作者：张庆泉
出版社：人民卫生出版社
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耳鼻咽喉头颈外科影像导航技术试读：
版权页图书在版编目（CIP）数据
耳鼻咽喉头颈外科影像导航技术/张庆泉主编.—北京：人民卫生出版社，2013
ISBN 978-7-117-17730-6
Ⅰ.①耳… Ⅱ.①张… Ⅲ.①耳鼻咽喉科学-外科学-影象诊断②头-外科学-影象诊断③颈-外科学-影象诊断 Ⅳ.①R762.04②R650.4
中国版本图书馆CIP数据核字（2013）第182596号
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主 编：张庆泉出版发行：人民卫生出版社有限公司
人民卫生电子音像出版社有限公司地 址：北京市朝阳区潘家园南里19号邮 编：100021E - mail：ipmph@pmph.com制作单位：人民卫生电子音像出版社有限公司排 版：人民卫生电子音像出版社有限公司制作时间：2018年1月版 本 号：V1.0格 式：epub标准书号：ISBN 978-7-117-17730-6策划编辑：刘红霞责任编辑：王璐打击盗版举报电话：010-59787491 E-mail：WQ@pmph.com本电子书不包含增值服务内容，如需阅览，可购买正版纸质图书。主编简介
张庆泉，山东栖霞人，1975年毕业于莱阳医专医疗专业，现任烟台毓璜顶医院耳鼻咽喉科主任、主任医师，耳鼻咽喉科学教研室主任、二级教授；青岛大学医学院硕士研究生导师，山东大学临床学位研究生兼职导师。
现任中华医学会耳鼻咽喉科学专业委员会咽喉学组委员；中国中西医结合学会耳鼻咽喉科专业委员会常务委员；中国医师协会耳鼻咽喉科专业委员会委员；中国医师协会睡眠专业委员会委员；中国艺术医学会理事；中国听力基金会专家委员会委员；山东省医学会耳鼻咽喉科专业委员会副主任委员；山东省中西医结合学会耳鼻咽喉科专业委员会副主任委员；山东省医师协会耳鼻咽喉科专业委员会副主任委员；烟台市医学会耳鼻咽喉科专业委员会主任委员；烟台市中西医结合学会耳鼻咽喉科专业委员会主任委员。《中华医学杂志》、《CMJ》专业审稿人；《中华耳鼻咽喉头颈外科杂志》、《中国耳鼻咽喉头颈外科杂志》、《中华耳科学杂志》编委；《中国医学文摘耳鼻咽喉科学分册》常务编委、《山东大学耳鼻咽喉眼学报》副主任委员。
多年来致力于耳鼻咽喉-头颈外科的临床研究及科研教学工作，先后开展了“喉癌切除周围组织瓣喉功能重建系列技术”、“舌根、舌体、舌骨手术治疗重度阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征”等五十余项新技术、新项目，《舌骨悬吊手术录像》被中华耳鼻咽喉头颈外科杂志光盘版收录并向国内外推广，在全国OSAHS多中心研究中作为一个手术模式进一步深入研究。《舌瓣在咽喉手术中的应用研究》等6项获得山东省科技进步二、三等奖，《鼻中隔穿孔的修补》等12项获得省医学科技进步奖和市科技进步一、二、三等奖。共发表学术论文200余篇，其中中华级30余篇，部分被SCI收录。主编《鼻中隔疾病》、《鼻相关外科学》等专业著作6部，参编学术著作16部。所在科室为省级医学重点专业，连续15次主办国家级、省级学术会议和继续教育学习班。
曾荣获“省、市先进科技工作者”、“省、市有突出贡献的中青年专家”、“省、市十佳医师”、“省富民兴鲁劳动奖章”、“省劳动模范”、“中国医师奖”、“全国五一劳动奖章”等二十余项荣誉称号。序
计算机技术和电子摄像技术的飞速发展，已经为包括医学在内的各个领域带来了广泛而深刻的进步和变革，医学、计算机技术、电子摄像技术等各项技术的结合首先体现在CT、MRI等影像医学方面。现在，信息学、工程学的加入，使各项技术有机地综合体现在各种外科技术操作中，这就是影像导航技术在外科手术中的应用。耳鼻咽喉-头颈外科与外科系统有很多的共同点，但是也有其独特的地方，例如位置深在、管道狭小、毗邻结构和器官有很高的重要性和危险性。内镜系统首先进入了耳鼻咽喉-头颈外科的手术领域，但是，在其发展的同时，又显现出内镜系统的不足，影像导航技术的加入正好弥补了它的缺陷，可以帮助耳鼻咽喉-头颈外科医师更好地计划手术进路和模拟手术步骤，提高手术的准确性，减少手术的创伤，减少手术产生并发症的几率，所以耳鼻咽喉-头颈外科使用影像导航内镜技术的机会也越来越多，使用越来越方便。
我国耳鼻咽喉-头颈外科在20世纪90年代使用影像导航内镜技术，烟台毓璜顶医院较早地引进了内镜技术，随后又率先开展了影像导航引导下的内镜技术，目前开展使用已达近2000例，在影像导航技术的操作和临床使用方面获得了很多的经验，有了很好的心得体会，掌握了较为丰富的临床使用常见问题的发生原因和处理对策，使得此项技术的使用得心应手，连续工作的经验体会使他们已经在全国4个名牌杂志发表了近20篇论文，两项有关影像导航技术的科研项目通过鉴定并获得了省、市科技进步奖，医院被美敦力公司确定为中美影像导航技术耳鼻咽喉-头颈外科、神经外科、骨科的全国培训中心。在此将点滴经验体会总结成书，以期将此技术的使用体会介绍给初次开展影像导航技术的耳鼻咽喉-头颈外科医师，以供他们借鉴。
新技术的发展和完善需要通过临床使用中不断地发现问题、解决问题，再次应用提升至理论层面，又使用到临床，指导临床工作。本书中的观点和理念也可能随着时间的推移再次被推翻，这是社会和技术进步的表现，我们愿意并恳请广大同道批评指正，使得该项技术发展得越来越好，造福于人民。烟台毓璜顶医院刘运祥 杨军2013年5月前 言
近年来，随着科学技术的飞速发展，传统的外科观念受到极大的挑战。微侵袭概念已深入到外科诊断与治疗的各个领域。影像学、放射外科和立体定向技术的有机结合，衍生出多种新型的治疗手段。通过无框架式立体定向系统引导外科手术在三维空间定位，精确设计手术进路，模拟最安全的手术方法，极大地提高了手术的安全性和准确性，已成为外科手术发展的主要方向之一。
