基于锥形束计算机断层扫描（Cone-Beam Computed Tomography, CBCT）引导下经皮穿刺操作中评估针尖位置的虚拟重建技术：安全性与准确性研究

《CVIR Oncology》：Virtual reconstruction to assess needle position during percutaneous procedures performed under cone-beam computed tomography: safety and accuracy

　　

本研究旨在评估针尖虚拟重建（Needle Virtual Reconstruction, NVR）软件在经皮穿刺操作中评估针尖位置的准确性与安全性。研究人员对40例接受NVR软件（Needle ASSIST with Stereo 3D, GE HealthCare, Chicago, IL）辅助下经皮穿刺操作的肿瘤患者进行了回顾性分析。通过比较虚拟重建针尖位置与术后CBCT实际针尖位置来评估针尖准确性与安全性。针尖中位偏差为1.3 mm。中位透视时间和剂量面积产物（Dose Area Product, DAP）分别为128 s和28.9 Gy·cm²。所有虚拟及实际针尖路径均避开了关键结构。NVR软件可准确评估针尖位置，并可能减少额外影像学检查需求，在降低辐射暴露和缩短操作时间的同时维持操作安全性。

研究背景方面，经皮影像引导操作在疑似或确诊恶性肿瘤患者的诊断与管理中具有重要地位，CBCT因其可克服传统CT机架孔径和扫描角度的潜在限制，并能够实现透视数据的整合以进行实时可视化引导，已成为常用的引导方式。然而，CBCT引导下的工作流程优化——包括规划、引导和评估环节——往往需要导航软件的辅助，以减少针尖位置评估过程中重复容积扫描的需求。现有大部分商用CBCT引导软件虽允许操作者规划针尖路径并通过CBCT与透视联合监测进针过程，但评估最新针尖位置仍需进行新的CBCT采集。NVR技术仅利用两个透视视图即可在初始CBCT（即进针前用于规划的CBCT）中实现针尖位置的虚拟重建，从而可能减少操作时长和患者及操作者的累积辐射暴露。基于此背景，本研究旨在验证该软件在肿瘤患者经皮穿刺操作中虚拟重建针尖位置的准确性与安全性。

研究人员开展了一项单中心回顾性队列研究，纳入2023年1月至2024年11月期间接受NVR软件辅助下经皮影像引导干预的连续患者，最终纳入40例患者共40例操作。所有操作均由具有20年以上经验的介入放射科医师在配备平板探测器和CBCT功能的介入手术室完成，采用10-11G核心穿刺活检系统，脊柱活检和椎体成形术采用经椎弓根入路，其余操作遵循避开关键结构的安全解剖入路。研究以100%的技术成功率完成，中位操作时间为57.5分钟，未发生操作相关不良事件。

本研究得出以下主要结论：NVR软件虚拟重建针尖位置与实际位置的中位偏差仅为1.3 mm [四分位间距（Interquartile Range, IQR）= 0.9-2.2 mm]；所有虚拟及实际针尖路径均成功避开关键解剖结构；中位透视时间128 s、中位DAP 28.9 Gy·cm²的辐射参数表明该技术未增加患者辐射负担。这些结果表明NVR软件能够为经皮穿刺操作提供准确且安全的针尖位置评估，具有减少额外CBCT采集、降低辐射暴露、缩短操作时间的潜在临床应用价值。

该研究的重要意义在于：首次针对NVR技术利用双平面透视视图进行虚拟针尖重建的准确性进行了量化验证，为CBCT引导下经皮穿刺操作的流程优化提供了证据支持，发表在《CVIR Oncology》。

本研究采用的主要关键技术方法包括：基于骨性标志的CBCT图像配准技术，用于将术前规划CBCT与术后验证CBCT进行空间对齐；双平面立体透视成像技术（Stereo 3D），通过两个正交或优化角度的透视投影视图实现针尖三维位置的虚拟重建；以及针对虚拟针尖与实际针尖位置偏差的定量测量技术，由两名作者独立测量并在必要时由第三名作者仲裁，测量指标为特定投影视角下虚拟针尖与实际针尖位置的最大距离。

研究结果部分包含以下三个小标题及其核心发现。在"Accuracy of needle virtual reconstruction（针尖虚拟重建的准确性）"部分，最终CBCT影像证实所有脊柱活检和椎体成形术均成功遵循经椎弓根入路，未侵犯骨性椎管；其余操作均成功遵循避开关键结构的安全解剖入路。虚拟针尖重建显示预测虚拟针尖位置与实际位置之间的中位偏差为1.3 mm [IQR = 0.9-2.2 mm]。

在"Safety（安全性）"部分，研究未报告操作相关不良事件。对所有针尖路径的全面审查确认安全路径避开了包括主要动脉、静脉和神经在内的关键解剖结构。重要的是，虚拟针尖重建正确预测了这一安全性特征，未出现错误涉及关键解剖结构的实例。

讨论部分，研究人员首先指出本研究表明NVR软件能够为经皮影像引导操作提供准确的引导。虚拟预测与最终CBCT在所有病例中就针尖路径安全性和避开关键解剖结构方面均保持一致。虽然CBCT针尖引导软件此前已应用于骨骼肌肉介入、内漏处理和热消融等领域，但本研究专门验证了虚拟针尖重建的准确性——该技术仅利用两个透视视图且无需进一步的CBCT采集，并与作为金标准的CBCT确定的针尖位置进行了比较。

研究人员进一步分析，该软件的整合仅需两个正交透视视图，并未明显干扰工作流程或增加透视时间和患者辐射剂量。尽管患者队列的中位体质指数（Body Mass Index, BMI）偏高，辐射剂量仍维持在类似操作的参考水平范围内。既往研究提示该技术可通过消除针尖定位期间的多次验证CBCT来降低患者辐射暴露，一项研究报告空气比释动能（Air Kerma）和剂量面积产物分别降低27%和35%。本研究结果的准确性提示了消除最终术后CBCT的可能性，因为两个透视视图已能提供充分且更快捷、更简便的引导。然而，这需要包括使用对照组在内的进一步评估来验证该应用价值。

研究人员也坦承本研究存在局限性：作为单中心回顾性研究且解剖靶点多样，研究结果有待多机构验证；缺乏对照组限制了对辐射剂量和操作时间降低的确切结论；准确性计算未进行三维评估，而该评估将提供关于软件准确性的更多信息；此外，操作者的丰富经验可能影响透视时间和辐射剂量等结果。

研究结论部分翻译如下：基于CBCT的针尖虚拟重建技术具有为经皮介入操作提供安全、准确引导的潜力。其常规应用可能降低患者辐射暴露和操作时间，同时改善工作流程效率。