基于电磁导航辅助经皮肝穿刺胆管引流术的技术探索

杨 涛,高大志,许潭潭,史东宏,刘 丽,陈佳海,许 健

0 引 言

恶性梗阻性黄疸是指肝内外胆道因恶性肿瘤侵犯或压迫导致胆汁排出受阻,引发胆道内压力增高,胆汁由肝细胞和毛细胆管逆流入血窦、窦周,使血中结合胆红素水平升高引起的黄疸,如不及时处理,可危及生命。大多数为老年、晚期肿瘤患者,合并症多、耐受性差,无法行外科根治术,多以减轻症状和改善生活质量为主要目的[1]。经皮肝穿刺胆管引流术(percutaneous hepatocentesis biliary drainage,PTBD)是临床上较为广泛的运用于治疗梗阻性黄疸的一种常用的微创方法,有利于患者肝功能的改善及恢复[2]。常规PTBD操作是在DSA的透视引导下进行,而透视下无法显示肝内胆管、肿瘤及血管,且为二维图像,存在一定的盲目性、经验性及不可复制性,导致反复穿刺,出血、感染等风险高[3]。同时患者及术者辐射暴露时间长,增加了辐射剂量,属于一项高辐射剂量的操作[4]。长时间的操作对于患者耐受性也是个极大的考验。超声引导的胆管穿刺,虽可以减少该操作辐射,但对于肝内及肝外胆管缺乏整体感及立体感,且需要有熟练的超声操作技术[5]。如何提高穿刺精准度,减少其并发症也是该项技术的研究热点。本研究回顾性对比IQQA-Guide智能穿刺导航系统辅助下的PTBD与同期的传统PTBD在治疗梗阻性黄疸方面的优劣,为进一步拓展这一技术的临床研究及运用提供依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料选取2022年3月至2023年1月56例因恶性梗阻性黄疸于东部战区总医院介入治疗科行PTBD治疗的患者的临床资料。按穿刺胆道方法不同分为电磁导航组(磁导航引导下PTBD,n=20)及透视组(传统透视下PTBD,n=36)。纳入标准:①总胆红素大于正常值3倍以上,且以直接胆红素升高为主;②需要治疗前减黄或急需改善临床症状者;③有明确的病理学诊断为恶性肿瘤,或至少通过一种影像学检查(增强CT或增强MRI)结合肿瘤标记物升高(CA199、CEA、CFP等)临床诊断为恶性肿瘤;④体力评分(ECOG)≤3分。排除标准:①术前1周内磁共振胰胆管造影(magnetic resonance cholangiopancreatography,MRCP)无明显胆道扩张;②术前或术后缺乏影像学及血液学检查资料;③无法耐受或配合PTBD操作;④术前有消化道出血症状;⑤伴有严重凝血功能障碍;⑥术前检查提示伴有严重器官功能衰竭。本研究已获东部战区总医院伦理委员会批准(批准号:2020DZGZRZX-071),所有患者均术前签署知情同意书。

1.2 设备及仪器IQQA-Guide智能穿刺导航系统(EDDA公司),德国西门子spirit 双层螺旋CT,GE Discvery MR750 3.0T,西门子Trio Tim 3.0T,飞利浦血管造影系统 Allura Xper FD 20,COOK经皮导入器(NPAS-100-RH-NT),胆道引流导管(ULT8.5-38-40-P-32S-CLM-RH),引流导管(ULT8.5-38-25-P-6S-CLM-RH)。

1.3 方法

1.3.1 操作前准备所有患者入院后均行血常规、生化全套及凝血功能检查,禁食禁水12 h,均排除穿刺禁忌症。手术当日术前予以盐酸哌替注射剂50 mg及山茛菪碱注射液10 mg肌注。电磁导航组PTBD前一日行MRI增强+MRCP检查,透视组对于MRI增强+MRCP检查时间未做要求。

