电磁导航支气管镜在肺结节诊断及治疗中的应用研究进展

陈 海 张仁泉

肺结节是一类常见的呼吸系统疾病，随着影像技术的不断改进，肺结节的检出率较前明显提高，但是多种呼吸系统疾病均可导致肺结节，因此对于明确肺结节的病因诊断目前仍是临床研究攻关项目之一［1］。肺结节根据结节数目，分为单发结节和多发结节，常在接受胸部CT 检查时意外发现［2］。肺癌在全球癌症排名中是病死率第一和发病率第二的呼吸系统恶性肿瘤，在我国，肺癌的发病率和病死率均为第一，严重影响人民的生命安全［3-4］。随着人民健康意识的增加以及国家对早癌筛查的投入，胸部CT 已逐步取代胸部X 线，成为肺部体检的主要形式之一，以肺结节为表现形式的早期肺癌检出水平随之提高，改善了肺癌患者的远期生活质量，提高了肺癌的早期治愈率［5-6］。胸部CT 对于肺结节的诊断灵敏度达到95% 以上，但是对于早期肺癌诊断的特异度较低，甚至不足60%，临床医师对肺影像学中的结节病灶不能给出准确的解读常会增加患者的心理负担，并且在短期内接受高频次的影像学检查会因增加机体的射线摄入剂量而影响健康［7-8］。因此，对于肺结节患者给予精确的定性诊断具有重要意义。支气管镜下肺病灶穿刺活检是明确病灶病理性质的常见手段之一，现阶段肺结节检出率持续升高，部分影像学高度疑似早期肺癌的肺结节患者因普通支气管镜管径较粗而无法完成末梢支气管周围病灶的活检，而选择胸腔镜下外科手术切除的方式进行活检，术后病理诊断为良性疾病，增加患者机体创伤和国家医疗资源的支出及浪费。电磁导航支气管镜（electromagnetic navigation bronchoscope，ENB）是一种新型的微创诊疗技术，将支气管镜活检技术和电磁导航技术融为一体，在电磁导航引导下选取不同直径的内窥镜探头，能够完成任一位置的肺结节活检，具有准确率高、实时性强、无放射性损伤和无创等优点，在临床的应用也越来越广泛［9］，本文对现阶段ENB 在肺结节早期诊断中的技术方法加以综述，为提高以肺结节为表现形式的早期肺癌的诊断水平提供帮助。

1 ENB技术简介

现阶段适用于临床的ENB 种类较少，我国应用较多的ENB InReach 系统主要为美国Super Dimension 公司研发，由磁导航系统主机、导航定位传感器、导航定位导管、气管镜工作通道延长导管及磁导航电磁板构成［10］。系统操作过程分为术前规划和术中导航2 个阶段［11］。术前规划即将患者胸部CT 资料导入定位系统生成支气管树的虚拟路线图，在术中导航到达支气管树内的病变区域时，电磁场会连续不断地感应定位导向器，依据支气管树线路引导导管到达病变部位，操作过程中系统持续显示导管到病变部位的距离，且病灶的位置信息会持续出现在支气管树路线图中。操作过程中影像图像与患者的真实解剖结构匹配程度称之为配准精度，＞5 mm 就会影响术中导航精度［12］。

2 ENB技术的临床应用

Solomon 等［13］1998 年首次将ENB 技术运用到8 只猪的肺组织中进行研究，发现ENB 下活组织检查提高了外周病变的检出率，同时ENB 下活组织检查阳性率较胸壁体表定位法有着明显的提高，奠定了ENB 在临床中逐步应用的基础［14］。2005 年，国外学者Becker 等［15］报道了29 例肺病灶位于末梢支气管周围的患者接受ENB 引导下的支气管镜肺组织活检，最终有20 例患者明确了病理性质，有效率达到68.9%，此实验为ENB 首次应用于人类，并且整个过程没有出现明显的严重并发症，开创了ENB 技术在临床应用的先河。2007 年，法国里尔大学附属中央医院学者Makris 等［16］在不同的内镜中心对共40 例无手术指征且不能通过经皮穿刺肺活检手段明确病理性质的肺结节患者给予ENB 定位下支气管镜活检，最终39 例患者获得了明确的病理结果，阳性率为97.5%，填补了肺周围病灶活检方式的缺陷。

