经皮肾镜取石术定位方式的研究进展

廖振文 许汉标

（1.广东医科大学研究生学院，广东湛江 524023；2 广东医科大学附属惠州妇女儿童医院，广东惠州 516001）

自 1976 年 Fernstrom 和 Johansson 对经皮肾镜取石术（PCNL）的最初描述以来[1]，PCNL 已取得明显的进步 。PCNL 是迄今治疗大部分肾结石以及部分输尿管上段结石的首选手术方式，其疗效显著。成功建立通道是PCNL 中最为关键的一步，往往与术中术后出血、动静脉瘘、迟发性出血等并发症相关，其中出血是最易出现亦是最危险的并发症。目前临床上大多采用X 线或B 超定位下建立通道，由于存在各自的优缺点，仍无法避免PCNL 并发症的发生。PCNL 定位方式已取得明显进展，现就相关研究进展综述如下。

1 X 线的研究进展

传统X 线引导具有平面定位准确、成像清晰、简单易学，且能在术中观察残余结石位置等优点，是目前美国大部分泌尿外科医师PCNL 定位的首选方式，但也存在缺乏立体感、穿刺容易损伤周围脏器、不能观察血管且需要接受辐射等缺点。传统上，X 线引导采用“三角测量技术”或“牛眼技术”建立通道。在“牛眼技术”中，针尖和针头对齐，以便在插入之前使用连续透视在目标肾盏上形成点；在“三角测量技术”中，使用透视在多个平面中跟踪针的走向，以将针引导至目标肾盏。牛眼和三角测量技术都使用X 线透视，并将患者和医生暴露在电离辐射下，其中辐射导致恶性肿瘤患病率逐渐升高，为了减少术中辐射以及提高穿刺精准度，目前有许多研究者研发出多种联合X线定位方式。

1.1 逆行输尿管软镜和激光联合X 线引导技术

1983 年，Hunter 等[2]介绍了他们在30 例患者中进行逆行肾造口术的经验，技术的特点是将一根穿刺线放置在逆行导管内，并引导至所需的肾盏中，然后将导管从肾实质、肌肉、筋膜和皮肤穿出，形成逆行穿刺通道，由于当时的技术限制，该方式并未获得普及。随着输尿管软镜的广泛应用，Uribe 等[3]介绍了使用新型激光联合输尿管软镜逆行肾造口术（UARN）模式治疗PCNL：首先，用膀胱镜找到输尿管口，在输尿管骨盆区域经X 线透视指导下置入传感器导线；其次输尿管软镜顺利进入后，将一根金属丝插入肾脏，然后进行肾盂造影和逆行注气，以进行X 线透视检查；接着将270μm 逆行激光光纤传递到选定的肾盏，并通过肾乳头连续发射激光，以形成穿过肾实质、肾脂肪囊、肌肉、筋膜，当激光穿过背面时，可以从皮肤的外部观察到激光点，在激光光纤的引导下，将18 号穿刺针插入所需的肾盏，将激光光纤移开，观察到透明的尿液从针头流出，这证实了选定的杯中有适当的通道。整个穿刺过程在输尿管软镜直视下进行，并始终注意有无穿刺出血。此技术可在直视下确定理想的肾盏位置，大部分泌尿外科医师容易掌握，减少出血风险，并减少了对患者和外科医生的辐射。

1.2 X 线自动定位穿刺技术（ANT-X）

Cadeddu 等[4]在1998 年推出了第一台用于PCNL 接入的机器人设备，使用了安装在手术台上的机械臂插入针头，随后的临床试验很成功，但由于建立时间长，成本高和设置复杂，这些设计没有被广泛用于临床。Oo MM 及其同事研发出最新的机器人肾脏接入设备，即X 射线自动针头靶向（ANT-X），ANT-X 系统适用于俯卧式PCNL，并使用靶心镜进行X 线透视成像。该系统由一个一次性使用的球形关节持针器组成，该球形持针器放置在ANT-X 设备中，ANT-X 设备和C 臂连接到计算机系统，形成一个闭环反馈系统；而ANT-X 通过使用变换投影将图像与安装在设备上针头的实时位置集成在一起，根据这些坐标的相关性，针头会自动对齐以穿刺到选定的目标肾盏中。一旦自动对准完成，医生将针头推进到肾盏中时，持针器就可保持针头角度稳定，使用C 臂来测量穿刺深度，以便完成建立穿刺通道。该技术可提高穿刺的准确性及减少手术时间、并发症，减少对其他治疗的需求，从而节省成本，更重要的是可以减少患者和医疗团队暴露在辐射下。但是，ANT-X 研究结果为时过早，设备仍存在局限性，仍需要大量的实验研究证实并推广。