1.3.2 电磁导航组手术当日CT扫描定位,避开腹水及完全避开肿瘤,选择引流区域最大的胆管作为目标胆管,利用定位栅确定穿刺点及最佳进针深度及角度,标记穿刺点,将5个磁导航电磁定位片按一定规律贴于穿刺点周围并固定,重新扫描定位像和断层扫描(扫描图像需包含所有电磁定位片),然后将患者转至DSA手术室。将患者DICOM格式的术前MRI增强图像及定位CT图像导入IQQA-Guide智能穿刺导航系统,选取三点法(目标胆道穿刺点及其上、下层匹配点)进行二维、三维图像融合,生成全量化脏器三维电子地图(3D eOrgan map)。常规消毒穿刺点及其周围皮肤,局麻穿刺点皮肤后,将COOK经皮导入器 22G穿刺针尾端连接电磁跟踪适配器,以获得区域定位信息,参考导航系统显示的三维针道路径图和电子组织数据地图实时监测引导胆道穿刺,当导航提示穿刺入胆管后或有明显突破感时再进0.5 cm,拔出针芯,缓慢退针负压抽吸,如见含有胆汁成分液体流出,注入稀释后的对比剂(碘佛醇)。此后转为DSA透视下操作,通过透视确认穿刺针位于术前规划胆管内,表示穿刺成功,置入0.018英寸导丝,沿导丝置入穿刺鞘组,退出0.018英寸导丝,于穿刺鞘组注入对比剂,了解胆道梗阻情况后,再回抽部分对比剂。经鞘组引入0.035英寸超滑导丝,根据是否能通过十二指肠乳头情况决定放置外引流管或内外引流管,回抽见胆汁流出,造影确定引流管位置后固定引流管,手术完毕。术后予以1～3 d抗生素防止感染。经过影像融合,在穿刺胆管过程中,全程量化穿刺进针过程,可视化针道、胆管、目标靶点、周围血管、器官等重要空间信息。

1.3.3 透视组通过术前深度学习患者所有影像学资料(CT、MRI及MRCP),避开腹水及完全避开肿瘤,选择穿刺肝左叶或肝右叶为穿刺路径。肝右叶穿刺路径选择腋前线或腋中线8～10肋间作为进针点,同时选择肋骨上缘作为穿刺点,尽可能避免损伤到肋骨下缘的神经及血管。肝左叶穿刺路径则选择剑突下1～2 cm,偏左1～3 cm。通过透视穿刺胆管,并注入稀释的对比剂加以确认,然后其余操作步骤及术后处理同电磁导航组。

1.4 观察指标观察两组患者术前一般资料,术前测量拟定穿刺胆管直径(CT测量)。CT定位+电磁导航图像融合时间。两组术前及术后7天总胆红素(TBIL)及碱性磷酸酶(ALP)指标及变化值。术前及术后3天内血红蛋白(HB)、C反应蛋白(CRP)指标及变化值。两组患者术中穿刺胆管针数、DSA透视时间、DSA辐射剂量-累计皮肤表面入射剂量 (CAK)、术后并发症。

2 结 果

2.1 基础资料56例患者中男32例、女24例,年龄32～81岁,平均年龄(63.9±11.5)岁。其中胰腺癌16例,胆总管癌9例,肝门部胆管10例,十二指肠癌2例,胆囊癌5例,原发性肝癌5例,肝内转移癌9例(结肠癌5例、胃癌4例)。两组患者一般资料差异无统计学意义(P>0.05),具有可比性,见表1。

表1 行PTBD治疗的患者一般资料和临床指标比较Table 1 Comparison of the general data and clinical indicators between the two groups

2.2 操作定位时间、成功率及引流方式比较电磁导航组中CT定位与图像融合这一过程时间平均(13.43±1.72)min,PTBD的操作成功率100%;外引流7例(35%),内引流13例(65%)。透视组PTBD的的操作成功率94.4%(34/36);外引流16例(47%),内引流18例(53%)。两组患者在操作成功率及引流方式方面差异无统计学意义(P>0.05)。

2.3 术前规划及操作数据的比较电磁导航组穿刺的胆管直径小于透视组(P<0.01)。术中电磁导航组在穿刺胆管针数、透视时间、辐射剂量明显优于透视组(P<0.01),见表2。

表2 行PTBD治疗的患者两组术前规划及操作数据的比较Table 2 Comparison of the preoperative planning and operational data between the two