影像手术导航系统（imaging operation navigation system）是利用特殊设计的计算机软件，将患者术前CT或MRI图像进行三维重建（3D reconstruction），并通过术中定位系统，对手术器械在术野中的位置进行精确定位，术者参照显示在计算机监视器上的三维影像（水平位、矢状位、冠状位）观察到手术器械的实际位置。
影像导航系统可与具有导航功能的手术显微镜或内镜相驳接，将手术视野扩展到显微镜及内镜视野之外，使术者在术野中进行手术操作的同时，能顾及到术野周围的重要组织结构，如颅底、眼眶、神经、血管等。并且可随着手术的不断进展，影像导航系统可提供连续的手术器械定位，使手术安全、彻底，减少手术并发症的发生。
烟台毓璜顶医院在医院领导的大力支持下，开展了一系列的新技术项目，从2006年开展耳鼻咽喉-头颈外科的影像导航技术，用于临床已经7个年头，经过近2000例手术的临床观察，提高了手术效果，减少了手术并发症，纠正了一些原来的对影像导航技术的错误观念，使耳鼻咽喉-头颈外科影像导航技术的临床使用范围扩展，效率增加，给该技术的应用和改进提供了宝贵的技术数据，取得了很好的临床经验，促进了影像导航技术的发展。
我们在耳鼻咽喉-头颈外科影像导航技术的临床应用研究方面，取得了很好的研究成果，《鼻颅底数字影像导航技术以及微创手术的研究》获得山东省科技进步二等奖，有关文章10余篇分别在《中华耳鼻咽喉头颈外科杂志》等中华级、中文核心期刊等杂志发表。有关影像导航的山东省医学继续教育项目连续5次举办学习班进行技术推广。在国内外相关学术会议上以专题讲座、大会发言、圆桌会议等形式进行宣传推广，收到了很好的成效。
基于以上原因，我们将有关耳鼻咽喉-头颈外科影像导航技术的相关成果、经验以及相关问题集结成书，以期使同道们有所裨益。
该书得到白求恩国际和平医院副院长李晓明教授、中华耳鼻咽喉头颈外科杂志社长助理兼编辑部主任魏均民教授、烟台毓璜顶医院刘运祥教授和杨军教授的指导和审阅。李晓明教授还提供了宝贵的图片，再次表示感谢。
为了进一步提高本书的质量，以供再版时修改，因而诚恳地希望各位读者、专家提出宝贵意见。编委会2013年5月Table of Contents第一章 总 论 第一节 影像导航技术的概况第二节 影像导航技术的发展史第三节 影像导航技术的系统及原理第四节 影像导航技术的应用第五节 影像导航技术的发展趋势第二章 手术导航系统简介 第一节 手术导航系统的发展第二节 耳鼻咽喉导航简述第三章 影像导航技术的临床应用 第一节 影像导航技术应用的具体步骤第二节 影像导航技术在鼻-鼻窦炎手术中的应用第三节 影像导航技术在鼻息肉-鼻窦炎手术中的应用第四节 影像导航技术在鼻腔鼻窦良性肿瘤手术中的应用第五节 影像导航技术在鼻腔鼻窦恶性肿瘤手术中的应用第六节 影像导航技术在前中颅底良性肿瘤手术中的应用第七节 影像导航技术在前中颅底恶性肿瘤手术中的应用第八节 影像导航技术在鼻眼相关外科手术中的应用第九节 影像导航技术在脑脊液鼻漏手术中的应用第十节 影像导航技术在侧颅底手术中的应用第四章 影像导航技术的麻醉 第一节 耳鼻咽喉科患者麻醉特点第二节 围术期管理第三节 全身麻醉第四节 控制性降压第五章 影像导航外科手术室的布局及术中配合 第一节 手术室布局第二节 影像导航手术护理的配合第三节 影像导航设备系统及相关配件的管理与保养第六章 影像导航内镜手术中常见问题及对策 一、影像学的常见问题及对策二、导航设备的常见问题及对策三、手术、人员、设备出现的问题及对策四、手术中医师、护士应注意的问题及对策第七章 影像导航内镜手术围期护理 第一节 术前护理第二节 术后护理参考文献第一章 总 论第一节 影像导航技术的概况
不少人都有驾车出行的经历，在茫茫路海中想要准确寻找正确的方向有时是困难的。但是，如果您的座驾安装有车载导航系统，它可以为你指点迷津，把你带出迷茫。全球卫星定位车载导航系统可使混沌之路变得清晰，使您在万分复杂的路况下，不至于迷失方向。该系统必须同时具备三个条件：①12颗地球同步卫星进行信号探测与定位；②车载GPS模块接收信号；③内置计算机工作站能够在移动状态下连续跟踪，指引航向。
同样，我们耳鼻咽喉-头颈外科的诸多孔洞也是内有乾坤的，左邻右舍均为重要的结构和器官，任何手术和治疗并非风平浪静。以鼻腔鼻窦为例，一方面，众多的鼻腔鼻窦病变位于鼻的深部，精确定位十分困难；另一方面，如何在切除病变的同时最大限度保护周边组织（如大脑、眼球、视神经、颈内动脉、海绵窦）的功能，这些都对耳鼻咽喉-头颈外科医师提出了严峻的考验。耳鼻咽喉-头颈外科内镜技术的开展，如同为我们更换了四轮驱动的高速越野赛车，内镜技术激励医师敢于涉足危险结构。然而，面对迷宫的盲目行驶也会出现不愿意看到的惨剧，这些严重并发症的报道屡见不鲜。
因为手术导致的颅、眶严重并发症，可以毁了患者的一生，也会毁了一个医师、一个科室甚至一个医院。因此，茫茫的耳鼻咽喉-头颈外科的迷宫中也需要精确定位的指引系统。那么，有没有这样的设备呢？这就是影像导航技术。
影像导航系统又称无框架立体定向系统，它是经典立体定向技术、计算机影像学技术与人工智能技术的完美结合。影像导航技术的基本原理是：利用特殊设计的计算机软件，将患者术前影像进行三维重建，并通过术中定位系统，对手术器械在术野中的位置进行精确定位，术者参照显示在计算机监视器上的三维影像观察到手术器械的实际位置。导航的原理就是GPS原理。因此，它也由三部分组成：①信号发射装置：类似嫦娥一号月球探测器，用于探测病变位置并发出信号；②信号接收装置：功能类似卫星地面接收站，用于接收信号，并向计算机工作站传导；③计算机工作站：则是指挥控制中心，用于术前、术中影像合成并指导术中精确定位。它们三位一体形成一个完整的影像导航仪。
1986年，该设备首先由德国Aachen大学附属医院首次在耳鼻咽喉科运用；90年代，引入人工智能技术，成为一种智能化的手术辅助系统。
我国耳鼻咽喉-头颈外科于2001年引进国际最先进的美敦力公司影像导航系统（图1-1-1），该设备具有超高精确度、兼容性强等诸多优势。值得一提的是，导航仪设备虽然十分精密，但操作起来却十分简便，而且具有很大的升级空间。我们科室于2006年引进影像导航系统，已经实现了从“有”到“无”的跨越，实现了无MARK、无头架、无头皮标记进行影像扫描，是不折不扣的“三无”产品!首先，术前无需佩戴头架，直接行高分辨率鼻窦CT扫描。然后，将影像学资料输入导航工作站，进行影像三维重建；标志病变的三维形状、方位及其周围重要结构。术前进行面部的扫描注册，最后术中应用影像导航指导手术。图1-1-1 美敦力公司影像导航系统
