脑肿瘤手术磁导航系统外科支持工具的研发与应用

《Neuro-Oncology Advances》：10032-ST-3Development of Surgical Support Tools for Magnetic Navigation System in Brain Tumor Surgery

为解决脑肿瘤手术中磁导航系统因手术区存在磁性材料而产生信号检测误差的问题，研究人员开展了针对磁导航系统的外科支持工具研发。他们开发了用于钻孔手术的非磁性树脂SJ牵开器和用于开颅手术的非磁性钛合金SP脑压板。临床应用表明，两种器械在磁导航下使用均未引发信号检测误差，可作为实时手术支持设备，提升手术的安全性与精准度。

　　

在神经外科领域，脑肿瘤手术始终追求着更高水平的安全性与微创性。术中实时导航技术如同为外科医生装上了“GPS”，能够精确定位病灶，避免损伤重要功能区，从而成为现代神经外科手术不可或缺的利器。目前主流的导航系统追踪技术包括光学式和磁性式。光学导航虽精度高，但易受视线遮挡影响；磁性导航无视线要求，操作更灵活，却有一个致命的“阿喀琉斯之踵”——手术野周围存在的磁性材料会干扰磁场，导致导航系统出现信号检测误差，使得“GPS”失灵，给手术带来潜在风险。因此，如何克服磁性导航的这一劣势，使其优势得以充分发挥，成为了一个亟待解决的技术难题。

针对这一挑战，日本东京慈惠会医科大学神经外科的Yasuharu Akasaki等研究人员开展了一项旨在支持磁导航系统安全应用的外科工具研发工作，其研究成果发表在《Neuro-Oncology Advances》上。他们的核心思路是：为磁导航环境“量身定制”一套非磁性的手术器械，从源头上消除磁性干扰。

研究人员主要聚焦于两种关键手术器械的开发。其一是用于钻孔手术的SJ牵开器。钻孔手术切口小，需要有效的牵开器来暴露手术通道。传统的金属牵开器具有磁性。为此，团队创新性地采用树脂材料，设计了一款环状的SJ牵开器，它能在插入皮肤切口后有效撑开伤口，同时确保对导航信号“零干扰”。其二是用于开颅手术的SP脑压板。脑压板用于牵拉或压迫脑组织，为手术创造空间。研究人员选择了生物相容性良好且无磁性的钛合金作为材料，并借鉴了经典的Vansant型脑压板的形态学设计。这款SP脑压板既可手动使用，也可与固定器配合进行固定牵开。

在技术方法上，本研究主要为外科器械的工程设计与材料学应用。关键点在于为特定手术步骤（钻孔术与开颅术）选择并验证非磁性材料（树脂与钛合金）的适用性，并依据临床需求进行形态设计（SJ牵开器的环状结构，SP脑压板的Vansant型设计）。研究通过临床病例应用（SJ牵开器3例，SP脑压板8例）来验证这些新器械在真实磁导航手术环境中的有效性，核心评价指标为是否引发导航信号检测误差。

代表性病例介绍

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  病例1（SJ牵开器应用）： 一名80多岁的男性患者，因右侧放射冠区脑肿瘤接受内镜下活检。手术中，使用SJ牵开器撑开伤口后，在磁导航的引导下将神经内镜（Neuroport）成功置入目标区域。整个过程导航系统信号稳定，未出现检测误差。
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  病例2（SP脑压板应用）： 一名60多岁的男性患者，因左颞叶肿瘤接受开颅肿瘤切除术。术中，医生在磁导航的支持下，手动使用SP脑压板来牵拉脑组织以暴露和切除肿瘤。在此过程中，磁导航系统工作正常，未受SP脑压板使用的任何影响。

研究结论与讨论

本研究成功开发了两种适用于脑肿瘤手术磁导航系统的非磁性手术支持工具：用于钻孔手术的树脂制SJ牵开器和用于开颅手术的钛合金制SP脑压板。临床初步应用表明，这两种器械在磁导航环境下使用均不会引起信号检测错误，解决了传统磁性器械干扰导航的核心问题。

这项研究的意义在于，它通过巧妙的器械材料创新和设计，有效克服了磁性导航系统的一个主要技术瓶颈。SJ牵开器和SP脑压板作为实时手术支持设备，使得外科医生能够在享有磁性导航灵活性的同时，确保定位信息的准确无误，从而为脑肿瘤手术的微创化和安全性提供了重要的工具支持。这不仅直接提升了手术操作的精准度，也拓宽了磁导航技术在神经外科更复杂手术场景中的应用前景。研究结果提示，针对特定导航环境开发专用手术器械，是推动术中导航技术发展的一条可行且有效的路径。未来，此类非磁性手术器械家族的扩展及其在更多病例中的长期有效性验证，将是值得关注的方向。