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        改良鋪巾方法對機(jī)器人引導(dǎo)下立體定向腦深部電極植入精度的影響性研究

        2019-04-25 01:46:32趙克迪王冉單永治安陽
        中國現(xiàn)代醫(yī)生 2019年6期
        關(guān)鍵詞:精度

        趙克迪 王冉 單永治 安陽

        [摘要] 目的 探討改良鋪巾方法對于立體定向腦電圖腦電極植入精度的影響。 方法 回顧性分析2016年4月1日~2018年4月1日我院神經(jīng)外科在不同的鋪巾方法下行立體定向腦電圖杏仁核電極植入手術(shù)59例,共70根杏仁核電極,根據(jù)鋪巾方法分為實(shí)驗(yàn)組和對照組,其中34例手術(shù)患者的40根杏仁核電極為實(shí)驗(yàn)組,使用改良大單鋪巾方法,25例患者的30根杏仁核電極為對照組,使用傳統(tǒng)開顱孔巾鋪巾方法。比較兩種鋪巾方法下杏仁核電極植入誤差。 結(jié)果 實(shí)驗(yàn)組患者杏仁核電極最小誤差0.28 mm,最大誤差4.22 mm,對照組患者杏仁核電極最小誤差0.54 mm,最大誤差9.82,進(jìn)行上述統(tǒng)計學(xué)分析可以得出實(shí)驗(yàn)組杏仁核電極中位誤差1.33(0.71,1.82)mm,對照組杏仁核電極中位誤差1.47 mm(1.04,3.59)mm,兩者行秩和檢驗(yàn),差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.036<0.05)。 結(jié)論 改良鋪巾方法能夠顯著提高立體定向腦電圖腦深部電極植入精度。

        [關(guān)鍵詞] 立體定向手術(shù);SEEG;手術(shù)單;精度

        立體定向技術(shù)是目前神經(jīng)外科領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用的技術(shù),通過結(jié)合影像技術(shù)與神經(jīng)導(dǎo)航技術(shù),應(yīng)用于神經(jīng)導(dǎo)航手術(shù)、顱內(nèi)血腫清除、腦深部電刺激(DBS)、立體定向腦電圖電極植入(SEEG)、顱內(nèi)病變活檢等微創(chuàng)手術(shù),而其中的SEEG手術(shù)在癲癇外科中占有重要地位[1]。隨著影像技術(shù)和工程技術(shù)的發(fā)展,立體定向技術(shù)已由傳統(tǒng)框架系統(tǒng)向機(jī)器人引導(dǎo)下的無框架系統(tǒng)轉(zhuǎn)變[2]。與傳統(tǒng)框架系統(tǒng)相比較,新型的機(jī)器人輔助立體定向系統(tǒng)擁有精度高、操作簡便、手術(shù)入路靈活、影像實(shí)時定位等特點(diǎn),同時能夠創(chuàng)造更好的無菌環(huán)境[3]。我院神經(jīng)外科自2015年引入法國Medtech研發(fā)的機(jī)器人輔助立體定向系統(tǒng)(ROSA機(jī)器人)后,使用ROSA機(jī)器人代替原有Leksell框架系統(tǒng)行神經(jīng)導(dǎo)航手術(shù)、SEEG電極植入、顱內(nèi)病變活檢等手術(shù),其后又參與國產(chǎn)Remebot機(jī)器人系統(tǒng)臨床驗(yàn)證,積累了豐富的機(jī)器人輔助立體定向手術(shù)經(jīng)驗(yàn)。在實(shí)際臨床應(yīng)用中,手術(shù)路徑設(shè)計和手術(shù)操作方法關(guān)系到最終手術(shù)精度。除此以外,手術(shù)巾鋪巾方式和手法也對機(jī)器人輔助下立體定向手術(shù)精度有一定影響。傳統(tǒng)鋪巾方法使用開顱孔巾鋪單,改良鋪巾使用兩塊大單覆蓋。本文就鋪巾方法對機(jī)器人引導(dǎo)下立體定向腦電圖電極植入手術(shù)精度的影響進(jìn)行回顧性分析,現(xiàn)報道如下。