那么，影像导航作为一种智能化手术辅助系统，它能为我们提供什么便利呢？临床又有哪些应用呢？①鼻窦外侧壁、顶壁均有着重要的解剖结构，手术风险大，是鼻外科手术的危险区。以往鼻窦手术只能靠手术医师的临床经验，往往会有偏差，所谓“失之毫厘，谬之千里”。拥有了导航，我们无需那么辛苦，只需通过信号发射装置在术腔中轻轻移动，在导航工作站观察中就可以清晰观察病变与重要的解剖结构的相互位置关系及范围，设计最佳的手术方案。②为患者治病要求很好地完成手术、避免并发症是关键，如何精确定位是个难题。传统的手术常常需要浴血奋战，付出巨大的损伤代价还不一定处理得好。拥有了影像导航，我们就可以像巡航导弹那样轻松锁定目标，精确制导，不伤无辜。例如鼻咽部肿瘤，特别是纤维血管瘤，术中出血多，视野差，完整切除非常困难。拥有了导航，计算机工作站就可以随时提示手术者病变切除了多少，还剩余了多少，剩余的病变在哪个方向等，使手术者真正做到心中有数、滴水不漏、胸有成竹。再如视神经减压手术，拥有了导航，它就可以实时提示手术有可能经过什么重要的结构、有什么重要的血管、应回避什么结构。真正做到骚扰最小、破坏最少，让外科医师人刀合一、万无一失。但是，要强调的是影像导航并非万能，目前较为普及的导航设备，术中的改变不能显示在终端上，还要依赖术者对解剖的深刻理解。目前已经有在CT、MRI影像设备的配合下，直接连接导航设备，能够实时反映手术的变化，但此项技术尚难以开展，可望不久的将来能够使用这种先进的设备。
综上所述，影像导航技术的使用具有以下优势：千差万别，精密定位；去伪存真，精准打击；降低风险，精细微创。拥有了影像导航技术，显著提高了手术疗效，降低了手术并发症，为广大人民群众造福。第二节 影像导航技术的发展史
影像导航技术（imaging navigator，imaging guide）又称无框架立体定向外科（flameless stereotaxy）或计算机辅助手术（computer-assisted technology，computer-aided surgery，CAS），是在有框架立体定向技术基础上发展起来的。
立体定向外科又称有框架导航外科，它所用的有框架立体定向仪是一个能固定在头颅上的金属支架，附有刻度，通过X线摄片、CT或MRI可定出颅内靶点的位置，用坐标读数表达。1906年，英国Horsley和Clarke研制出立体定向仪，但它仅用于动物实验研究。41年后，Spiegel和Wycis发明了用于人类的立体定向仪，并利用脑室造影定位技术，损毁脑深部结构以治疗精神病。以后，相继出现Leksell、Reichert、Gillingham和Mccaul-Fairman等定向仪。20世纪初，X射线平片开始用于鼻窦疾病的诊断。1912年Mosher借助侧位X射线照相技术准确地将一根探针插入额窦。1914年，Cushing介绍了垂体瘤手术中应用X射线照相技术定位蝶窦和蝶鞍的经验。早期有框架导航外科由于造影和X线摄片技术落后，不仅定位欠准确，而且具有相当创伤性，影响其临床应用。因此，长期以来，有框架导航外科发展缓慢。20世纪60～70年代后，CT和MRI的广泛应用大大提高了有框架导航外科的准确性和安全性。但是，有框架导航外科装置具有下列难以克服的缺点：①定位和导向装置笨重，缺少灵活性；②框架装置引起患者不适；③定位和导向非实时、非直觉且计算方法繁琐；④不适用于儿童或颅骨较薄者；⑤由于定位架影响气管插管，对需全麻者须先气管插管，再戴定位装置，这样将增加麻醉和手术时间，而且不能做功能MRI检查。
20世纪70年代初，计算机技术得到飞速的发展，其应用范围已涉及医学领域，计算机体层扫描能显示出人体的解剖结构，从而引发了图像引导外科（image guide surgery，IGS）；磁共振成像技术的应用进一步提供了更清晰的解剖结构。但是，这些仅能提供二维影像的信息，而在具体手术中医师仅能凭借想象来重建复杂的三维解剖结构和据此考虑手术路径。计算机、无线电和信号学等相关学科的迅速发展，使图像引导外科技术得以提高，形成一个真正的交互性外科计划和导航工具，促成了计算机导航系统这种更精确、更灵活、更方便、应用范围更广泛的智能化无框架立体定向技术的诞生，提供了外科所需的三维（3D）交互影像。
1986年，美国的Roberts首次报告使用声波数字化仪跟踪手术器械或显微镜的方法，将计算机导航技术应用于临床，从而开创了无框架立体定向神经外科（neuronavigator）。1987年，Watanabe发明关节臂系统。1986年，德国Aachen大学医院的研究者最先对影像导航系统在耳鼻咽喉-头颈外科的应用进行了研究，开发了第一代机械臂型导航系统，然而手臂的移动很局限且笨重，不能适应耳鼻咽喉科手术的精确性。Aachen的学者们对此系统进行下一步研究而设计了一种6关节视觉编码器的计算机系统，准确度达1～2mm。1991年，来自同一机构的研究者介绍了使用光感应型坐标定位技术的影像导航系统，该系统的探测头可以通过探测安装在手术器械上的红外发光二极管（light-emitting diodes，LED）而探知手术器械尖端的具体位置。1991年，Kato报告了电磁数字化仪的设计原理和临床应用，该系统主要由三维电磁数字化仪、三维磁源、磁场感应器和计算机工作站构成。1992年，红外线数字化仪导航应用于临床，是目前应用最为广泛的手术导航系统。在临床应用的基础上，Roth等提出耳鼻咽喉影像导航系统应具备以下条件：①导航定位精度在2～3mm以内；②可选择定位方法，避免重复进行CT扫描；③患者头部不论是在全麻还是在局麻情况下都应能够移动；④感应器与吸引器、切割器等手术器械相连，连接后的手术器械可操作性好；⑤导航系统可由医师直接操纵，无需技术员。经过二十余年的发展，现代导航技术较好地满足了这些条件，术中实时导航系统正在应用及完善阶段。第三节 影像导航技术的系统及原理
