三维实时电磁导航系统是Rodrigues等^[5]采用Aurora EMT系统组建的新型导航系统, 该系统由工作平台、磁场发生器、尖端装有电磁传感器的18G穿刺针和输尿管导管等组成。经患者尿道通过纤维输尿管镜将尖端带有电磁感应器装置的输尿管导管置入目标肾盏, 工作平台对磁场中的穿刺针及输尿管导管的电磁信号进行处理, 对穿刺针及目标穿刺点进行实时定位, 通过4个不同角度的三维图像实时显示穿刺轨迹, 采用三维软件计算虚拟穿刺路径, 并通过纤维输尿管镜直视观察。该团队进行的一项动物实验显示, 采用该系统进行经皮肾穿刺准确且简单易学^[6]。Lima等^[6]以该系统进行首次临床试验, 10次肾脏穿刺均获得成功, 并顺利完成了PCNL手术, 无严重并发症发生, 初步评估了该系统具有较好的临床实用性。

三维实时电磁导航系统的优点在于利用电磁定位并规划穿刺路径, 并将穿刺过程三维图像化, 可及时校正穿刺针的位置和方向, 穿刺精度高、易于操作、学习曲线短, 且无辐射暴露; 同时以纤维输尿管镜观察肾盂、肾盏的解剖情况, 监视穿刺针穿刺情况^[7]。纤维输尿管镜成功进入肾盂及输尿管导管成功置入目标肾盏是穿刺成功的前提条件, 但是该系统缺乏皮肤至肾盂之间的组织结构情况, 可能导致肾周器官的穿刺损伤; 且电磁感应存在明显的距离效应, 电磁信号存在偏差、衰减, 该研究仍缺乏大量的、更加复杂的肾结石患者的临床研究。

SonixGPS导航超声系统是Ultrasonix公司于2009年推出的基于电磁定位的超声引导穿刺系统, 该系统拥有电磁信号发射器、超宽频带凸阵探头、电磁信号感应器等设备, 通过电磁感应信号整合超声图像, 实时监测穿刺针的位置, 降低穿刺难度, 提高穿刺精确性^[8]。在穿刺中, 电磁定位信息通过计算机处理后与超声图像整合, 在屏幕上虚拟显示穿刺针的位置, 规划穿刺路径, 实时监控穿刺的位置和深度, 实现目标肾盏的精准穿刺。

SonixGPS导航超声系统最早报道用于脊髓麻醉, 可以减少脊髓麻醉的技术难度^{[9, 10]}。江伟凡等^[11]采用SonixGPS系统进行PCNL手术, 15例均一次穿刺成功, 术中术后未出现严重并发症。Li等^[12]对该系统引导行PCNL手术进行前瞻性研究, 结果表明SonixGPS在穿刺时间、穿刺次数和手术时间、术后并发症发生率上优于普通超声。在对复杂肾结石的回顾性分析中, 得到相似的结论^[13]。

SonixGPS导航超声系统的优点在于将超声与电磁导航结合在一起, 可实现平面内或平面外任何角度的穿刺, 精确显示穿刺轨迹, 并可实时调整穿刺针的角度与深度^{[14, 15]}。与普通超声相比, SonixGPS导航超声引导穿刺更加精准且操作简单, 可降低超声引导穿刺的学习曲线, 尤其适用于初学者^[16]。

SonixGPS导航超声也存在不足之处：电磁信号会因距离的增加而发生衰减, 电磁信号会受到其他电磁信号的干扰, 不利于穿刺操作的进行^[17]。而且感应器位于穿刺针内, 针尖位置距离感应器尖端1~2 mm, 在精准穿刺时需考虑这个微小的偏差。

The Urological Dyna-CT（Uro Dyna-CT）是一种新开发的成像技术^[18], 该系统由Artis Zee Ceiling成像系统和碳纤维材料的手术台组成, 系统C形臂在患者周围的所有方向上完全自由移动, 获取的图像可以进行横截面成像和三维重建, 从而在手术室中快速而准确地获得类似CT的图像, 提供结石、肾脏及肾脏周围组织的详细影像资料。该系统在手术室可以进行数字荧光透视、普通X线检查、横截面成像和三维重建。其成像仅在纤维输尿管镜及金属经皮肾工作护套中有明显伪影, 其余器材显示极少甚至没有伪影, 不会影响图像质量^[19]。