        1 資料與方法

        1.1 一般資料

        在2016年4月~2018年3月我院行機(jī)器人引導(dǎo)下SEEG電極植入術(shù)癲癇患者中,在不同的鋪巾方法下行立體定向腦電圖杏仁核電極植入手術(shù)59例,男41例,女18例。共70根杏仁核電極,根據(jù)鋪巾方法分為實(shí)驗(yàn)組和對照組,其中34例手術(shù)患者的40根杏仁核電極為實(shí)驗(yàn)組,其中男23例,女11例,使用改良大單鋪巾方法;25例患者的30根杏仁核電極為對照組,其中男18例,女7例,使用傳統(tǒng)開顱孔巾鋪巾方法?;颊呔鶠殡y治性癲癇患者且均植入包杏仁核電極的多根電極,部分患者植入雙側(cè)杏仁核電極。兩組一般資料比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),具有可比性。見表1。

        1.2 方法

        1.2.1 機(jī)器人引導(dǎo)下SEEG電極植入? 所有患者均于術(shù)前行64排CT和3.0T MRI掃描,CT取1 mm薄層掃描,MRI 掃描序列包括增強(qiáng)T1WI(3D-T1WI,層厚1 mm),掃描范圍為頭頂?shù)奖羌?,圖形數(shù)據(jù)導(dǎo)入ROSA手術(shù)計劃系統(tǒng)或Remebot手術(shù)計劃系統(tǒng)行電極植入路徑規(guī)劃。電極植入數(shù)量、位置和規(guī)格根據(jù)患者癥狀及EEG、PETCT、MEG等數(shù)據(jù)經(jīng)神經(jīng)外科、神經(jīng)內(nèi)科聯(lián)合討論確定(圖1)。所用顱內(nèi)電極均使用法國Alcis公司立體定向腦深部熱凝電極。患者取仰臥位或側(cè)臥位,氣管插管全身麻醉條件下以Mayfield頭架固定頭部,同時鎖定手術(shù)床高度,將手術(shù)床遙控器關(guān)閉?;颊哳^部注冊完畢后,消毒鋪巾。對照組患者使用傳統(tǒng)鋪巾方式,即使用神經(jīng)外科開顱孔單完成鋪巾(封三圖12A)。實(shí)驗(yàn)組患者使用改良鋪巾方法(封三圖12B),即四塊小巾鋪巾完成后使用兩塊大單重疊覆蓋完成鋪巾;在機(jī)器人機(jī)械臂引導(dǎo)下完成經(jīng)皮露骨鉆孔、單極電凝灼燒硬膜、導(dǎo)向螺釘固定,計算電極植入長度后經(jīng)探針導(dǎo)向植入電極至靶點(diǎn)位置。全部電極植入完成后撤離機(jī)器人系統(tǒng),松解頭架手術(shù)結(jié)束。

        1.2.2 評估電極植入精度? 所有患者均于手術(shù)完成當(dāng)天或次日行第二次1 mm CT薄層掃描。術(shù)后CT影像數(shù)據(jù)與術(shù)前影像數(shù)據(jù)融合,確定實(shí)際電極植入位置。測量實(shí)際電極植入位置與術(shù)前電極規(guī)劃位置的距離,確定植入精度。

        1.3 統(tǒng)計學(xué)方法

        采用SPSS 23統(tǒng)計學(xué)軟件進(jìn)行分析,選取所有患者植入的杏仁核電極的精度數(shù)據(jù),樣本量的計算參考以往相關(guān)資料,選擇α=0.01,β=0.02,兩組樣本資料不符合正態(tài)分布,對兩組患者進(jìn)行Levene檢驗(yàn),兩組患者不具備方差齊性,兩組樣本進(jìn)行兩獨(dú)立樣本秩和檢驗(yàn),連續(xù)性資料,表達(dá)方式以中位數(shù)M(P25,P75)表示,計數(shù)資料采用χ2檢驗(yàn)。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

