电磁导航经胸结节定位在微创胸外科手术中的应用

摘要

本文介绍了一种使用染料标记进行肺结节定位的实验方案 通过 电磁导航经胸穿刺入路。本文所述技术可在围手术期实施，以优化结节定位，并在进行微创胸外科手术时实现成功切除。

摘要

胸部计算机断层扫描（CT）的广泛应用导致肺结节的检出率上升，这些结节需要进行诊断性评估和/或切除。许多此类结节已被识别并予以切除 通过 微创胸外科手术；然而，亚厘米和亚实性结节在术中常常难以辨认。通过使用电磁经胸针定位技术可缓解这一问题。本方案详细阐述了从术前到术后电磁定位的逐步操作流程，该方法改编自Arias先前描述的电磁引导下经皮穿刺活检技术。 等 术前步骤包括获取当日的CT影像，随后生成肺部的三维虚拟图像。根据该图像，确定目标病灶及穿刺入路点。在手术室中，将肺部的虚拟重建图像与患者实际解剖结构及电磁导航平台进行校准。随后对患者实施镇静、气管插管，并置于侧卧位。采用无菌技术，并结合多角度影像引导，将穿刺针经预先选定的皮肤入点插入胸壁，并推进至目标病灶。向病灶内注射染料，随后在退针过程中持续注射，形成一条术中可视化的标记路径。与CT引导定位相比，该方法具有多种潜在优势，包括减少辐射暴露以及缩短染料注射与手术之间的时间间隔。染料会随时间沿路径发生弥散，从而限制术中结节的识别。通过缩短手术等待时间，不仅减少了患者的等待时长，也降低了染料弥散的可能性，从而提高了结节定位的准确性。与电磁支气管镜技术相比，该方法不再受气道结构的限制，可直接到达目标结节 通过 经脑实质入路。该手术步骤的详细内容将以分步形式进行描述。

引言

随着胸部CT扫描在诊断和筛查中的应用日益广泛¹，需要进行诊断评估的亚厘米肺结节检出率有所升高²经皮和/或经支气管活检已成功用于获取性质不明且高风险结节的样本。由于这些病灶常位于肺实质远端且体积较小，常成为具有挑战性的靶标。³必要时应进行手术切除，采用保留肺组织的切除方式 通过 微创胸外科手术（MITS），例如视频辅助或机器人辅助胸腔镜手术（VATS/RATS）⁴即使在外科技术不断进步的情况下，尽管在微创胸腔镜手术（MITS）期间能够直接观察肺实质，肺组织切除术中仍存在术中挑战。这些挑战主要与结节定位困难有关，尤其是磨玻璃样/半实性结节、直径小于1厘米的病灶，以及距离脏层胸膜超过2厘米的病变。^5,6这些挑战在MITS期间因手术过程中触觉反馈的丧失而加剧，可能导致更具侵入性的外科手术方法，包括诊断性肺叶切除术和/或开胸手术⁵许多术中结节定位问题可通过使用辅助结节定位方法得以缓解 通过 电磁导航（EMN）和/或CT引导定位（CTGL）。本方案将首先强调使用电磁经胸肺结节定位（EMTTNL）的优势，其次以逐步方式详细说明在MITS术前如何复现该操作流程。

电磁导航通过将传感器技术与放射影像重叠，有助于定位外周肺部病灶。电磁导航（EMN）首先利用现有软件将气道和肺实质的CT图像转换为虚拟导航图。随后，在患者胸部周围建立一个电磁（EM）场，用于检测传感器导管的精确位置。当使用引导器械（例如，磁导航（MN）追踪针）置于患者电磁场（支气管内或体表）中时，其位置将叠加于虚拟导航图上，从而实现向软件中识别的目标病灶的导航。电磁导航（EMN）可进行 通过 经胸壁穿刺法或支气管镜法。EMN支气管镜此前已有用于活检及标记物/染料定位的报道^7,8,9,10,11. 还开发了多种其他定位技术，成功率各不相同，包括CT引导下标记物置入、CT引导下染料或放射性示踪剂注射、术中超声定位以及电磁导航支气管镜（EMN bronchoscopy）¹²一种新近推出的电磁导航（EMN）平台已将电磁引导的经胸入路整合至其工作流程中。利用CT路线图，该系统允许操作者在胸壁表面确定穿刺入点，由此将尖端追踪的EMN感应针导引器导入肺实质及目标病灶。通过该针导引器，可进一步完成活检和/或结节定位。⁷.

