CT三维立体全身穿刺定位装置的研发及临床应用研究*

李 杰 王先国 雷 鸣 李 宇 张山燕 周 远

CT三维立体全身穿刺定位装置的研发及临床应用研究*

李 杰①*王先国①雷 鸣①李 宇①张山燕①周 远①

目的：探讨CT三维立体全身穿刺定位装置的研发以及用于经皮肺穿刺的临床意义。方法：构思CT三维立体全身穿刺定位装置，将88例经皮肺穿刺患者随机分为观察组和对照组，每组44例。观察组应用研制的CT三维立体全身穿刺定位装置引导穿刺，对照组采用传统的CT引导徒手穿刺，两组由同一位经验丰富的医师操作。穿刺后留针CT扫描，观察穿刺一次命中率、穿刺时间、确诊后的阳性率对照、气胸和肺组织出血情况以及CT重复扫描次数情况，并进行对比分析。结果：观察组穿刺一次成功率为100%，平均穿刺时间为5.5 min，确诊后的阳性率为97.7%，气胸发生率为15.9%，肺组织出血发生率为36.4%，平均CT扫描3.0次。对照组穿刺一次成功率为52.3%，平均穿刺时间为11.3 min，确诊后阳性率为68.2%，气胸发生率为35%，出血发生率为52%，平均CT扫描5.0次。结论：CT三维立体全身穿刺定位装置设计新颖，操作简单，精确度高，应用于临床可提高穿刺成功率，缩短穿刺时间，减少CT扫描次数和并发症的发生，值得推广。

三维；立体；全身；CT引导；穿刺定位装置；研制；临床应用

DOI∶ 10.3969/J.ISSN.1672-8270.2015.08.010

[First-author’s address] The Second Ward Chemotherapy, Shandong Taian Tumour Hospital, Taian 271000, China.

随着CT设备在医院诊疗中的普及应用，CT引导下的定位穿刺诊断和治疗越来越多，由于CT具有分辨力高等优势，其介入活检和治疗已经广泛地应用于临床[1]。影像检查发现肺内肿块需明确病理诊断时常需要行CT引导下的穿刺活检，以往徒手操作较多，通常按照CT扫描给出的冠状面角度进行穿刺[2]。当有肋骨或肩胛骨遮挡或需避开血管时，穿刺点确定后往往在冠状面和矢状面均存在因角度问题而给徒手穿刺带来的难度。目前，国内外同行发明研制了多种引导装置，即先进的Pinpoint激光导向框架式引导装置和穿刺引导架。Pinpoint激光导向框架式引导装置价格昂贵，要求的CT设备配置高，在国内基层医院很难推广，而国内报道的穿刺架多为二维技术，只能在人体的冠状面上标注进针角度和进针深度，应用受到局限。为此，本研究研发出CT三维立体全身穿刺定位装置，已获得国家专利，并对其临床应用进行探讨。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2011年1月至2014年3月在泰安市肿瘤防治院住院的88例患者，将其随机分为观察组和对照组，每组44例。观察组中男性29例，女性15例；年龄43～69岁，平均年龄54岁，＜45岁10例，≥45岁34例；肿瘤直径为1.9～5.0 cm，平均直径为3.1 cm。对照组中男性27例，女性17例；年龄41～70岁，平均年龄53岁，＜45岁9例，≥45岁35例；肿瘤直径为2.0～4.0 cm，平均直径为3.2 cm。所有患者均CT发现肺部占位病变，痰脱落细胞检查和支气管镜检查不能明确病理需行经皮肺穿刺明确诊断。

1.2 纳入与排除标准

(1)纳入标准：年龄＜75岁；KPS≥60分、ECGO＞3分；需要明确病理的肺部占位性病变；有可测量病灶，病灶直径≥1.0 cm。

(2)排除标准：严重的慢性病患者；心肺功能差的患者；凝血障碍的患者。

1.3 设备研制方法

CT三维立体全身穿刺定位装置包括支撑架、水平定位架、竖向定位架、指针和穿刺引导套管，其中水平定位架呈圆弧形，在水平定位架圆弧顶点的外侧设置有万向球头，在水平定位架的圆弧形内侧中部固定连接有连接杆，连接杆的另一端设置有穿刺引导套管和竖向定位架，所述的穿刺引导套管下端与横板的前端铰接连接，其上端设置有可拆卸连接的指针，穿刺引导套管与连接板的连接处设置有紧固螺钉(如图1所示)。

