描述
Medtronic美敦力SuperDimension 导航系统
电磁导航+CT三维重建+气道树映射,考虑呼吸气相干扰
全球ENB市场市占率约36%,与Olympus等合计占95%+份额
电磁导航支气管镜(Electromagnetic Navigation Bronchoscopy,ENB)
ENB 是一种利用电磁技术的医疗设备,旨在通过肺的支气管通路定位和引导内窥镜工具或导管。ENB 使用 CT 胸部扫描和模拟虚拟3D 支气管图,医生能够导航到肺内的所需位置从而进行病变部位的活检,或者插入标记以引导靶向放射治疗或引导近距离放射治疗导管。同时,术中需要未被干扰的磁场对指引导管进行实时定位。
操作流程(以美敦力的 SuperDimension 导航系统为例):
术前规划路径:胸部薄层 CT 扫描,扫描层厚为1 mm-1.25 mm,层间距为0.8mm-1.0 mm,扫描层数 50 层-690 层,图像分辨率 512×512,并以DICOM格式并刻录光盘,用磁导航系统术前计划电脑读取光盘,重建虚拟支气管,标记隆突,右主支气管、右肺中叶、右肺下叶、左主支气管、左肺下叶五个注册点,设定目标病灶,寻找到达目标病灶的路径并做标记。32最终由支气管镜医师确定的最佳对齐视图,然后一旦勾勒出初步计划,就可以通过VB 导航系统将绘制的路线可视化,显示出将在过程中看到的视图。 需要注意的是准确的术前规划和识别通向目标病变的路径取决于输入CT图像的质量,不同的导航设备对于术前 CT 扫描精度的要求有所不同。
术前准备:将已规划好路径的数据复制到电磁导航系统主机,在患者身下置入定位板并将其与系统连接,将三联体传感器分别置于患者胸骨角及双侧第8肋骨与腋中线连线处,确定其位于磁场中,按照电磁导航EWC 长度标记活检钳。另外,superDimension 电磁导航系统需要确保在大约60 厘米半径范围内没有磁场以减少系统误差,并且将包含电磁场发生器的定位板放置在患者的床垫下、一组放置在前外侧胸腔上的垫子,以实现传感器的自动配准和精确跟踪。
术中导航:系统根据术者的判断同时显示多个屏幕,包括CT 视图、MIP视图、动态 3D 视图、尖端视图、局部视图、矢状 CT 视图。术者利用其信息判断选定的目标、预先规划的路径以及到目标中心的距离。在导航过程中EWC与LG一起到达目标病变。其中导管有各种预成型曲线,范围从45°到270°,用来应付具有急性气道分支点的病变,且在理想状态下规划路径是确定的。活检:当到达病变位置时,EWC 被锁定,指引导管被撤回。活检工具以类似于通过导管鞘的方式通过 EWC,抵达病变位置进行取样。
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电磁导航支气管镜技术,让“无创治疗早期肺癌”成为可能——SuperDimension-InReach
肺癌是全世界发病率最高、死亡率最高的疾病。而通常在诊断出患有肺癌时就已是中晚期的比例高达到80%,这也让肺癌的早期检测与筛查成为了医学界的焦点。
美敦力SuperDimension-InReach系统
(图片来源:网络)
电磁导航支气管镜(ENB)是最新一代的支气管镜导航技术,结合电磁导航、虚拟支气管镜和 CT 图像三维重建等技术,可实现实时导航,大大提高活检的精确性,推动了肺癌早期诊治的深刻变革。电磁导航内镜相比常规支气管镜,可以进行更深入诊断,由探头引导可进入更细微的支气管甚至直至肺泡,进行病理活检取样、病灶标记定位和微创消融治疗。
superDimension公司发展历程
(图片来源:探针资本)
SuperDimension公司于1995年在以色列创立,其i·LogicTM 系统采用电磁导航支气管镜,可微创引导定位肺脏及纵隔淋巴结深处病变,其年销售额约为3千万美元。该公司2012年被柯惠以3亿美元收购,2015年随柯惠被美敦力收购。
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肺部介入手术机器人 图源Auris h

电磁导航支气管镜诊断肺外周病变技术规范的中国专家共识