2.1 ENB 对肺部外周病变诊断应用 周围性肺疾病是指病变位于肺外野，普通支气管镜无法活检病灶，临床上多数采取经皮穿刺肺活检手段来明确病变性质，但是经皮穿刺肺活检操作有针道转移的风险，操作过程中患者处于局麻状态，承受较大的心理压力，整个活检过程对患者配合程度要求较高，偶有患者自行调整姿势而导致气胸、血胸等并发症，同时患者在CT 引导监视下进行此项诊疗，反复定位增加了患者放射线曝光时间，因而CT 引导下经皮穿刺肺活检对患者损伤较多［17］，同时对于直径≤20 mm 的微小病灶，经皮穿刺肺活检难度较大、阳性率较低，不能满足此类结节活检诊断的需要。ENB 系统结合了虚拟支气管镜、现代电磁导航和三维CT 成像技术，经过自然腔道，对患者的损伤较其他有创检查明显降低［18］，能够准确定位微小病灶，且能够精准地引导支气管镜在各级支气管中前行抵达活检部位。张辉军等［19］对64 例肺外周病灶患者行支气管镜肺活检术，试验组患者采用ENB+X 线透视的方式，对照组在X 线透视下进行，研究发现试验组准确率为88.6%，显著高于对照组的62.9%，根据病灶长径进行亚型，分析发现病灶长径≤2 cm 时，试验组确诊率为66.7%，对照组为20.0%；病灶长径为2～3 cm 时，试验组确诊率为100%，对照组为81.8%；病灶长径＞3 cm 时，试验组诊断准确率为94.4%，对照组为63.1%，差异有统计学意义，表明此时采用ENB 更具有优势。Li 等［20］对一名29 岁女性使用ENB结合下一代测序技术进行检测，将其右肺上叶胸膜附近1.1 cm×1.1 cm 的孤立结节诊断为支原体分枝杆菌，表明这种诊断技术在识别周围肺结节，尤其是感染性病变方面显示出巨大的希望。何杰等［21］对ENB 引导冷冻肺活检（electromagnetic navigation bronchoscopy guidance cryobiopsy，ENBCB）以及ENB 引导活检钳肺活检（electromagnetic navigation bronchoscopy guidance lung biopsy，ENBLB）技术对外周型肺孤立性小结节的诊断率以及操作时间进行比较，发现ENBCB 相对于ENBLB，操作时间相对更长，但ENBCB 技术能获得更大的标本，能够提高外周型孤立性肺结节的诊断率，且安全性也良好。

2.2 ENB 在外科手术中的应用 目前早期肺癌多以肺结节形式出现，术前定位在肺结节手术中占有重要地位，现阶段采取较多的肺结节定位方式有Hook-wire 定位法、染色剂定位法、医用胶水定位法和放射性元素定位法［22-23］。上述方法在定位过程中均需要在CT 下多次曝光操作，增加机体放射线摄入，并且在定位后由于疼痛、患者体位变化和不能及时手术等原因造成定位针脱钩、出血和定位标记点消失等不良事件。ENB 是一种新型虚拟成像技术，在肺结节定位中有着较高的准确性和安全性［24］。Fernandez 等［25］对一位右肺上叶磨玻璃样病变的患者采用ENB、染料标记2 种方式进行检查，发现电磁导航的准确性较染料标记而言更令人满意。国内一项研究对243 例患者的251 个可疑结节使用ENB 进行术中定位，有效率达到98.8%［26］。如Masaaki 等［27］将ENB 与虚拟辅助肺成像（vi Virtual-assisted lung mapping，VAL-MAP）技术联合使用，通过ENB 系统形成支气管树的虚拟路线图来进行On-site 调整，大大提高了“肺图”在预测手术区域中的实际效率。同时ENB 具备实时定位功能，在术中可以反复多次的标记定位需要切除的微小结节，减少患者痛苦，减少不良事件的发生。此外，对于不能耐受麻醉的肺结节患者，ENB 可以及时转变治疗策略，对肺结节进行消融治疗。姜艳红等［28］报道ENB 在肺结节消融治疗过程中，消融针能够准确顺利到达肿瘤位置，操作时间短，经自然腔道而无需手术切口，较大程度降低了针道转移风险，提高了治疗安全性。亦有研究报道了ENB 在术中定位的局限性，此项研究对30 例肺结节患者的37 个病灶进行37 次ENB 定位或活检，结节大小中位数为9 mm（IQR：7～13 mm），距胸膜的距离中位数为6 mm（IQR：3～10 mm），其中4 例（12.5%）患者ENB 定位失败，但未出现不良并发症［21］。因此，ENB 对术者的综合素质要求较高，且此项操作费用较高，现阶段在区域医疗中心初步开展，未能普及到基层医院，限制了此项技术的广泛运用。