图1 穿刺架设计平面图

CT三维立体全身穿刺定位装置的支撑架由底座和竖向设置的立杆1组成，立杆1为可伸缩式结构，水平定位架2呈圆弧形，在水平定位架2圆弧的外侧设置有万向球头，万向球头通过连接套与立杆1连接，即连接套一端与万向球头连接，另一端套在立杆1外侧并设置有紧固螺钉进行连接，连接套可沿立杆1上下滑动以便于调节高度，从而调节水平定位架2等零部件的高度。水平定位架2弧形上刻有从中心点开始向两端的0～60o刻度线，在水平定位架2的圆弧形内侧中部固定连接有连接杆6，连接杆6与水平定位架2在同一平面上，连接杆6的长度为水平定位架2弧形的半径，6的另一端设置有穿刺引导套管5和竖向定位架，竖向定位架由横板3和弯板4组成，横板3的前端与连接杆6铰接连接，其后端搭靠在水平定位架2上，弯板4呈1/4圆弧形，弯板4一端与横板3的后端固定连接；另一端翘起，弯板4上刻有角度线，通常刻0～90o的角度线，角度线自弯板与横板的连接处起始，其圆心为连接杆6的始端。弯板4与横板3形成的平面与水平定位架2呈垂直；所述的穿刺引导套管5下端与横板3的前端铰接连接，其上端设置有可拆卸连接的指针，指针搭靠在弯板4上，穿刺引导套管5与连接板的连接处设置有紧固螺钉。本实施例中，水平定位架2为半圆形，在水平定位架2上刻有角度线，并且是由中心点开始分别向两端刻有0～60o的角度线，其圆心为连接杆6的始端，这样可以方便医护人员进行测量和操作。在穿刺引导套管5上刻有尺寸线，方便医护人员观察进针深度。在水平定位架2的两端均设置有水平仪，一个纵向设置，一个横向设置，方便观察水平定位架2是否保持水平，确保设备的水平度，若遇到地面或设备不能达到水平时，可通过万向球头进行调整(如图2所示)。

图2 纵轴矢状面水平定位架示图

1.4 手术方法

(1)观察组手术方法。穿刺前行CT扫描，扫描前指导患者呼吸深度保持一致，吸气相末扫描。CT屏幕上选取穿刺点，一般选择肋间隙进针，避开纵膈、血管、心脏及膈顶。测出冠状面和矢状面的成角及进针深度。常规消毒铺巾安装消毒过的穿刺架，根据穿刺针的粗细选择合适的套管，将穿刺套管末端对准穿刺点，在穿刺架上移动竖向定位架对准矢状面的角度(头脚侧)，拨动与穿刺套管连接的指针对准冠状面(前后侧)的角度，旋紧穿刺套管固定螺丝；局麻成功后嘱患者按照之前的训练吸气屏住呼吸，沿穿刺套管进针穿刺，进针迅速，到达刻度后移走穿刺架，行CT扫描证实穿刺成功后进行针吸或者穿刺枪切削活检。

(2)对照组手术方法。采用常规的徒手穿刺方法，准备方法与观察组相同，穿刺时不使用穿刺架，按照CT给出的角度和深度目测穿刺。穿刺后例行CT扫描验证是否成功。不成功则需调整角度重复穿刺，成功后进行相应的针吸或穿刺枪切削活检。

1.5 观察指标

(1)一次穿刺成功率。CT穿刺后扫描验证，针尖在瘤体内即为成功。

(2)平均穿刺时间。术前准备时间不计，消毒开始至验证扫描穿刺成功取得病理标本后时间。

(3)病理准确率。肺部占位穿刺结果与临床最后确诊结果对比。

(4)气胸发生率。术后1 h胸透观察是否有气胸发生，根据压缩比例决定是否处理。

(5)出血发生率。术后CT扫描证实，毛玻璃样、云絮状、致密渗出样出血，代表不同程度的出血。

1.6 统计学方法

采用SPSS 19.0分析软件对收集到的数据进行处理，计量资料采用均数±标准差(x-±s)表示，平均穿刺时间及CT扫描层数采用秩和检验。组间比较采用t检验，计数资料采用x2检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组穿刺成功率、气胸、出血及病理准确率的比较