在采用电磁导航（EMN）对肺结节进行定位以实施微创胸外科手术（MITS）之前，经皮穿刺置入标记物（如染料标记或放置标记物（例如，微线圈、脂质体、钩形导丝））的CT引导下定位（CTGL）是主要采用的方法。最近一项针对46项关于标记物定位研究的荟萃分析显示，三种标记物的成功率均较高；然而，气胸、肺出血以及标记物移位仍是显著的并发症¹³。采用CT引导下注射亚甲蓝示踪剂的成功率与之相似，但与钩形导丝标记相比，并发症更少¹⁴。使用染料进行肺结节定位的一个主要局限在于染料随时间发生扩散¹⁵。接受CTGL联合染料标记的患者需先在放射科完成定位，随后转运至手术室，在此过程中可能发生染料扩散，从而降低了该技术的吸引力。部分医疗中心通过使用配备机器人C型臂CT的复合手术室来缩短这一时间间隔^16,17；然而，由于需重复成像并使用透视设备，可能导致辐射暴露增加¹⁵。电磁导航支气管镜（EMN）的应用实现了围手术期的结节定位，但该方法常受限于支气管镜操作时间较长，且无法到达无支气管通路的病灶。经皮电磁导航经皮结节定位（EMTTNL）可在同一地点（即，手术室）快速完成经皮结节定位并紧接着实施MITS，从而显著缩短定位与手术之间的时间间隔¹⁸。除EMN支气管镜外，Arias et al. 还报道了利用EMN进行经皮活检的应用⁷。下文将介绍该技术在结节定位中的改良应用方法。

一名79岁男性，有40包年吸烟史并患有膀胱癌，在随访影像检查中发现左肺下叶新出现一个大小为1.0 cm × 1.1 cm的PET氟脱氧葡萄糖摄取增高的肺结节（图1）。由于该病灶的大小和位置，楔形切除被认为具有挑战性，且患者肺功能储备较差，不适合作为诊断性肺叶切除术的理想候选人。因此决定对该患者实施EMTTNL，以辅助胸腔镜下肺结节切除术（MITS）。

方案

该操作遵循北卡罗来纳大学教堂山分校人体研究伦理委员会的指南，并符合常规医疗护理标准的要求。

1. 术前准备

1. 回顾既往胸部计算机断层扫描（CT）影像，以确保接受结节定位的患者具有适合进行微创胸外科手术（MITS）的外周型肺结节。
2. 在手术当天或前一天，让患者取侧卧位，使结节同侧的肺处于上方，以模拟染料注射时的体位，进行无对比剂胸部CT扫描。采集呼气相和吸气相图像，以评估结节的移动情况。
   注意：CT 应根据 EMTTNL 系统规范进行格式化⁷.
3. 使用导航系统规划软件对目标病灶进行数字分割。
4. 如果目标病灶在放射影像上 "纯" 病灶呈磨玻璃样时，分割软件可能无法准确识别病灶。此时，应在目标病灶中心放置一个虚拟靶点。
5. 靶病灶成功标记后，使用计划软件勾画经皮穿刺进针部位。经皮穿刺点应位于两肋之间，注意避开肋骨下缘的肋间神经血管束，并确保从皮肤穿刺点到病灶的路径最短。

