气管内镜定位系统在临床中的应用

李 旦　干 峰



气管内镜定位系统在临床中的应用

李 旦①干 峰①

[摘要]目的：分析气管内镜定位系统在临床中应用，以提高设备在常规使用过程中的准确性。方法：通过探讨电磁导航支气管镜(ENB)技术、系统组成、临床操作和工作环境要求，提出气管内镜定位系统的临床应用和使用环境标准。结果：电磁导航支气管镜结合了电磁导航技术、虚拟支气管镜和三维CT成像技术，通过实施引导定位，准确到达常规支气管镜无法到达的肺外周病灶和纵膈淋巴结获取标本行病理检查，并可进行局部注射药物或行放射性粒子植入等介入治疗。结论：气管内镜定位系统体现了一体化的微创技术及医学可视化的优势，是介入性肺病学发展史上的巨大进步。

[关键词]气管内镜定位系统；电磁导航；工作环境；介入性肺病学

①中山大学附属肿瘤医院总务处设备科 华南肿瘤学国家重点实验室 广东 广州 510060

李旦,男,(1986-),硕士研究生，工程师。中山大学附属肿瘤医院总务处设备科 华南肿瘤学国家重点实验室，研究方向：医疗设备管理。

[First-author’s address]Department of Equipment Management,General Affairs Division,Sun Yat-sen University Cancer Center,the State Key Laboratoryof Oncology in South China,Guangzhou 510060,China.

气管内镜定位系统为目前国际先进技术装备，美国已装机600余台。气管内镜定位系统采用电磁导航支气管镜(electromagnetic navigation bronchoscopy，ENB)技术，突破了传统支气管镜仅能进入段支气管的技术瓶颈，显著提高了支气管镜检查的深入程度，为周围型病灶的诊断提供了前所未有的微创诊断解决方案，是早期肺癌发现和诊断的重大突破，并且为术前提供了精确的病理参考和手术标记，提高了肺手术的安全性和准确性。在肺癌早期诊断、肿瘤分期、肿瘤介入治疗和肺结核以及淋巴结核等疾病的诊断和治疗上有着重要的意义。基于此，本研究结合引进的气管内镜定位系统，探讨ENB技术、系统组成、临床操作和工作环境要求，提出气管内镜定位系统在临床应用中的操作方法和使用环境标准[1-7]。

1　ENB检查技术

ENB技术是现代电磁导航技术、虚拟支气管镜和三维CT成像技术相结合的新一代支气管镜检查技术[8-9]。该技术使用体外电磁定位板来引导气管内带微传感器的探头进行病灶定位和穿刺活检，由此可显著提高肺周围型病变的定位诊断率。ENB技术需要首先进行胸部CT扫描，然后将CT扫描的数据导入术前定位计划系统，由系统自动生成支气管树的三维图像，并由医生在模拟图像中对可疑部位的位置和大小进行标记[10-13]。随后，系统将根据医生的标记目标，自动模拟出支气管检查的最佳路径导航图，并进行播放演示。医生确认该路径后，即可在实时导航系统引导下实行ENB检查术(如图1所示)。

图1　根据CT图像模拟出支气管树示图

2　ENB检查方法

(1)将电磁定位板置于患者身下，并将3个电磁片贴于患者胸前，然后施行电子支气管镜术。此时，将导航探头通过支气管镜2.8 mm的管道进一步插入下级支气管中，通过发射电磁信号，在模拟解剖导航图中的标记位置进行显示，并通过信号修正行进路线，最终到达目标病灶，并进行取样活检(如图2所示)。

图2　计划导航路线示图

(2)在到达预定位置后，经活检管道，通过细针穿吸、活检钳及细胞刷等工具，分别进行病变组织的多次活检，活检结果作为胸外科手术前分期的病理学依据。ENB技术对于周围性肺疾病的确诊率约为80%，显著高于除超声支气管镜引导下经支气管针吸活检术(endobroncheal ultrasonography-transbronchial needle aspiration，EBUS-TBNA)以外的其他诊断手段(14%)[14]。ENB技术突破了传统支气管镜仅能进入段支气管的技术瓶颈，使支气管镜检查的深入程度显著提高，为周围型病灶的诊断提供了前所未有的微创诊断解决方案，是早期肺癌发现和诊断的重大突破，并且为术前提供了精确的病理参考和手术标记，可提高肺手术的安全性和准确性[15-18](如图3所示)。

