电磁导航在颅脑手术中的应用

刘智(北京煤炭总医院 神经外科100028 王嵘(北京天坛医院,神经外科

   摘要:目的 探讨 COMPASS Cygnus电磁导航在颅脑手术中的应用价值。方法 在电磁导航下手术33例,术中实时定位,并配合术中B超,脑电监测等设配实施手术,总结分析。结果 病变定位成功率100%,图像匹配误差:0.883.10mm,平均:1.54mm。术后无明显神经功能损害,无手术死亡。结论  电磁导航能准确进行病灶定位,减少副损伤,导航系统安全、稳定、便携,无视觉阻挡,为微创神经外科手术提供保证。

  关键词:电磁导航 颅脑手术 微创

             

The application of electro-magnetic navigation in craniotomies

            Liuzhi  (Department of Neurosurgery, Bejing Meitan General Hospital,100028),

Wangrong(Department of Neurosurgery, Bejing Tiantan Hospital,100050)

Abstract Objective  To explore the value of the COMPASS Cygnus electro-magnetic navigation in neurosurgeical operactions. Methods  A restrospective review of 33 patients  under the guidance of the COMPASS Cygnus electro-magnetic navigation system to operation, ultrosound scanner and electrocorticography was performed on some patients to locate intracranial lesions.  Results All the intracranial lesions were accurately located, estimated error0.883.10mm,mean fiducial error 1.54mm,no postoperative neurological complication,no operative detath. Conclusion Electro-magnetic navigation system could assist location and decrease operation complication.The navigation system was safe,stable,convenient,and no signal blockage.

Key Words Electro-magnetic navigation  Craniotomies  Minimally invasive neurosurgery

 

微创手术“是二十一世纪的中国神经外科学发展的方向,微创手术应做到解剖微创和功能微创,在切除病变的同时最大程度的保留正常解剖结构。1神经导航技术为微创手术提供了基本保障,它使整个手术过程处于影像学资料的虚拟实时监测中,精确度在2mm以下,保证以尽可能小的损伤完成病变的切除。1986年,Roberts等人发明了第一台神经导航系统以来,手术导航由机械式、光学式向电磁式不断完善发展。2我们应用COMPASS Cygnus电磁导航设备实施颅脑手术33例,效果满意。

 

1   设备和方法

1.1  导航设备:COMPASS Cygnus电磁导航,其计算机系统由Dell Latidude笔记本电脑及LINUX操作系统组成, Cygnus图像导航软件。导航单元由控制器、直流磁场发射器、磁接收器、探针及探针式吸引器、连接支架组成。

1.2   电磁导航操作步骤:

1.21   贴导航标记物:术前一日,患者剃头后,将6-8枚定位标记物(Landmarks)分散贴放在头部不易移动的部位(如耳上,岩骨乳突,顶结节等),避免将标记物贴于正中线上。

1.22进行CTMR或功能MR等影像学扫描。将患者的影像学资料录入导航系统,系统自动进行影像资料的处理,生成头颅三维模型。

1.23   注册:定位标记注册:以一定顺序确认定位标记,尽量准确地点击标记的中点,以获得最佳的精确度。设备连接注册:患者插管全麻后安装头架,以连接支架将直流磁场发射器固定于头架上。定位标记联合注册:用带有磁信号接受器的探针按标记顺序逐一注册患者头部定位标记物,系统会自动显示图像精确范围,匹配误差,尽量确保小于2mm,如图像匹配误差大于4mm应重新进行注册。

1.24  手术切口设计:导航下用探针在患者头皮上描出病变投影边界,据此设计手术切口,确保最小切口面积,减少损伤,出血。对于经典手术入路,如翼点入路、CPA入路按常规设计手术切口,或选用锁孔Keyhole)入路。拆除有菌设备(探针及定位标记物)

1.25  术中导航:头皮常规消毒铺巾后,安装消毒的探针。精确定位点注册:开骨瓣前,在颅骨四周以微钻磨四孔作为精确定位点,此四点应在游离骨瓣以外骨缘上,进入Landmarks模块,以探针按一定顺序注册此四点。可利用精确定位点的再注册(Landmaks Again)使系统更新数据,纠正大部分系统性影像漂移。导航下病变切除:手术过程中,应多次使用探针实时导航,不断验证手术入路的正确性。可利用导航系统的Aim模块,预见入路中的组织和病变。

1.3  临床资料 

1.31 应用COMPASS Cygnus电磁导航完成手术33例,其中动静脉畸形9例、海绵状血管瘤8例、脑膜瘤6例、胶质瘤5例、血管网织网2例、室管膜瘤1例、动脉瘤1例、垂体瘤1例,共计33例。病变直径最小1.2cm,最大6.1cm