从第一代导航系统出现至今，近20年来，虽然各种型号的导航系统相继问世，但是它们的组成和工作原理却是大同小异。导航系统是由计算机图像处理系统、信号接收传导系统、信号源等部分组成，信号接收器接收到的信号经计算机工作站处理后，即可把信号源叠加在相应的影像上，在工作站屏幕的图像上呈现出当前所在的解剖部位，在导航序列影像和患者结构之间建立对应的关系（图1-3-1）。这三部分由同轴电缆相连成为一个整体，既可以通过接收红外线信号，以感知到患者头颅和显微镜的方位及各种移动、旋转等变化，又能在工作站发出指令，指挥机械臂完成各种术中辅助操作。图1-3-1 导航示意图
1.工作站（workstation）
由于需处理和显示大量的图像资料和数据，导航系统要求工作站一般内存记忆大于512兆字节（M bytes），硬盘空间足够大，运转速度快，具有高分辨监视屏。
2.定位装置（localizating devices）
包括定位工具和三维数字转换器。导航系统能对外科医师手持的定位探头或工具进行跟踪显示，即能随时确定探头尖的位置和弧形轨迹。虽然有各种定位装置，但它们必须能提供连续、实时的定位讯息，在常规影像图片为3mm厚的情况下，其更新率不少于30次/秒，67%测量中的准确性应达0.25mm，95%测量中＜1mm。（1）关节臂定位装置：
具有6～7个有位置觉的关节，使探头的位置和角度可做6种自由活动，并能确定其空间位置。这里通过应用三角学原理经计算机算出每个关节的角度位置，从而算出探头尖的位置和角度。理想的关节臂定位装置应平衡好、轻巧，在任何方位活动自如，能稳固地固定在头架上且不影响手术操作。（2）主动红外线定位装置：
包括定位工具（探头、标准手术器械如双极镊等）、发射红外线的二极管、红外线接收器。装在定位工具上的LED所发出的红外线可被排成行的2～3个接收器探测到，因此探头在空间的位置即可被计算机确定。由于LED探测装置小而巧，可安装在标准外科手术器械上，在使用上不仅较关节臂轻巧、灵活，而且使手术器械起到多功能。另外，可把LED安装在参考头架上，参考头架则固定在头架上，可发现术时头架的移动并及时给予纠正。缺点：①LED装置与接收器之间不能有障碍物，这对繁忙的小手术室可能难以做到。在使用手术显微镜时，外科医师手持探头发出的红外线易被手术显微镜阻挡。②LED发出的红外线需有一定角度方能被接收，因此不仅要求外科医师手持探头不要阻挡红外线，而且必须要限定在一定的角度内使用定位工具。③如果LED部分被阻挡或失灵，仅有2～3个LED被接收，定位系统将不能测得定位工具的所有方位。（3）被动红外线定位装置：
基本原理和方法同主动红外线定位装置，所不同的是定位工具安装几个可反射红外线的小球，红外线发射装置与接收器安装在术野附近，定位工具移动时，其反射红外线被接收器测得，经工作站处理而在监视屏上显示出定位工具的空间位置。由于此反射小球小而轻，可安装在任何外科器械上，而且其不需连接电线，因此较主动红外线定位装置在使用上更灵活、方便。缺点：同主动红外线定位装置。（4）超声定位装置：
用超声波探测和定位。优点同红外线装置，且价廉。缺点也同红外线装置，但更易受各种因素干扰，如温度变化、气流、墙壁和地板的回音、障碍物等，而且它需要长探头、大接收器，后者必须排在术野1m范围内。由于使用不方便，现已少用。（5）手术显微镜定位装置：
把上述定位装置（如LED）、超声装置和关节臂感觉器安装在手术显微镜上，加上激光测量镜片焦点的长度来确定手术显微镜的位置，这样手术显微镜的焦点中心即似手持定位装置的探头尖，可在计算机的监视屏上显示出方位和动态跟踪。除了定位和导航功能外，还可根据需要把手术显微镜所看到的术野的相应CT和MRI片的图像在镜片上重叠出现，这样外科医师不必为了看工作站监视屏上的CT和MRI图像而中断手术。缺点：①在应用手术入路设计（皮肤切口、开颅）等方面不如手持定位装置方便；②定位准确性较手持定位装置差；③显露术野范围有限。（6）其他定位技术：
电磁、惯性导航、激光或雷达扫描、电视等在应用中的可靠性、准确性和实用性等还有待确定。
3.坐标（fiducials）
它们是一类标志物，可同时从患者身上和影像资料上看到，用于把两者联系起来。目前有3种坐标：固定坐标、皮肤坐标和解剖坐标，应根据手术对准确性的要求、费用与效益等选用。例如，皮肤坐标为一种塑料制品（含氯化镁的海绵），可贴敷在皮肤上。优点是使用方便、无创性、经济，缺点为因皮肤有活动性，定位有一定误差。因此，主要用于对准确性要求不高的手术。解剖坐标为外耳道、对耳屏、鼻根、眼外眦等头部固有标志，优缺点同皮肤坐标。固定坐标也是一种塑料制品，可固定在颅骨上或上颌下（后者称上颌托板坐标，为丙烯酸制品），无皮肤坐标会移动的缺点，但患者有不适感。一般用于对定位要求高的手术，上颌托板坐标则用于颅底手术。
4.扫描机的连接（connected with imaging scanners）
导航系统的工作站除通过扫描仪或光盘接收图像资料外，还可通过接头与CT和MRI等扫描机连接，这样工作站获得图像资料更便捷，量更多。
5.软件功能（software functions）
每个导航系统均有自己特有的软件，但他们的基本功能相似。当图像资料输入计算机时，软件可按图像原来位置、层次存储起来，并且通过重建过程生产新的、各种方位的图像资料，根据需要在监视屏上显示出来。三维图像重建形成患者解剖的计算机模型，不仅在术时导航很有用，而且可用术前手术方案的设计和术时注册，特别可简化注册手续。当注册完毕，用探头尖在患者头部移动时，监视屏上可同步，连续显示探头尖在相应的CT和MRI图像上的方法。根据需要可显示手术入路所遇到的神经血管结构，即投射观察（trajection）。这一功能还可作为手术教学和示范之用。三维图像显示可根据要求进行图像旋转，表面结构变成透明而显示其内感兴趣的结构。图像可静止或连续活动，并备有标尺，可准确测量任何两点之间的距离。图像质量清晰、保真，除取决于原始CT和MRI图像质量，还取决于工作站的性能。