2.4 手术前后肝功能指标的比较电磁导航组及透视组PTBD的TBIL、ALP术后较术前显著下降(P<0.01),两组术后变化值差异无统计学意义(P>0.05)。见表3。

表3 行PTBD治疗的患者两组术前术后肝功能指标的比较Table 3 Comparison ofthepreoperative and postoperative liver function between two

2.5 手术前后HB、CRP指标比较电磁导航组HB术后变化值较透视组小(P<0.01)。电磁导航组术后3天的CRP低于透视组,其CRP术后变化值低于透视组(P<0.05)。透视组术后HB较术前降低,术后3天CRP较术前升高(P<0.01)。见表4。

表4 行PTBD治疗的患者两组术前术后HB、CRP指标的比较Table 4 Comparison of the HB and CRP before and after operation between two groups of patients

2.6 术后并发症统计电磁导航组总体并发症发生率明显低于透视组(P<0.05)。见表5。

表5 行PTBD治疗的患者两组并发症的比较(n)Table 5 Comparison ofthe two groups of complications between two groups of patients(n)

3 讨 论

PTBD因其操作成功率高、减黄效果肯定,在临床上运用于梗阻性黄疸的术前减黄及姑息性治疗[6]。然而PTBD的并发症一直存在着不小的争议,PTBD的并发症主要包括胆道感染、气胸、急性胰腺炎、胆道出血、心反射,引流管移位、脱落,胆漏等[7]。此外,但本身受透视的局限性及经皮肝穿刺的技术特点影响,可能会导致误穿肿瘤,增加肿瘤穿刺道转移的风险[8],有报告研究表明,由于操作者经验存在差异较大,不同医院PTBD的成功率、并发症存在着不小的差异[9]。PTBD的主要操作难度来源于胆道的穿刺,对经验性要求高,成功的案例存在着不可复制性。

多模态影像融合是将患者同一器官或组织多个不同来源的影像图像进行技术融合,它可以整合了不同影像资料的优点,弥补了单一影像信息含量的不足,通过这种方法生成的图像更可靠和准确。进入21世纪以来,该项技术在不同的学科得到了快速的发展。在介入放射学中,Wei X等[10]通过术前CT三维重建技术与DSA图像融合来指导门静脉穿刺,改善了门静脉穿刺成功率,明显减少了辐射暴露时间。安涛等[11]在研究中发现,术中配准术前CTA与术中DSA断层扫描(DynaCT),将融合图像叠加至术中透视影像,作为导丝等器械的路径导引。融合图像可作为双肾动脉支架锚定的参照。经CTA融合导航技术辅助腹主动脉瘤腔内修复术(EVAR)手术安全可行,术中无需使用对比剂,有助于保留髂内动脉,技术优势明显。

电磁导航技术近年来在多个医学领域被提出及研究,探索其潜在价值。该技术被认为可以降低复杂外科手术操作难度、减少学习曲线,并被证明是安全有效[12-15]。本研究中,运用了新型智能穿刺手术导航IQQA©-Guide系统,该导航系统为国内首个被批准用于胸腹部软组织实体器官的穿刺电磁导航设备,其术中可以达到全程亚毫米级精准导航,并且具有呼吸跟踪技术,有效补偿呼吸运动干扰。同时集合了影像融合技术、三维可视化、导航、人工智能等技术。在张惠等[16]的研究中证明了IQQA©-Guide系统在经皮穿刺活检、射频消融、放射性I125粒子植入等微创术式,具有安全、高效、实时的特点。由于MRI对胆管病变组织及正常组织的分辨率较高,MRCP能显示胆胰管病灶形态,将术前MRI及定位CT图像进行影像融合,提高融合图像质量,在导航中实时显示融合后三维电子地图(3D eOrgan map),根据导航显示器上3D eOrgan map、CT冠状位、矢状位的二维图像,可视化、实时引导穿刺胆管这一过程[17]。由于导航穿刺胆管过程无需透视引导,减少术中医患透视时间,而且,通过二维及三维视野反复校正穿刺路径,提高了介入手术的精确度,降低了手术的难度,实现了的精准介入诊疗。

