CT導引穿刺定位裝置的研制和實驗研究

楊 婉， 楊會軍， 高 斌

隨著影像技術發展，許多疾病早期即能發現，但影像學上存在“同病異影”“異病同影”現象，僅通過影像學定性診斷存在一定困難。CT導引下經皮穿刺活檢術作為一種獲取病理組織對病變進行明確診斷的重要技術，具有準確率高、操作方便等優勢，在胸部、腹部、骨骼肌肉系統等部位占位性病變診斷和鑒別診斷中發揮著重大作用［1-3］。但是目前臨床操作過程中醫師穿刺時大多主觀判斷進針角度，穿刺結果存在不同程度誤差，需要反復CT掃描和重復進針，從而增加患者輻射劑量，降低了穿刺治療或活體組織取樣的成功率。為此，本中心研制出一種新型CT導引下穿刺定位裝置，并通過實驗證實可明顯提高穿刺準確率。現報道如下。

1 材料與方法

1.1 研究對象

取長25 cm、寬20 cm、高15 cm豬后臀肉模擬正常人體肌肉組織，采用黏土制作模擬病灶，大小分別為5 mm×5 mm×5 mm、10 mm×10 mm×10 mm、15 mm×15 mm×15 mm（以下統稱為5 mm、10 mm、15 mm病灶），計劃距體表深度分別為30 mm、50 mm、80 mm，將模擬病灶根據大小、深度分散放置在模擬正常肌肉組織的豬肉內，在同層面內計劃進針角度為0°、25°、50°。

1.2 實驗器材與設備

采用Light Speed Ultra雙排螺旋CT（美國GE公司）進行導引，自制穿刺定位裝置（實用新型專利號：ZL201820768596.3，圖1）控制進針角度和進針方向，MCXS1815BP型17 G同軸導引活檢針（美國Argon公司）進行穿刺。

圖1 自制穿刺定位裝置示意圖

1.3 穿刺定位裝置操作方法

將穿刺針放置在穿刺定位裝置夾持器（圖1-2#）內，針的長軸與導軌長軸平行，且可沿著導軌向前直線滑行，導軌末端連接一量角器（圖1-8#），量角器與導軌長軸平行，該量角器可以準確控制穿刺進針角度，確保穿刺角度準確性。旋轉桿末端連接另一量角器（圖1-9#），量角器與導軌長軸垂直，該量角器可準確控制穿刺針向患者頭側或足側偏斜的角度，確保穿刺針在計劃的橫斷面內。根據CT定位像上設計的進針角度旋轉導軌，調整進針角度使其與計劃進針角度大小一致。穿刺定位裝置上的兩盞激光燈（圖1-10#、11#）分別發出橫向和縱向的“一”字形激光束投影至體表呈“十”字交叉形激光束，十字交叉點即為針尖位置，將十字交叉點對準體表定位點，沿導軌推動穿刺針向前直線滑行進入模擬組織及病灶。

1.4 實驗研究方法

將模擬病灶根據大小、深度分散放置在模擬正常肌肉組織的豬肉內，豬肉表面放置普通柵欄，Light Speed Ultra雙排螺旋CT進行平掃定位，規劃設計進針點、進針路徑、進針角度。實驗組：穿刺醫師用穿刺定位裝置輔助穿刺；對照組：穿刺醫師根據設定的進針路徑和進針角度目測徒手穿刺。兩組均由1名有多年工作經驗的醫師進行穿刺。醫師穿刺后再次行CT掃描（圖2），觀察是否準確穿刺至病灶、穿刺針是否向頭側（或足側）偏斜，并根據CT橫斷面圖像通過CT設備后處理工具測得實際進針角度（穿刺針進針方向與水平面垂線的夾角），比較兩組進針角度誤差（實際進針角度與計劃進針角度的偏差，即實際進針角度減去計劃進針角度，取絕對值）、頭足側偏斜（穿刺針不在計劃的穿刺橫斷面內時，針尖向患者頭側或足側偏斜）率和穿刺準確（穿刺針針尖或針尖延長線經過病灶）率。

1.5 統計學分析

采用SPSS 17.0軟件對數據進行統計分析。采用雙側檢驗，以P＜0.05為差異具有統計學意義。計量資料符合正態分布以均數±標準差（±s）表示，非正態分布以M（P25，P75）表示。兩組間符合正態分布且滿足方差齊性數據用t檢驗，偏態分布數據用秩和檢驗。計數資料以率表示，率的比較用χ2檢驗。

2 結果

CT導引下穿刺模擬病灶共578次。其中徒手穿刺290次，定位裝置輔助穿刺288次；實驗組定位裝置穿刺5 mm、10 mm、15 mm模擬病灶時角度偏差較小，穿刺針針尖偏斜次數較少，能較為準確地穿刺至病灶（圖2①②③），對照組徒手穿刺同樣大小病灶時角度偏差較大，穿刺針針尖偏斜次數較多，準確穿刺至病灶的次數較少（圖2④⑤⑥）；進針角度誤差分別為1°（0°，1°）、3°（1°，7°），實驗組顯著低于對照組（P＜0.01）；頭足側偏斜率分別為2.4%、23.4%，實驗組顯著低于對照組（P＜0.01）；穿刺準確率分別為94.8%、51.7%，實驗組顯著高于對照組（P＜0.01），見表1。

圖2 實驗組和對照組穿刺后CT橫斷面影像

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不同大小病灶、不同深度病灶和不同穿刺角度的穿刺準確率對比結果顯示，實驗組均顯著高于對照組（P＜0.01），OR值（95%CI）分別為18.44（10.23，33.08）、17.81（9.98，31.80）和21.54（11.77，39.41）（表2、3、4），即在分別控制了不同病灶大小、深度和穿刺角度分層因素影響后，應用定位裝置的穿刺準確率分別為徒手穿刺的18.4、17.8和21.5倍。