InstaTrak系统用电磁波系统，金属器械会影响信号传送，当有干扰发生时，监视器会自动提醒术者。在患者与金属手术台之间需垫两层褥垫，另外器械台、麻醉机及其他金属器械与手术区之间应有一定距离。电磁系统需患者在术前和术中带同一头架，扫描中应注意防止发夹、发带、头发等移动头架使图像扭曲，CT厚度为3mm，扫描范围从下颌骨底到头架金属球上方2.5mm。患者必须在手术当天佩戴同一头架，头架不能更换而且为一次性使用，头架有两个功能：补充术中头的移动及自动注册。注册的意思是把CT数据与患者解剖相联系。Insta Trak系统能够自动注册，标记已事先埋于头架内，所以不用体表标志标记来校对解剖。Instatrack用非金属性吸引头，其优点是可针对快速出血，但用弯吸引器头到达额窦时因其口径及尖端结构问题而造成困难。
Stealthstation系统运用红外跟踪系统及时显示手术器械在患者术前CT中的位置，器械末端以十字交叉的形式反映在冠状、矢状及横断位CT上，光电感受器是排列在固定装置上的3个红外感受器，位于手术台前6英尺（1英尺= 0.3048米）高。感受器跟踪安装于标准手术器械或直吸引器上的红外发射点的位置，患者头架上也有一系列红外发射点用来监测头动。这些信息通过光电数字处理器来处理。Station系统用标准的内镜手术器械配有红外发射点来定位，其优点是可在额隐窝区手术，细小的弯尖头吸引器可进入额窦并可显示一个大窦腔内不同位置的定位。Stealth Station-Landmar X耳鼻咽喉-头颈外科手术影像导航系统采用光学定位原理，无电磁干扰和偏移；具有功能强大的图像数据处理系统和升级空间；小型机工作站处理速度快于微机为基础的导航系统约20倍等，图形形式描绘导航精度在1mm以下的区域，比单一的数字显示提供更多的信息；与美敦力公司的Stealth Station导航系统相互兼容；可适配大多数硬性器械、动力切割钻、额窦钻孔器械等；软件可支持所有耳鼻咽喉科手术；可以有线或无线方式配合多种耳鼻咽喉科专用器械。第四节 影像导航技术的应用一、应用范围
影像导航系统原则上适用于所有的鼻内镜外科手术以及部分耳科、颅底外科手术。
1.复杂的鼻窦炎、鼻息肉
做过鼻窦炎手术的患者，中鼻甲、钩突、基板、筛漏斗等重要的解剖标志已被切除，若复发需要再次手术则会给医师增加不小的难度；慢性鼻窦炎黏膜肥厚明显的患者，手术中有些出血较多，增加了手术的难度；有些鼻窦炎患者局部解剖结构异常，如眶下筛房、蝶上筛房、颈内动脉走行异常、鼻额管发育异常、蝶窦发育异常等，容易造成鼻窦开放不完全、病变切除不彻底。若手术过程中使用导航系统则可以很容易地克服上述困难。
2.鼻腔、鼻窦肿瘤的切除
Roth等使用Viewing Wand系统导航对鼻腔、鼻窦肿瘤患者行鼻窦手术，病变包括骨性纤维增生不良、骨瘤等，结果对于局部解剖结构被破坏的患者非常有帮助。北京同仁医院耳鼻咽喉-头颈外科于2000年实施导航系统辅助下经鼻内镜鼻咽纤维血管瘤切除手术6例，在一定程度上降低了手术风险，可准确判定肿瘤的边界，对复发鼻咽纤维血管瘤尤为适用。2001—2005年，在德国BrainLab影像导航指引下，完成经鼻内镜切除累及眶纸板、颅底骨质的鼻窦骨化纤维瘤12例，术后1年CT显示肿瘤切除彻底。
3.视神经减压术
烟台张庆泉等使用影像导航系统针对视神经管骨折的患者，进行术中定位，使之能够顺利地找到视神经管，避免了损伤周围重要结构。另外，对伴有脑脊液鼻漏的患者能够较快地找到漏口，并进行可靠地修补，张华的报道也证实了这一点，实用可靠。
4.经蝶窦活检或引流
蝶窦某些疾病的治疗或者需要活检者，有时很难定位，此时需要影像导航系统进行具体定位，这样才能准确地找到窦口和病变位置，顺利地进行引流和活检。
5.经蝶窦垂体肿物切除
Moses等在Insta Trak系统导航下行垂体肿瘤切除术，病种包括5例垂体腺瘤和1例颅咽管瘤，导航系统与内镜配合良好，术中均完整切除了肿瘤，无术中及术后并发症。北京同仁医院耳鼻咽喉-头颈外科采用导航系统辅助下的经鼻内镜下垂体腺瘤切除8例，增加了术者准确和彻底切除肿瘤的把握和信心，无术中及术后并发症。但值得注意的是，行巨大垂体肿瘤切除术中，当下部肿瘤取出部分后，导航指引显示的位置，与实际相差较大，上方的肿瘤垂下来，与原来影像显示的完全不同，此时，就不能依赖导航帮助定位。
6.颅底部的活检或手术切除
Klimek等在机械臂型导航系统导航下进行了儿童颅底手术14例，认为在前颅底的内镜手术中使用导航系统对提高手术安全性很有帮助。Carney等使用Viewing Wand系统进行了14例颅底、窦脑膜角及颅骨的手术，认为该系统对微创入路下大范围的切除病变是有帮助的。二、鼻窦手术中应用影像导航系统的优点
术中应用导航系统具有下列优点：①准确地定出手术所处的三维空间位置，即操作器械现在在什么地方；②显示术野邻近的结构，确定周围有什么器官；③指出靶灶方位及其与目的手术部位的空间关系，进一步操作应向什么方向进行；④帮助设计理想的手术入路，使手术器械到达病变位置；⑤显示手术入路可能遇到的结构，进入时器械可能碰到什么位置；⑥显示重要结构的位置，回避重要结构和器官；⑦显示靶灶空间大小和范围，应该切除多少病变使之达到要求。
用影像导航技术进行手术有着功能鼻窦外科手术不可替代的优势：①精确定位：精确度仅为1.0～1.5mm（核心），这是鼻内镜放大倍数下人眼不可能达到的精度；②提供重要信息（三维空间的位置、邻近的重要结构、病变部位与手术部位的空间关系及可能遇到的重要结构）。
鼻窦手术中应用影像导航系统的主要优点是在手术过程中随时给术者提供解剖定位，增强术者的自信心。从理论上讲，影像导航系统有助于降低手术并发症。影像导航系统在以下情况有肯定的辅助作用：①在鼻-颅底肿瘤手术中，影像导航系统可以帮助术者确定被新生物破坏的解剖标志，判定肿瘤范围，有助于彻底切除肿瘤，防止损伤正常组织；②在修正手术时，由于以前的手术改变了固有的解剖结构，应用影像导航系统可以帮助术者正确判定解剖结构。此外，影像导航系统还有助于教学，有可能为疑难手术提供安全保证，节省手术时间。三、鼻窦手术中应用影像导航系统的不足之处和潜在的风险
