困难气道中运用CT 三维重建技术指导硬质纤维气管镜行气管插管

洪 洪，钱宇婷，付 磊，王 武，李成辉，尹毅青△

(中日友好医院1.麻醉科, 2.影像科, 北京 100029)

困难气道患者行气管内插管的临床处理一直是现代麻醉气道管理中重要而又悬而未决的课题，研究显示，在接受麻醉的患者中，气道管理存在困难的患者占0.40%[1]。颈部活动受限及颈椎固定是困难气道的明确危险因素,并且伴随有继发性神经损伤的可能性[2]。中日友好医院麻醉科在实践中摸索出的“Shikani 硬质纤维气管镜通过左侧磨牙经口气管插管技术” ，可显著提高困难气道插管的成功率[3]，但硬质纤维气管镜管芯的塑型角度目前国内外尚无统一指导标准。上呼吸道CT三维重建技术可提供全方位、各层次的上呼吸道局部图像，便于直观地研究、测量和分析患者上呼吸道的解剖结构。本研究旨在通过对困难气道气管插管通路的 CT 三维重建，指导Shikani 硬质纤维气管镜管芯前端塑型，用于困难气道的气管插管操作，为提高临床气管插管首次成功率和安全性提供参考。

1 资料与方法

1.1 病例选择及分组

本研究为前瞻性研究,研究开始前经中日友好医院伦理委员会审查批准(编号2014-ST-8)， 参与研究的所有患者均签署知情同意书。

入选标准：ASA分级Ⅰ～Ⅱ级，年龄小于80岁，颈项强直、颈部外伤需制动或严重颈椎病颈椎固定行择期手术患者。

排除标准：因外伤、手术等原因可能引起口咽解剖结构异常的患者，拒绝参加本研究患者。

采用简单随机化分为两组：试验组(E组)和对照组(C组)。

1.2 人口学信息采集

采集患者姓名、病案号、性别、年龄、身高、体质量及体重指数(body mass index，BMI)。传统气道评估指标采集：采集患者张口度、甲颏距、是否合并鼾症、齿列完整与否、咬上唇试验分级、下颌支骨长度及喉镜暴露分级。影像学信息采集：术前采集入组患者上气道CT 数据，采用256层螺旋CT (Brilliance iCT, Philips Healthcare, Cleveland, OH, USA)检查：(1)扫描技术参数：电流120 mA，电压120 kV，准直器宽度1.25 mm×16 mm，螺矩1.375 mm，床速27.5 mm/s；重建参数：标准算法层厚1.25 mm，重建间隔1.25 mm；(2)扫描方法：在无吞咽动作的平静呼吸相扫描，扫描范围涵盖鼻咽顶部至气管隆突；(3)扫描体位：患者平卧，最大限度地采用模拟嗅花体位，张口伸舌，作模拟气管插管体位。硬质镜预先塑型：依据患者的CT三维重建图像(图1)，在螺旋CT工作站界面程序模拟硬质镜前端经口轴线至咽轴线临床气管插管操作路径，测量计算获得的角度，事先由一名麻醉医生完成对Shikani硬质纤维气管镜(Clarus Medical, Minneapolis, MN, USA)管芯前端塑型，每个患者均准备两套硬质镜，即塑型后硬质镜和原始角度硬质镜(图2)，根据患者的分组情况分别选用相应的硬质镜插管，另一套备用。

试验方法：为减少误差，本试验采取双盲法，所有患者和进行气管插管操作的麻醉医生均对其分组情况不知情。所有的气管插管操作均由同一位临床工作经验10年以上熟练掌握硬质镜插管技术的麻醉科主任医师实施。

1.3 麻醉方法

患者入室后建立静脉通道，以5 mL/(kg·h)的速率静脉输注乳酸钠林格氏液。局麻下行桡动脉穿刺置管监测有创动脉压，连接S5 Datex-Ohmeda多功能监测仪(GE公司，美国)， 监测ECG、血压及脉搏氧饱和度。静脉注射咪达唑仑0.05 mg/kg、芬太尼2 μg/kg、异丙酚2 mg/kg和顺式阿曲库铵1.5 mg/kg进行麻醉诱导，面罩进行纯氧通气。给予顺式阿曲库铵后3 min开始气管插管操作。为减少颈椎医源性二次损伤，麻醉诱导后尽量保持患者术前颈椎固定体位，插管者使用两组相应的硬质镜由左侧磨牙入路进行插管。所有患者每次插管操作时间大于90 s或者脉搏氧饱和度低于92%则视为一次操作失败，并暂停操作行纯氧下面罩辅助通气后再行补救性二次气管插管操作，如补救性插管仍不成功，则依照《美国麻醉医师协会困难气道指南》行其他插管方法，如可视喉镜、纤支镜等进行处置。气管导管插入后连接呼吸管路，在监护仪上显示两个以上呼气末二氧化碳波形标志气管插管成功，并以胸部听诊确认导管位置。麻醉维持：采用静吸复合进行麻醉维持。气管插管成功后予Delex-ohmeda麻醉机行机械通气，潮气量 6～10 mL/kg，呼吸频率10～12 次/min，吸呼比1 ∶2。术中予静吸复合维持麻醉。