2 B 超的研究进展

目前绝大部分泌尿外科医生会采用B 超引导建立穿刺通道，相比X 线，B 超不会产生辐射，可实时观察穿刺针的方向，能降低穿刺时穿刺针损伤周围脏器的风险。但是在肥胖患者或未扩张的尿路系统中，仍存在超声成像清晰度差、穿刺针头及组织结构成像困难的缺点。为了提升超声影像的分辨率，有研究者[5]相继提出了通过粗糙化或聚合物涂层来提高针尖的可见性，此外，通过避免气泡，使用足够的B 超凝胶进行成像，可以最大限度地降低干扰，提高图像质量。近期，Usawchintachit 等[6]提出逆行超声造影剂注射可作为PCNL 肾脏穿刺的辅助手段，通过可视化的集合系统，有利于精准穿刺至目标肾盏，特别是对于无积水或肾盏扩张不明显的患者，但仍需进一步深入研究，以证实其临床价值。Thomas 等[7]设立了计算机辅助的肾脏入路立体超声针引导，该系统包含2 种摄像系统，通过在实时图像上叠加指导线来发挥作用，该系统通过改变颜色以提示穿刺位置，绿线表示针被投影通过超声波束的平面，而蓝线表示针的路径不在超声束的平面，并引导穿刺针按此路线进行穿刺。

2.1 SonixGPS 定位

SonixGPS 是一种新颖的实时超声导航技术，我国较早将此项技术运用至PCNL。它借助电磁信号追踪技术，可以动态监测并跟踪穿刺方位。在操作过程中，首先将电磁信号发射装置置于工作区域（15 cm 之内为有效区域），开启GPS 导航模式，移动B 超探头获取理想的超声图像。接着调整穿刺针与超声探头位置，在显示屏上可见穿刺针的具体位置以及穿刺路线。此外还可以通过锁定穿刺目标，设定模拟的穿刺轨迹，术者通过参照屏幕上的穿刺轨迹实施穿刺。作为一项全新的技术，SonixGPS-PCNL 是一项重要的技术创新，能够使术者实施更加精确、迅速、安全地穿刺，适用于肾盏不扩张或者轻微扩张的患者。SonixGPS 系统可以实时观察并跟踪穿刺针的轨迹，提供穿刺精准度，对于初学者尤为有益。但对于初学者掌握SonixGPS 针束对准和校准功能还是需要一定时间的培训，特别是对于超声检查经验较少的泌尿外科医生。

2.2 无线超声定位

由于传统超声仪器体积较大，使用时不方便，术前需用腔镜套进行无菌隔离操作，过程繁琐、影响操作，且价格昂贵等，陈延雄等提出使用便携式无线超声引导建立经皮肾通道[8]，将此仪器通过wifi 把超声图像信息实时无线传输到智能手机或者平板电脑等智能终端，下载配置软件后就可在其显示屏上实时显示超声图像。术中整个过程使用方便快捷，且超声探头精巧，通过临床研究显示，新型便携式无线超声引导PCNL 术具有简便、轻巧等优点，对于有一定积水的上尿路结石患者，无线超声引导可精准、安全穿刺，为PCNL 提供了一种新的引导穿法。由于无线超声尚不具有彩超功能，不能实时显示组织血流情况，图像分辨率较进口大型超声仍有一定差别，现该软件也无大型超声机的穿刺引导线功能。未来需升级无线超声，包括分辨率以及血流成像等问题，需在大样本量的支持下验证其安全性及可行性。