由于文献中缺乏关于新型ENB系统临床应用和诊断结果的证据,该共识仅代表专家组对一般建议的一致意见,而没有对证据水平和推荐强度进行分级。本共识是通过讨论达成,仅作为专家建议。
禁忌症
与经胸壁穿刺活检相比,ENB是一种相对安全的技术。其并发症常来自于TBLB操作本身,而非ENB。因此,ENB的主要禁忌症与TBLB和常规支气管镜检查相同,包括:(一)近四周内急性心肌梗死;(二)活动性咯血;(三)血小板计数<60×109/升或未纠正的凝血障碍;(四)血流动力学不稳定;(五)严重呼吸衰竭(氧分压<60mmHg)(六)疑似肺动静脉瘘、动脉瘤、血管瘤或肺囊虫病的病变;(七)其他心血管危险因素(恶性心律失常、不稳定型心绞痛、高血压危象、重度肺动脉高压、颅内高压、急性脑血管事件、主动脉夹层、主动脉瘤);㈧怀孕;(九)严重精神疾病;和(十)全身虚弱或其他不符合TBLB的情况。
新型ENB系统
LungCare ENB系统由一个带有计算机软件的工作站、一个电磁定位板、一根定位导丝和一根体位探测器组成(图1)。
计算机软件能够进行详细的路径规划,并创建支气管树的3D视图和虚拟图像,实时显示定位导线尖端的位置。电磁定位板的尺寸为1800毫米× 570毫米× 89毫米,放置在患者背部下方,由此发射电磁波。定位导线的尖端包含一个传感器探头,其位置可以在电磁场中跟踪并显示在监视器上。定位导丝有四种不同外径(0.75、1.15、1.45和1.95毫米)(图2),可与不同尺寸的穿刺针和导管鞘(GSs)及支气管镜(图3)结合使用。体位探测器用于收集呼吸幅度信息,并提供传输到工作站的连续术中匹配。三根体位探测器一端连接到附着在患者胸部的三个电极片,另一端连接到工作站的信号采集器。
径向支气管内超声(R-EBUS)
两种类型的R-EBUS探头建议与ENB联合使用,包括外径分别为1.7和1.4毫米的UM-S20-20R和UM-S20-17S(奥林巴斯)。
取样工具
取样工具包括活检钳、细胞刷、穿刺针和冷冻探头。
辅助设备
常用的辅助设备是带有或不带有3D成像功能的C臂,但C臂并非总是必要的。常规的活检或刷检可以在没有C臂引导的情况下进行,但针吸活检或冷冻活检建议在透视下进行,以确保操作准确和安全性,减少气胸和出血风险。
应告知患者ENB的目的、成本效益、益处和潜在风险,并在手术前提供书面知情同意书。术前检查与常规支气管镜检查相同。术中,必须监测患者的心电图、血压、脉搏和血氧饱和度。患者携带的任何金属物体和移动通信设备都应在手术前移除,以免影响导航精度。
麻醉
ENB可以在有或没有适度镇静的局部麻醉或全身麻醉下进行。全身麻醉建议使用喉罩。术前评估将使麻醉师能够根据每个患者的情况和取样方法选择最合适的麻醉和气道管理方法。
建立术前静脉通路
静脉通路应在术前建立,以方便术中用药,静脉通路应在术后恢复期保持留置。
胸部CT
患者应进行薄层增强胸部CT,层厚为0.5-1毫米,间隔为0.5-1毫米,图像分辨率为512×512像素,符合DICOM医学图像和相关信息格式国际标准。
规划
胸部CT数据被传输到工作站,以重建肺的轴状、冠状和矢状三视图以及虚拟支气管树。支气管由软件分割,但如果支气管不能自动分割,则可以人工进行分割。目标病灶根据其大小和形状进行描绘,显示在三视图和虚拟支气管树上。一旦定位了目标病灶,软件会自动创建到达病灶的最佳路径。校正点可以设置在支气管镜能够到达的最远端支气管内,以便能够在实时导航过程校正潜在的偏差。
术中工作流程
标本可以通过不同的支气管镜检查方法获得。基于病变的位置和特征选择最佳方法。常用的方法是细支气管镜检查结合ENB-EBUS与GS (ENB-EBUS-GS),或超细支气管镜检查结合ENB-EBUS。ENB引导下的TBLB可以在透视或不透视的情况下进行。X线透视的主要作用是确认已经到达病变部位,并监测取样过程。下面详细描述了带GS的细支气管镜和不带GS的超细支气管镜的使用。
ENB联合有/无透视辅助的细支气管镜检查
导管鞘准备
将超声探头、定位导线、细胞刷和活检钳插入到GS中,并将其远端置入适当的位置。然后,使用卡锁标记近端(图4)。
注册
