MRI-CT影像融合導航技術在神經外科手術中的應用

李麗娟，王崢贏，孫艷杰

有調查顯示[1]，神經導航技術在神經外科切除半球腫瘤、顱底腫瘤、垂體瘤(經蝶手術)、血管畸形等手術中的應用率分別可達92.3%、50.0%、42.3%和42.3%。其對于神經外科領域是新的飛躍，實現了準確性、靈活性、微創性及快速性的高度統一，集影像-導向-手術為一體，完成術中的精準定位。隨著醫學影像融合技術在當前技術研究領域的日漸發熱，多模態影像融合導航技術成為當今神經外科進一步常規手術精準化、開放手術微創化、復雜手術簡單化的必備工具[2]，統一將對象在不同成像原理下得到的多幅圖像經過空間配準和疊加后合成一幅圖像，從而達到多個影像數據優勢互補，綜合利用的目的。其中多源影像數據疊加技術，可以同時對CT、CTA、MR_T1、MR_T2、MRA、fMRI、PET及腦磁圖等任意2種以上影像數據進行自動或手動融合[3]。解放軍總醫院第六醫學中心(原海軍總醫院)自2012年引進由德國BrainLAB AG公司產Kolibri 2.0型外科手術導航系統，自2016年6月至2017年12月該院開展導航技術輔助下神經外科手術351例，術中均采用MRI-CT影像融合導航技術，導航效果滿意，手術成功?；诙嗄B影響融合導航技術對提高手術成功率的突出優勢，其在神經外科手術中的應用也越來越廣泛，為更好完成此類手術的醫護嫻熟配合，進一步提高手術精準率，本文通過回顧性分析351例手術資料，結合臨床工作中的實際應用問題，對手術前準備，導航計劃規劃，術中精、準、輕、穩的操作要求，術后設備及導航器械清洗消毒、維護保養和歸置安放等內容進行總結，提出相關問題思考?，F報道如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選取解放軍總醫院第六醫學中心(原海軍總醫院)神經外科2016年6月至2017年12月開展的351例MRI-CT影像融合導航技術輔助的手術資料，其中男性228 例，女性123 例，年齡21～77歲，平均年齡43.5 歲；腦膠質瘤138 例，腦膜瘤114例，海綿狀血管瘤38 例，垂體腺瘤29 例，其他32 例；額葉深部63例，顳葉深部77例，基底節區96例，側腦室37 例，三角區22 例，其余56 例。

1.2 方法

1.2.1 MRI-CT影像融合技術

目前我國神經導航技術使用最多的影像資料是MRI和CT圖像，約占80%以上[4-5]。由于MRI對軟組織和神經結構分辨率高，可準確顯示病變形態、大小、位置、血供，但對骨性結構顯示欠佳，而CT成像則很好地提供了骨結構和鈣化的詳細影像，該院自2012年引進導航設備并開展神經導航技術以來，多采用MRI-CT影像的融合，從而實現個體化、最優化的術前規劃和術中應變。即術前1 d患者常規剃頭并做好頭皮清潔，根據患者病變部位及導航要求確定基本手術入路，在患者頭皮上做4～5個MARK標記點，提前與MRI和CT影像室預約，做好手術需求序列的MRI和CT影像掃描，并將相關序列的MRI和CT影像資料傳輸至導航系統工作站，采用計算機軟件自動融合功能，完成圖像融合，并注意調節2種序列的上下前后左右位置關系、對比度及透明度從而使其達到最佳視覺效果。由電腦軟件完成三維圖像重建以此標定病灶及坐標，將數據資料存入導航專用U盤。

1.2.2 手術導航技術

患者入手術室常規麻醉完畢后安裝神經外科頭部固定架，做好手術體位的約束固定保證安全。接通電源打開并進入導航系統工作站，將U盤數據導入系統，建立模擬頭顱三維立體模型，固定清潔三角參考架，安裝紅外線信號反射球，打開紅外線掃描注冊儀，根據患者病變掃描要求，合理布局系統工作站與紅外線發射器之間的距離、位置、角度，以保證信號源和信號器之間相對位置的穩定，其空間避免走動和障礙物，用注冊儀完成逐層的掃描注冊，計算機接收相應位置坐標，若吻合程度誤差大于4 mm，需重新注冊[6]，注冊完成后，用導航棒確定顱內病變在頭皮表面的投影位置，根據病灶解剖及其毗鄰的結構關系，選擇最佳手術路徑，包括皮瓣切口、骨瓣大小及病灶距離[7]。

