CN108648592A - 一种激光穿刺引导***的人体模型训练操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光穿刺引导***的人体模型训练操作方法，使用时包括以下步骤：(1)激光角度选择***垂直归零校正；(2)首先在定位CT图像上，确定穿刺点和取样靶区，测量计划穿刺角度和深度；(3)设定好投射角度后，旋转激光角度选择***角度盘到相应角度，再通过滑轨，将激光线进行水平移动，使其通过标记好的进针点；(4)穿刺时先将针尖固定在标记好的穿刺点上，前后移动针杆的位置，当其被激光线照亮时，虚拟穿刺路径就建立起来了。

Description

一种激光穿刺引导***的人体模型训练操作方法

技术领域

本发明涉及一种激光穿刺引导***的人体模型训练操作方法。

背景技术

肺癌是最常见的恶性肿瘤，肺也是最容易转移的部位。由于肺部肿瘤的影像学常缺乏特异性，在CT引导下进行经皮肺穿刺活检仍然是重要的诊断手段之一，尤其对于外周型肿块，获取的样本还可被用于基因检测用于指导靶向治疗。经皮肺穿刺技术也是肺小结节电视胸腔镜切除术前Hookwire钢丝定位及肿瘤粒子植入治疗等治疗的技术基础。不同于超声实时引导，徒手穿刺常是非常耗时的，尤其当病灶体积小或位置深时。

为了提高穿刺精度和效率，很多学者开发了多种辅助穿刺***：从低成本的简易持针装置，到需要集成到CT扫描硬件并与***软件进行通信的复杂的机电***，例如机器人穿刺***，电磁或激光导航***等。这些***除了高昂的价格外，***消毒和复杂的图像配准，更使手术过程异常繁琐。另外，激光导航***还需要在CT室天花板上安装固定轨道，改变机房结构的需求难以被医院管理者所接受，安装在扫描机架上的激光定位装置也面临着类似的问题。

目前CT引导下的PTNB仍然绝大部分为徒手穿刺技术，穿刺角度的控制完全依赖于操作者的经验。常需反复CT扫描以帮助调整穿刺针的位置，故而是非常耗时的，尤其对于小而深的病灶或新手。很多学者设计了各种装置来改善徒手穿刺时的角度控制，明显高了穿刺效率，但它们都是基于CT平台的。与常规活检只要到达病灶就可以相比，核素功能影像介导的靶区选择，需要将穿刺针精确投送到指定的摄取区，因而对操作者的技术要求更高。

还有人设计了通过量角器，在人体模型人体模型表面的皮肤表面量出入针角度。但是这样一方面要求徒手穿刺者的操作水平比较高，另一方面穿刺时，在入针点上有量角器，对无菌消毒具有负面影响。

发明内容

本研究针对SPECT/CT平台特点，设计了一种结构简单的激光导航辅助穿刺***(Laser navigation system，LNS)，并进行了基于SPECT/CT平台上的融合影像介导的PTNB验证研究，提出一种在入针之前不需要接触患者皮肤表面的、可以方便准确建立入针通道的、即使是新手也可以准确把握穿刺角度和深度的激光导航辅助穿刺***。为了让学员掌握这种穿刺***，需要设计一种人体模型训练方法。

本发明采用如下的技术方案：

一种激光穿刺引导***的人体模型训练操作方法，其特征是，包括：

CT机、穿刺针、激光投线器、可旋转刻度盘、水平滑轨和底座；

所述旋转刻度盘垂直、可移动地放置在水平滑轨上，所述激光投线器同轴设置于旋转刻度盘内，使得激光投线器投射的光幕和旋转刻度盘旋转平面保持垂直，所述水平滑轨固定在设有水平调节器的底座上，所述底座正对CT机(这样水平滑轨就正对CT机，使得激光投线器投射的光幕和CT机保持垂直)，且处于人体模型平躺入CT机时头顶外侧的位置，使得激光投线器投射出的光幕从头部向脚部照射，所述水平滑轨和CT扫描床底面保持水平(这样激光投线器和可旋转刻度盘的移动轨迹就是和CT扫描床底面保持水平，使得激光投线器和可旋转刻度盘无论如何移动，激光投线器投射的光幕都是和人体平躺在CT扫描床时，头顶和脚底的连线保持平行)，所述激光投线器由电池驱动，所述激光投线器可投射波长为400-700nm的红色或绿色的多道密集激光束组成的扇形光幕；