支气管镜检查结束后,将支气管镜保留在隆突处,同时插入带着GS的定位导丝。然后,支气管镜被推进到左主支气管和右主支气管,然后拉回主气管以完成配准。该软件自动建立虚拟支气管树图像,然后将其与支气管镜检查期间观察到的真实图像进行匹配。软件会显示匹配度,当匹配度低于80%时,应重新注册。然后,操作者在等待三个呼吸周期(如监视器上的呼吸曲线所示)后,根据软件提示的路线,将支气管镜引导入目标支气管,以确保有规律的呼吸节奏,从而减少校正误差。
实时导航
ENB系统提供多个平面重建图像,包括水平状、矢状和冠状CT图像、虚拟3D支气管树和虚拟支气管镜检查图像,以从不同角度实时跟踪和观察定位导线的尖端相对于目标病变的位置。ENB系统进一步实时描绘了定位导线尖端到PPL中心的精确距离。在实时导航过程中,如果由于CT到实际人体的差异而偏离路线,可以通过预先设置的校正点进行校正。如果支气管镜在导航期间不能继续前进,操作者需要沿着导航路径向目标继续推进定位导线。定位导线是否到达病变可通过观察定位到线的尖端和PPL中心之间的距离、不同维度的CT图像、3D虚拟支气管树和虚拟支气管镜图像来确定。
获取EBUS图像
当定位导线到达目标病灶时,操作者将其从导管鞘中移除,导管鞘仍保持在原位。将超声探头自导管鞘置入,并根据超声特征确认探头是否已经到达病变部位,以及探头是位于病变部位内部、附近还是外部。操作者调整位置以获得典型的超声图像,并在B型模式下测量病灶大小,获得图像。如果使用透视,则在测量前确认探头位置正确。
接下来当超声探头刚好接近病变时,标记GS的位置。如果使用透视检查,此时应获得超声探头位置的另一个图像,作为取样工具到达病灶的参考。然后取出超声探头,保持GS位置不动。
标本采集
操作者将细胞刷和活检钳随导管鞘置入,分别获得细胞学和组织学标本。如果使用透视检查,先前拍摄的探头位置的透视图像可用作调整活检工具位置的参考。按照以下顺序获取标本:刷检、活检、刷检、冲洗。至少应收集五个可见样本。取样后,将GS留在原位约一分钟以防止出血,然后退出。用生理盐水冲洗GS,收集冲洗液进行细胞学或微生物学检查。可以进行快速现场评估(ROSE)来评估样本合格性和初步检查结果。对于没有支气管征的病灶,可以使用穿刺针获取细胞学样本。
撤出支气管镜
如果没有观察到出血,从气道中退出支气管镜。X线透视可用于在操作结束前排除气胸。
视频1演示了ENB-EBUS-GS的标准化操作流程。
ENB联合超细支气管镜检查(有/无透视)
常规支气管镜检查、配准阶段和导航阶段
常规支气管镜检查以及配准和导航阶段的操作方式与细支气管镜检查相同。由于超细支气管镜不能与GS联合使用,所以定位导线直接从支气管镜的工作通道插入(图3C)。
取样工具的准备
操作者将细胞刷和活检钳调整到与原超声探头相同的水平,并用卡锁标记近端(图5)。
撤出支气管镜
如取样后没有观察到出血,可以将支气管镜从气道中取出。X线透视检查可用于在手术结束前排除气胸。
以前的研究报告称,在TBLB期间,1%至6%的患者发生气胸,其中40%至70%的患者需要经肋间引流。最新的R-EBUS诊断PPLs的荟萃分析报告了0.7%的气胸发生率。气胸发生率与患者年龄和TBLBs数有关。Durakovic等人报道,在PPLs的患者中未使用GS和透视的R-EBUS检查中气胸率低于2%。因此,没有必要在支气管镜检查后对患者进行常规的胸部x光检查。但是,如果患者有症状,且怀疑有气胸,应尽快进行胸部x光检查,以确认或排除诊断。
这些患者气胸的处理遵循既定的指南。保守观察是没有明显呼吸困难的少量气胸患者的治疗选择。大量气胸和/或呼吸困难需要积极干预(针吸或胸腔引流管)。
出血
出血是接受活检患者的常见并发症。据报道,TBLB导致的轻度至中度出血概率为0.8%。TBLB的严重出血发生率高于支气管内活检,但总体风险较小,大多数病例可自行缓解或通过内镜下注射肾上腺素或冰盐水控制。治疗基于出血的严重程度,并应遵循相关指南。
缺氧
在大多数患者中,支气管镜检查期间低氧血症是短暂的,不需要特殊的干预。如果认为有必要,低氧血症可以术中在局麻下鼻/咽导管吸氧或全麻手术中的机械通气来控制。
肺部感染
术后发热多数是非感染性急性炎症反应引起的,通常是短暂的,会自行消退。细菌感染少见,据报道,在R-EBUS与GS联合使用的术后肺部感染率仅为0.5%。如果患者持续发热超过24小时或白细胞计数增加,应考虑进行微生物学检查和抗生素治疗。支气管镜检查前预防性使用抗生素不能预防肺部感染。
