腦立體定向技術(shù)靶點誤差影響因素分析

米 良，樊宇耕，張永兵，楊海貴，杜宏瑞

(延安市人民醫(yī)院神經(jīng)外科，陜西 延安 716000)

立體定向腦活檢術(shù)(Stereotactic Brain Biopsy，SBB)以其安全、準確、微創(chuàng)等特點在顱內(nèi)病變診斷中越來越受歡迎。作為一種以精確性見長的手術(shù)，必須充分認識誤差的來源及大小，而這一誤差產(chǎn)生體現(xiàn)在手術(shù)的全部過程中，如影像定位時產(chǎn)生的誤差，計劃系統(tǒng)產(chǎn)生的誤差，手術(shù)操作時產(chǎn)生的誤差等等，均有相關(guān)文獻報道，但是對于靶點誤差的范圍，手術(shù)中靶點相關(guān)指標對靶點誤差的影響報道寥寥無幾。本研究利用顱骨模型，建立模擬靶點模擬立體定向手術(shù)過程，采用Leksell-G手術(shù)方法，測量靶點誤差范圍，分別對不同靶點位置的誤差進行分析，探索靶點相關(guān)指標對立體定向活檢術(shù)誤差的影響因素，為臨床工作中目標靶點的設(shè)置及穿刺路徑的選擇提供參考。

1 材料與方法

1.1 模擬靶點制作

選取成人顱骨標本沿冠狀縫、雙側(cè)頂骨鱗縫、乙狀縫去掉頂骨，完全暴露顱腔內(nèi)部，其內(nèi)設(shè)計模擬靶點，模擬靶點以特制鈦合金電極片為材料，分別于前顱窩底兩側(cè)、中顱窩底兩側(cè)、后顱窩底兩側(cè)、垂體窩、顱底內(nèi)面枕骨大孔處放置8個模擬靶點電極片,做為模擬靶點。

1.2 模擬立體定向手術(shù)

1.2.1 安裝框架，完成影像掃描 將Leksell頭架以四根螺釘固定于顱骨標本上，使其基環(huán)平面保持水平，用以模擬有框架活檢手術(shù)影像定位和弧形弓架固定用。然后行顱腦CT定位掃描，層厚2.0 cm。進行偽影校正后，傳輸影像資料于Leksell-G型立體定向系統(tǒng)計算機計劃軟件中。

1.2.2 模擬立體定向手術(shù)，測量靶點誤差 以每個模擬靶點中心點為計劃靶點，設(shè)計穿刺路徑模擬活檢手術(shù)，記錄每個靶點X、Y、Z、環(huán)角、弧角數(shù)值，按照設(shè)定數(shù)值依次于固定環(huán)對準Z值，安裝固定環(huán)，于基環(huán)左右兩側(cè)對準Y值，安裝弧形弓架對準X值，調(diào)整弧角、環(huán)角，由于顱骨阻擋等因素，根據(jù)實際情況適當更改弧角、環(huán)角數(shù)值，記錄數(shù)據(jù)。于載物器固定導向夾，設(shè)定導向尺0點上0.5 mm，插入活檢針，用電子數(shù)顯游標卡尺測量活檢針針頭與模擬靶點中心點的距離，每個靶點均行三次測量取平均值。

1.3 統(tǒng)計學方法

數(shù)據(jù)以均數(shù)±標準差表示，應(yīng)用SPASS 20.0軟件進行統(tǒng)計學分析。單因素回歸分析靶點相關(guān)因素與靶點誤差的關(guān)系。不同靶點位置間的差異采用方差分析，P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 靶點誤差

Leksell-G系統(tǒng)活檢手術(shù)的平均靶點誤差范圍為(3.49±1.15)mm，其中前顱窩底靶點誤差范圍為(3.64±0.98)mm，中顱窩底靶點誤差范圍為(3.56±1.09)mm，后顱窩底靶點誤差范圍為(3.30±1.25)mm，垂體窩靶點誤差范圍為(3.44±1.43)mm，枕骨大孔靶點誤差范圍為(3.36±1.31)mm。

2.2 靶點位置對靶點誤差的影響

對不同位置的靶點誤差進行單因素方差分析，P值為0.910，無統(tǒng)計學意義(見圖1)。把靶點位置劃分為左側(cè)大腦半球(左側(cè)前、中、后顱窩底)、中線(垂體窩、枕骨大孔)、右側(cè)大腦半球(右側(cè)前、中、后顱窩底)三組，進行單因素方差分析，P值為0.870，同樣無統(tǒng)計意義。

2.3 靶點坐標值對靶點的影響

對可能影響Leksell-G系統(tǒng)模擬手術(shù)靶點誤差的X、Y、Z、環(huán)角、弧角數(shù)據(jù)進行單因素回歸分析，結(jié)果顯示：靶點位置的X、Y、Z坐標值對靶點誤差無統(tǒng)計學意義(P值分別為0.908、0.813、0.836)。穿刺路徑的環(huán)角和弧角對靶點誤差的影響有統(tǒng)計學意義(P值分別為0.032、0.007)。環(huán)角、弧角度數(shù)越大，靶點誤差影響越小，環(huán)角、弧角度數(shù)較小，靶點誤差影響則較大(見表1)。

