北大医院泌尿外科 IUPU
近年来，随着泌尿系结石发病率的不断上升，如何高效、安全地治疗肾结石成为泌尿外科领域的重要科学问题。经皮肾镜取石术（PCNL）是治疗复杂性肾结石的标准技术之一，其通过在影像引导下进行精准穿刺，建立手术通道，为肾结石的清除提供了微创路径。随着医工结合领域的快速发展，多种新兴技术正逐步应用于PCNL，极大地提升了穿刺的安全性与成功率。本文将全面分析经皮肾穿刺技术的现状与未来趋势。
一、传统技术的局限与挑战
自1976年首次报道以来，PCNL技术已经历了40多年的发展，成为治疗大于2cm肾结石、尤其是复杂鹿角形结石的主要选择。然而，传统的X线和B超引导技术在实际应用中仍存在显著局限性。
图1 经皮肾穿刺示意图
X线透视引导具有图像清晰、易于定位肾脏与结石的优点，但其存在辐射暴露问题。B超引导技术能够避免辐射问题，且成本较低，但其二维图像在显示软组织细节时不够清晰，视野狭窄，容易因患者呼吸或组织变形而影响穿刺精度。针对以上问题，一些新型的穿刺导航技术逐渐应用于PCNL手术。
图 2 超声引导下的徒手穿刺导航
二、新型穿刺导航技术的兴起
SonixGPS导航系统
SonixGPS导航系统[1-3]是基于电磁追踪的超声引导系统，能够实时追踪穿刺针的位置，即便针头与超声图像不在同一平面上，医生也可通过虚拟轨迹调整针的位置和角度。相比传统B超，SonixGPS系统可显著提高复杂手术的精确性，并减少术中并发症。
三维实时电磁导航系统
Rodrigues等人开发的三维实时电磁导航系统[4]通过磁场发射器和电磁传感器精确定位穿刺针，并将实时三维图像与纤维输尿管镜直视结合。不仅能够减少辐射暴露，还简化了穿刺路径的规划与调整，显著提高了穿刺的成功率和安全性。然而，这类电磁系统在复杂电磁环境中可能会受到干扰，且在实际临床应用中，设备成本和学习曲线仍是推广的障碍。
增强现实和多模态影像引导技术
随着医疗影像技术的飞速发展，增强现实和多模态影像引导技术正逐步进入临床应用领域。Rassweiler等团队开发的iPad辅助穿刺技术[5]通过将术前的CT三维重建图像与术中的实时影像结合，医生可以精确规划穿刺路径，并减少术中误差。iPad辅助系统能够清晰显示肾脏的三维解剖结构，特别适用于复杂解剖或多发性结石病例。
实时虚拟超声引导系统
Hamamoto等人探索的实时虚拟超声引导系统[6]通过将术前将患者增强CT图像重建为肾脏多平面重建图像，再将患者的超声图像与肾脏多平面重建图像进行融合，使两者图像同步重叠，在重建融合的图像指导下进行经皮肾穿刺，并在纤维输尿管镜直视下调整。该技术可以提高经皮肾穿刺的精准性，有效减少穿刺并发症。但CT检查增加了患者的辐射量，而且技术较为复杂。
Microperc技术
Microperc技术是可视穿刺系统在临床中的典型应用之一。通过微型光纤穿刺针，医生可以实时观察穿刺路径，并利用钬激光对结石进行碎裂。这一技术在减少术后并发症和提高结石清除率方面展现出显著优势，尤其适用于直径小于1.5cm的肾结石。然而，对于较大结石，Microperc技术仍面临操作难度，且术中可能因集合系统压力过大导致视野模糊，影响手术成功率。
3. 未来展望：智能导航与AI的融合
随着人工智能和深度学习算法的进步，PCNL手术的智能化和自动化前景广阔。通过AI对手术影像的实时分析，医生可以获得更加精准的穿刺建议，进一步减少术中失误。此外，AI还可以基于患者个体解剖数据，自动规划最佳穿刺路径，减少医生的工作量。
未来的PCNL技术将朝向多模态影像融合和AI驱动的路径自动规划与穿刺自动化发展。通过整合CT、MRI和超声等多种成像技术，医生在术中将实时获取更全面的解剖信息，AI算法能够自动分析并规划最优穿刺路径，并自主完成精准穿刺操作。期待为患者带来更优的治疗体验与更好的预后。
经皮肾穿刺导航技术的不断创新为泌尿外科领域带来了全新的治疗思路。从传统的X线与B超引导技术，到电磁导航、增强现实和可视穿刺系统，现代技术正逐步提升手术的安全性与精准度。随着AI与多模态影像技术的深入融合，未来的PCNL手术将更加智能化、自动化，为更多复杂病例提供个性化的治疗方案。
[1] Kopac DS, Chen J, Tang R, Sawka A, Vaghadia H. Comparison of a novel real-time SonixGPS needle-tracking ultrasound technique with traditional ultrasound for vascular access in a phantom gel model. J Vasc Surg. 2013;58(3):735-741. doi:10.1016/j.jvs.2013.03.007
[2] Li X, Long Q, Chen X, He D, He H. Assessment of the SonixGPS system for its application in real-time ultrasonography navigation-guided percutaneous nephrolithotomy for the treatment of complex kidney stones. Urolithiasis. 2017;45(2):221-227. doi:10.1007/s00240-016-0897-2
[3] McVicar J, Niazi AU, Murgatroyd H, Chin KJ, Chan VW. Novice performance of ultrasound-guided needling skills: effect of a needle guidance system. Reg Anesth Pain Med. 2015;40(2):150-153. doi:10.1097/AAP.0000000000000209
[4] Rodrigues PL, Vilaça JL, Oliveira C, et al. Collecting system percutaneous access using real-time tracking sensors: first pig model in vivo experience. J Urol. 2013;190(5):1932-1937. doi:10.1016/j.juro.2013.05.042
[5] Rassweiler JJ, Müller M, Fangerau M, et al. iPad-assisted percutaneous access to the kidney using marker-based navigation: initial clinical experience. Eur Urol. 2012;61(3):628-631. doi:10.1016/j.eururo.2011.12.024
[6] Hamamoto S, Unno R, Taguchi K, et al. A New Navigation System of Renal Puncture for Endoscopic Combined Intrarenal Surgery: Real-time Virtual Sonography-guided Renal Access. Urology. 2017;109:44-50. doi:10.1016/j.urology.2017.06.040
微信号：IUPU
图文：许超杰
排版：徐纯如
校对：郝 瀚