本项研究发现采用电磁系统辅助行PTBD,具有一些明显的优势。其一,经影像融合后所生成3D eOrgan map有利于年轻医师对胆道系统及周围组织解剖结构理解。另外通过IQQA-3D术前评估经皮胆道内支架植入术(Percutaneous Transhepatic Biliary Stenting,PTBS)、PTBD手术策略,可以提高手术安全及精准性[18]。其二,通过术前CT定位及术中IQQA-3D技术辅助,优化了穿刺胆管路径,均选择合适的3级胆管(段分支)作为穿刺目标,这样可以减少经正常肝组织深度及不必要的损伤。经电磁导航引导穿刺的胆管均为预先定位设计的目标胆管,引流管置入成功率100%。透视组中由于透视的局限及盲目性,为能够减少穿刺胆管次数,术前规划往往选择较粗的胆管作为目标胆管,过程中可能还会出现穿刺非目标胆管导致引流管置放失败或引流区域不充分,需要再次沿穿刺针或引流管注入对比剂充分显影胆管树,重新穿刺胆管,增加了穿刺胆管次数、透视时间及术中辐射剂量。其三,PTBD的并发症除本身技术特点之外,反复穿刺也是造成并发症的主要原因。通过电磁导航引导提高穿刺精准性,减轻术后由于误穿、反复穿刺所诱发的并发症。本研究中电磁导航组并发症发生率15%(3/20),其中1例患者在术后出现胆管炎,予以胆道冲洗及更换高级别抗生素后好转,1例胰腺炎经禁食、禁水、抗生素使用后好转。1例患者菌血症,培养为金黄色葡萄球菌,但无明显症状,后多次血培养未见培养菌。未出现一例引流管出血。一项国外前瞻多中心的研究表明,当胆管穿刺次数与术后胆道出血风险成正相关[19]。而电磁导航辅助技术操作容易掌握,操作简单,可以明显降低操作者对透视引导胆管穿刺经验的依赖性及该项技术的学习曲线。

目前IQQA©-Guide导航暂无法做到与DSA图像融合,本研究选用了双层螺旋CT作为定位扫描,而非DSA下的DynaCT功能,将DSA图像加入影像融合,这样可能可以减少本研究中的部分操作步骤。电磁导航组患者PTBD前仅做一次术前定位CT,透视组按住院常规检查行CT。同样两组患者术前都行MRI检查,只是在检查时间上,电磁导航组要求在术前一天完成该项检查,研究中患者大多数为晚期肿瘤患者,这样可以尽可能避免因肿瘤进展过快而导致的影像融合误差。

研究发现通过电磁导航辅助胆管穿刺过程中需要注意以下几点:其一,磁导航的电子地图是根据穿刺针尾部方向模拟虚拟穿刺路径,而在本研究中使用的是COOK公司22G穿刺套件,尾端由于电磁跟踪适配器受重力影响下坠,可能与穿刺针实际进入体内的方向存在一定程度的差异。因此,本研究在操作过程中,用手托住电磁跟踪适配器,尽量保持穿刺针总体方向一致性。若改为18G穿刺针,将会明显改善电磁导航路径与实际穿刺路径的误差,但也会增加穿刺损伤。其二,应尽可能使用薄层图像行图像融合,这样可以减影像融合过程中存在偏差。其三,新型智能穿刺手术导航IQQA©-Guide系统虽然采用呼吸跟踪技术,可以有效补偿呼吸运动干扰,我们在穿刺胆管过程中也未要求患者屏气,要求患者尽可能保持平静呼吸,以避免较大幅度的呼吸导致的干扰。

由于本研究是回顾性研究,且研究样本量有限,电磁导航辅助PTBD的临床价值还需扩大样本量并开展随机对照研究进一步验证。

综上所述,本研究选用了智能穿刺手术导航IQQA©-Guide系统辅助PTBD,为目标胆管的选择及术前规划提供了精确的指导,开拓了电磁导航在穿刺胆管上临床运用,提高了胆管穿刺的成功率,减少了PTBD操作的透视时间及术中辐射,降低了术后并发症的发生率,术后恢复快。相信随着电磁导航技术的完善及发展,会开展更多的临床运用,更好的服务临床。