Mimics软件气道重建在左侧双腔支气管导管插管中的应用价值

孙中明 朱方方 陈小非

目前胸部CT检查已成为健康体检常规项目，检出肺部结节的人大量增加，其中部分患者需要手术干预治疗。胸外科手术通常需要双腔支气管插管（double-lumen endobronchial tube，DLT）以实现单肺隔离通气，有文献报道98%的单肺通气可以通过左侧双腔支气管导管（left-sided double-lumen endobronchial tube，LDLT）来实现[1]，选择匹配的LDLT型号及合适的导管插入深度有利于麻醉和手术的顺利进行。

Mimics软件是Materialise公司开发的数字化三维交互式医学影像处理软件，是目前广泛应用的医学图像三维重建软件，它将扫描得到的断层二维图像序列重建成三维图像，实现立体视图的可视化，构建模型，有利于规范化诊疗活动的开展[2-5]。目前关于使用Mimics软件气道重建指导LDLT插管的报道较少，笔者对胸外科全麻患者采用两种不同插管方法，探讨两者在插管时间、导管对位情况和插管引起的气管黏膜损伤程度等方面的差异，为临床上精准插管麻醉提供参考。

1 对象和方法

1.1 对象 选择宁波市医疗中心李惠利医院2020年1月至2021年1月需要LDLT插管行单肺通气的80例胸外科全麻患者，美国麻醉医师协会（ASA）分级Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ级，BMI＜30 kg/m2。纳入标准：年龄≥18岁，马兰帕蒂（Mallampati）评分为 1～2分，甲颏距＞6 cm。排除标准：ASA分级Ⅳ～Ⅴ级；严重颈椎疾病存在认知功能障碍；声音嘶哑或咽喉痛；肺部手术史或气管支气管异常；CT影像质量不合格的患者。按随机数字表法分为观察组和对照组，每组40例。两组患者的一般情况比较差异均无统计学意义（均P＞0.05），见表1。本研究经本院医学伦理委员会批准，所有患者及家属均知情同意。

表1 两组患者一般情况的比较

1.2 胸部CT数据的获取和Mimics软件气道重建 所有患者的胸部CT检查均采用Philips Brilliance16 64排CT仪。患者取仰卧位，吸气后屏气进行螺旋扫描舌骨下缘至肺隔角水平。扫描参数：管电压 120 kV，电流100 mA，层厚1mm。将胸部CT扫描的纵隔窗DICOM文件导入 Mimics 20.0软件中，Mimics软件自动生成左上角冠状面视图、右上角轴视图、左下角矢状面视图的3个相关联视图；点击肺部选择分割气道，根据提示建立气道模型，对模型进行光滑处理，去除毛刺，合成气道中心曲线，观察CT轴位、矢状位的中心线是否在正中，新建中线垂直平面，上下滑动观察中心曲线的位置。根据中心线测得声门上缘至隆突嵴的距离和左侧主支气管的长度，在主气道测量最小的中心线最佳匹配直径。上述测量由不参加LDLT插管的麻醉医师操作，测量3次取平均值。

1.3 LDLT型号选择 术前参考Seo等[6]方法，经影像科医师培训，由不参加LDLT插管的麻醉科医师测量胸部CT支气管窗（1 000 Hu，-450 Hu）最狭窄处气管的气管内径，根据平均值选取LDLT型号。10.7～11.6 mm选择 32 Fr，11.7～12.3 mm 选择 35 Fr，12.4～12.9 mm选择 37 Fr，13.0～13.7 mm 选择 39 Fr，＞13.7 mm 选择41 Fr。均选用Covidien llc LDLT。