图1 上气道CT图像及角度测量CT三维成像工作站界面,在工作站界面程序模拟硬质镜插管路径，用于指导硬质镜管芯塑型Figure 1 The interface of CT three-dimensional reconstruction technique workstation，the stylets of the rigid fiber bronchoscopes were shaped according to the intubation path simulated in the workstation

1.4 观察指标

观察记录：(1)气管插管成功率及首次插管成功率；(2)气管插管时间(从硬质镜前端进入口腔至气管导管进入气管时间)；(3)入室(Tb)、插管后即刻(T0)及插管后5 min内(T1～T5)7个时间点血压、心率和脉搏氧饱和度，计算心率血压乘积=收缩压×心率；(4)气管插管并发症：观察插管时口腔黏膜损伤出血的情况，插管结束后观察有无牙龈出血或牙齿松动、脱落，术后 24 h 内由一位对气管插管不知情的麻醉医生随访记录患者咽部疼痛、声音嘶哑情况。

1.5 统计学分析

采用SPSS 23.0软件进行分析，正态分布的计量资料以均数±标准差表示，非正态分布的计量资料用中位数(四分位数)[Median (interquartile range)]表示，随机区组设计的计量资料比较采用单因素方差分析，重复测量设计的计量资料比较采用重复测量设计的方差分析，计数资料比较采用卡方检验，P<0.05 认为差异有统计学意义。

图2 塑型前及塑型后硬质镜图片Figure 2 The rigid fiber bronchoscopes with shaped and original angles

2 结果

2.1 一般情况

2014年12月至2016年12月符合入组标准患者共计60例，因患者拒绝参与研究排除16例，共纳入44例患者，男25例，女19例，年龄33～78岁，其中试验组24例，对照组20例。两组患者性别、年龄、身高、体质量及BMI比较差异均无统计学意义(P>0.05，表1)。

表1 两组患者一般情况各指标的比较Table 1 Demographic data of two groups

E, experimental group; C, control group; BMI, body mass index.

2.2 气道相关评估指标

传统困难气道评估指标：张口度、甲颏距、是否合并鼾症、齿列完整与否、咬上唇试验分级、下颌支骨长度及喉镜暴露分级两组患者结果差异无统计学意义(P>0.05)；CT成像上气道测量计算角度两组患者比较差异无统计学意义(P>0.05，表2)。

2.3 插管情况及术后并发症

两组气管插管成功率均为100%，E组首次插管成功率为96%(23/24)，C组使用原始角度硬质镜首次插管成功率为70%(14/20)，E组首次成功率明显高于C组(P=0.035)。E组插管时间(20.7±10.6) s短于C组插管时间(21.5±17.6) s,插管时间两组差异无统计学意义(P=0.880)。入室Tb、插管后即刻T0、插管后T1～T5 RPP差异无统计学意义(P>0.05)，插管后即刻及插管后1、2、4、5 min E组RPP均小于C组(图3)。两组气管插管相关并发症差异无统计学意义(P=0.201，表3)。

表2 气道相关评估指标的比较Table 2 Patient airway assessment

E, experimental group; C, control group; OSAS, obstructive sleep apnea syndrome.

Ar, arrival at the OR; Im, immediately after intubation; 1, 1 minute after intubation; 2, 2 minutes after intubation; 3, 3 minutes after intubation; 4, 4 minutes after intubation; 5, 5 minutes after intubation.图3 两组各时间点RPP比较Figure 3 RPP of the two groups at each time points

3 讨论

Shikani硬质纤维气管镜是一种高清晰的纤维光导可塑型内镜，其前端“J”形不锈钢管芯内包光纤,能穿过气管导管,提供气道照明和视野暴露,可在光斑定位的基础上使用目镜确认声门和气管,直视下进行气管插管,兼具光杖和纤维支气管镜的优点，是目前常规气管插管和处理困难气道的重要工具[4]。在Kheterpal等[1]对困难气道成功处理的调查研究中发现，硬质纤维气管镜引导法应用比例最高，占总例数的41%。

表3 插管及并发症相关数据Table 3 Intubation data and complications

E, experimental group; C, control group.