2. 围手术期准备与登记

1. 将患者转运至手术室，并由 appropriate personnel 实施全身麻醉并给予肌松。
   注意：全身麻醉应仅由具备资质的人员实施，药物剂量由麻醉实施人员根据具体情况决定。
2. 在确认麻醉和肌松已达成（表现为肌张力消失及胸壁自主运动停止）后，应采用双腔气管导管（DL-ETT）经口建立气道，而非传统的单腔气管导管。
   注意：由麻醉医师放置，可根据患者具体情况选择任意合适尺寸。这将便于手术体位安置、术中肺切除所需的单肺通气以及EMN系统注册。
3. 对气管支气管树进行白光支气管镜检查至亚段水平，评估是否存在隐匿性支气管内病变。
4. 完成气道的WLB检查后，将患者置于侧卧位，尽可能使其体位与CT检查时的体位保持一致。在患者胸部贴上三个电子参考点电极，将其置于与结节同侧的胸壁上，并避开预定穿刺点的位置。图2).
   1. 例如，如果选择的入路位置是左侧前胸壁，则将电极片置于左侧胸部，距离入路位置至少5 cm处。然后将电极片连接至EMN系统。
5. 通过将电磁导航（EMN）场发生器置于参考垫上方，利用系统校准对患者进行系统注册。根据EMN系统提供的提示微调场发生器位置。场发生器定位完成后，使用EMTTNL平台采集虚拟图像 "快照" 参考垫片
6. 拍摄快照后，将专用的EMN追踪一次性使用导管镜（DSC，外径3.2 mm，工作通道2.0）插入双腔气管导管（DL-ETT）的每个管腔，以生成描绘主气道范围的数据点云图3将导管对准主隆嵴，然后缓慢回撤至气管内，直至系统提示停止（绿色勾号）。随后，将DSC推进至右肺——具体为右下叶——直至系统提示停止（绿色勾号）。
7. 数据点采集停止后，将DSC从双腔气管导管（DL-ETT）的右肺管腔中撤出，插入导管的左肺管腔。将DSC推进至左主支气管，位于其分叉为左上叶和左下叶支气管近端2–3 cm处。在此位置恢复数据采集，并继续将DSC推进至左下叶支气管，直至系统提示停止（绿色对勾标记）。完成全部数据点云采集后，进入EMTTNL步骤。

3. 实验步骤

1. 使用电磁导航（EMN）平台作为引导，将带追踪功能的经皮穿刺针与胸壁皮肤穿刺点对齐。在胸腔穿刺点处标记皮肤，注意穿刺点应位于肋骨上方紧邻处，并避开已知的血管或骨性结构。例如锁骨，锁骨下血管
2. 使用2%氯己定溶液清洁并准备皮肤，作用时间至少15秒，并使其干燥至少30秒。采用无菌技术铺巾。
3. 无菌区域建立后，佩戴无菌手套和无菌手术衣，在穿刺点皮下注射1%利多卡因1–2 mL以进行局部麻醉。使用#10手术刀片在穿刺部位表皮做一浅表皮肤切口（5 mm）。
4. 将无菌的19-G电磁针置于标记的穿刺点。根据电磁系统屏幕上的横断面和冠状面图像，调整进针角度，使其对准目标病灶的中心。图4).
   注意：十字线标记应在至少两个不同的平面上重叠。
5. 确认进针角度后，将带有电磁导航（EMN）追踪的穿刺针紧贴胸壁固定，并在麻醉团队使患者保持呼气状态的同时，稳固地推进穿刺针穿过胸壁。呼气末正压（PEEP）维持在5 cm H₂O。
6. 到达目标病灶的远端（从胸壁侧）后，在不移动穿刺针的情况下取出导丝，并用手指盖住针座。 务必格外小心，以免针头移位如果在后续任何步骤中怀疑针头移位，可重新插入带追踪功能的导丝以确认针头位置。
7. 将含有2-3 mL未稀释的亚甲蓝溶液，或2-3 mL亚甲蓝与患者血液1:1混合液的注射器连接至针头。
   注意：应在混合前立即采集患者血液，以尽量减少凝血，可通过外周静脉留置管或新鲜针头穿刺静脉采血。建议使用该混合方法，因其可增加溶液黏稠度，限制染料扩散和/或 "飞溅" 针头回撤过程中胸膜腔内的染料分布。
8. 在目标病灶内注射0.5 mL染料或染料与血液的混合物。在缓慢撤出针头的同时，持续且逐步地注入另外0.5 mL染料或染料与血液的混合物，以形成一条标记路径。