应用影像导航系统的缺点主要表现在以下几个方面：①手术前需佩戴专用定位装置行CT或MRI扫描，程序繁琐，增加了患者的手术费用。②据文献报道，最初应用影像导航系统时，每次或每例患者的手术前准备时间（包括配准、头架定位、器械注册等），可使手术总时间延长15～30分钟，即使熟练掌握影像导航系统以后，手术时间仍要增加5～15分钟。③现有影像导航系统依据的是手术前的CT或MRI图像资料，不能实时反映手术中的变化。例如，手术中不能实时显示病变（肿瘤）的切除情况，只能根据手术前构建的三维图像对比参考。为解决这一问题，国外已经研制了实时手术中影像导航系统，比如上海华山医院引进的美国美敦力公司的术中磁共振导航系统，或许能够在一定程度上弥补影像导航系统的不足。④影像导航系统在骨性或有硬性框架内操作的准确性比较好，在软组织内操作或解剖结构随手术操作有所变化的情况下，依据手术前的参数导航，则容易出现指示偏差。例如，在施行比较大的垂体瘤切除时，当部分肿瘤被切除后，在颅内压力作用下，垂体向蝶鞍底移动或两侧海绵窦向中线移动，造成了解剖位置的改变，这时如果一味相信影像导航系统提供的信息，就有可能造成手术误差。⑤目前，影像导航系统的价格过高，不利于在各医院的普及，也增加了患者的经济负担。手术中应用影像导航系统不能完全避免并发症的发生。2003年，Metson对1000例影像导航系统下鼻内镜手术进行回顾性分析，其中3例发生了脑脊液鼻漏。应用影像导航系统产生并发症的原因主要有以下两种：①计算机显示的三维图像是根据手术前水平位CT重建的，重建过程难免会产生一定程度的误差，而且手术过程中因头架移动，还有可能造成更大的偏差。据文献报道，在常规临床应用中，影像导航系统定位解剖结构的能力在2mm以内，如果超过一定的数值，也就是说定位精确度下降到2mm以上，就容易出现手术误差。因此，影像导航系统只是相对准确，相对可靠。②对于缺乏经验的手术者，如果过分相信影像导航系统，以为有了影像导航系统这张“特许证”，就可以在鼻窦中放心大胆地手术，这样更容易出现并发症。四、应用影像导航系统的适应证
虽然有些学者建议对所有施行鼻窦内镜手术的患者使用影像导航系统，但此观点还存在争议。1998年，Metson等提出，影像导航系统对解剖异常或解剖标志紊乱的患者有辅助作用，是否需要常规应用还有待于今后进行更深入地研究。1994年，Anon等提出，应用影像导航系统最强硬的指征包括：①修正手术；②病变广泛；③蝶窦病变；④有Onodi气房或其他解剖变异，有可能出现手术并发症者；⑤额隐窝-额窦病变；⑥视神经减压手术；⑦鼻腔-鼻窦恶性肿瘤手术。五、使用方法
计算机导航系统的应用包括三部分：①影像学资料的获得与输入；②术前计划的制订；③术中定位及计划实施。本部分以烟台毓璜顶医院使用美敦力的Stealth Station LandmarX导航系统为例简要说明。
1.术前准备
术前1天（少数患者2天）在患者头部放置7～10枚基准标记物（fiducial），行鼻窦螺旋CT或MRI扫描。CT扫描参数：水平位连续扫描，层厚1mm，软组织窗，FOV大于200mm，约90～110层面。扫描范围上至额窦，下至耳垂下缘，前至鼻尖。所获数据保存在磁光盘（MO）上，输入导航系统，再行术前导航计划，包括影像的整体三维重建、定标、手术入路设计及病变区域。现在以上操作已经废止，可以使用目前操作方法，不用放置基准标记物，直接做16排影像导航CT软盘，然后进行后续操作。
2.术中准备
在麻醉前或麻醉过程中，启动LandmarX软件（图1-4-1），显示患者的重建后的三维影像资料（图1-4-2），全麻后固定头颅，按照术前在三维模型上选择的位点先后顺序进行配准。配准成功后，将术中定位装置进行注册。注册后，术者可以根据术中需要使用探针、吸引器等定位装置判断手术进展情况、毗邻的解剖关系、病灶切除范围等。六、应用影像导航系统的注意事项
应当明确，鼻窦内镜手术中应用影像导航系统只是相对准确、相对可靠，但是还不是尽善尽美，还有一定的局限性。而且，从另外一个角度讲，手术影像导航系统还是一种具有潜在危险的技术，如果认识和使用不当，还可能给术者提供虚假的安全感。为了更好地发挥影像导航系统的辅助作用，我们谨提出以下几点建议：
1.现代影像导航技术不能代替对解剖知识的学习和手术训练，手术经验的积累是第一位的。
2.开始应用影像导航系统时，最好选择相对简单的病例，简单到即使没有影像导航系统辅助，或影像导航系统不能很好地工作时，术者也能驾轻就熟地完成手术。图1-4-1 启动LandmarX软件图1-4-2 重建后的三维影像资料
3.手术过程中要随时核实影像导航系统的准确性，术者可以根据术野内已知的解剖标志，核对影像导航系统显示的解剖部位是否准确。一旦发现偏差，应立即配准。应当注意的是，有时影像导航系统的准确性在不同的解剖部位是不一样的，例如，在前组筛窦非常准确，而在蝶窦前壁则有明显的误差。
4.应用影像导航系统施行鼻窦手术时，如果影像导航系统提供的信息与术者的经验相冲突时，要相信自己的手术经验。例如，当手术者将探针放在筛顶时，十字标线指示在颅内，可以判断为影像导航系统的误差。如果探针已经越位（进入颅内），十字标线还指示在安全部位，这时如果过分相信影像导航系统，就可能出现严重并发症。可以相信，将来影像导航系统在鼻窦手术中的应用会越来越广泛。因此，无论是正在使用影像导航系统的医师，还是准备学习使用影像导航系统的医师，都应当清楚地认识到影像导航系统这一辅助工具的优点和潜在的风险，更重要的是要靠人，而不是靠设备。只有这样，才能促进和推动影像导航系统的完善和发展。第五节 影像导航技术的发展趋势一、导航系统的计算机和软件方面
随着快速处理系统的开发和应用，将使计算机为基础的应用技术达到先前难以想象的水平。计算机性能提高有可能取代目前应用的工作站，使导航系统不仅体积大大缩小或具可携带性，售价也可降低。高分辨立体监视屏的开发，将有利于脑深部复杂结构的显示。硬、软件开发使导航系统应用更趋简便，设备的高度自动化和智能化可自动注册和校正偏差。多种图像（CT、MRI、fMRI、DTI、MRA、PET、CTA、MEG等）的自动融合为外科医师提供更多选择和信息，使导航外科更安全、有效。二、虚拟现实技术（VR）