图3　多图引导下进入病变部位示图

3　气管内镜定位系统组成

气管内镜定位系统为医师提供周围性肺部病灶电磁导航支气管镜诊断的系统，医师在将内窥镜或导管插入支气管做相关检查时，可使用气管内镜定位系统监测支气管树，并确定肺部软组织内标记记号的位置。气管内镜定位系统不对病情作出诊断，不属于内窥工具，系统包含了专属的软件和硬件系统[7]。

3.1电磁导航主机

系统台车包括：①可重复使用、无需消毒的硬件，并配备了相应的专业软件，用于电磁导航支气管镜检查；②定位导航子系统，电磁导航信号接收及实时处理；③工业用计算机，提供高速硬件平台，供CT图像及实时导航图像处理和显示；④24寸触摸屏显示屏，提供10种不同的导航视窗，并可选择任意4个视窗组合用于高分辨率显示；⑤计算机键盘和鼠标；⑥隔离变压器，防止敏感设备的电磁干扰；⑦间断电源，为系统主机提供断电时保护；⑧脚踏开关，可以在要使用键盘上的Enter按钮的情况下使用(如图4所示)。

图4　电磁导航主机示图

3.2电磁定位系统

(1)电磁定位板，在平卧患者胸部范围产生均匀的电磁场(如图5所示)。

图5　电磁定位板示图

(2)患者感应三联体，放置在患者胸部，感应导航定位导向管末端的三维位置，与患者呼吸同步，消除呼吸造成的偏差(如图6所示)。

图6　患者感应三联体位置示图

(3)实时定位系统，通过“CT引导”和“CT和视频引导”两种模式，为医生提供实时导航，引导气管内带微传感器的探头到达病灶部位和进行穿刺活检[11-12](如图7所示)。

图7　定位导向管示图

3.3电磁定位组件

电磁定位组件包括定位导向管和延长工作导管。

(1)定位导向管末端含电磁感应器，可感知三维空间位置及方向。塔是个灵活的引导器，其直径为1.9 mm，可按导航指示360o转向，配有一个电磁position及一个位于其末端的方位感应器，在支气管镜检查时将其插入延长工作导管内；属一次性耗材。

(2)延长工作导管为一套管，在支气管镜检查时将其插入支气管镜的工作通道[7]。其最小管内直径为2.0 mm，套在定位导向管外，到达周边病变目标位置后，把定位导向管抽出，延长工作导管变成气管镜工作通道伸延，实现周边病变活检；属一次性耗材。

4　气管内镜定位系统临床应用

气管内镜定位系统用于将内窥工具引导至支气管内预定的目标，且由常规肺部CT扫描确立，使用工具探入其位置，并可探入支气管较深处的目标。目标(损伤处)位于支气管树内部，定位导管及延长工作导管将一直深入到目标所在部位[17]。目标(淋巴结)处于支气管树旁边，定位导管及延长工作导管将深入到支气管树内部离目标最近的部位。因此，无论目标处于支气管树内部或旁边，定位导管及延长工作导管均将留在支气管树内部，并且深入到其内部的某一位置。

4.1虚拟支气管镜检查

(1)在操作程序前将CT或PET/CT扫描图输入系统并标记出目标。气管内镜定位系统的三维立体CT再现图功能可使医师进行虚拟支气管镜检查，并标出目标及定位点。定位点为易于辨认的“路标”，可在虚拟支气管镜检查过程中将CT扫描图及实际解剖过程相联系。若CT扫描图上有特定参量，则可通过支气管树几何示意图构建另一条目标通道。三维地图所示图像为支气管树实际成像，目标通路中有明显标记。支气管镜检查初期，患者的定位决定了PET/CT扫描图与实际解剖的相关性。

