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在立体定向神经外科手术中，脑深部电刺激（DBS）电极植入缺乏实时引导。研究人员开展新型电磁跟踪（EMT）系统 ManaDBS 与市售 NDI Aurora 系统的评估对比研究。结果显示 ManaDBS 受立体定向系统影响小，或更适用于 DBS 手术，为手术导航技术发展提供方向。
在医学领域，脑深部电刺激（Deep Brain Stimulation，DBS）手术是治疗帕金森病、原发性震颤等运动障碍疾病的重要手段。手术需将电极精准植入脑深部特定结构，但当前面临诸多挑战。传统术中电极植入位置的验证方法，如 2D X 射线或 3D 计算机断层扫描（CT），无法满足实时导航需求，难以对新型定向 DBS 电极进行精确的角度定位。
电磁跟踪（Electromagnetic Tracking，EMT）技术虽有潜力解决这些问题，能提供电极位置和方向的实时反馈，减少辐射暴露并实现精准 3D 定位，但也存在局限性。现有商业 EMT 系统的传感器和场发生器尺寸受限，且易受医疗设备（如 CT、MRI 扫描仪）和铁磁物体产生的电磁干扰影响，导致在立体定向手术环境中兼容性不佳，限制了其临床应用。
在此背景下，瑞士西北应用科学与艺术大学（University of Applied Sciences and Arts Northwestern Switzerland）等机构的研究人员开展了一项研究，旨在评估和比较一种专为立体定向手术环境设计的新型 EMT 系统 ——ManaDBS，与市售 NDI Aurora 系统的性能。该研究成果发表在《Annals of Biomedical Engineering》上，为 DBS 手术导航技术的发展提供了重要参考。
研究人员采用了多种关键技术方法：首先，构建模拟实验环境，利用高精度的实验装置，如定制的 3D 系统和模拟手术场景，以精确评估系统性能；其次，运用光学跟踪系统作为参考，通过 NDI Optotrak Certus 光学跟踪系统建立参考位置，校准实验装置，确保测量准确性；最后，进行数据分析，计算位置误差、方向误差和抖动等指标，并使用统计学方法比较不同系统和实验条件下的性能差异。
研究结果如下：
- 研究 1：立体定向系统存在时的跟踪性能：在不同实验条件下，ManaDBS 系统的定位和方向误差在基线和立体定向设置之间无显著差异，中位位置误差约为 1.57mm，中位方向误差约为 1.01° 。而 Aurora 系统在引入立体定向系统后，位置误差显著增加，从基线的 0.66mm 增至 Gframe 设置的 2.1mm 和 Vantage 设置的 2.34mm，方向误差虽无显著差异，但在基线和 Gframe 设置之间 p 值偏高（p = 0.07） 。此外，ManaDBS 系统的抖动比 Aurora 系统高 10 倍，且两者的位置误差和抖动均随传感器与场发生器距离增加而增大。
- 研究 2：DBS 电极植入实验：在模拟 DBS 手术室环境中，ManaDBS 系统的中位位置误差约为 0.55mm，且不同立体定向设置间无显著差异。Aurora 系统则表现出高度非线性误差，在不同植入侧和立体定向设置下，位置误差波动较大，如在 Gframe 设置的右侧植入时，中位位置误差高达 2.8mm 。
研究结论和讨论部分指出，ManaDBS 系统在 DBS 手术环境中表现出良好的适应性，受立体定向系统影响小，其产生的准静态磁场有效消除了导电失真，相比 Aurora 系统更具优势。然而，ManaDBS 系统也存在一些不足，如更新速率较低，空间位置误差略逊于基于成像方法的预期性能，受传感器均方根噪声影响较大等。后续研究可通过改进传感器、优化电流控制等方式提升其性能。同时，ManaDBS 系统与可视化软件结合，以及其磁性传感器与 DBS 电极潜在的机械兼容性，为手术提供了更多优势，有望优化电极定位和编程，提高手术效果。总体而言，该研究为 DBS 手术导航技术的发展提供了新方向，新型 EMT 系统在立体定向神经外科手术中展现出了潜在的应用价值。