1.32  导航数据源:功能MR10例,普通MR22例;CT1例。

1.33  导航操作时间临床资料 术前准备:数据录入:4.5分钟,影像处理及标记注册:11分钟,开颅前准备:设备连接:1分钟,标记物注册:4分钟。

1.34  术中超声波:26例;术中多普勒:3例;术中电生理监测:5例;术中脑电图监测:10

 

2   结果:

2.1  临床预后:术后影像学复查23例颅内占位性病变获全切除;脑血管造影证实9例动静脉畸形全切除,1例动脉瘤夹闭完全。本组无术后血肿及感染,无术后死亡,2例神经功能障碍(轻度偏瘫)。

2.2  导航精确性:有效标志物Marker58枚,平均:6.6枚,图像匹配误差:0.883.10mm,平均:1.54mm,病变定位成功率:100%。

2.3  系统安全及稳定性:导航过程中未发生任何系统崩溃、死机等现象;系统安全性:Liunux系统不会遭到病毒攻击;连接稳定性:连接支架为盘状咬齿结构,未发生支架松脱现象;控制器稳定性:未发生磁场发生器控制失败;磁信号接受器:未发生连接松脱现象;设备匹配性:显微镜工作距离在260mm以上不会影响探针工作。

2.4 系统兼容性:直流磁场不影响麻醉设备及生命体征监测设备,直流磁场不影响术中超声波及多普勒设备,手术头架、头架附加、自动牵开器、常规金属手术器械不影响磁信号接受器工作。直流磁场对部分电生理监测设备及ECoG有一定影响,关闭磁场发生器立即恢复正常。未发现直流磁场对以上设备产生长期影响。手术过程中仅在导航时才开启直流磁场。

 

3  讨论

神经导航为微创手术提供了技术支持,在手术前可以利用影像数据重建得到的三维图像,设计手术入路,个体化手术方案,模拟手术过程,术中可以依靠导航定位病灶深度、范围大小,功能区,依照三维图像从轴位、矢状位、冠状位等实时动态了解手术情况,了解病灶与周围血管、重要结构的组织关系,以最大限度避开功能区,在最短时间内达到靶点,明确病灶切除程度,尤其适于切除深部病灶,避免盲目探查,并可以记录手术影像过程,留取手术资料。

相对于光学导航系统体积庞大,设备笨重,视觉阻挡等不利因素,电磁导航系统的主要优势集中在:1)体积小巧,移动方便,具有便携性,大大缓解手术室空间不足的压力,便于各手术间设备传递;2)无视觉阻挡,术中超声等不受影像,导航工作空间明显降低,感觉不到导航的存在,导航时不需抬升显微镜和其它设备;3)不需参考环,降低系统性影像漂移的发生率,不影响手术显微镜的升降和角度,不影响开颅及显微操作;4)导航精确平均影像匹配误差1.54mm5)设备兼容性良好,直流磁场范围仅覆盖术野周围,不影响绝大多数其它术中设备,直流磁场可随时关闭和开启,不对电生理探测电极和脑电电极片产生影响。

对于影像漂移问题电磁导航由于不需要参考环,减低系统性影像漂移的发生率,另外可以结合术中超声减低结构性影像漂移的发生率3,,较光学导航有一定优势,但同样不能完全避免。依据经验,我们可以参考以下方法来预防结构性影像漂移:1)微钻在骨窗范围外钻四处标记,四点再注册;2)避免过度用力钻骨孔,头钉勿离定位标记过近,可以增加鼻尖等体表标记点,利用术中固定的解剖结构如鞍结节等为参考标志;3)避免脑脊液、囊液等过度释放,防止脑组织过度移位。4,5

   导航系统可以大大提高手术精度,从而缩短手术时间,减少出血、副损伤及并发症,完成真正意义上的微创手术,必将成为现代神经外科手术不可或缺的辅助设备,6使手术效果日臻完美。

 参考文献

  1  王忠诚.二十一世纪的神经外科学——微创神经外科学.中华神经外科杂志,2001171):1-3.

  2  吴子英,黎明.影像电磁导航系统的临床应用.医疗保健器具,2007928-29

  3  Regelsberger J,Lohmann F,Helmake K,et al.Ultrasound-guided surgery of deep seated brain lesions.Eur J Ultrasound,2000,12:115-121.

  4  赵继宗,康帅,王硕等.神经导航和术中脑皮层电图监测切除脑海绵状血管畸形.中华医学杂志,2005854):224-228.

  5  王嵘,赵继宗,王德江等.导航下显微神经外科影像漂移的分析.北京医学,200224155-157.

  6 Raj Sindwani MD,Richard D,Bucholz,MD.The next generation of navigational technology.Otolaryngol Clin North Am,2005,38:551-562.

 

2012年02月27日

电磁导航在颅脑手术中的应用

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