利用融合和导航技术，手术前将患者的MRI、MRA、MRV及CT的影像学资料在导航系统中进行融合。导航包括创造一个分子的计算机模型，并为使用者能在周围移动，就像在这个模型中一样。图像可以被视觉感受，也能电子传输。手术前医师可以进行类似真实的模拟操作，走进一个可视的虚拟的肿瘤环境，从多个侧面观察肿瘤，避免了从一个侧面观察或非实际进入肿瘤所带来的不利。通过研究发现VIVIAN可以提供如下功能：①将病变组织与周围正常解剖结构的立体空间关系真实地展现出来；②模拟开颅及颅底骨性结构的手术操作；③模拟术中成像。结论：通过VIVIAN系统医师可以充分利用影像学资料最大程度地理解病变组织与正常结构的空间关系，帮助选择正确的手术入路。三、术中实时扫描影像导航
在应用神经导航的过程中，注册点的准确性是决定导航成功的关键因素。手术前的图像资料，不能实时反映手术中的变化，在软组织内操作或解剖结构随手术操作有所变化的情况下，容易出现指示偏差。目前认为术中实时扫描影像导航（iMRI）是解决这一问题的最好办法，由于手术时间的延长和手术无菌区污染的可能，增大了患者术后感染的危险性，并且由于价格昂贵还无法广泛开展。目前很多研究表明采用术中三维超声图像与CT、MRI图像相比准确性无明显差异，同样可以提供充足的导航信息。四、功能性影像导航手术
如与内镜结合完成脑室内或脑深部病变的微侵袭手术，发展脑功能数据输入，与脑磁图技术结合使定位功能化；与脑血管影像结合可定位很小的血管，为脑血管病治疗进行导航。五、机器人和遥控外科
近来已有应用机器人或机械手臂操纵手术显微镜、磨钻、牵拉器、电极、内镜等，不会发生人手震颤或抖动等缺点。在不久的将来，机器人在人控制下进行一些外科手术即遥控外科（telesurgery），可能成为现实。
现代鼻内镜外科的内涵是：在鼻内镜直视下，清除病灶，改善和重建鼻腔、鼻窦通气引流功能，并尽可能保留鼻腔、鼻窦正常解剖结构和功能，从而达到治愈鼻窦炎为目的的鼻外科技术。如果说鼻内镜提供了清晰的照明，毫无疑问导航定位技术提供了精确的定位。导航技术和鼻内镜的结合是现代鼻微创外科的完善和发展，但更重要的是靠人，而不仅靠设备。（张庆泉 栾建刚 宋西成 朱宇宏 王强 张杰 王锡温 张天振 张华）第二章 手术导航系统简介第一节 手术导航系统的发展
手术导航系统又称无框架立体定向技术，是在经典的立体定向技术即框架式立体定向的基础上发展而来。手术导航系统的设计原理源自（global positioning system，GPS）全球卫星定位系统。但由于无线电波在手术室中容易造成或者易受到干扰，1988年，由美国美敦力枢法模•丹历有限公司发明的全球第一台红外线光学手术导航系统Stealth Station解决了这一问题。它是现代影像技术、立体定向技术与先进的计算机技术（包括无线电和信号学等相关领域）有机结合的成果。随后的20年间，神经外科导航随着各种影像技术如功能磁共振成像、磁共振弥散张量成像、磁共振弥散加权成像、磁共振波谱分析、磁共振灌注成像、磁源成像、脑磁图、正电子发射断层成像、术中超声、术中CT或MRI的成熟以及电生理监护技术的发展而迅速发展。
目前，全球约有8000台手术导航系统，每年约10%的增长速度，其中1/2以上都是神经外科导航系统。从全国来说，手术导航技术早在1997年已进入中国市场，目前已有约300家医院使用导航系统实施神经外科、骨科和耳鼻咽喉科的手术。在部分发达国家，手术导航技术已作为一些神经外科等手术的必要辅助设备。
手术导航系统在耳鼻咽喉科手术应用中，当疾病病灶位于脑内深部、周围重要解剖结构、血管神经包绕时，医师开颅暴露患者脑组织，要想保证手术的精准度和安全性，其难度更大、风险亦更高。其优势为：①提高手术精度，降低手术风险；②减小创口，简化操作时间，缩短手术和麻醉时间；③减少患者失血量，降低术后并发症发生的可能性；④减少住院时间。
品牌：Medtronic美敦力TM
型号：TRIA Plus手术导航系统（一）光学导航工作原理
光学导航系统是将患者图像的所有点和实际解剖结构之间建立映射关系。当建立对应关系后，操作者使用被追踪的专用器械无论点到患者的哪个位置，计算机就能利用对应关系来识别影像中相应的位置。这种识别过程被称为导航或者定位。在多个患者影像平面和其他解剖重建中，一个定位点在系统显示器上被识别。（二）光学导航系统的组成
1.光学系统
在手术室，导航系统通过摄像机跟踪相应的光学标记来确定手术工具和患者的相对位置。对于操作工具，标记是直接附加于工具上的；对于患者，标记附加于一个动态参考架，将其与承载装置相连后固定到患者身上。
本仪器有两种类型的光学标记。有些元件可能使用有LED的主动探针（图2-1-1），有些是使用被动探针（图2-1-2）。LED（发光二极管）自发红外光，被动探针是反射摄像机发出的红外光。图2-1-1 主动探针及其LED图2-1-2 被动探针及其反射球
摄像机（也可称为定位器，图2-1-3）发现光信号，通过三角测量原理确定该标记的空间位置，不间断地将这些信息传输给电脑。电脑通过这些信息，结合当前使用的器械的几何形状，来精确定位器械前端在患者体内的位置。图2-1-3 摄像机
2.动态参考架
为保证准确性，系统在注册（初始化）和导航过程中必须持续跟踪患者身体位置。这是很有必要的，因为在患者注册（初始化）之后医师有可能会偶然或者不可避免地移动身体或者定位器。如果系统没有通过动态参考架跟踪患者位置，在注册（初始化）或者获得图像后，任何患者或者定位器的移动都会导致不准确的导航。
注册（初始化）患者信息然后跟踪定位手术位置的仪器称之为患者参考架（图2-1-4、2-1-5）。参考架是安装在金属框架上的一组光标，它可以根据患者生理结构精准定位。因为这个参考架系统处在一个与生理结构相关的精准、固定的位置，任何摄像机视野范围内的身体或者摄像机移动都会使得相应的光标产生相应移动。这能使摄像机查明人体的任何移动，然后报警到应用软件，使得应用软件能够及时更新相关注册信息，从而可以维持正确的导航。图2-1-4 主动参考架
3.红外线摄像机
该系统摄像机采用两个光学透镜对工具和参考架上每个光标的空间坐标做三角测量（图2-1-6）。对于带电装置（例如主动探针），摄像机镜头直接接收每个器件上LED发射的红外光。对于被动（无线）工具，每个工具上的反射球将位于摄像头背面的红外发光器上发出的红外光反射到摄像头透镜。摄像头持续将每个LED光标或者被动工具位置信息传输到系统。为了有效地“看”到LED灯或者被动工具光信号，摄影机必须要对准工具并要与它们保持一定距离的位置。图2-1-5 被动参考架图2-1-6 红外线摄像机