2.3 3D 超声

由于2 D 超声（US）只能在单个成像平面中提供二维信息，在三维空间进行穿刺时容易产生偏差，在2 D US 引导的穿刺过程中，针的可视化受到2 D US 截面显示的限制，不正确的穿刺可能会给穿刺过程带来麻烦，甚至导致严重的并发症。另外，2 D US 不能有效指示针与骨盆-肾盂系统之间的空间关系，对这种空间关系的不完全理解可能会导致建立不正确的经皮肾通道，这可能会使随后的经皮肾镜取石术中的结石清除过程变得复杂。而最新的研究表明，快速发展的实时3 D US 可以准确定位器械，并提供器械与器官之间的三维关系，已成功地用于指导麻醉和神经外科手术等操作操作，Hong 等[9]在对小猎犬的动物研究中，证明与标准2 D US 相比，使用实时3 D US 可以在穿刺过程中始终清晰地显示三维穿刺针，使用3 D US 可显著减少穿刺所需的时间和穿刺次数。

3 其他定位技术

3.1 3D 虚拟导航系统

PCNL 术一般会在术前常规应用CT 来辅助诊断，但是在手术过程中很少使用它来进入肾脏，因为与X 线或B超相比，它会接收更高剂量的辐射。3 D 虚拟导航系统的问世给PCNL 带来另一种定位方式，它能提供穿刺路径、位置、进针角度和深度，以在经皮肾镜取石术期间增强针头的引导，以及接收较少的辐射剂量。Jiao 等人[10]将3D虚拟导航系统运用至PCNL 术，他们使用3D 虚拟syngo iGuide 导航系统来帮助创建针头轨迹，从而对目标肾盏实现实时精准穿刺。由于其设备昂贵以及考虑患者经济利益，目前并未广泛应用。

3.2 电磁引导

目前开发了电磁跟踪系统来辅助PCNL 穿刺。该方式使用穿刺针头和输尿管导管尖端上的芯片作为跟踪信号，计算机软件确定3D 轨迹，该轨迹显示在监视器上，声音和视觉提示都有助于维持正确的针头方向。在第一阶段的研究中，Lima 等[11]测试了用于PCNL 针头插入的Aurora 电磁跟踪设备。首先术中用输尿管镜将导管放置在目标肾盏中，电磁器放置在患者手术区域外以创建电磁场，以跟踪导管和针头电磁传感器的位置。此后，将收集的数据输入的3 D 穿刺软件可指导针头放置。尽管这项技术较为新颖，但该仪器复杂，成本高，迄今并未广泛应 用。

3.3 iPAD 辅助 PCNL 穿刺定位

郭小亮等[12]最近报道了一种使用高分辨率3D 重建和基于标记的跟踪技术来指导PCNL 定位穿刺的技术。它需要术前专用俯卧CT，在肾脏对应皮肤部位周围有5个彩色金属皮肤标记，分割CT 图像，并在iPad 上显示所有相关的解剖结构。穿刺部位由针尖和收集系统的相对位置确定，并通过术中线X 线检查确定。尽管3D iPad 图像不是实时图像，但与金属标记融合可以最大程度地降低对周围结构造成伤害的风险，该技术的局限性是需要术前CT 辅助，并基于整合图像空间的复杂性，需要更深入的研究证实其临床价值。

4 总结

在外科领域技术日趋先进和追求精准操作的时代，PCNL 的定位技术已经取得了巨大的进步，从一开始X 线、B 超的定位，发展至目前超声造影、3D 打印技术、电磁定位、激光定位技术、机器人辅助定位等，都旨在提高手术安全性、疗效，减少辐射量，减少手术并发症，且无论以何种方式辅助定位，都无法避免PCNL 术中术后出血、动静脉瘘、迟发型出血等并发症的发生。在追求精益求精的道路上，未来的新技术仍需要做大量的临床研究实验，来进一步证实其临床价值。PCNL 穿刺和定位技术，始终都是一个研究热点，定位技术的不断创新，将会带来更安全、更理想的经皮肾通道。