[转帖]MRI在手术计划与手术中的导向作用

手术计划与手术中的导向  

  动态MRI方法和导向为外科导向和治疗靶点及监控提供了基本的影像学工具，这些工具增强了外科医师的计划能力和通过术前及术中所采用的计算机产生的三维影像来完成介入，为医师创造逼真的三维环境，包括病人的相应解剖能被定向、勾画及人机对话处理图像。     横断二维图像有利于诊断目的。通常，尽管没有三维成像，放射科医师仍然可作出诊断。如果三维成像可以为诊断提供有利条件时，象在复杂的脊椎或骨盆骨折，一般都可以有足够的时间来完成三维重建图像。同样，三维影像重建为手术前期，模拟和术中导向，所需断层的影像重建时间并不十分重要。如果在术中需要行三维成像，无论如何影像处理必须实时或接近实时，两者都需要有效的计算办法。这样才可扩大微创治疗的应用范围，缩短病人痊愈的时间。三维计划和引导的计算机方法常采用下列步骤：1、影像分节，2演绎，3、病人解剖的影像记录，4、显示，5、外科医师和显示信息的相互作用。
    影像分节经计算机处理，开始于对不同组织阶层的识别或选择。第一步，如果是自动化，则需要高效能计算机和高速计算使之基本上达到立即显示彩色编码数字解剖。分节通常是根据交互式识别解剖部位，用手工或自动的方法，以卷积获取的图像资料变换为所属的解剖图像。数据的三维演绎，可通过计算机显示解剖结构等，可采用多种技术完成。在这些最初的分解和步骤后，三维图像必须通过计算机或投影仪显示，将病人在手术中需要定位（强化真实度）的相应解剖区域定向，互相对照。精确测定几何图形转变与图像正确匹配，称之为病人或病人的记录。这在许多影像导向操作是极端重要的，没有正确的记录，图像不能为操作提供正确的路径。
    尽管外科医师在人体的解剖范围内不能自由地操作，为外科治疗计划所采用的准真实人机对话和强化真实度显示，可以为介入放射学专家从三维分节、处理和演绎影像中在实际数据形式内灵活地进行导向或移动。在影像空间内能跟踪手术和介入工具（针、钳、刀），并把它们作为参考位置来获取不同角度的影像层面，选择图像角度，可以进行不仅实时而且完成正确的操作。              　　　
　　　介入性MRI的导向和靶点   放射诊断的定位基于相关的解剖。空间结构操作，使用或不使用多幅图像，要有参照图。两者间作相应的对照，了解他们所使用的器械与相关解剖的位置。既往立体定向技术仅被神经外科所采用，但是目前采用同样的原理进行全身活检取材的精确定位。体内切除或消融肿瘤的微创治疗减少了所需要的病检材料，破坏了原始肿瘤的解剖边界。唯一解决这个问题的方法是确定肿瘤的生物学特性和在影像监控下进行一系列细微的活检来确定肿瘤的确实的范围。这被认为立体定向是处理肿瘤诊断和治疗十分重要的理由。设备的应用，尤其MRI是解决获得正确的病理样本和微创处理两者矛盾的唯一途径。我们应采用最佳的影像设备，或多种设备的综合应用来识别靶点和确定它的空间范围。影像综合技术能改善靶点的清晰度和定性。MRI和CT的联合使用、正电子发射断层扫描、单光子发射计算机断层扫描、或血管成像对肿瘤的特性和范围确定有极大的帮助。
    安装在仪器上的传感器起辅助定位作用，需要他们提供位置信息计算出清晰的轨迹。在开放性磁体系统中，能用无框架的立体结构方法来确定靶点位置。立体定向开始是用于神经外科，是在一个工具或仪器（在活检时，针架）表层安装发光二极管（LEDs）作为定位用。这些发光二极管（LEDs）产生不可见的红外线，由三个传感器（距发光二极管LEDs约1ｍ处）检出，并经简单的三角法进行定位。据此跟踪的方法，介入性MRI计算机控制台跟踪针尖仪器的位置和腔内仪器轴线的连续信息。
    如果能与发光二极管（LED）和位于成像区上方的传感器之间建立直接光学连接，就可以对任何工具或器械进行跟踪。有一种方法，在常规MR的轴位－冠状位－矢状位层面上可产生对准确定仪器针尖的位置。而另一种方法是像超声探头一样的工具，影像光学跟踪工具的轴向产生。这一装置的最大优点是：由PIXSYS仪器轴确定的图像层面可以在无需移动工具本身的情况下进行变换。用通话器与技师联系，医师能获得在0度、90度或垂直于工具轴平面任何角度的图像。光学跟踪工具的位置和选择相关图像平面提供交互式的方法去确定靶点、分辨出轨迹、选择可改变的进入路径。例如在做活检中，经确定包括进入、靶点的层面，在解剖上没有问题时穿刺针即可进入靶点。
    采用影像引导作一次性定位及到达靶点是无框架立体结构的重要特征。在开放性磁体采用PIXSYS时，不需要多个步骤记录病人的解剖影像，确定轨迹、完成活检的标记图像。在这简化的操作中，通过影像容积作间隔扫描，采用附加发光二极管（LEDs）的仪器，直到发现适合的图像或轨迹。当仪器是一个组织活检针柄时，如：需要立即根据针的行径在图像上连续显示而作靶点定位。因为在组织活检中对针柄作了定位，针将在图像上处于同一平面（尽管组织活检针的弯曲可能导致一些失真）。
    肿瘤可通过交互式图像层面取样和采用针尖像靶点来定位。观察与针轴相关垂直层面可以得到围绕穿刺针径路周围组织的正确解剖情况。穿刺针予置计划或模拟轨迹可以用作进针时靶点定向，随后比较实际进针途径和计划轨迹。进针时虚拟成像不仅有机会作轨迹纠正，而且可代替在无横断面监控的活检情况下代替深度测量。绝大多数的组织活检时的成像是采用每1到2秒重复一次的梯度回波，意味着足够的分辨率。
    较早描述的PIXSYS跟踪方法仅适应于刚硬的设备，至少有一部分位于体外，在该处，仪器固定的发光二极管（LEDs）可被传感器跟踪。采用光学的方法是不可能跟踪易弯的针尖设备（导管、引流管、可弯曲的内窥镜）。Dumoulin等开发了一种在MRI系统内可跟踪易弯的设备或仪器的一种MR特性跟踪方法。用一小金属线环贴在导管的尖端或其它可改变形状的可弯曲设备上，作为RF接收线圈在连续矩形判读磁场梯度脉冲时担当一个射频（RF）接收线圈和测知组织周围空间特殊射频（RF）。针尖设备的进展能被此MRI针尖显示在先前获取的影像平面内显示。也许，针尖的位置可以用来动态地选择图像平面。外科策略的改进直接关系到最佳进入路径和为治疗采用能量控制损伤的空间范围。介入放射各种类型的MRI引导设备（包括外科遥控设备、计算机辅助介入工具、能量释放装置）这些设备运作的反馈极大程度上依赖于图像引出的信息。