一直深入到目標(biāo)所在部位[17]。目標(biāo)(淋巴結(jié))處于支氣管樹旁邊，定位導(dǎo)管及延長工作導(dǎo)管將深入到支氣管樹內(nèi)部離目標(biāo)最近的部位。因此，無論目標(biāo)處于支氣管樹內(nèi)部或旁邊，定位導(dǎo)管及延長工作導(dǎo)管均將留在支氣管樹內(nèi)部，并且深入到其內(nèi)部的某一位置。

4.1虛擬支氣管鏡檢查

(1)在操作程序前將CT或PET/CT掃描圖輸入系統(tǒng)并標(biāo)記出目標(biāo)。氣管內(nèi)鏡定位系統(tǒng)的三維立體CT再現(xiàn)圖功能可使醫(yī)師進(jìn)行虛擬支氣管鏡檢查，并標(biāo)出目標(biāo)及定位點。定位點為易于辨認(rèn)的“路標(biāo)”，可在虛擬支氣管鏡檢查過程中將CT掃描圖及實際解剖過程相聯(lián)系。若CT掃描圖上有特定參量，則可通過支氣管樹幾何示意圖構(gòu)建另一條目標(biāo)通道。三維地圖所示圖像為支氣管樹實際成像，目標(biāo)通路中有明顯標(biāo)記。支氣管鏡檢查初期，患者的定位決定了PET/CT掃描圖與實際解剖的相關(guān)性。

(2)當(dāng)定位導(dǎo)管到達(dá)目標(biāo)后將其從延長導(dǎo)管道中抽回，并將標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)窺工具從延長導(dǎo)管道管口插入，以進(jìn)行活檢或其他檢查。在虛擬支氣管鏡檢查中，系統(tǒng)定位組件將記錄定位導(dǎo)管末端，并以坐標(biāo)形式傳輸?shù)綀D像數(shù)據(jù)處理器中，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行運算、繪出定位導(dǎo)管末端所處位置的連續(xù)圖及目標(biāo)位置圖，其圖像將覆蓋在不同縱切面和覆蓋患者解剖的CT掃描圖，并在支氣管鏡檢查過程中提供實時指導(dǎo)。系統(tǒng)將記錄附在患者身上的患者感應(yīng)器，可即時對患者姿勢及定位的改變進(jìn)行調(diào)整。

4.2導(dǎo)航系統(tǒng)

導(dǎo)航系統(tǒng)有兩種模式：①僅使用CT圖像引導(dǎo)，即CT引導(dǎo)導(dǎo)航；②同時使用CT圖像與視頻圖像，即CT及視頻引導(dǎo)導(dǎo)航。在支氣管內(nèi)探測神經(jīng)末梢損害為用CT引導(dǎo)模式；在支氣管內(nèi)探測淋巴結(jié)為CT及視頻引導(dǎo)模式。

(1)CT引導(dǎo)導(dǎo)航。含有位置感應(yīng)器定位導(dǎo)管末端，其所捕獲的圖像將覆蓋CT圖像，可操縱定位導(dǎo)管，并將其導(dǎo)航至目標(biāo)所處位置。當(dāng)定位導(dǎo)管到達(dá)目標(biāo)后，延長導(dǎo)管道的包絡(luò)套將固定在特定位置；抽回定位導(dǎo)管，目標(biāo)通路暢通，可將標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)窺工具從延長導(dǎo)管道管口插入，以進(jìn)行活檢或其他檢查(如圖8所示)。

圖8　CT引導(dǎo)導(dǎo)航影像圖

(2)CT及視頻引導(dǎo)導(dǎo)航。含有位置感應(yīng)器的定位導(dǎo)管末端，其所捕獲的圖像將覆蓋CT圖像，可獲得支氣管鏡的即時視頻圖像以及目標(biāo)的虛擬支氣管鏡檢查圖像。二者的結(jié)合可操縱定位導(dǎo)管，并將其導(dǎo)航至目標(biāo)所處位置。支氣管鏡及定位導(dǎo)管到達(dá)目標(biāo)后，可固定定位導(dǎo)管末端捕獲的視頻圖像，并抽出定位導(dǎo)管，插入內(nèi)窺工具。該模式可固定圖像與即時視頻圖像，以進(jìn)行活檢或其他檢查(如圖9所示)。

圖9　CT及視頻引導(dǎo)導(dǎo)航影像圖

4.3工作環(huán)境要求

(1)氣管內(nèi)鏡定位系統(tǒng)使用前需進(jìn)行電磁輻射測試和電磁抗擾性測試，設(shè)備旁邊不宜放置與檢查無關(guān)的儀器。對于所需儀器則須監(jiān)控并確保氣管內(nèi)鏡定位系統(tǒng)在其使用環(huán)境中運行正常。電磁輻射測試標(biāo)準(zhǔn)見表1，電磁抗擾性測試標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2　電磁抗擾性測試表

表1　電磁輻射測試表

(2)應(yīng)根據(jù)通訊設(shè)備的最大輸出功率，保持便攜式及移動式射頻通訊設(shè)備(發(fā)射器)與系統(tǒng)間的最小距離，以防止電磁干擾，其推薦距離見表3。

表3　防電磁干擾推薦距離表

5　結(jié)論

ENB技術(shù)杜絕了“等候觀察”，所有早期病變可以及時發(fā)現(xiàn)和精確診斷，避免了病情延誤[9-15]。ENB技術(shù)的特別之處在于可進(jìn)行肺部深處病變的微創(chuàng)探查，如同患者肺部的GPS導(dǎo)航系統(tǒng)，可精確引導(dǎo)設(shè)備到達(dá)可疑病變部位進(jìn)行活檢[16-18]。為了規(guī)范氣管內(nèi)鏡定位系統(tǒng)的操作與使用，本研究根據(jù)氣管內(nèi)鏡定位系統(tǒng)臨床操作和工作環(huán)境要求，總結(jié)出該設(shè)備在臨床應(yīng)用中的操作程序和規(guī)范，對于規(guī)范操作設(shè)備具有積極的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)

[1]江泳施.AME專訪|汪浩：電磁導(dǎo)航技術(shù)前景廣闊[J].臨床病理雜志，2015，35(7)：1224-1225.