观察组患者一次穿刺成功率为100%，病理准确率为97.7%；其中气胸7例，发生率为15.9%；出血6例，发生率为36.4%。对照组患者一次穿刺成功率为52.3%；病理准确率为68.2%；其中气胸15例，发生率为34.1%；出血23例，发生率为52.3%，两组各项指标相比其差异有统计学意义(x2=27.58，x2=3.879，x2=14.864，x2=13.582；P＜0.05)，见表1。

表1 两组患者穿刺成功率、气胸、出血及病理准确率比较[例(%)]

两组患者气胸压迫＜40%，不予处理，压迫＞40%给予胸腔穿刺闭式引流，抗生素应用。出血患者给予常规止血药物观察。两组均无重大并发症发生。

2.2 两组平均穿刺时间及扫描层数的比较

观察组患者平均穿刺时间为5.5 min(术前准备不计，消毒开始算起)；平均CT扫描3.0次18层。对照组患者平均穿刺时间为11.3 min；平均CT扫描5.0次30层，两组平均穿刺时间及扫描层数相比其差异有统计学意义(t=5.13，t=7.89，P＜0.05)，见表2。

表2 两组患者平均穿刺时间及扫描层数的比较(x-±s)

患者左肺占位病灶周边穿刺即存在冠状面角度也存在矢状面角度，故未显示针身和针尾(如图3所示)。

图3 左肺占位病灶周边穿刺CT图

患者右肺占位穿刺只有冠状面角度(如图4所示)。

图4 右肺占位穿刺CT图

患者左肺占位穿刺，穿刺枪取病理(如图5所示)。

图5 左肺占位穿刺CT图

患者右肺巨大占位针吸细胞学检查如图6所示。

图6 右肺巨大占位穿刺CT图

患者左肺占位胸前穿刺存在矢状面角度如图7所示。

图7 左肺占位胸前穿刺CT图

患者右肺占位背后穿刺如图8所示。

图8 右肺占位背后穿刺CT图

3 讨论

3.1 CT引导经皮穿刺发展状况

CT分辨力高，可重复扫描，定位准确，价格适中，显示胸腔脏器清楚，在三维重建后还可在屏幕上多方位模拟穿刺进针角度和深度，增加一次穿刺成功率，有效避免重要脏器的损伤，已被广泛应用于全身各部位穿刺活检或介入性治疗时的导向[3]。传统的徒手穿刺是在CT扫描后，在屏幕勾勒出进针路线和深度，穿刺者徒手目测进行穿刺，要求穿刺者有丰富的经验，穿刺进针后要撤离机房，CT扫描验证，不成功需调整进针角度和深度后再次操作，需多次往返机房，多次扫描，虽然经过技术改良，但至少需要两步进针[4-5]。重复操作多针道穿刺造成损伤加重，操作时间长则会增加感染机会，误差较大时甚至造成误伤脏器出现危险。Pinpoint系统应用于CT引导下的穿刺活检或治疗定位精确、操作稳定是CT介入治疗的一大进步。但设备昂贵，技术操作要求高，且对CT设备要求高，基层医院难以普及[6-7]。简易充气式CT介入外固定辅助器避免了术者直接接触X射线的危险，但穿刺的角度不能显示，器械本身有碍穿刺的实施[8]。以上两种技术的不足包括：①Pinpoint系统的机械臂不能随患者进入扫描区，激光引导和外固定辅助器引导均无法在进针前确认穿刺针的位置和方向；②有时为了选择肋间隙进针和避开肩胛骨、膈肌、纵膈等影响穿刺针道的脏器，不得不选择在冠状面有角度的同时，矢状面也会有角度。然而，目前许多CT设备扫描是在冠状面进行然后三维重建，不可能进行斜行层面的扫描和激光灯定位，导致给以上设备带来引导的难题。

3.2 肺穿刺和气胸出血的关系

肺穿刺并发症中气胸较多，其报道各不相同，发生率为10%～40%[9-10]。病灶越是远离胸壁，气胸发生率则越高[9-11]。穿刺针的粗细直接影响着气胸的发生率，有报道统计，采用18 G和19 G穿刺针穿刺，其气胸发生率分别为38%和23%，差异有统计学意义[12-13]。肺穿刺后产生气胸有3种漏气途径：①经皮至胸膜腔；②经损伤的肺实质和脏层胸膜进入胸膜腔；③两种途径同时发生的结果。