(2)当定位导管到达目标后将其从延长导管道中抽回，并将标准内窥工具从延长导管道管口插入，以进行活检或其他检查。在虚拟支气管镜检查中，系统定位组件将记录定位导管末端，并以坐标形式传输到图像数据处理器中，并对数据进行运算、绘出定位导管末端所处位置的连续图及目标位置图，其图像将覆盖在不同纵切面和覆盖患者解剖的CT扫描图，并在支气管镜检查过程中提供实时指导。系统将记录附在患者身上的患者感应器，可即时对患者姿势及定位的改变进行调整。

4.2导航系统

导航系统有两种模式：①仅使用CT图像引导，即CT引导导航；②同时使用CT图像与视频图像，即CT及视频引导导航。在支气管内探测神经末梢损害为用CT引导模式；在支气管内探测淋巴结为CT及视频引导模式。

(1)CT引导导航。含有位置感应器定位导管末端，其所捕获的图像将覆盖CT图像，可操纵定位导管，并将其导航至目标所处位置。当定位导管到达目标后，延长导管道的包络套将固定在特定位置；抽回定位导管，目标通路畅通，可将标准内窥工具从延长导管道管口插入，以进行活检或其他检查(如图8所示)。

图8　CT引导导航影像图

(2)CT及视频引导导航。含有位置感应器的定位导管末端，其所捕获的图像将覆盖CT图像，可获得支气管镜的即时视频图像以及目标的虚拟支气管镜检查图像。二者的结合可操纵定位导管，并将其导航至目标所处位置。支气管镜及定位导管到达目标后，可固定定位导管末端捕获的视频图像，并抽出定位导管，插入内窥工具。该模式可固定图像与即时视频图像，以进行活检或其他检查(如图9所示)。

图9　CT及视频引导导航影像图

4.3工作环境要求

(1)气管内镜定位系统使用前需进行电磁辐射测试和电磁抗扰性测试，设备旁边不宜放置与检查无关的仪器。对于所需仪器则须监控并确保气管内镜定位系统在其使用环境中运行正常。电磁辐射测试标准见表1，电磁抗扰性测试标准见表2。

表2　电磁抗扰性测试表

表1　电磁辐射测试表

(2)应根据通讯设备的最大输出功率，保持便携式及移动式射频通讯设备(发射器)与系统间的最小距离，以防止电磁干扰，其推荐距离见表3。

表3　防电磁干扰推荐距离表

5　结论

ENB技术杜绝了“等候观察”，所有早期病变可以及时发现和精确诊断，避免了病情延误[9-15]。ENB技术的特别之处在于可进行肺部深处病变的微创探查，如同患者肺部的GPS导航系统，可精确引导设备到达可疑病变部位进行活检[16-18]。为了规范气管内镜定位系统的操作与使用，本研究根据气管内镜定位系统临床操作和工作环境要求，总结出该设备在临床应用中的操作程序和规范，对于规范操作设备具有积极的指导意义。

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Research on clinical application of navigation bronchoscopy system

/LI Dan,GAN Feng//China Medical Equipment,2016,13(3):94-98.

[Abstract]Objective:To analyze the clinical application of navigation bronchoscopy system,and improve the accuracy during routine use.Methods:Through discussing ENB,System composition,clinical application and environment,the paper presents the clinical application standard and working environment standard of the navigation bronchoscopy system.Results:Electromagnetic navigation bronchoscopy(ENB)combined with the advantages of electromagnetic technology,virtual bronchoscopy and 3D CT reconstruction,which can perform the accurate localization of peripheral pulmonary lesion and mediastinal lymph node to acquire tissue samples for pathological diagnosis.ENB-guided localization can be used in interventional therapy(local injection or radioactive seed implantation).Conclusion:Navigation bronchoscopy system shows the merit of minimally invasive technique and medical visualization.It is a great progress in interventional pulmonology history.

[Key words]Navigation bronchoscopy system,Electromagnetic;Working environment;Pulmonology history

收稿日期：2015-08-30

作者简介

DOI:10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.03.027

[文章编号]1672-8270(2016)03-0094-05

[中图分类号]R197.324

[文献标识码]A