颈椎制动及颈椎固定使患者头颈部后仰受限，无法实现口轴线、咽轴线、喉轴线三条轴线重合，从而影响声门暴露，是潜在的困难气道。Turkstra等[5]指出， 与Macintosh喉镜相比, 对颈椎活动受限的患者应用Shikani硬质镜气管插管颈部活动度减小。Rabab等[6]的研究显示在颈椎不稳定患者清醒插管中，相比纤维支气管镜，Shikani硬质镜能够显著缩短插管时间，并且不增加插管过程中的血流动力波动、呛咳及神经功能恶化的发生率，证实了Shikani硬质镜在不稳定颈椎患者气管插管中的适用性。Shikani硬质镜因其对颈椎后仰度要求小、气管插管操作造成颈椎二次损伤风险低的特性，成为目前解决此类困难气道气管插管强有力的工具。

目前关于可视插管工具塑型方法的研究较少，有学者认为光棒前段弯曲长度为 5～7 cm，角度为 80°～90°时较好[7]。也有研究表明对于非困难气道患者,采用光棒气管插管时其前段折弯角度选择 30°时可显著提高气管插管的成功率[8]。王冬青等[9]以患者“门甲垂线距离”作为光棒折弯长度计算方法的处理，插管时间和插管成功率最高。Boedeker等[10]的研究发现,将Bonfils硬质镜前端角度塑型成60°插管成功率明显增高。硬质纤维气管镜管芯前端塑型的方法国内外研究较少，目前尚缺乏科学的统一指导方法。

上呼吸道CT三维重建技术可提供全方位、各层次的上呼吸道局部图像，便于直观地研究、测量和分析患者上呼吸道的解剖结构。目前涉及CT三维重建技术辅助用于气管插管的研究较少见[11～13]，研究方向主要集中于对困难气道的预测并肯定了其预测价值。颈椎制动及颈椎固定患者经硬质镜插管路径较颈椎活动度正常患者差异较大，运用CT三维重建技术在预测颈椎活动受限患者的上气道结构上具有明显优势，根据患者颈椎固定个体化设置硬质镜管芯前端角度，目前该项技术已逐渐成为脊柱外科颈椎手术前必备检查项目，在术前预测为困难气道患者行该项检查时做相应调整，以获得气道相关参数用于指导困难气管插管并不增加患者接受的额外辐射量。本研究通过采集患者上气道CT三维重建图像，测量经左侧后磨牙入路硬质镜插管路径Shikani 硬质镜前端进入气道时的角度并进行塑型(图1)。首次插管成功可避免二次插管因声门上分泌物增多或软组织出血视野清晰度下降造成的气道情况恶化。对于颈椎活动受限患者，首次插管成功可降低颈椎损伤加重的可能性，对于不稳定颈椎尤为重要。首次插管成功率显著增高体现由CT三维重建技术指导塑型的硬质镜行困难气道气管插管的优势，可避免增加插管次数造成的损伤，减少插管相关并发症，对麻醉医生成功解决困难气管插管的信心及手术顺利进行具有重要意义。

气管插管使患者呼吸道通畅得到切实有效的保证，使机体氧供得到有效的支持，缩短插管时间，及时建立人工气道，在麻醉诱导及抢救急诊危重症患者过程中意义重大。本研究E组插管时间短于C组，但其优势有待扩大样本量验证。RPP可以间接反映心肌氧耗，与心肌缺血缺氧改变存在线性相关关系，临床上可作为提示心肌缺血缺氧简单实用的指标，如处理不当可导致严重后果，如脑血管意外、心肌缺血、心肌梗死等。E组和C组RPP差异无统计学意义(P>0.05)，由图3显示插管后即刻及插管后T1、T2、T4、T5的E组RPP均小于C组，提示E组较C组插管应激反应更小，更利于维持患者心肌氧供需平衡，降低心血管不良事件发生概率。两组气管插管相关术后并发症差异无统计学意义，提示相比原始角度硬质镜，使用CT三维重建技术指导塑型后硬质镜插管并不会增加相关并发症的发生。

本研究也存在其局限性：本研究纳入患者例数较少，有待增加病例数进一步加以验证。

综上所述，依据CT三维重建技术图像计算的角度对硬质镜管芯塑型，对提高颈椎固定困难气道患者的首次气管插管成功率具有一定指导意义。