[2]潘蕾，段瑞，薄麗艷，等.虛擬支氣管鏡導(dǎo)航聯(lián)合超細(xì)支氣管鏡診斷肺外周病變的隨機(jī)臨床試驗研究[J].中國肺部疾病雜志，2015，8(5)：560-564.

[3]姚漢清，許文景，秦艷，等.支氣管鏡下活檢并刷檢結(jié)合經(jīng)支氣管針吸活檢在肺癌診斷中的臨床應(yīng)用價值[J].臨床肺科雜志，2015，20(4)：610-613.

[4]姜友定，陳穗.支氣管鏡的應(yīng)用進(jìn)展[J].中國肺部疾病雜志(電子版)，2015，8(3)：384-387.

[5]張?zhí)m軍.磁導(dǎo)航技術(shù)在早期肺癌診斷中的應(yīng)用[J].中國腫瘤雜志，2014，23(9)：710-713.

[6]顧曄，郝曉暉，沈蕓，等.電磁導(dǎo)航支氣管鏡診斷菌陰肺結(jié)核三例并文獻(xiàn)復(fù)習(xí)[J].中國防癆雜志，2014，36(12)：1084-1088.

[7]柯惠醫(yī)療器械國際貿(mào)易(上海)有限公司.氣管內(nèi)鏡定位系統(tǒng)介紹[J].中國醫(yī)療器械信息，2014，3(26)：26-30.

[8]Boskovic T，Stanic J，Pena-Karan S，et al.Pneumothorax after transthoracic needle biopsy of lung lesions under CT guidance[J].J Thorac Dis，2014，6(Suppl 1)：s99-s107.

[9]劉宇鵬.電磁導(dǎo)航支氣管鏡研究進(jìn)展[J].臨床肺科雜志，2013，18(9)：1672-1673.

[10]白沖.經(jīng)支氣管鏡介入診斷和治療支氣管肺癌[J].中國實用內(nèi)科雜志，2013，33(2)：109-112.

[11]徐志強，王茂筠.電磁導(dǎo)航支氣管鏡臨床應(yīng)用及展望[J].重慶醫(yī)學(xué)，2013，42(12)：1421-1423.

[12]陳愉，李時悅.電磁導(dǎo)航支氣管鏡臨床應(yīng)用新進(jìn)展[J].中華結(jié)核和呼吸雜志，2013，36(1)：6-8.

[13]趙新國.經(jīng)支氣管鏡早期診斷肺癌1例[J].臨床肺科雜志，2012，17(4)：748.

[14]Leong S，Ju H，Marshall H，et al.Electromagnetic navigation bronchoscopy：a descriptive analysis[J].J Thorac Dis，2012，4(2)：173-185.

[15]張驊，徐鵬，張民，等.光學(xué)相干斷層掃描支氣管鏡的臨床應(yīng)用[J].中國組織工程研究與臨床康復(fù)，2009，13(4)：726-730.

[16]羅偉，李珊珊，易春犍，等.Aurora電磁跟蹤系統(tǒng)在臨床手術(shù)導(dǎo)航中的應(yīng)用[J].中國醫(yī)學(xué)裝備，2014，11(1)：22-25.

[17]張驊.電磁導(dǎo)航支氣管鏡引導(dǎo)定位的臨床應(yīng)用[J].中國組織工程研究與臨床康復(fù)，2008，12(39)：7725-7728.

[18]涂海燕，李靜，陳正賢，等.經(jīng)支氣管鏡診斷肺部周圍性病灶新進(jìn)展[J].廣東醫(yī)學(xué)雜志，2008，29(12)：1943-1945.

Research on clinical application of navigation bronchoscopy system

/LI Dan,GAN Feng//China Medical Equipment,2016,13(3):94-98.

[Abstract]Objective:To analyze the clinical application of navigation bronchoscopy system,and improve the accuracy during routine use.Methods:Through discussing ENB,System composition,clinical application and environment,the paper presents the clinical application standard and working environment standard of the navigation bronchoscopy system.Results:Electromagnetic navigation bronchoscopy(ENB)combined with the advantages of electromagnetic technology,virtual bronchoscopy and 3D CT reconstruction,which can perform the accurate localization of peripheral pulmonary lesion and mediastinal lymph node to acquire tissue samples for pathological diagnosis.ENB-guided localization can be used in interventional therapy(local injection or radioactive seed implantation).Conclusion:Navigation bronchoscopy system shows the merit of minimally invasive technique and medical visualization.It is a great progress in interventional pulmonology history.

[Key words]Navigation bronchoscopy system,Electromagnetic;Working environment;Pulmonology history

收稿日期：2015-08-30

作者簡介

DOI:10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.03.027

[文章編號]1672-8270(2016)03-0094-05

[中圖分類號]R197.324

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A