介入诊疗器械与设备

第一节　介入诊疗器械与设备

介入医学即通过X线、CT、超声和核磁共振等影像的导向，借助专用器械治疗和诊断疾病的方法，广义地讲也应该涵盖利用内窥镜、胸腔镜、腹腔镜等设备非直视下手术。

一、介入诊疗器械

1．穿刺针(needle)是介入诊疗必不可少的器械，它不同于一般的注射针，其作用是经皮穿刺血管，建立皮肤至血管的通道，将导丝和造影导管引入血管。其结构由针管和针芯两部分组成:外套针管有金属和塑料两种，针芯也有实心和空心之分。穿刺针的尾端有塑料或金属的针柄，针头有两种类型:平钝针头和45°锋利斜面针头。针座是操作者持握的部分，有带基板和不带基板两种。各种穿刺针的针座与针管的接合部多为漏斗状，用于插入导丝、连接注射器和连接管。

另有一种穿刺针称为导管针或套管针，用聚乙烯或聚四氟乙烯薄壁导管套在针体外，前端紧贴针管，穿刺时，导管和针一起穿进血管或组织腔隙，将针拔除后导管留在血管或腔隙内，然后经导管进行造影或引流，其优点是对血管损伤小。

穿刺针的大小以“号”或数字加字母G(gauge)表示，根据病变大小和血管粗细来选择穿刺针。一般来讲18号针适用于大多数成人的动脉和静脉穿刺，桡动脉、肱动脉宜选用19～20号针。

2．导管鞘(sheath)　是一种薄壁的聚四氟乙烯管状套鞘，以便于导管的交换，作为导管进出或更换的通道，可减少血管的损伤。导管鞘内套入前端呈光滑锥形的扩张器，穿刺成功后，沿着导丝进入血管时，起到逐步扩张皮下组织和血管的作用，使导管鞘和导管顺利进入血管，减少对皮下组织和血管的磨损。目前临床常用的是改进的外鞘设计，是一种防漏导管鞘，即在管鞘的尾座接头处增加了止血垫圈和侧路管及开关。止血垫圈在管鞘的尾座腔内，插入导管时，止血垫圈与导管紧密相贴，防止血液漏出;侧路管带有开关，可以经此通道注入肝素溶液，冲洗外鞘与导管间隙，防止凝血，也可作为压力检测通道(图2－1)。

图2－1　穿刺针、导管鞘及扩张器

3．导管(catheter)　是经皮血管造影的关键设备，兼具一定的硬度、弹性、柔软性和扭力，管壁光滑，同时具有无毒、无抗原性和不透X线的性能。管壁表面光滑，可以跟踪导丝在血管内前行或选择性插入目标血管。导管可分为非选择性造影导管、选择性导管和超选择性导管等类型。通常制造导管的材料有:聚氨基甲酸乙酯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、涤纶、尼龙等，根据导管材料硬度、摩擦系数、形状记忆力等性质的不同，常应用于不同用途导管的制作(图2－2)。

图2－2　各种导管

导管分尾端、体部(杆)和头端三部。非选择性导管头端一般为直形或微弯，选择性导管头端常预成型不同形状的弯曲，以适应人体中不同的血管解剖形态，如单弯、反弯、双弯、三弯和不规则特殊弯曲。导管的头既不能太钝，也不能太锐利，而且要柔软能够弯曲，通常导管的外径由尾端稍粗至头端变细，但内径保持不变。导管的头端除端孔外，有的还有4～12个侧孔，便于大剂量的对比剂通过，但同时也存在一定血栓形成的危险。导管尾端柄可为塑料或金属，前者多带有一路开关。导管壁内可放置或不放置细金属网或金属丝，前者导管扭力明显增强并能抗高速注射。导管壁内添加不透X线的物质如铋盐，增强导管不透X线的性能。

血管造影导管管径一般采用法制标准(French gauge)，1F=0．335mm或0．013英寸。有的导管有颜色标记，以便识别大小。导管也设计成不同长度，以便医师在实际临床操作中选择。导管壁的厚度因制作材料的不同而略有差别(表2－1)。