Ritter等^[20]使用Uro Dyna-CT与syngoi Guide^® 激光引导结合在离体猪肾脏模型中进行经皮肾穿刺, 在Uro Dyna-CT获取的横截面成像和三维重建中选择目标穿刺点的穿刺路径, 使用激光引导穿刺, 并通过X线监测穿刺过程, 10例穿刺中9例成功穿刺。该技术不仅适用于经皮肾穿刺, 而且适用于其他需要优质图像的临床穿刺或治疗, 例如肾脏肿块穿刺活检, 脓肿或淋巴结的穿刺等^[21]。

Uro Dyna-CT的优点在于具有多种影像功能, 在手术室中即能以较低辐射剂量获得类似CT的影像, 提供结石、肾脏及肾脏周围组织的详细影像资料, 降低穿刺风险^[22]。术后可及时监测残余结石情况, 有利于清除结石, 提高结石清除率^[23]。但Uro Dyna-CT扫描时患者需屏住呼吸才能获得良好的图像, 且患者暴露于更高的辐射剂量下, 在穿刺过程中可能导致造影剂外渗影响成像而导致穿刺失败; 该设备成本较高, 需要学习图像采集和图像软件处理技术; 团队（护士, 麻醉医生）的配合对穿刺技术也至关重要。

可视穿刺是Bader等在2010年美国泌尿外科协会年会上首次提出的技术。可视穿刺系统由可视穿刺针、显像系统及灌注系统通过三通道连接组成。超微成像组件、针芯及外径为1.6 mm（F_4.85）针鞘组成可视穿刺针, 连接灌注系统保证视野清晰。显像系统放大穿刺过程的成像并通过将光学系统整合到穿刺针中, 实现穿刺过程的实时观察。Bader等^[24]对该系统进行了技术评估, 并对15例患者进行肾脏穿刺均获得成功, 初步展示了该技术的实用性。随后, Desai等^[25]首次使用该系统进行了经皮肾镜碎石术的可行性和安全性研究, 其中10名患者使用可视穿刺系统进行穿刺后不需扩张穿刺通道, 直接进行激光碎石, 并将该手术命名为Microperc。一项荟萃分析显示, 与纤维输尿管软镜手术相比, 行Microperc治疗成年患者的结石清除率（stone-free rate, SFR）更高, 但住院时间、透视时间更长, 血红蛋白下降幅度更大^[26]。在有症状的下极肾结石中, Microperc可行且有效^[27]。目前Microperc已成功运用到儿童肾结石的治疗, 对肾结石较小且集合系统无阻塞的儿童患者是一种安全有效的方法^[28]。Microperc联合纤维输尿管软镜治疗儿童多发性肾结石也取得较好的治疗效果^[29]。Microperc还可用于输尿管、膀胱和尿道结石治疗, 并可用于治疗非结石疾病, 例如后尿道瓣膜症（posterior urethral valves, PUV）和膀胱输尿管反流（vesicoureteral reflux, VUR）^[30]。

可视穿刺系统的优点在于将光学系统整合到穿刺针中, 实时观察穿刺情况, 避免邻近器官损伤、集合系统穿孔等, 并能经穿刺通道直接进行碎石, 是中小肾结石及儿童肾结石安全有效的治疗方式。Microperc技术也存在不足, 如不适合较大结石的治疗, 术中冲洗容易导致集合系统压力过大, 在穿刺或碎石时出血容易导致视野不清而致手术失败, 而且术中不能将结石取出, 碎石必须由患者自行排出, 可引发肾绞痛、石街等。