3 ENB技术应用安全性评价

在使用ENB 技术进行术中定位是一种无创的过程，它从呼吸道进入，经过支气管到达病变部位，而后利用染料在组织间的渗透起到较好的定位效果。该过程一般不会对胸壁以及肺部组织产生损伤，因此，在使用ENB 治疗后患者一般不会有伤口出现，且并发症发生率较低，相对安全［29-30］。但其主要的并发症为肺炎、气胸，且发生率较传统经皮穿刺肺活检等并发症发生率显著下降。Towe 等［31］将ENB 应用于慢阻肺患者的术中定位，对这部分患者进行了回顾性队列研究，发现这些患者的并发症发生率为7.8%，与不患慢阻肺患者的并发症发生率差异无统计学意义。Andersen 等［32］研究发现，即使在不增加辅助性诊断方法的情况下，ENB 仍可在日常环境中以安全的诊断率提供安全的诊断程序，并为其他诊断程序过于危险或未成功的患者提供诊断肺结节的可能性。

由于患者在行ENB 时，需要行全身或局部麻醉，对全麻患者而言，ENB 治疗过程中使用的磁场可能会对使用心脏起搏器的患者产生干扰，影响患者的心电监护过程，从而带来一定的危险，因此，对这部分患者在行ENB 治疗过程中需要密切关注。

4 ENB应用注意事项以及局限性

ENB 诊断结果变异性较大，准确的病理学结果需要有精准的定位、合适的呼吸频率和适宜的潮气量，并且结节所处的肺叶位置亦会影响活检的结果，与结节是否靠近胸膜关系较小。部分患者因为植入心脏起搏器和上半身肢体含有金属物质，与磁导航磁场产生干扰时不仅会影响定位的结果，更有甚者导致体内起搏器功能丧失而危及生命。ENB 操作往往在麻醉状态下进行，术者的熟练程度与麻醉时间和麻醉程度呈正相关，ENB 操作需在经验丰富的医师主导下进行，否则难以安全准确的完成病灶定位，此项操作过程中手术室必须配备急救设备以应对可能出现的心跳骤停、呼吸停止、气胸以及出血等情况，且操作过程中必须为患者提供充足的氧气。此外，ENB 的设备操作流程较多，程序较为复杂，对操作者的要求极高，不仅需要熟练掌握支气管镜运用技能，还需要经过系统的学习曲线培训。现阶段ENB 相关耗材未能完全国产化，使用费用较昂贵，国内只有部分呼吸系统区域医疗中心可以开展此项技术，上述因素影响了ENB 在国内的普及和推广。

5 展望

随着ENB 对外周肺结节的诊断技术的完善成熟，应用过程降低了并发症的发生以及肿瘤细胞种植转移的风险，部分患者能够在诊疗过程中接受同步介入治疗，给不能耐受手术治疗的早期肺癌患者带来希望，在除肺部结节的相关诊断及治疗外，也有将其用于淋巴结活检或癌症病理分期的过程中。随着医学的发展和区域医疗中心的协同建设，ENB 将会在更多的医疗机构得到推广和使用，随着ENB 的深入研究，此项技术将会成为集精准定位、立体放疗粒子植入、精准消融和气管内介入治疗等为一体的介入肺脏病学领域的新利剑，能够更好的服务于临床。