CT導(dǎo)引穿刺定位裝置的研制和實(shí)驗(yàn)研究

楊 婉， 楊會(huì)軍， 高 斌

隨著影像技術(shù)發(fā)展，許多疾病早期即能發(fā)現(xiàn)，但影像學(xué)上存在“同病異影”“異病同影”現(xiàn)象，僅通過影像學(xué)定性診斷存在一定困難。CT導(dǎo)引下經(jīng)皮穿刺活檢術(shù)作為一種獲取病理組織對病變進(jìn)行明確診斷的重要技術(shù)，具有準(zhǔn)確率高、操作方便等優(yōu)勢，在胸部、腹部、骨骼肌肉系統(tǒng)等部位占位性病變診斷和鑒別診斷中發(fā)揮著重大作用［1-3］。但是目前臨床操作過程中醫(yī)師穿刺時(shí)大多主觀判斷進(jìn)針角度，穿刺結(jié)果存在不同程度誤差，需要反復(fù)CT掃描和重復(fù)進(jìn)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(dǎo)引下穿刺定位裝置，并通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)可明顯提高穿刺準(zhǔn)確率。現(xiàn)報(bào)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(tǒng)稱為5 mm、10 mm、15 mm病灶），計(jì)劃距體表深度分別為30 mm、50 mm、80 mm，將模擬病灶根據(jù)大小、深度分散放置在模擬正常肌肉組織的豬肉內(nèi)，在同層面內(nèi)計(jì)劃進(jìn)針角度為0°、25°、50°。

1.2 實(shí)驗(yàn)器材與設(shè)備

采用Light Speed Ultra雙排螺旋CT（美國GE公司）進(jìn)行導(dǎo)引，自制穿刺定位裝置（實(shí)用新型專利號：ZL201820768596.3，圖1）控制進(jìn)針角度和進(jìn)針方向，MCXS1815BP型17 G同軸導(dǎo)引活檢針（美國Argon公司）進(jìn)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(nèi)，針的長軸與導(dǎo)軌長軸平行，且可沿著導(dǎo)軌向前直線滑行，導(dǎo)軌末端連接一量角器（圖1-8#），量角器與導(dǎo)軌長軸平行，該量角器可以準(zhǔn)確控制穿刺進(jìn)針角度，確保穿刺角度準(zhǔn)確性。旋轉(zhuǎn)桿末端連接另一量角器（圖1-9#），量角器與導(dǎo)軌長軸垂直，該量角器可準(zhǔn)確控制穿刺針向患者頭側(cè)或足側(cè)偏斜的角度，確保穿刺針在計(jì)劃的橫斷面內(nèi)。根據(jù)CT定位像上設(shè)計(jì)的進(jìn)針角度旋轉(zhuǎn)導(dǎo)軌，調(diào)整進(jìn)針角度使其與計(jì)劃進(jìn)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(fā)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(diǎn)即為針尖位置，將十字交叉點(diǎn)對準(zhǔn)體表定位點(diǎn)，沿導(dǎo)軌推動(dòng)穿刺針向前直線滑行進(jìn)入模擬組織及病灶。

1.4 實(shí)驗(yàn)研究方法

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

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 17.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。采用雙側(cè)檢驗(yàn)，以P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。計(jì)量資料符合正態(tài)分布以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，非正態(tài)分布以M（P25，P75）表示。兩組間符合正態(tài)分布且滿足方差齊性數(shù)據(jù)用t檢驗(yàn)，偏態(tài)分布數(shù)據(jù)用秩和檢驗(yàn)。計(jì)數(shù)資料以率表示，率的比較用χ2檢驗(yàn)。

2 結(jié)果

CT導(dǎo)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(shí)驗(yàn)組定位裝置穿刺5 mm、10 mm、15 mm模擬病灶時(shí)角度偏差較小，穿刺針針尖偏斜次數(shù)較少，能較為準(zhǔn)確地穿刺至病灶（圖2①②③），對照組徒手穿刺同樣大小病灶時(shí)角度偏差較大，穿刺針針尖偏斜次數(shù)較多，準(zhǔn)確穿刺至病灶的次數(shù)較少（圖2④⑤⑥）；進(jìn)針角度誤差分別為1°（0°，1°）、3°（1°，7°），實(shí)驗(yàn)組顯著低于對照組（P＜0.01）；頭足側(cè)偏斜率分別為2.4%、23.4%，實(shí)驗(yàn)組顯著低于對照組（P＜0.01）；穿刺準(zhǔn)確率分別為94.8%、51.7%，實(shí)驗(yàn)組顯著高于對照組（P＜0.01），見表1。

圖2 實(shí)驗(yàn)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(zhǔn)確率對比結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)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(yīng)用定位裝置的穿刺準(zhǔn)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(zhǔn)確率比較 %

表3 兩組不同深度病灶穿刺準(zhǔn)確率比較 %

表4 兩組不同穿刺角度穿刺準(zhǔn)確率比較 %

3 討論

CT導(dǎo)引下經(jīng)皮穿刺活檢術(shù)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(dǎo)意義［4］。但在臨床操作過程中，穿刺醫(yī)師主觀判斷穿刺進(jìn)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(jìn)針角度及控制進(jìn)針方向，操作簡單方便，能明顯提高穿刺準(zhǔn)確率。