表1 Leksell-G系統(tǒng)影響因素的單因素回歸分析

3 討論

本研究通過顱骨標本設(shè)置模擬靶點模擬Leksell-G系統(tǒng)活檢手術(shù)，直接測量活檢針到達位置與實際靶點的距離，該距離即反映出靶點誤差的范圍。通過實驗，Leksell-G系統(tǒng)活檢手術(shù)的靶點誤差范圍(3.49±1.15)mm，宣武醫(yī)院喬武，等[1]通過立體定向植入電極計算計劃靶點與實際靶點之間的誤差為1.4(0～4.6)mm，與實驗結(jié)果基本吻合,且與其他相關(guān)文獻報道誤差值接近[2]。

立體定向手術(shù)系統(tǒng)由定位系統(tǒng)、導向系統(tǒng)、手術(shù)計劃系統(tǒng)、腦內(nèi)手術(shù)器械和輔助設(shè)備等多個部分組成，各系統(tǒng)協(xié)調(diào)精確地完成手術(shù)過程。然而所有設(shè)備在使用時均會產(chǎn)生一定的誤差，如框架安裝時產(chǎn)生的誤差、影像定位時所產(chǎn)生的誤差、立體定向儀器系統(tǒng)的誤差等[3]。這些誤差在一定的范圍內(nèi)相互影響，最終導致手術(shù)器械到達的位置與術(shù)前手術(shù)計劃設(shè)定的靶點之間存在著一定的偏差。作為一種以準確性與微侵襲性見長的技術(shù)，靶點誤差可能會影響到穿刺活檢診斷樣本的質(zhì)量，從而影響到診斷的準確性及治療的有效性。

有文獻報道框架安裝不正，左右傾斜和左右旋轉(zhuǎn)可對靶點誤差產(chǎn)生影響，螺釘用力不均勻、擰的過緊可能會導致框架的基環(huán)和固定桿發(fā)生變形，導致定位誤差。Taub[4]報道框架繞Y軸每旋轉(zhuǎn)3度可使靶點產(chǎn)生1 mm的移位。進行影像學定位時，CT可因噪聲、層厚、回旋濾波、像素大小、圖像處理、容積效應(yīng)等因素對成像產(chǎn)生影響。Drzymala，等[5]報道CT掃描所得靶點坐標與Leksell定位系統(tǒng)的機械測量值相差為(0.78±0.33)mm。Yu，等[6]報道CT定位X、Y、Z軸的最大誤差平均值分別為1.0(0.2～1.3)mm、0.4(0.1～0.8)mm、3.8(1.9～5.1)mm。而MRI可因主磁場的不均勻性、梯度磁場非線性、渦流效應(yīng)、化學移位及磁敏感效應(yīng)等因素可能導致影像的扭曲，且離影像中心越遠，影像扭曲越嚴重，隨著視野增大，影像周邊的扭曲也越明顯。Drzymala，等[5]報道MRI所得靶點坐標與Leksell定位系統(tǒng)的機械測量值相差(1.45±0.8)mm。Landi，等[7]報道MRI與模型的X、Y、Z幾何測量值相差1 mm、2 mm、l mm。對于注冊誤差，數(shù)據(jù)采集方法可對靶點誤差產(chǎn)生影響，通過采用二維數(shù)據(jù)重建三維圖像與用三維數(shù)據(jù)直接成像的精確度進行對比證實，三維數(shù)據(jù)直接成像產(chǎn)生的靶點誤差明顯小于通過二維數(shù)據(jù)重建三維圖像[8]。另外坐標轉(zhuǎn)換方法也會對靶點誤差產(chǎn)生影響。

本研究數(shù)據(jù)顯示，Leksell-G系統(tǒng)中前顱窩底靶點誤差范圍為(3.64±0.98)mm，中顱窩底靶點誤差范圍為(3.56±1.09)mm，后顱窩底靶點誤差范圍為(3.30±1.25)mm，垂體窩靶點誤差范圍為(3.44±1.43)mm，枕骨大孔靶點誤差范圍為(3.36±1.31)mm。對各靶點位置進行方差分析，差異無統(tǒng)計學意義(P=0.910),說明靶點位置對靶點誤差沒有影響。把靶點位置劃分為左側(cè)大腦半球(左側(cè)前、中、后顱窩底)、中線(垂體窩、枕骨大孔)、右側(cè)大腦半球(右側(cè)前、中、后顱窩底)三組，進行單因素方差分析，P值為0.87，各組間差異無統(tǒng)計學意義。

穿刺路徑的環(huán)角和弧角對Leksell-G系統(tǒng)手術(shù)的靶點誤差有明顯影響(P值分別為0.032、0.007)。其原因可能是由于Leksell-G系統(tǒng)由直角坐標系統(tǒng)與極坐標系統(tǒng)兩部分組成，直角坐標系統(tǒng)采用笛卡爾坐標原理為基礎(chǔ)，通過三個相互垂直的基準平面與三條基準線，確定靶點的空間坐標值。而極坐標系統(tǒng)以靶點坐標為球心利用弧形弓架在空間中形成一個球形空間，理論上任意的環(huán)角和弧角通過穿刺針均能夠準確地到達靶點(穿刺針即球形坐標的半徑)。然而同樣是由于系統(tǒng)各部件之間存在著一定的活動幅度，穿刺路徑的環(huán)角、弧角與水平面夾角越小時受到重力影響越大，故對靶點誤差影響越明顯。

綜上所述，本研究通過顱骨標本，設(shè)置模擬靶點，模擬立體定向手術(shù)，直視下對靶點誤差進行測量。通過實驗獲得Leksel-G手術(shù)方法的靶點誤差，并對影響靶點誤差的可能因素進行分析，得出相關(guān)結(jié)果。這些結(jié)果使得在臨床工作中，并對可能影響靶點準確性的影響因素進行術(shù)前評估，使立體定向技術(shù)更好的為臨床服務(wù)。