Kawahara等^[31]报道了纤维输尿管镜逆行肾脏穿刺技术, 通过纤维输尿管镜进入肾盂, 选择适当的肾盏进行穿刺; 将Lawson逆行肾穿刺线置入纤维输尿管镜通道, 在直视下进行逆行肾脏穿刺, 使用荧光透视确定穿刺路径, 利用超声引导避免穿刺损伤周围脏器; 穿刺成功后, 在纤维输尿管镜直视和荧光透视下扩张通道。2名患者成功进行了穿刺并行PCNL, 无严重并发症发生。Alsyouf等^[32]报道了纤维输尿管镜直视下结合B超引导进行经皮肾穿刺技术, 对20例患者成功进行了穿刺并行PCNL, 无严重并发症发生。Kidd等^[33]则报道了纤维输尿管镜直视下结合荧光透视引导进行经皮肾穿刺技术。纤维输尿管镜辅助穿刺减少了术中辐射, 但不适合输尿管狭窄或鹿角形肾结石患者。Hamamoto等^[34]探索了实时虚拟超声（real-time virtual sonography, RVS）在纤维输尿管镜直视下的经皮肾穿刺技术, RVS可将实时超声图像与计算机断层扫描或磁共振同步成像, 并通过电磁定位指导穿刺。术前将患者增强CT图像重建为肾脏多平面重建（multiplanar reconstruction, multiplanar reformation, MPR）图像, 再将患者的超声图像与MPR图像进行融合, 使两者图像同步重叠, 在重建融合的图像指导下进行经皮肾穿刺, 并在纤维输尿管镜直视下调整。该技术可以提高经皮肾穿刺的精准性, 有效减少穿刺并发症。但CT检查增加了患者的辐射量, 而且技术较为复杂。

Rassweiler等^[35]描述了iPad辅助的肾穿刺技术。术前在穿刺区放置5个标记, 然后进行CT扫描获得患者泌尿系统的三维重建图像。全身麻醉下, 患者保持术前行CT检查时的位置, 将iPad摄像头对准患者, 相机至少需要看到四个标记, 将iPad拍摄的图像与术前获取的三维重建图像进行融合, 在虚拟的图像中观察肾脏系统, 确定目标穿刺点及穿刺路径, 结合术中透视进行穿刺。穿刺时麻醉医师须在吸气结束时停止患者的呼吸, 以保证穿刺精确性。该技术最初在人体模型中进行测试, 记录的误差范围仅为1 mm。随后在2名患者中进行了肾脏穿刺, 均获得成功。最近的一项临床试验初步评估了其临床实用性^[36]。

iPad辅助的肾穿刺优点在于：CT的三维重建能清楚地显示肾脏及肾脏周围解剖结构, 三维成像提供更好的空间感以利于穿刺^[37]。但该技术增加了患者的辐射量, 要求对患者体位精确控制, 对手术团队也有较高的要求。

肖博等^[38]报道了采用F_4.2可视穿刺肾镜完成了经皮肾镜碎石术, 并命名为“ NeedlePerc” 。该肾镜直径1.4 mm, 具有穿刺、摄像、碎石功能, 是目前直径最小肾镜。针状肾镜由穿刺外鞘和针柄组成, 外鞘头端呈斜面状便于穿刺, 其尾端与针柄相连; 针柄为三通管, 分别连接液体灌注装置、视频导入光纤及200 μ m钬激光光纤。针状肾镜可通过视频导入光纤观察针道穿刺经过的组织, 穿刺成功后可连接钬激光光纤进行碎石。采用该技术治疗24例上尿路结石患者, 22例获得成功, 术后实现完全无管化, 初步显示针状肾镜行PCNL治疗直径< 1.5 cm的上尿路结石是安全、有效的。该技术减少了通道建立相关创伤, 实现了穿刺过程可视化, 并可进行微调, 提高了穿刺精确度。但该技术需配备超细肾镜, 无出水通道, 手术可能导致肾盂压力过高。

经皮肾镜取石术并发症是目前泌尿外科医师无法回避的课题。为此, 不同学者从不同方面进行探索及技术改进, 但归结起来主要体现在两方面：一方面是通道建立的大小, 目前已逐渐向微通道及超微通道乃至针状通道发展; 另一方面是穿刺引导技术的发展, 主要朝精准、可视、三维、图像融合等方面发展。实际工作中因患者体位变化、肾脏解剖异常以及患者呼吸幅度变化等因素影响, 临床医师往往不能完全按自身设计径路实现手术精准化, 随时需要根据术中情况进行微调。未来需要探索一种更加完美的肾脏引导穿刺技术, 实现肾脏穿刺全程可视且精准化。相信随着人工智能发展及器械设备的逐步改进, 经皮肾镜碎石取石术将向更安全、有效和便捷的方向发展。