1.3 手術配合

1.3.1 術前全面準備計劃

1.3.1.1 患者準備 術前1 d完成剃頭，做好頭皮清潔。根據導航要求，術者需要提前在患者頭皮粘貼4～5個MARK標記物，患者應注意做好保護，盡量減少觸碰，切忌隨意取下再粘貼，若有脫落或移位及時通知醫生處理，切忌自行安放，防止標記物移位影響掃描圖像效果。導航序列的MRI和CT影像掃描時間較長，并需要患者的主動配合，這就要求患者提前做好心理和體力的準備。

1.3.1.2 醫生準備 要求對手術患者病情資料熟記于心，認真做好術前討論、術前小結、術前談話，詳盡闡述手術安全系數及風險得到患者及家屬的知情同意，術前1 d，根據病變導航需求做好患者頭部MARK標記點，與MRI和CT室提前預約做好影像掃描和數據傳輸，提前閱覽掃描圖像，選取可用序列保證圖像質量標準，完成圖像的融合和三維重建，并將融合數據存入U盤，保證次日手術順利進行。

1.3.1.3 護士準備 手術護士按照手術要求，提前熟悉導航手術流程，準備導航手術專用無菌敷料，檢查導航系統是否備用，兩套導航器械(清潔和無菌)是否完好，并提前放置手術間，輕拿輕放，妥善管理，避免損壞。術前1 d認真做好術前訪視，詳細了解手術患者病情狀態，參與術前討論及手術醫生導航計劃的制定，知曉手術入路，病灶大小位置及相鄰重要解剖結構，做到手術用物準備齊全，術中配合積極主動。

1.3.2 術中嫻熟精穩操作

1.3.2.1 醫護操作培訓 該院神經外科有?？剖中g醫生20余名，?？剖中g護士18名。導航設備引進初期，誠邀公司技術人員做設備器械的使用規范培訓，包括MRI和CT室相關技術人員，采用理論講解和實操演示相結合的培訓方式，包括設備的日常管理，用后清潔，器械的清洗消毒，保養維護原則等，重點強調規范操作程序和使用注意事項，并有公司技術人員專項負責定期維護和檢測。同時要求科室人員做好設備器械操作使用原則的幫、帶、教，并列為科室業務學習內容之儀器設備使用管理規范板塊，科室全員定期復習操作原則標準，做到理論人人知曉，儀器人人熟悉，程序人人可操作。

1.3.2.2 手術醫生操作 手術醫生必須熟悉導航技術的操作要求，包括MRI-CT圖像的融合操作，手術導航計劃的制定，導航系統工作站的使用步驟，導航器械的使用規范等。消毒鋪單后將安裝滅菌信號反射球的導航參考架固定于頭架的對應位置，逐步銑除顱骨瓣暴露硬腦膜后，使用滅菌導航棒硬腦膜及腦皮層外進行病灶的定位，再次確認病灶位置及鄰近結構關系，避開重要大血管做好功能區的保護，由于導航棒前端較尖銳，使用過程中操作要輕柔，避免損傷腦膜。根據手術進程隨時導航輔助，從而指導術者很好地做到對手術進度的主觀把控，病灶切除后，再次導航觀察切除范圍及程度，盡可能完全切除病灶的同時避免重要機體功能的損傷。徹底止血后，常規關顱，依次縫合切口。

1.3.2.3 手術護士操作 導航設備及導航器械屬精細儀器、價格昂貴，應與常規開顱器械分開放置，使用時輕拿輕放，防止磕碰，避免人為因素影響導航的精確度。術前30 min刷手整理手術器械，提前將術中無菌導航器械準備好，檢查器械性能處于備用，尤其注意5～6個低溫滅菌的紅外線信號反射球的妥善保存，提前安裝于參考架和導航棒上，并注意查看反射球面磨砂度是否受損，以免影響導航信號的接收，術中及時用濕紗布擦凈使用后留下的血跡。術中使用的參考架，提醒醫生勿暴力折壓，防止損壞，導航結束及時撤出，并做好術區無菌狀態維護。