该操作方法包括以下步骤：

1.术前胸部CT结果进行初步设计，人体模型平躺入CT机、身体头顶和脚底的连线和CT机纵向中心线保持平行，将金属定位格栅放在预设穿刺区域人体模型表面后行定位CT扫描，再进行SPECT图像采集；SPECT原始图像应用Astonish程序重建断层后，与CT图像进行融合，以预设病灶且有安全穿刺路径部位作为计划取样靶区，在CT图像上确定人体模型表面的皮肤穿刺点(该穿刺点到计划取样靶区之间无重要血管、重要神经、骨骼，即穿刺针从该穿刺点刺入并且到达计划取样靶区时，路径上不会遇到重要血管、重要神经、骨骼)并在CT图像上测量相应的穿刺角度(人体模型表面的皮肤穿刺点和计划取样靶区之间的连线与铅垂线之间的夹角)和深度(人体模型表面的皮肤穿刺点和计划取样靶区之间的连线距离)；用黑色水性笔在人体模型表面标记好皮肤穿刺点——在CT图像上确定好人体模型表面的皮肤穿刺点，并且将该穿刺点在人体模型表面标记好是一个现有技术，主要是在CT图像上数出穿刺点位于哪个金属定位格栅(CT图像上有金属定位格栅的造影标记)之间，然后在人体模型表面相应的金属定位格栅上就可以很容易的找到该皮肤穿刺点——期间人体模型保持***不动；

2.激光角度选择***垂直归零校正；

3.旋转刻度盘将激光投线器投射出的光幕扭转到相应角度(穿刺角度)，再通过滑轨，将旋转刻度盘进行水平移动，使激光投线器投射出的光幕通过人体模型表面上标记好的进针点(线性光幕从头部照射在向上平躺的人体上，侧视时，线性光幕通过人体模型表面的皮肤上标记好的进针点)；

4，准备穿刺之前先将穿刺针的针尖固定在标记好的穿刺点上(不需要刺破人体模型表面的皮肤)，前后移动针杆的位置(针尖不动)，当其被激光线照亮时(此时穿刺针的角度＝线性光幕角度＝穿刺角度＝人体模型表面的皮肤穿刺点和病灶之间的连线与铅垂线之间的夹角)，虚拟穿刺路径就建立起来了。

进一步的，第(2)步的激光角度选择***垂直归零校正具体为：

2.1通过调节底座的高度，将水平滑轨调整为水平；

2.2使光幕或者光墙调整到垂直零度，此时旋转刻度盘显示为零度；

2.3打开CT激光定位灯，在CT扫描床机架上显示出CT激光投射定位线；

2.4沿水平滑轨移动激光投线器，使其投射的光幕或者光墙与CT激光定位灯投射的纵向定位激光线完全重合(此时激光投线器投射的光幕和人体模型平躺在CT扫描床时，头顶和脚底的连线重合，因为造CT片时，CT激光定位灯投射的纵向定位激光线是和人体模型平躺在CT扫描床时，头顶和脚底的连线重合的。)

按照标准流程进针穿刺；达到计划穿刺深度后进行CT扫描，确认针尖的位置，并进行活检操作。进针穿刺时可根据预设病灶大小及位置决定一次穿刺或分步进针。

本发明的技术效果在于：

本发明所涉及的一种激光穿刺引导***的人体模型训练操作方法，操作灵活便捷，精确度高，大大提高了医疗工作人员的工作效率及准确度。

初步的研究结果显示，与单纯徒手穿刺相比，本方法可以减少53％的CT引导扫描次数，从而也缩短整个PTNB操作时间，降低了患者的辐射。穿刺操作时间的缩短，也意味着操作者所受到的来自患者自身的电离辐射的减少。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明激光穿刺引导***硬件的摆放位置示意图；