        2 結(jié)果

        2.1 59例患者共植入杏仁核電極70根精度的比較

        術(shù)前計劃植入70根,實(shí)際植入70根,成功率100%,見表 2。兩組患者數(shù)據(jù)不符合正態(tài)分布,實(shí)驗(yàn)組患者杏仁核電極最小誤差0.28 mm,最大誤差4.22 mm,對照組患者杏仁核電極最小誤差0.54 mm,最大誤差9.82 mm,進(jìn)行上述統(tǒng)計學(xué)分析可以得出實(shí)驗(yàn)組杏仁核電極中位誤差1.33(0.71,1.82)mm,對照組杏仁核電極中位誤差1.47(1.04,3.59)mm,兩者行秩和檢驗(yàn),有顯著統(tǒng)計學(xué)差異(P=0.036<0.05)。對兩組患者進(jìn)行Levene檢驗(yàn),得到假定等方差F值為15.537,顯著性為0.000,兩組患者不具備方差齊性。實(shí)驗(yàn)組34例,對照組25例。部分患者行雙側(cè)杏仁核電極植入,測量數(shù)據(jù)有兩個。未植入側(cè)數(shù)據(jù)缺省。實(shí)驗(yàn)組患者杏仁核電極最小誤差0.28 mm,最大誤差4.22 mm,平均1.34 mm,標(biāo)準(zhǔn)差0.81,中位誤差1.33(0.71,1.82)mm;對照組杏仁核電極最小誤差0.54 mm,最大誤差9.82 mm,平均2.38 mm,標(biāo)準(zhǔn)差為2.03,中位誤差1.47(1.04,3.59)mm。