1.3.3 術后細致維護保養

1.3.3.1 導航設備 該院引進的是德國BrainLAB AG公司產Kolibri 2.0型外科手術導航系統，其組成：計算機工作站(處理影像圖像的融合和完成圖像的三維重建)、定位裝置(包括紅外線發射的人工智能關節臂和定位器械包括導航棒、參考架、固定底座及固定架、紅外線掃描注冊儀等)以及連接上述2部分的信號傳遞系統。導航設備使用后，先按照系統提示步驟逐步關掉主機部分，再關掉總開關，后拔掉電源并整理電源線和信號傳導線，保持紅外線反射智能臂處于功能位并縮至原位后再移動，用干濕抹布清潔設備表面污漬，有明顯血跡時做好消毒處理，蓋好防塵罩后定位歸原。設備設專人管理，做好使用登記，定期保養維護，確保良好使用狀態。計算機工作站僅限于進行手術計劃和導航使用，嚴禁進行其他無關操作，防止病毒侵犯，破壞系統功能，存儲數據資料的U盤，專盤專用。

1.3.3.2 導航器械 導航器械屬精密儀器，須輕拿輕放，妥善保管。術前使用的清潔參考架、導航棒和紅外線掃描注冊儀及反射球妥善存放于整理箱內，尤其導航棒探針部分及時安裝保護套防止受損磕碰；術中使用的滅菌參考架和導航棒及反射球術畢及時清潔，清洗時要輕柔，避免清洗過度損壞反射球的磨砂面，參考架和導航棒采用高壓消毒滅菌，應放置于配套器械盒內以保證固定穩妥，防止滅菌過程中碰撞損壞；反射球置于塑封袋內采用低溫消毒滅菌。

2 結果

351例手術導航效果滿意，成功完成了病灶切除，術中定位精準，血管神經保護完好，術后無1例意外神經功能受損，患者恢復良好。手術導航計劃零失誤，導航設備及導航器械零毀損，零維修，應用良好。

3 討論

多模態影像融合神經導航技術可有效提高顱腦手術的病灶切除率，降低術后傷殘率，有效改善患者術后遠期生活質量，間接減輕社會和家庭負擔，具有良好的社會經濟效益[8]。有研究顯示[9-10]，導航技術的優越性主要體現在“提高手術成功率降低并發癥”(92.0%)、“縮短手術時間”(56.0%)和“縮短住院時間”(64.0%)等方面；在提高手術成功率方面，主要為“病變精確定位”和“實時跟蹤手術進程”，有助于優化手術入路，保護重要功能區和神經結構。MRI和CT圖像的融合功能，可以更精確顯露病灶位置及毗鄰結構，同時骨性結構的CT成像則更有助于手術切口及骨瓣大小的設定，不僅可實現影像數據的優化互補，還可以根據術者的要求調配兩者的對比度，客觀顯示病灶與周邊組織結構的位置關系，實時引導手術進程，為手術的準確性和安全性提供更有利的保障[11]。尤其2次手術導致解剖結構紊亂及先天解剖結構異常的手術患者，導航技術的使用變得更為重要。

神經導航及時把現代神經外科影像診斷技術、立體定向外科及顯微神經外科通過高性能計算機結合起來，能準確、動態和實時顯示神經系統解剖和病灶的3D、空間、位置及毗鄰關系[12]，而MRI和CT模態影像的融合僅是其中一種導航技術模式，隨著各項技術的日趨完善，多模態神經導航聯合神經電生理、術中喚醒、腦磁圖以及彌散張量成像(diffusion densorimaging，DTI)、血氧水平依賴功能磁共振(blood oxygen level dependent functional magnetic resonance imaging，BOLD-fMRI)等影像融合技術的應用也將會越來越被神經外科醫生接納和采用。

綜上所述，神經導航技術的發展日益縱深多元化，這就要求醫護人員緊跟醫療技術發展前沿，不斷接受、學習并掌握新技術，更新自身知識儲備，尤其神經導航設備操作系統均為英文提示，也要求醫護人員必須具備一定的英文水平，才能保證基本操作程序的完成。而導航設備和器械的“高精尖貴”也要求操作者必須謹慎輕柔使用，做到專人專管，專冊登記，定點放置，定期檢測，定期維護，定期保養，以延長使用壽命。另外，導航技術的高要求，高標準也預示了技術操作的高收費，對于手術患者而言增加手術安全系數的同時不免加重了經濟負擔，這也是導航技術在神經外科手術中推廣普及受限的一項重要因素，所以加快我國自主知識產權導航設備的研發，真正做到儀器自主、技術自主顯得更為緊迫。