3.1 CT導(dǎo)引下經(jīng)皮穿刺分析

CT導(dǎo)引下經(jīng)皮穿刺活檢術(shù)在臨床廣泛應(yīng)用，據(jù)報(bào)道其對縱隔腫塊、肺部占位性病變及胰腺腫瘤診斷準(zhǔn)確率均達(dá)90%以上，對骨骼病變定性準(zhǔn)確率也達(dá)78.7%［5-8］。然而操作過程中存在一些問題，已引起臨床醫(yī)師關(guān)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(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，根據(jù)CT圖像精確設(shè)計(jì)出穿刺最佳路徑；由于CT無法實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)觀察穿刺針走行情況，穿刺醫(yī)師通常依靠記憶或?qū)φ誄T圖像確定進(jìn)針角度和進(jìn)針路徑，穿刺時(shí)穿刺針進(jìn)針方向往往與預(yù)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(fù)掃描并反復(fù)退針、進(jìn)針調(diào)整穿刺角度。CT重復(fù)掃描增加輻射劑量，反復(fù)進(jìn)針增加穿刺并發(fā)癥發(fā)生概率［9］，且進(jìn)針每增加10 mm，并發(fā)癥風(fēng)險(xiǎn)增加24.6%［10］；文獻(xiàn)報(bào)道氣胸發(fā)生率為10%～40%，肺出血發(fā)生率為26%～33%［11-12］。此外，穿刺時(shí)間過長，操作醫(yī)師易產(chǎn)生疲勞，進(jìn)針時(shí)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(dǎo)引下經(jīng)皮穿刺影響因素分析

CT導(dǎo)引下經(jīng)皮穿刺活檢術(shù)診斷準(zhǔn)確率各家報(bào)道不一，影響經(jīng)皮穿刺準(zhǔn)確率的因素眾多，主要包括：①病灶大小、進(jìn)針深度及進(jìn)針角度。病灶越小，穿刺難度越大，本實(shí)驗(yàn)中穿刺病灶為15 mm時(shí)定位裝置輔助穿刺、徒手穿刺的穿刺準(zhǔn)確率分別為96.5%、62.5%，而病灶減小為5 mm時(shí)兩組穿刺準(zhǔn)確率明顯降低；進(jìn)針越深，穿刺難度越大；進(jìn)針角度稍有偏差，將會(huì)偏離病灶。②穿刺時(shí)穿刺針是否保持在一個(gè)平面，避免向頭側(cè)或足側(cè)偏斜。穿刺時(shí)針尖稍有偏斜，穿刺針偏離計(jì)劃的橫斷面、偏離病灶的可能性加大（圖2⑥）。③是否準(zhǔn)確定位進(jìn)針，這至關(guān)重要，進(jìn)針點(diǎn)稍有偏差，準(zhǔn)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(shí)，可在保證精準(zhǔn)穿刺角度的同時(shí)適當(dāng)傾斜針尖錯(cuò)層穿刺，提高穿刺效率?；颊吆粑\(yùn)動(dòng)是影響進(jìn)針點(diǎn)定位的重要因素，呼吸幅度過大時(shí)定位點(diǎn)易偏移，因此操作前應(yīng)加強(qiáng)患者呼吸訓(xùn)練，穿刺胸部病灶時(shí)囑吸氣后屏氣，穿刺腹部病灶時(shí)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(yī)師穿刺技術(shù)和臨床經(jīng)驗(yàn)。若操作技術(shù)不熟練，長時(shí)間手術(shù)時(shí)易疲勞，進(jìn)針角度、深度更易出現(xiàn)偏差。

3.3 自制穿刺定位裝置優(yōu)越性分析

針對傳統(tǒng)穿刺方式存在的問題，急需找到一種方法能導(dǎo)引穿刺針按照CT機(jī)預(yù)設(shè)的方向和角度，準(zhǔn)確穿刺至病灶，提高穿刺準(zhǔn)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(diǎn)重合；裝置前端設(shè)置導(dǎo)軌，可使穿刺針沿導(dǎo)軌向前直線滑行，避免人手波動(dòng)對穿刺的影響，為操作醫(yī)師提供穿刺方向的導(dǎo)引；導(dǎo)軌末端和旋轉(zhuǎn)桿末端的量角器，能客觀測量進(jìn)針角度，精準(zhǔn)控制針尖不向患者頭側(cè)或足側(cè)偏斜，避免人眼主觀誤差并有效減少穿刺偏斜。由本實(shí)驗(yàn)可看出，穿刺定位裝置的角度精準(zhǔn)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(zhǔn)確率分別為徒手穿刺的18.4、17.8倍；如此三維定位，使CT設(shè)計(jì)的穿刺路徑得以精準(zhǔn)執(zhí)行，操作方法簡單，易于掌握。

3.4 不足與展望

CT導(dǎo)引下經(jīng)皮穿刺活檢術(shù)作為微創(chuàng)檢查手段，在臨床已得到廣泛應(yīng)用。本研究通過模擬實(shí)驗(yàn)證實(shí)穿刺定位裝置定位準(zhǔn)確、精準(zhǔn)度高，但臨床實(shí)際應(yīng)用中仍存在諸多問題，例如患者呼吸運(yùn)動(dòng)對定位準(zhǔn)確性的影響，病灶周圍結(jié)構(gòu)對設(shè)計(jì)穿刺路徑的影響，臨床采用的逐步進(jìn)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(jìn)行試驗(yàn)研究，對比臨床傳統(tǒng)穿刺方式與本裝置輔助穿刺的穿刺準(zhǔn)確率、CT掃描次數(shù)、手術(shù)時(shí)間、單個(gè)病灶進(jìn)針次數(shù)、并發(fā)癥發(fā)生率等指標(biāo)，進(jìn)一步收集數(shù)據(jù)論證穿刺定位裝置的實(shí)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(zhǔn)確，新手經(jīng)培訓(xùn)即可操作，有重要的臨床應(yīng)用價(jià)值。后期將對裝置進(jìn)行進(jìn)一步研究和探索，以期盡早在臨床應(yīng)用與推廣。