        2.2并發(fā)癥

        所有患者均無硬膜外出血、硬膜下出血或腦內(nèi)出血等并發(fā)癥。

        3 討論

        立體定向技術(shù)結(jié)合了三維影像和神經(jīng)導(dǎo)航系統(tǒng),在神經(jīng)外科廣泛應(yīng)用;通過立體定向技術(shù)將電極等植入到腦內(nèi)靶點(diǎn),就是立體定向腦電圖(SEEG),這個概念成型于上世紀(jì)50年代的法國Saint Anne醫(yī)院[4]。Talairach使用當(dāng)時已經(jīng)成熟的腦室造影技術(shù),確定AC、PC點(diǎn)的位置,結(jié)合Talairach圖譜,將電極植入到感興趣腦區(qū),實(shí)現(xiàn)解剖-電-臨床相結(jié)合的臨床思路來診斷癲癇。但電極只能采用水平入路,且由于個人血管的變異帶來的出血風(fēng)險,使得此項技術(shù)的應(yīng)用受到很大限制。至70年代出現(xiàn)CT與MRI技術(shù)之后,隨著對神經(jīng)及血管解剖結(jié)構(gòu)更加直觀而清晰的認(rèn)識,立體定向技術(shù)得以進(jìn)一步發(fā)展[5]。SEEG技術(shù)便是其中最重要的應(yīng)用之一。隨著框架坐標(biāo)系統(tǒng)的應(yīng)用,SEEG得以推廣。目前使用較多的框架系統(tǒng)如Leksell等,實(shí)現(xiàn)了電極的多角度植入。隨著醫(yī)學(xué)工程技術(shù)和影像技術(shù)進(jìn)步,出現(xiàn)了機(jī)器人輔助下SEEG電極植入。意大利米蘭Niguarda醫(yī)院癲癇中心,是第一批使用機(jī)器人引導(dǎo)下SEEG電極植入的實(shí)踐者,使用Neuromate機(jī)器人代替?zhèn)鹘y(tǒng)框架系[6]。我院神經(jīng)外科于2015年7月開始使用ROSA機(jī)器人取代既往Leksell框架行SEEG電極植入。其后參與國產(chǎn)Remebot機(jī)器人臨床驗(yàn)證課題,對機(jī)器人輔助SEEG工作積累了豐富經(jīng)驗(yàn)。SEEG電極植入可能有出血感染等并發(fā)癥,出血可能為硬膜外出血、硬膜下出血、腦內(nèi)出血等。在Cardinale報道的一組病例中,報道此類并發(fā)癥發(fā)生率為2.6%[7,8];Gonzalez-Martinez報道的另一組病例中,并發(fā)癥的發(fā)生率為2.5%[9];最近Mullin的一篇Meta分析中提到,SEEG電極植入的并發(fā)癥發(fā)生率為1.3%[10]。輕微的出血癥狀較輕,可能僅僅為頭暈、頭痛甚至沒有癥狀,嚴(yán)重的出血并發(fā)癥可能會引起腦疝等危急情況[11]。在手術(shù)前的電極路徑規(guī)劃中,根據(jù)血管情況選擇安全可靠的電極植入路徑,能夠在很大程度上避免電極觸碰損傷路徑周圍血管,從而避免顱內(nèi)出血并發(fā)癥。高精度的電極植入能夠確保手術(shù)規(guī)劃順利實(shí)施[12]。實(shí)際操作過程中,電極實(shí)際植入位置與計劃目標(biāo)位置之間會有一定的誤差。在毛之奇報道的一組ROSA機(jī)器人引導(dǎo)下SEEG病例中,電極植入的平為均誤差(3.65±1.82)mm[13];有研究報道使用Neuromate機(jī)器人引導(dǎo)下SEEG病例的電極植入平均誤差為(2.04±1.31)mm;Varma報道的22例使用Neuromate機(jī)器人引導(dǎo)下立體定向手術(shù)的平均誤差為3.9 mm[14]。造成誤差的因素有很多,如術(shù)者操作熟練程度、機(jī)器人輔助系統(tǒng)自身精度、注冊方法差異、鉆孔過程中的鉆頭滑動、頭架固定系統(tǒng)的彈性形變等[15]。