4. 术后处理

1. 在进行 EMTTNL 后（图3），利用染料标记定位并切除肺结节，实施 MITS^{19,20,21,22,23}。
   注：术后患者护理由胸外科医生自行决定，本方案无特定的术后处理要求。

结果

患者按照上述方案进行准备。随后，注射总共1 mL的1:1亚甲蓝与患者血液混合液，实施EMTTNL。拔出穿刺针后，对患者进行MITS手术的消毒铺巾。采用机器人辅助胸腔手术系统，通过四臂技术共使用五个穿刺孔完成手术。四个穿刺孔沿第8肋间从前正中线至肩胛下角方向依次放置，各穿刺孔间距为9 cm，包括一个最前方的12 mm机器人吻合专用穿刺孔和三个8 mm机器人穿刺孔。另在膈肌上方一个肋间隙后方位置放置一个额外的12 mm机器人穿刺孔供助手使用。将机器人手术系统对接至患者，四个机械臂分别用于：使用8 mm、30°内窥镜进行摄像驱动，左右机械臂用于双极电凝和分离操作，“第三”机械臂用于肺组织牵拉。肺组织萎陷后，观察到定位染料标记，随后进行诊断性楔形切除（图5）。病理冰冻切片结果显示为移行细胞癌（膀胱癌），切缘被判定为阴性，未再进行进一步切除。

讨论

在电磁导航（EMN）引导下进行围手术期经胸腔结节定位，是近期推出的一种电磁导航平台的新型应用。实施电磁导航经胸腔结节定位（EMTTNL）的关键步骤包括：设备点云的准确配准，以及对经皮穿刺部位和穿刺针角度的密切注意。在CT扫描的多个平面（HUD、90度斜位及斜位）上实现进针角度的可视化并维持该角度，对手术成功至关重要。

由于需要解决频繁出现的问题，以下部分修改措施已被采纳。其中一项技术修改是将CT检查体位由仰卧位改为侧卧位，这一调整是为了解决因患者明显重新定位和/或参考垫移位所导致的配准误差问题。另一项修改是将染料与患者的血液以1:1浓度混合。在初期尝试中，尽管在短时间内即进行了手术穿刺置入操作，胸腔内仍出现明显的染料飞溅和扩散现象。采用混合液后，染料扩散减少，胸膜腔的染料污染也明显减轻。

该技术的局限性可能包括因穿刺针多次通过而引发气胸的风险，从而导致多个结节（寡转移灶）定位困难。第一次穿刺后若发生气胸，会改变解剖结构，导致染料注射不准确。尽管如此，我们已在至少一例中克服了这一限制：由辅助医师将初始定位针固定在原位，同时使用另...

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
计算机断层扫描仪			64 探测器（或更高）CT 扫描仪
SPiN 胸部导航系统	Veran Medical Technologies	SYS 4000
SPiN 规划笔记本工作站	Veran Medical Technologies	SYS-0185
SPiN View 控制台	Veran Medical Technologies	SYS-1500
持续追踪尖端可操控导管	Veran Medical Technologies	INS-0322	外径 3.2 mm，工作通道 2.0 mm
View 光学探针	Veran Medical Technologies	INS-5500
vPAD2 电缆	Veran Medical Technologies	INS-0048
vPAD2 患者追踪器	Veran Medical Technologies	INS-0050
SPiNPerc 活检针引导套件	Veran Medical Technologies	INS-5600	包含 INS 5029（每盒 5 支）
ChloraPrep 涂抹器	Beckton Dickinson	260815	26 mL 涂抹器（橙色）
亚甲蓝/普鲁瓦染料	Cenexi/American Regent	0517-0374-05	50 mg/10 mL
无菌手套	Cardinal Health	2D72PLXXX
蓝色 X 光手术室毛巾	MedLine	MDT2168204XR
内镜导管	DSC		外径 3.2 mm，工作通道 2.0