1.4 麻醉及插管方法 患者术前常规禁食禁饮，入手术室后连接心电监护仪，监测心电图（ECG）、心率（HR）、血氧饱和度（SpO2）、血压（BP），并进行右颈内静脉穿刺置管及非患侧桡动脉穿刺置管有创动脉血压监测，脑电双频指数（bispectral index，BIS）监测麻醉深度。面罩吸氧去氮，予芬太尼4 μg/kg、丙泊酚2 mg/kg及罗库溴铵0.6 mg/kg静脉注射行麻醉诱导。面罩辅助呼吸90 s，患者意识消失（BIS＜60）后，用可视喉镜经口插入预先选择的LDLT型号，根据Seo等[7]插管方法：当支气管尖端刚好过声门时，拔出管芯并将 LDLT逆时针旋转 180°，在LDLT主气管套囊过声门后，再顺时针旋转 90°。对照组：按上述插管方法插管直至导管前端有阻力为止，妥善固定并给主气管套囊充气。观察组：术前将肺部CT检查的DICOM文件导入 Mimics软件，三维重建气道模型并提取气道中心曲线，测量声门上缘至隆突嵴的距离和左侧主支气管的长度，其中若左主支气管的长度＜3 cm，则放弃使用LDLT。根据测得的声门上缘至隆突嵴的距离在支气管蓝色套囊上方黑线至近端做标记，按上述插管方法插管直至做标记处位于声带上缘停止插管，绑带固定导管，并给主气管套囊充气。两组均由另外一位不知分组情况的麻醉医师以纤维支气管镜（fiberoptic bronchoscopy，FOB）观察导管位置及气管黏膜受损情况，并调整LDLT至最佳位置（支气管蓝色套囊上方黑线上下0.5 cm）。所有气管插管均由5年以上LDLT插管经验的主治医师完成操作，插管后在门齿处标记深度，并测量记录两组调整的深度。插管成功后，连接麻醉机行机械通气，并在翻转体位固定后，FOB观察LDLT移位情况，若位置欠佳及时调整。

1.5 观察指标 （1）LDLT插管时间：从暴露声门到确认LDLT在气管内准确对位的时间；（2）对位满意率及LDLT调整深度：①对位满意：隆突嵴对应支气管蓝色套囊上方环绕支气管处黑线上下＜0.5 cm；②对位基本满意：隆突嵴对应支气管蓝色套囊上方环绕支气管处黑线上下超过0.5 cm，但对通气基本无影响；③对位不满意：右侧管开口与右主支气管开口错位严重，通气阻力大或不能隔离；满意率=（对位满意+对位基本满意）/总例数；（3）隆突及左侧支气管壁黏膜损伤情况：①无损伤；②少量出血点；③合并瘀点、出血或瘀斑；④黏膜脱落[8]。

1.6 统计学处理 采用SPSS 20.0统计软件。计量资料以±s表示，组间比较采用两独立样本t检验；计数资料组间比较采用 χ2检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组患者插管时间比较 观察组患者插管时间为（98.3±13.0）s，少于对照组的（132.5±29.9）s，差异有统计学意义（P＜0.05）。

2.2 两组患者LDLT对位情况的比较 FOB观察后，观察组患者对位满意率明显高于对照组，两组患者满意率比较差异有统计学意义（P＜0.05），见表2、3。

表2 两组患者LDLT对位满意率的比较[例（%）]

表3 两组患者LDLT调整深度（例）

2.3 两组患者隆突及左侧支气管壁黏膜损伤情况的比较 观察组患者隆突及左侧支气管壁黏膜无损伤率高于对照组，而少量出血点以及合并瘀点、出血或瘀斑的发生率明显低于对照组，差异均有统计学意义（均 P＜0.05），见表 4。

表4 两组患者隆突及左侧支气管壁黏膜损伤情况的比较[例（%）]

3 讨论

LDLT广泛应用于临床上需要单肺隔离通气的患者，合适的导管插入深度和满意的对位，可以减少气管损伤并维持正常的氧合，同时为术者提供术侧良好的肺萎陷和开阔的术野及便利的操作空间，并且可以防止术中分泌物、血液及肿瘤等进入健侧肺导致感染、肿瘤播散等。通过FOB检查调整LDLT插管对位是标准程序，但FOB价格昂贵、容易损耗、学习掌握周期长，且有的医院不具有配备所有大小型号FOB的条件，在临床上可能会碰到需要26～32 Fr导管的患者，此时没有大小合适的FOB，往往要靠麻醉医师的临床经验来调整对位，碰到创伤患者气道内充满血液和痰液，也会影响FOB的视野[11-12]。一人一用的FOB消毒需要时间，快节奏的接台手术，常常出现使用短缺，经常需要靠传统的听诊法去判断，主观性强、盲目性大、准确性低、可靠性差[9]。临床上常用的不带隆突钩LDLT容易插入过深，导致导管错位与肺隔离不全等，影响单肺通气的效果。不当的插管技术可能造成患者的气管损伤，低氧血症和高碳酸血症，甚至支气管破裂（这是一种罕见但有致命威胁的并发症，主要症状是纵隔和皮下肺气肿以及张力性气胸，而纵隔炎和败血症可在后期发生[10]）。术前结合胸部CT检查及Mimics软件气道重建来确定DLT型号和插管深度可以避免上述并发症的发生，本研究通过Mimics软件气道重建来测量声门上缘至隆突嵴的距离和左侧主支气管的长度，以预测LDLT插管深度，减少因插管不当给患者带来不必要的损伤和相应并发症。