表2 兩組不同大小病灶穿刺準確率比較 %

表3 兩組不同深度病灶穿刺準確率比較 %

表4 兩組不同穿刺角度穿刺準確率比較 %

3 討論

CT導引下經皮穿刺活檢術不僅適用于早期惡性疾病診斷，而且在制定治療方案等方面有一定指導意義［4］。但在臨床操作過程中，穿刺醫師主觀判斷穿刺進針角度，誤差較大。本研究自制的穿刺定位裝置，可客觀測量進針角度及控制進針方向，操作簡單方便，能明顯提高穿刺準確率。

3.1 CT導引下經皮穿刺分析

CT導引下經皮穿刺活檢術在臨床廣泛應用，據報道其對縱隔腫塊、肺部占位性病變及胰腺腫瘤診斷準確率均達90%以上，對骨骼病變定性準確率也達78.7%［5-8］。然而操作過程中存在一些問題，已引起臨床醫師關注。CT具有較高的密度分辨率和空間分辨率，能清楚顯示病灶位置、大小、內部結構特點，根據CT圖像精確設計出穿刺最佳路徑；由于CT無法實時動態觀察穿刺針走行情況，穿刺醫師通常依靠記憶或對照CT圖像確定進針角度和進針路徑，穿刺時穿刺針進針方向往往與預定路徑存在偏差，造成穿刺效果不理想，從而需要通過CT重復掃描并反復退針、進針調整穿刺角度。CT重復掃描增加輻射劑量，反復進針增加穿刺并發癥發生概率［9］，且進針每增加10 mm，并發癥風險增加24.6%［10］；文獻報道氣胸發生率為10%～40%，肺出血發生率為26%～33%［11-12］。此外，穿刺時間過長，操作醫師易產生疲勞，進針時劃傷肺組織或胸膜的可能性加大，給患者帶來不必要的痛苦。

3.2 CT導引下經皮穿刺影響因素分析

CT導引下經皮穿刺活檢術診斷準確率各家報道不一，影響經皮穿刺準確率的因素眾多，主要包括：①病灶大小、進針深度及進針角度。病灶越小，穿刺難度越大，本實驗中穿刺病灶為15 mm時定位裝置輔助穿刺、徒手穿刺的穿刺準確率分別為96.5%、62.5%，而病灶減小為5 mm時兩組穿刺準確率明顯降低；進針越深，穿刺難度越大；進針角度稍有偏差，將會偏離病灶。②穿刺時穿刺針是否保持在一個平面，避免向頭側或足側偏斜。穿刺時針尖稍有偏斜，穿刺針偏離計劃的橫斷面、偏離病灶的可能性加大（圖2⑥）。③是否準確定位進針，這至關重要，進針點稍有偏差，準確穿刺至病灶的難度加大。穿刺中若遇病灶被肋骨或其他器官遮擋時，可在保證精準穿刺角度的同時適當傾斜針尖錯層穿刺，提高穿刺效率。患者呼吸運動是影響進針點定位的重要因素，呼吸幅度過大時定位點易偏移，因此操作前應加強患者呼吸訓練，穿刺胸部病灶時囑吸氣后屏氣，穿刺腹部病灶時囑平靜呼吸下屏氣，對于呼吸控制不佳患者可讓其捏住鼻子或綁上腹帶，以控制呼吸幅度。④穿刺醫師穿刺技術和臨床經驗。若操作技術不熟練，長時間手術時易疲勞，進針角度、深度更易出現偏差。

3.3 自制穿刺定位裝置優越性分析

針對傳統穿刺方式存在的問題，急需找到一種方法能導引穿刺針按照CT機預設的方向和角度，準確穿刺至病灶，提高穿刺準確率和穿刺效率。本研究研制的穿刺定位裝置上有兩盞激光燈，可確保針尖與體表定位點重合；裝置前端設置導軌，可使穿刺針沿導軌向前直線滑行，避免人手波動對穿刺的影響，為操作醫師提供穿刺方向的導引；導軌末端和旋轉桿末端的量角器，能客觀測量進針角度，精準控制針尖不向患者頭側或足側偏斜，避免人眼主觀誤差并有效減少穿刺偏斜。由本實驗可看出，穿刺定位裝置的角度精準度明顯高于徒手穿刺，穿刺針尖偏斜率（2.4%）明顯低于徒手穿刺（23.4%）；穿刺不同大小、不同深度模擬病灶準確率分別為徒手穿刺的18.4、17.8倍；如此三維定位，使CT設計的穿刺路徑得以精準執行，操作方法簡單，易于掌握。

3.4 不足與展望

CT導引下經皮穿刺活檢術作為微創檢查手段，在臨床已得到廣泛應用。本研究通過模擬實驗證實穿刺定位裝置定位準確、精準度高，但臨床實際應用中仍存在諸多問題，例如患者呼吸運動對定位準確性的影響，病灶周圍結構對設計穿刺路徑的影響，臨床采用的逐步進針法與本穿刺裝置輔助穿刺定位方法的比較等。后期將在臨床進行試驗研究，對比臨床傳統穿刺方式與本裝置輔助穿刺的穿刺準確率、CT掃描次數、手術時間、單個病灶進針次數、并發癥發生率等指標，進一步收集數據論證穿刺定位裝置的實用性。

總之，本研究自制新型穿刺定位裝置裝備靈巧，使用簡單方便、定位準確，新手經培訓即可操作，有重要的臨床應用價值。后期將對裝置進行進一步研究和探索，以期盡早在臨床應用與推廣。