R-EBUS的建议
磁导航可以准确引导支气管镜到达目标病灶。然而,由于收到呼吸运动和体位的影响,术前CT扫描构建的虚拟支气管树与实际支气管树并不完全一致。因此,当导航显示到达目标时,需要确认工具来核对目标病变位置。很少有研究比较关于ENB+R-EBUS相比单独ENB是否能提高诊断率。Eberhardt等人报道,在总共118名患者中,ENB联合R-EBUS在无透视的情况下的诊断率为88%,高于单独使用ENB的诊断率(59%)。此外,一项关于ENB的研究表明,联合R-EBUS定位病灶比不用具有更高的诊断率。但NAVIGATE研究报告显示,ENB联合R-EBUS和单独使用ENB的诊断率分别为70.6%和76.4%,根据多变量分析差异不显著。值得注意的是,在NAVIGATE研究中,91%的患者使用了透视。因此,R-EBUS的作用可能被X线透视所取代,这可能解释了ENB单独使用和ENB联合R-EBUS在诊断率上没有统计学显著差异。
尽管如此,先前的研究已经证明了R-EBUS在诊断PPL中的积极作用。R-EBUS通常用于确定病变的位置,在TBLB中有独特的优势。它表明了支气管和目标病灶之间的关系,并在不将患者暴露于辐射的情况下基于图像特征来定义病变的性质。这对GGO病变或被肋骨、心脏和横膈膜遮挡、透视下不可见的情况下特别有价值。因此,我们推荐在ENB引导的TBLB中使用R-EBUS来辅助PPL诊断。
透视检查的建议
应用常规支气管镜检查诊断PPLs通常在透视下进行,对周围型病变直径<2和>2cm的敏感性分别为34%和63%。随着引导支气管镜检查的出现,诊断率显著提高。R-EBUS和ENB联合诊断肺癌的敏感性分别为72%和71-82%。透视在TBLB中的作用是引导和确认GS、R-EBUS和取样工具到达目标病变,以识别GS或取样工具的位移,并监测取样过程。但是,上述引导和确认作用可以由ENB和R-EBUS实现。在这种情况下,透视的主要作用是监测活检过程。研究表明,无透视辅助的R-EBUS引导TBLB是有效的,尤其是对直径>2cm的病变。ACCP指南表明,ENB引导的TBLB可以在有无透视引导下进行,是对R-EBUS的补充。理论上,当薄层CT上确认PPL有气管通向或邻近时,就无需透视下进行TBLB。因此,ENB联合R-EBUS引导下TBLB的PPL诊断时,无需透视检查。然而,我们建议对一些难以诊断的情况下(如小病灶和易受活检工具移位影响的病灶,以及易发生与手术相关并发症的病灶)或进行穿刺或冷冻活检的病灶使用透视检查。
取样工具的使用建议
取样工具应根据PPL的特征和位置进行选择。相对较小的1.5毫米钳子已广泛应用于1.7毫米工作通道的超细支气管镜检查和EBUS-GS支气管镜检查中,对PPL具有高诊断率。然而,对于GGO病变,建议使用标准活检钳或超细冷冻探针。GGO病变需要大量样本来诊断。与小钳子相比,标准活检钳或超细冷冻探针可以提供更多的样本,特别是超细冷冻探针对于GGO病变能获得更高的诊断率。在没有支气管通向或邻近的PPL中,建议使用穿刺针,因为用钳子获取活检标本非常困难。
ROSE的使用建议
一项纳入少量研究的荟萃分析表明,ROSE可以提高R-EBUS诊断PPL的敏感性。一项前瞻性随机对照研究表明,ROSE可提高诊断率,缩短R-EBUS诊断PPL的手术时间。活检工具无法通过电磁导航实时定位。ROSE对手术过程中获得的标本提供及时反馈。因此在进一步证明其价值之前,如果可以评估标本的可用性,我们建议使用ROSE。
建议摘要
(1)推荐细支气管镜联合新型的ENB和GS用于PPL诊断。
(2)在PPL诊断中,建议在ENB引导的TBLB中联合使用R-EBUS。
(3)在ENB-EBUS-TBLB诊断PPL时,X线透视检查不是必需的。但对于难以诊断的病变、穿刺或冷冻活检时建议使用。
(4)根据PPL的特征和位置选择合适的取样工具。
(5)如果可以,建议在ENB引导的TBLB中使用ROSE诊断PPL。



















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