Lin等[13]根据患者身高来确定LDLT插管深度的5个公式，回顾性分析170例患者插管深度，发现公式0.1977×身高-4.2423 cm，或者 170-29.5-5-1（即表示身高170 cm的患者LDLT插管深度为29.5 cm，每增加或减少5 cm，插管深度增加或减少1 cm）在5个公式中精确度较高，但作者也建议这个公式只是提供一个参考，并不能决定最终的插管深度。Zhi等[14]对拟行LDLT插管单肺通气的88例成年患者随机分成两组进行对照研究，观察组利用充气5～7 ml的支气管套囊作为隆突钩，44例患者中43例对位满意，成功率近98%，这种插管方法虽然提高了插管对位成功率，但未评估插管过程中及气囊充放气对隆突和支气管壁的损伤。根据此前Mi等[15]对2 107例我国成年人胸部CT气管数据的测量，左主支气管平均长度为（48.3±6.5）mm，最短34.5 mm。而本院所用的Covidien llc LDLT，左侧主支气管前端到蓝色套囊上缘长度为30 mm，对于左主支气管过短的患者若使用此导管会影响正常的肺通气，故Mimics软件需测量左主支气管长度以排除不适合病例，改为单腔气管导管联合封堵支气管导管，本研究未发现左主支气管过短患者。

本研究结果显示，观察组患者插管时间以及LDLT对位满意率均优于对照组（均P＜0.05），提示术前Mimics软件气道重建能明显提高麻醉医师插管成功率，避免错位情况的发生，减少插管深度的反复调整。Liu等[8]报道通过胸部CT层数（层厚5 mm）来确定声门到隆突的距离，研究结果与本文类似，但本文采取层厚1 mm胸部CT进行Mimics软件气道重建，相对来说数据测量上更精确。应用DLT后，咽喉痛和声带损伤发生率通常较高[16-17]，笔者参考Seo等[7]插管方法对减少术后咽喉痛和声带损伤有效，所以仅探讨了LDLT插管引起气道黏膜损伤问题，LDLT插管过深顶到气管壁常引起左上支气管黏膜损伤，观察组患者隆突及左侧支气管壁黏膜损伤发生率明显低于对照组（均 P＜0.05），表明选择合适的LDLT插管深度，避免插入过深，能降低气道黏膜损伤发生率和程度。

本研究有以下几个局限性：第一，本研究为小样本研究；第二，即使气管和支气管的内径和LDLT型号匹配，也存在因声门狭窄导致插管失败，目前并没有具体的方法来测量声门大小，本研究也没有涉及。正常人气管具有一定伸缩性，冠状位左侧主支气管与主气道不在同一平面时，LDLT插管时会引起气管牵拉，引起导管的对位与预测的位置有所差别。Mimics软件是一个连接二维图像数据（CT、MRI、工业扫描数据等）和三维工程学应用的图像处理工具[18]，通过Mimics软件行气道三维重建技术具有便捷、无创、经济等优势，Mimics软件可安装于个人电脑，只需导入扫描数据DICOM文件，便可轻松实现个人计算机上的医学图像三维重建，可以进行动态旋转观察，任意切割显示内部解剖结构，操作简单，可适用于缺少FOB的基层医院。

综上所述，术前Mimics软件气道重建在LDLT插管应用中，对位满意率高，插管时间短，且对气道损伤少，可以提前发现不适合LDLT病例，及时调整治疗策略，为LDLT定位又多了一种简单易行可供选择的方法，临床上值得应用和推广。