表2－1　不同材料的6．5F导管内径比较(Cook公司)

4．导丝(guidewire)　导丝作为插管时的引导，其作用在于:引导并支持导管通过皮下组织、血管壁等软组织，进入血管;引导导管通过迂曲硬化的血管，选择性或超选择性进入检查的血管分支;加强导管硬度，便于操控;交换导管时，作为路径的标识;头端较为柔软，在插管时减少导管头端对血管壁的直接损伤。

导丝由内芯(core)和外弹簧套管(spring guide)组成。内芯由较短较硬的粗内芯和较为细软的细内芯构成。外弹簧套管则通常由不锈钢丝绕制而成。导丝表面涂上Teflon或肝素－Teflon，以增加导丝光滑度，减少摩擦系数及减少血栓形成的可能(图2－3)。

图2－3　导丝

导丝的主要类型有:①固定芯导丝(fixed－core guide wire):即导丝内芯在两端已焊接固定，不能移动，导丝头端的硬度、柔软段长度以及头端形状不能改变;②活动芯导丝(movable－core guide wire):导丝的粗内芯仅在导丝尾端固定，头端不固定，可以向后拔内芯来改变导丝头端柔软段长度和形状;③转向导丝(deflecting guide wire):即可控导丝，可以控制转向手柄，牵拉导丝内芯的尾端，来控制导丝头端的方向和角度，比较容易地达到选择或超选择插管的目的;④交换导丝(exchange guide wire):为较长导丝(180～300cm)，用于交换导管;⑤端孔导丝(open－end guide wire):具有端孔和一根可移动或拔出的内芯，兼具导丝和导管的双重作用;⑥硬度可变导丝(variable stiffness guide wire):导丝内芯由多股细不锈钢丝组成，在导丝头端，芯丝均焊接在弹簧套管内面，在导丝尾端，弹簧套管和芯丝则分开连接在控制柄上，通过牵拉控制柄，利用芯丝对导丝弹簧套管施加紧张力，使导丝变硬。

导丝大小一般用英寸表示，多数在0．018～0．038英寸。在选择导丝时，除了要选择合适大小的导丝与相应导管匹配外，还应该根据插管的目的、病人体质、病变性质与形态，选择具有合适硬度、柔软度及光滑性的导丝，来提高操作的简便性和安全性。

十多年前，介入诊疗所用的导管可谓“傻、大、粗”，当时常用的导管、导管鞘为7F、8F，导丝为直径0．038英寸，选择性插管难度很大。近年，随着导管等器材的改进，新型材料的问世，临床治疗一般选用6F以下导管鞘和导管，甚至可选用4F或同轴微导管，导管壁薄、腔大、扭控力好，再配以0．035英寸或0．032英寸超滑导丝或微导丝，可以任意顺利超选插管，而且由于导管、导丝表面涂有亲水滑膜，更易于操作，不易损伤血管，可以实现对肿瘤病灶的靶栓塞。

5．辅助工具　扩张器、连接管与接头开关等。

扩张器一般由Teflon制成，其作用在于扩张导管进入血管的通路，减少血管损伤，减少导管头端的磨损。其前端呈光滑锥形，长15～20cm。临床使用的扩张器常与导管鞘合并，作为导管鞘的一部分，使操作更加简便。

连接管用于连接高压注射器与导管、导管与手推注射器或导管与压力监测等，接头分FM型和MM型，长度30～240cm，管径以“F”表示。连接管配有一路、多路或多侧口开关，可以兼作压力监测、肝素盐水冲洗和注射对比剂。共轴导管连接人字型(Tuohy－Borst)接头，接头的前端同共轴导管的外导管尾端相接，内导管经此接头的内腔由其尾端的密封垫圈中央孔中伸出，在操作过程中，可由侧壁口注射肝素盐水，冲洗内外导管之间的腔隙防止凝血，也可用于测压和注射对比剂。

二、介入放射学设备(图2－4)