胸壁有很好的回缩性，拔针后迅速回缩封闭创口；穿刺中胸壁组织会产生出血、组织液的渗出也会封闭伤口。因此，肺穿刺时经胸壁进入的气体很少甚至可以不计。穿刺对脏层胸膜和肺实质的损伤造成气体进入胸膜腔是气胸发生的主要原因。尤其是慢性肺病的患者由于长期的炎症等慢性病变造成胸膜质量的下降，弹性降低，如肺气肿、肺大泡及肺纤维化等患者肺穿刺后更容易发生气胸[6]。肺主要是由血管和气管组成，每支支气管和肺泡避均有血管伴行，肺穿刺无法避免肺血管的损伤，其肺出血的发生率约为29%[7]。因此，提高一次穿刺成功率，避免多次重复穿刺是预防气胸和出血发生的主要手段。

3.3 穿刺定位装置的技术特点

穿刺定位装置特点为：①引导装置独立，不依赖于CT床，移动方便，不影响CT扫描；②可拆卸利于消毒处理；③备有多内径的穿刺套管，方便多种穿刺针和微波天线等穿刺工具的应用；④在人体的冠状面、矢状面及进针深度三维空间随意精确调整，可从人体的左右前后任何位置进行操作。装置固定稳固、操作简单放心、穿刺精准。由于提高了一次穿刺的成功率，避免多次进针对胸壁、胸膜及肺组织的重复损伤，故可减少气胸、出血及感染等并发症的发生。避免重要脏器的损伤，减少重大并发症的发生，增加安全性，同时可避免医疗纠纷的发生。

4 结语

CT三维立体全身穿刺定位装置设计新颖，操作简单，精确度高，应用于临床提高穿刺成功率，缩短穿刺时间，减少CT扫描次数及并发症的发生。同时，投资低廉，要求CT设备配置不高，值得在临床中应用推广。

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The Research and development of puncture locating device of three-dimensional concept of whole body guided by CT and the research of lung puncture in clinical application

LI Jie, WANG Xian-guo, LEI Ming, et al
China Medical Equipment,2015,12(8)∶29-33.

Objective∶ To investigate the development of needle positioning device of threedimensional body was guided in the CT and applied in lung puncture of the clinical research. Methods∶ To develop a device of three-dimensional concept of body which used puncture location under the precise guided by CT. 88 cases of lung biopsy patients were divided into two groups randomly: observation group and control group were 44 cases. Observation group used CT which used three-dimensional body device to puncture location, Control group used conventional CT-guided puncture. Two groups were operated by the same experienced physician. Observe puncture hits, puncture time, the contract of positive rate which had diagnosed, pneumothorax, pulmonary tissue hemorrhage by CT scan, analyzed different CT scan results. Results∶ One success rate reached 100 percent in observation group, the average puncture time were(excluding preoperative preparation, counting the puncture time after completed disinfection) 5.5 minutes, of which were diagnosed the positive rate reached 97.7%, pneumothorax was 15.9%, lung tissue bleeding rate 36.4% ,the average CT scan were 3 times; one success rate of control group was 52.3%, the average puncture time were 11.3 minutes, of which were diagnosed the positive rate reached 68.2%, pneumothorax was35%, bleeding rate was52%, the average CT scan were 5 times. Conclusion∶ CT-guided needle positioning device of three-dimensional body is novel design, simply operation and high accuracy. It is worth promoting to clinic by improve the success rate, shorten the puncture time, reduce the number of CT scans and complications.

Three-dimensional; The whole body; CT-guided; Puncture locating device; Research and development; Clinical applications

1672-8270(2015)08-0029-05

R812

A

李杰,男,(1964- ),本科学历，主任医师。泰安市肿瘤防治院化疗二科，研究方向：肿瘤化疗及微创治疗。

2014-08-08

山东省泰安市科学技术发展计划(201340629)“三维立体全身CT精确引导穿刺定位架的研制及临床应用研究”*专利：国家实用新型专利(ZL201320763143.9)

①泰安市肿瘤防治院化疗二科 山东 泰安 271000

*通讯作者：15653800156@163.com