        在本回顧性研究中,電極路徑的設(shè)計和植入手術(shù)均由同一經(jīng)驗(yàn)豐富醫(yī)療小組完成,基本可以排除經(jīng)驗(yàn)不足可能帶來的精度影響。使用的立體定向鉆頭有一定彈性,在植入過程中,鉆頭如果與顱骨法向量夾角過大,可能會使其在顱骨表面滑動,從而改變電極植入方向。電極植入腦內(nèi)長度越大,這種方向偏差帶來的影響會越大。本中心的電極植入操作中,此電極入路較為固定,在不同患者之間變動較小,且植入方向與顱骨表面法向量之間的夾角比較小且相對固定,不易引起鉆頭滑動,能把不同患者鉆孔過程中的鉆頭滑動差異造成的精度影響降到最低。故而在本回顧性研究中,選擇杏仁核電極作為精度統(tǒng)計的測量標(biāo)準(zhǔn)。使用機(jī)器人輔助SEEG電極植入時,多使用Mayfield頭架或者Leksell頭架固定患者頭部。由于Mayfield頭架力臂比較長,在外力作用下,會引起不可忽視的彈性形變[16]。在常規(guī)開顱手術(shù)中,這種頭架固定系統(tǒng)的彈性形變對手術(shù)沒有影響,所以其影響往往為人忽略。在機(jī)器人輔助SEEG電極植入過程中,患者信息注冊完成后進(jìn)行消毒鋪巾工作。不恰當(dāng)?shù)匿伣矸绞綍o頭架系統(tǒng)帶來一定作用力,這會帶來額外的精確度損失。經(jīng)過分析和實(shí)際觀察,我們注意到在使用Mayfield頭架系統(tǒng)固定患者頭部之后,并不完全穩(wěn)固。在外力作用下金屬構(gòu)件有彈性形變,患者頭部會有微小移動。經(jīng)粗略測量,在沒有連接機(jī)器人的情況下,頭架移動甚至可能會超過1 cm。連接機(jī)器人連接臂能增加穩(wěn)固性,將可移動范圍減少到毫米級別。患者頭部注冊是在完成固定之后,此時患者頭部并沒有額外的作用力。注冊完成之后進(jìn)行消毒鋪巾,不恰當(dāng)?shù)匿亞问址〞黾右粋€額外的力量,使得本已固定頭部的頭架系統(tǒng)產(chǎn)生彈性形變而移動,且難以判斷移動方向。這種移動在行神經(jīng)外科開顱手術(shù)時,是沒有影響的。但是在精確度要求極高的立體定向手術(shù)中,這種級別的頭部移動是不能忍受的。尤其是植入路徑周圍可能會有血管或其他重要組織。使用傳統(tǒng)開顱孔單鋪單,會給予頭架系統(tǒng)一個外力,使用改良方式鋪單,能很好地避免這種作用力,從而減少患者頭部移動,提高電極植入精度。此外需要注意的是,Mayfield頭架系統(tǒng)并不是為立體定向手術(shù)量身定做的頭架,因此在使用過程中會出現(xiàn)一些意料之外的問題。除了彈性形變之外,頭架本身的穩(wěn)固性也值得懷疑。在實(shí)際使用過程中,我們觀察到患者在Mayfield頭架三釘固定之后仍然會有一定的活動度,使用四釘小兒頭架代替之后,并不能解決活動度問題。使用Leksell四釘框架固定患者頭部,可以比較完美解決活動度問題,但也會給連接系統(tǒng)帶來更大的彈性形變移動。而且,Leksell頭架的固定也是個繁瑣的過程,植入過程中可能會影響個別電極的植入[17]?;颊唠姌O植入手術(shù)結(jié)束時,取下Leksell頭架過程中,可能會觸碰到導(dǎo)向螺釘而引起螺釘脫落甚至斷裂的危險。而且,Leksell頭架很難完成符合規(guī)格的消毒,使得患者可能承受額外的感染風(fēng)險。

        由本研究中可知,使用改良鋪巾方法,減少手術(shù)鋪單過程中頭架形變造成的患者頭部移動,可以有效提高SEEG手術(shù)精度。改良鋪巾方法除了適用于SEEG手術(shù)之外,也可以應(yīng)用于其他立體定向手術(shù),如神經(jīng)導(dǎo)航手術(shù)、顱內(nèi)血腫清除、DBS、顱內(nèi)病變活檢等。通過分析改良鋪巾方法的原理,我們也不難推出如果使用更加輕便的無紡布來代替消毒單鋪巾,相信也可以取得相應(yīng)的精度提升,能夠減少立體定向手術(shù)患者頭架的額外受力,就能夠減少形變,從而提高手術(shù)精度。

        機(jī)器人引導(dǎo)下立體定向電極植入是未來的方向??梢越o手術(shù)帶來便利。在實(shí)際操作過程中,仍然會有一些不能預(yù)料到的實(shí)際問題。與使用傳統(tǒng)開顱孔單相比,使用改良鋪巾方法能夠切實(shí)有效地提高杏仁核電極的植入精度,提高整體立體定向手術(shù)的精度。在實(shí)踐中不斷提出問題,分析問題,解決問題,才能夠使得手術(shù)精度不斷提高,手術(shù)技術(shù)得到不斷磨練,同時使得醫(yī)護(hù)配合默契程度不斷提高,給患者更好的安全保障和最佳的治療效果。

        [參考文獻(xiàn)]

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