图2－4　血管造影设备

1．C形臂数字减影X线机主要由X线发生装置、专用X线管支架、导管检查专用床、X线影像增强器、数字成像及数字减影装置组成。

(1)X线发生装置　目前使用的C形臂X线机都采用高频X线发生装置，工作频率在数千至几十千赫兹，最高可达10万赫兹，以满足血管造影时连续摄影以及电影摄影速度的需要。

(2)专用X线管支架　根据外形可分为U形臂支架和C形臂支架，其中以C形臂支架使用更为方便，结构紧凑而应用更为广泛。支架两端分别安装X线球管和摄影增强器，两者中心为一直线。C形臂支架围绕病人可做一定程度的升降、倾斜和旋转动作，侧向旋转(roll)角度可达到360°，在头位的倾斜(propeller)运动可达到±45°，采用手动和电动两种方式进行控制操作。C形臂支架的固定方式有座地式、悬挂式和底座加万向轮的移动式。

(3)导管床　床的外观是头侧窄、肩部以下较宽的无边框床面，面板材料多为碳纤维增强塑料，具有X线吸收率低、机械强度高的特点。为适应手术部位、方向的要求和手术视野放大倍数的要求，导管床可以进行灵活的升降调整，有的还可以进行一定程度的倾斜运动，同时导管床在沿床的长、横轴方向设有电磁固定装置和床面驱动装置，可以在短时间内进行这两个方向的快速运动，跟踪对比剂，在一次造影过程中进行多个部位的血管摄影。

(4)数字成像装置　用于从影像增强管后用电视摄像机拾取高信噪比的电视信号进行数字化处理，从而获得图像。数字图像所含的信息量由其所含的像素矩阵决定，所含矩阵数值越大其表达图像细节的能力就越强。目前，C形臂X线机的图像矩阵多为512×512或1 024×1 024矩阵。决定图像质量的另一个重要因素为密度分辨率，它决定了图像的灰阶度，单位用Bit表示，通常密度分辨率在8～12Bit。数字成像系统同时还具有窗宽窗位调节功能，对感兴趣区进行距离、角度、面积等测量计算的功能，将图像边缘变锐利或平滑的边缘增强功能，图像注解和打印功能。

(5)数字减影系统(digital subtraction)

数字减影是指通过计算机　数字化处理后，将图像作为原始蒙片(mask image)存入存储器中，然后将注入对比剂后采集的带有血管造影的图像也存入存储器中并将对比剂注射前后的2帧影像进行相减，从而获得减影图像。广义地说，蒙片不一定是造影前的影像，而是要从其他影像中减去的基准影像，所以造影过程中任一幅影像都可以作为蒙片。注入对比剂后得到的影像称之为造影原像(live image)，广义地说，原像是指要从中减去基像的影像，所以任何影像都可以作为原像。一幅理想的减影影像的获得，常常需要经过一系列的处理，常见有对数变换、时间滤波、对比度增强等处理方法。

2．其他介入放射学设备

(1)大型多功能遥控X线机　具有全身各部位的透视摄片功能，有的配备数字荧光成像系统，可进行数字透视和摄影，可以用来进行介入性操作。

(2)CT　介入性CT是在介入性X线诊疗后发展起来的新技术，可用于CT引导下的诊断和颅脑、肺、纵隔、肝、胰腺、肾、肾上腺、腹膜后、盆腔肿块、淋巴结、深部肌肉和骨骼组织的穿刺活检，各部位血肿或脓肿的穿刺引流和药物注射，以及CT引导下经皮穿刺切吸治疗椎间盘突出等。

(3)介入性磁共振成像设备　当今磁共振影像导航介入治疗技术已成为全球医疗新技术开发的一个重要方向。介入性磁共振成像设备由可实时成像的介入专用开放式MRI系统、磁共振兼容的介入手术导航系统、磁共振兼容的介入诊疗系统等几部分组成。由于永磁磁共振成像系统的开放性，在手术过程中，医师可从多个方向上接近病人，利用磁共振良好的软组织解剖结构成像能力，对手术进行实时监控，通过获得实时信息，可对肝、肾、膀胱、子宫、骨骼等全身各部位的肿瘤进行精确微创介入诊疗。