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磁导航技术在鼻前颅底微创外科手术中的应用

标签:颅底肿瘤 医学科普 | 作者:章如新 | 发表时间:2012-11-29 18:05:15

磁导航技术在鼻前颅底微创外科手术中的应用

复旦大学附属华东医院耳鼻咽喉科 章如新

一、概述

1. 手术导航系统已成为当前最前沿的研究领域之一:

手术导航系统,是将病人术前或术中影像数据和手术床上病人解剖结构准确对应,手术中跟踪手术器械并将手术器械的位置在病人影像上以虚拟探针的形式实时显示,使医生对手术器械相对病人解剖结构的位置一目了然,手术导航系统是计算机技术、立体定向技术和图像处理技术结合发展的产物,现已适应微创外科的需要,逐步广泛应用于神经外科、耳鼻喉科的手术。使外科手术更快速、更精确、更安全。

2 国内外应用现状

从全球来看,德国和美国在手术导航的研究中处于领先地位。一方面,德国是世界上最早发明手术导航系统的国家。复旦大学附属华东医院耳鼻咽喉科在国内率先引进国际最先进磁导航技术,应用在鼻前颅底微创外科手术获得成功。

二、手术导航的发展历史

手术导航经历了机械式、光学式、电磁式三个发展阶段。

1986年美国Roberts 医生发明第一台神经外科手术导航系统,通过框架确定脑组织结构的空间位置。

1992年出现光学导航系统,通过红外线跟踪定位手术器械,而器械上的光学反射球反射红外线并被红外摄像机捕捉,再经计算机处理在人体解剖影像上的位置。光学导航的最大缺点是设备笨重,所占手术室空间太大,手术中实施导航时常因术者、手术室人员及手术器具的遮挡,而影响导航效果。

1996年推出影像电磁导航系统。

电磁导航与光学导航相比较有其明显的优势。首先,电磁导航无光线信号阻挡的局限,术中可以自由地使用手术器械,而不用担心阻挡光信号的接收;第二、电磁导航系统比光学导航系统明显轻便,可自由移动,更利于在术中接入系统,而且操作相对简单;第三、光学导航系统对手术器械有一定的要求,而电磁导航则没有这方面的限制;第四、术前的CT扫描及手术过程中患者戴上定位头架,可实现自动注册,即令患者的影像与实际扫描部位一致。

三、基本原理及机器介绍

1.影像手术导航系统的设计原理源自 GPS(Global Positioning System) 全球卫星定位系统。它的设计原理是现代影像技术、立体定向技术与先进的计算机技术,包括无线电和信号学等相关领域有机结合的成果。

2.电磁导航系统通过安放在人体上的电磁发射器发射器,发射相当于1/3地球磁场强度的电磁波,而位于手术器械末端的电磁接收器捕捉到的电磁波,与手术器械相连的导航工作站根据不同的磁场强度确定不同的空间位置。

3.手术导航系统是利用数字化扫描技术所得到的病人术前影像信息(CT 、MRI 、C型臂X光机等影像) 通过媒介体( MO磁光盘、CD-R光盘、DAT磁带等) 输入到工作站中,工作站在经过高速运算处理后重建出病人的三维模型影像,手术医生即可操作相关软件(神经外科、耳鼻喉科等) 在此影像基础上设定手术计划路线进行术前计划并模拟进程,手术过程中系统动态追踪手术器械相对病人解剖结构的当前位置,并明确显示在病人的三维影像资料上,手术医生通过高解像度的示屏从各个方位( 轴向、矢状位、冠状位、术野前方透视层面等) 观察到当前的手术入路以及角度、深度等各种参数,从而最大限度的避开危险,在最短的时间内到达靶点病灶,大大减少病人的失血量与手术创伤以及并发征,完成真正意义上的微创手术。

四、临床应用与适应症

1.导航下鼻-鼻窦手术:

鼻息肉切除、

鼻窦开放术、

鼻腔鼻窦肿瘤切除术、

2.导航下鼻眼相关手术:

视神经减压术、

眶减压术、

眶壁修复术、

3. 导航鼻内镜下鼻前颅底手术

前颅底肿瘤切除修复术

脑脊液鼻漏修补术、

经蝶窦垂体肿瘤切除

4. 导航鼻内镜下鼻咽部手术

五、磁导航技术应用于手术中的优点

术中使用影像导航系统具有以下优点:

① 在术中出血、解剖变异等情况下可帮助医师正确判断局部解剖标志;

以往颅底禁区手术已不再是禁区,为手术的安全保驾护航

② 可以缩短手术时间,提高复杂手术的成功率,降低并发症;

更快、更直接的到达术区,准确性及精度更高

③ 提高住院医师对解剖结构及手术部位的了解,利于医师之间的学术交流;

④ 增加医师在复杂手术时的信心。

六、展望

手术导航系统将向机器人导航、与虚拟现实技术方向发展,机器人导航使得手术导航系统不再只是一种辅助工具而是能够独立完成外科手术。它大大提高了手术的精度,从而最大限度的避开危险区,在最短的时间内到达靶点病灶,大大减少病人的失血量与手术创伤以及并发征,极大地提高手术成功率。


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主任医师 教授

上海华东医院

耳鼻咽喉科

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