图2为本发明实施例1的穿刺步骤图；

图3为本发明操作实施例1时，从人体模型头部视角观察到的进针步骤图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

如图1，激光穿刺引导***由激光投线仪、旋转刻度盘、水平滑轨和底座构成(图1a)。放置在CT扫描床远端的激光穿刺引导***，可向扫描机架投射预设角度的一字激光线(图1b)。使用前将激光穿刺引导***的激光线调到垂直零度，打开CT激光定位灯(图1c)，调整激光穿刺引导***底座和激光线的位置，使其与纵向定位激光线完全重合(图1d)，以实现***垂直归零校正。

如图2、3，LNS辅助的SPECT/CT-PTNB，术前假设增强CT示左上肺肿块(图2a)。人体模型取仰卧位99mTc-MIBISPECT/CT断层融合采集，根据体表放置的金属格栅确定人体模型表面的皮肤穿刺点和计划取样靶区(*)，测量穿刺点到胸膜和靶区边缘的距离(白线)及穿刺角度(图2b)。将LNS调节到设定的穿刺角度，移动激光线(短箭头)使其通过标记好的人体模型表面的皮肤进针点(长箭头，图2c)。将针尖压在人体模型表面的皮肤进针点上，前后调整穿刺针位置，当穿刺针被红色激光线完全照亮的时候，就是预设的穿刺角度(图2d)。采取一次进针或分步进针的方法，将穿刺针推入预设深度。再进行一次局部CT扫描(图2e)，并与SPECT图像融合，显示针尖抵达预设靶区(图2f)。

Claims (2)

1.一种激光穿刺引导***的人体模型训练操作方法，其特征是，包括：

CT机、穿刺针、人体模型、激光投线器、可旋转刻度盘、水平滑轨和底座；

所述旋转刻度盘垂直、可移动地放置在水平滑轨上，所述激光投线器同轴设置于旋转刻度盘内，使得激光投线器投射的光幕和旋转刻度盘旋转平面保持垂直，所述水平滑轨固定在设有水平调节器的底座上，所述底座正对CT机，且处于人体模型平躺入CT机时头顶外侧的位置，使得激光投线器投射出的光幕从头部向脚部照射，所述水平滑轨和CT扫描床底面保持水平，所述激光投线器由电池驱动，所述激光投线器可投射波长为400-700nm的红色或绿色的多道密集激光束组成的扇形光幕；

该操作方法包括以下步骤：

1.术前胸部CT结果进行初步设计，人体模型平躺入CT机、头顶和脚底的连线和CT机纵向中心线保持平行，将金属定位格栅放在预设穿刺区域的人体模型表面上，后行定位CT扫描，再进行SPECT图像采集；SPECT原始图像应用Astonish程序重建断层后，与CT图像进行融合，以人体模型内预先设置的病灶且有安全穿刺路径部位作为计划取样靶区，在CT图像上确定人体模型表面的皮肤穿刺点，并在CT图像上测量相应的穿刺角度和深度；用黑色水性笔在人体模型表面标记好穿刺点，期间人体模型保持不动；

2.激光角度选择***垂直归零校正；

3.旋转刻度盘将激光投线器投射出的光幕扭转到穿刺角度，再通过滑轨，将旋转刻度盘进行水平移动，使激光投线器投射出的光幕通过人体模型表面标记好的进针点；

4，准备穿刺之前先将穿刺针的针尖固定在标记好的穿刺点上，前后移动针杆的位置，当其被激光线照亮时，虚拟穿刺路径就建立起来了。

2.如权利要求1所述一种激光穿刺引导***的人体模型训练操作方法，其特征为：第2步的激光角度选择***垂直归零校正具体为：

2.1通过调节底座的高度，将水平滑轨调整为水平；

2.2使光幕或者光墙调整到垂直零度，此时旋转刻度盘显示为零度；

2.3打开CT激光定位灯，在CT扫描床机架上显示出CT激光投射定位线；

2.4沿水平滑轨移动激光投线器，使其投射的光幕或者光墙与CT激光定位灯投射的纵向定位激光线完全重合。