4.激光定位系统
激光定位系统（位于摄像头透镜之间）能够通过在摄像头视野中心产生一束低能量的激光帮助摄像头大致定位（图2-1-7）。激光通过手柄上的触发开关启动。按下开关触发按钮激活激光，松开按钮取消激光。
5.系统推车
手术导航系统推车包含电源、计算机和所有相关的外围设备（图2-1-8）。推车上支撑有摄像机阵列和触摸显示屏，它能够分别从前后左右打开面板看到内部结构。系统推车适合于连续操作。
6.触摸屏显示器
该触摸屏显示器是一个高分辨率，并带有内置发声器的平板电脑显示器（图2-1-9）。显示器的可视角从垂直到接近80°。当它放在手术室时，触摸功能能够让医师不需要助手、键盘或鼠标轻松控制导航系统。用消毒笔尖点击按钮来选择屏幕上的功能键。如果有些程序需要输入文档资料，在屏幕上会显示一个虚拟键盘，可以像触摸打字机一样使用。图2-1-7 激光定位系统图2-1-8 系统推车图2-1-9 触摸屏显示器
7.键盘和鼠标
键盘和鼠标放置在手推车的下格抽屉（图2-1-10）。抽屉里内置一个鼠标托盘。
8.外置连接盒
外置连接盒是各种硬件设备，例如脚踏开关、参考坐标架、标记探针的接线盒（图2-1-11）。
9.光学工具
设计用于手术导航系统的光学器械包括一个精密仪器结构和LED/球形装置。每个器械的特定几何结构存储在计算机的文件中，计算机引用这些数据来确定工具尖端的位置和定位工具LED或者反射球的关系。在开始导航之前，必须告诉电脑选择使用哪个定位工具，例如吸引器标定工具（图2-1-12）。
当你从应用软件的工具列表中选择好定位工具，系统将会确认你所选择的定位工具是否弯曲或者有其他的损坏。确定的方式是将定位工具尖端到参考坐标架的铁皮凹槽内，踩下脚踏开关。摄像机和计算机之后会确认你所选用的定位工具和软件是否相互匹配。图2-1-10 键盘和鼠标图2-1-11 外置连接盒图2-1-12 标记吸引器
品牌：Medtronic美敦力TM
型号：Fusion ENT专用电磁导航系统（一）电磁导航原理
电磁导航系统是将患者图像的所有点和实际解剖结构之间建立映射关系。当建立对应关系后，操作者使用被追踪的专用器械无论点到患者的哪个位置，计算机都能利用对应关系来识别影像中相应的位置，这种识别过程被称为导航或者定位。在多个患者影像平面和其他解剖重建中，一个定位点在系统显示器上被识别。（二）电磁导航系统的组成
1.电磁定位系统
导航中，电磁导航系统必须同时侦察到解剖位置和手术器械的位置。获取了两者的位置信息，系统就能计算和显示对应于解剖结构的器械位置。电磁导航系统需要使用电磁定位系统同时追踪器械和解剖结构（图2-1-13～2-1-15）。图2-1-13 Insta Trak 3500 Plus系统图2-1-14 Stealth Station AxiEM系统图2-1-15 Cygnus PFS系统
电磁定位系统工作原理如下：在患者颅脑旁放置一个磁场发射器，使颅脑处在一个立方体、低场强的导航区域。因为在导航区域内的每一个点都有独特的场强，系统可通过测定该处的场强来检测追踪器械的位置。通过安装在患者颅骨上的参考架可以探查到解剖结构的位置；同样，通过探针或其他器械的追踪装置可测量器械的位置和路径。
系统在导航区域内不断地计算参考架和器械的相对空间位置，并将此信息与患者注册信息相关联，以此判定器械在影像图像的位置。
2.系统推车
手术导航系统推车包含电源、计算机和所有相关的外围设备。
3.电磁导航专用患者参考架及手术器械第二节 耳鼻咽喉导航简述
手术导航系统是以影像学（CT、MRI）为基础的无框架立体定向手术导引系统，通过医师手中的导航工具指示实际的解剖位置，这样可以把解剖组织和术前影像信息相关联，实现实时定位跟踪，给医师更多的参考。手术导航使外科手术更加精准和微创，体现了影像技术、显微外科和计算机技术的综合发展应用，是外科手术向微创化发展的重要组成部分。
传统的耳鼻咽喉手术，单纯利用内镜观察，遇到术中出血、解剖结构异常或者二次手术的患者，由于视野狭小、解剖结构破坏等原因，即使是临床经验丰富的耳鼻咽喉医师，手术中也往往找不到病变或者病变切除不彻底而导致手术失败。
1986年，Robert等人通过将影像学技术、立体定向技术、计算机技术、显微镜及以往应用于航天、航海业的导航技术和神经外科手术结合，产生了影像导向的神经导航系统。这种影像手术一体化的导航系统不但能在术前、术中精确地实时定位，而且能将术中的信息及时反馈，使医师能更好地理解解剖结构与病变的关系，选择最佳手术入路，准确达到靶病灶，同时提供了探测过去未涉及领域的可能性。
由于导航系统具备精确性高、定位准确、微创等特点，过去凭医师经验人工设计的经验性手术逐渐转变成计算机辅助设计的计划性手术，减少了患者的并发症。目前，耳鼻咽喉导航主要应用于：①鼻腔和鼻窦内肿瘤的切除；②视神经减压；③经鼻垂体肿瘤切除；④侧颅底肿瘤手术；⑤青年医师的培训和临床实践指导。图2-2-1 导航原理图一、导航系统的组成和原理
手术导航系统原理最早来源于GPS定位系统。简单类比：导航主机就是GPS中的卫星，术前影像资料就是地图，导航工具就是汽车。卫星通过接收汽车发出的信号将其在地图上所在的位置标定出来（图2-2-1）。导航系统由导航工具和接口、应用软件、导航主机（包括光学系统或电磁系统）组成。导航系统通过接收导航工具发出的信号来追踪导航工具的空间位置。导航主机和应用软件负责建立三维模型和跟踪解剖图，有了这些资料后，手术导航系统才可以引导工具去进行手术。
在手术过程中先将术前的影像资料（CT或MRI）输入导航系统，并在患者头部安放参考架，参考架的作用相当于设置一个空间坐标原点。通过参考架的设置，导航系统会建立一个三维空间坐标包裹术前影像资料提供的手术区域。此时当导航工具进入空间坐标范围且工具的信号被导航系统接收到，通过对导航工具进行不间断的连续追踪，并将工具显示在事先输入的影像资料上。这样就可以直观地观察到导航工具尖端在手术区域中所处的位置。图2-2-2 美国美敦力的Stealth Station导航系统，主动和被动跟踪工具
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