基于颈部CT影像学的儿童及青少年喉部发育研究

刘世庆，乞文旭，周静，邱鹏，董有静

（中国医科大学附属盛京医院 1.麻醉科；2.影像科，沈阳 110004）

传统观点［1-2］认为，婴幼儿喉部呈漏斗形，最狭窄部分位于环状软骨水平。在生长发育的过程中，喉部逐渐由漏斗形转变为圆柱形。然而，近年来影像学研究［3-4］表明，儿童声门下横径＜环状软骨横径。目前关于儿童和青少年喉部发育规律的研究［5］较少，发育过程中声门下与环状软骨内径的关系如何变化仍不清楚。本研究基于颈部计算机断层扫描（computed tomography，CT）平扫图像，探讨儿童和青少年喉部的发育规律。

1 材料与方法

1.1 研究对象

选取2008年1月至2017年12月盛京医院行颈部CT检查的儿童和青少年为研究对象。纳入标准：（1）年龄1～18岁；（2）颈部CT扫描层面包括完整的声门和环状软骨。排除标准：（1）图像质量差或运动伪影；（2）喉部炎症或占位；（3）声门下狭窄；（4）喉部畸形或受压变形；（5）气管切开术后或气管插管状态。本研究获得中国医科大学附属盛京医院伦理审查委员会批准（2018PS469K）。共纳入910例，男514例，平均年龄（8.2±5.0）岁；女396例，平均年龄（8.6±5.0）岁，男女年龄比较无统计学差异（P＞0.05）。

1.2 气道测量

由1名影像科医生和1名经影像科培训的麻醉医生分别独立使用NEUPACS软件（沈阳东软软件股份有限公司）对患者颈部CT进行横断面、矢状面和冠状面的多平面重建，调整倾斜角度，分别获取垂直于喉部矢状位中轴线的声门下平面，使用电子标尺测量声门下的横径和前后径（图1）。调整倾斜角度，获取垂直于喉部矢状位中轴线的环状软骨下缘平面，使用电子标尺测量环状软骨下缘的横径和前后径（图2）。所有测量窗宽为350 Hu，窗位为45 Hu。为了减少测量误差，将图像放大至400%进行测量［6］。2名研究者分别独立测量，其测量数据平均值作为最终的气道测量数据。

图1 声门下内径的测量Fig.1 Measurement of the subglottic diameters

图2 环状软骨内径的测量Fig.2 Measurement of the cricoid diameters

1.3 统计学分析

2 结果

结果显示，声门下平面横径和前后径分别为（9.0±2.6）mm和（11.1±4.3）mm。环状软骨横径和前后径分别为（11.6±3.2）mm和（11.8±3.4）mm。这4条径线中声门下横径最小（P＜ 0.001）。在喉部矢状面上，与环状软骨前后径比较，声门下前后径显著增大（P＜ 0.001），两者比值为1.19±0.09。在喉部冠状面上，与环状软骨横径比较，声门下横径显著减小（P＜ 0.001），两者比值为0.78±0.08。

2.1 不同年龄组气道内径比较

结果显示，13～15岁和16～18岁年龄组，男性声门下和环状软骨内径均显著大于女性（P＜ 0.01），而其他年龄组不同性别间的气道内径无统计学差异（P＞ 0.05）。所有年龄组不同性别声门下/环状软骨横径比值和声门下/环状软骨比值比较均无统计学差异（均P＞ 0.05）。见表1。

表1 不同年龄组儿童和青少年的声门下和环状软骨内径比较Tab.1 The diameters of the subglottis and cricoid cartilages among the different age groups

2.2 不同性别声门下内径、环状软骨内径与年龄的相关分析

结果显示，女性声门下和环状软骨内径随年龄的增长呈线性增加，而男性的声门下和环状软骨内径在12～15岁迅速增加。见图3。不同性别声门下内径和环状软骨内径与年龄呈正相关（P＜0.001），而声门下/环状软骨内径比值与年龄不相关，见表2。

图3 不同性别儿童和青少年的声门下和环状软骨内径随年龄的变化Fig.3 Age related change in the diameters of the subglottis and cricoid cartilages between the sexes

表2 不同性别儿童和青少年气道内径与年龄相关分析Tab.2 Correlation between the airway diameters and age in both the male and female children and adolescents

3 讨论

多层螺旋CT具有高空间分辨率和近似各向同性的特点，在评价气道解剖中广泛应用［7-8］。通过对气道CT图像多平面重建和调整倾斜角度，可以得到气道的任意切面，因此有助于从各个角度测量气道。既往研究中对喉部气道的测量大多基于喉部CT横断面图像。然而，由于喉部气道横断面不垂直于喉部正中线，这使得通过横断面测量的气道内径并不准确。本研究对颈部CT进行了多平面重建，调整倾斜角度后获得了严格垂直于喉部正中线的声门下和环状软骨切面，因此能够准确测量气道的内径。

本研究结果显示，儿童和青少年的声门下前后径＞环状软骨前后径，这意味着矢状面上喉部呈漏斗形，与传统观点一致［1-2］。然而本研究结果还显示声门下横径＜环状软骨横径，这意味着冠状面上喉部呈倒漏斗形。本研究还发现声门下内径与环状软骨内径比值与年龄无相关性，这表明在生长发育过程中喉形态未发生明显变化。

本研究发现声门下横径是喉部最狭窄的部位。然而迄今为止，绝大部分关于儿童气管插管型号的研究所依据的标准都是环状软骨的横径［9-12］。声门下部位由软组织组成，顺应性较好。环状软骨是气道中唯一封闭的软骨环，顺应性较差，这意味着环状软骨是功能上最狭窄的部位，决定了能通过喉部的气管插管的外径。然而，能够顺利通过环状软骨的气管插管外径相对于声门下可能较大。这意味着对于长期插管患者，气管插管可能对声门下部位产生持续压力。这种持续压力可能会导致组织缺血，严重可致组织坏死和瘢痕形成，导致声门下狭窄［13］。

既往研究［5，14］表明，儿童期不同性别的环状软骨内径相似，并随年龄呈线性增长。青春期不同性别的环状软骨直径生长速率存在显着差异。本研究结果与既往结果一致，青春期前的同龄男女声门下和环状软骨内径基本一致。然而与同龄女性比较，青春期男性气道内径加速生长，这种差异可能由于青春期性激素分泌所致。关于性激素对喉部发育的作用机制尚不清楚，需要进一步研究［15］。

本研究存在的不足之处如下：（1）由于声门的内径随呼吸的状态变化较大，无法进行准确测量，因此没有将声门内径与声门下和环状软骨内径进行比较。（2）本研究中绝大部分行颈部CT扫描患者存在颈部病变，虽然已经排除了可能对喉部产生影响的病变患者，但这些患者无法代表正常人群。考虑到辐射危害，现无法对正常人进行颈部CT扫描。（3）本研究为回顾性研究，时间跨度较大，患者所使用的CT机型号及扫描参数不完全一致。虽然在相同的窗宽和窗位下对气道的内径进行测量，但机器型号和扫描参数的不同仍可能对测量结果产生一定影响。

综上所述，儿童和青少年的声门下横径是喉部最狭窄的内径。在生长发育过程中，随着年龄增加，喉部气道内径增大，而喉部的形态未发生明显变化。