临床研究|基于Mimics软件的成人患者支气管解剖学特征与双腔支气管导管型号的差异

本文由“临床麻醉学杂志”授权转载

基于Mimics软件的成人患者支气管解剖学特征与双腔支气管导管型号的差异

汤春艳 陈洁 汪小海 李冰冰 蒋明 张晓坤 王焱 顾小萍

南京大学医学院附属鼓楼医院麻醉科

基金项目：南京市卫生科技发展专项资金重点课题（ZKX20017）；南京市青年卫生人才项目（QRX17013）；南京大学医院管理研究所课题项目和南京鼓楼医院医学发展医疗救助基金会资助项目（NDYG2020027）

通信作者：陈洁

【摘要】

目的 

通过Mimics软件构建的支气管三维模型分析成年患者支气管解剖学特征，为临床合理选择双腔支气管导管（DLT）提供参考。

方法 

第1部分，回顾性分析2021年4—7月行胸部CT检查的成年患者256例，采用Mimics软件构建支气管三维模型并进行多平面重建，测量右支气管内径（RBD）、右支气管长度（RBL和RMSBL）、左支气管内径（LBD）、左支气管长度（LBL），并与临床常用型号DLT相关参数进行比较。第2部分，选择2021年7—11月择期全麻下行左肺手术的成年患者60例，随机分为两组：Mimics软件测量组（M组）和传统方法组（C组），每组30例。M组根据Mimics软件测量的支气管长度和内径值选择导管型号；C组根据患者的性别、身高选择导管型号。计算DLT型号首次选择准确率。

结果 

第1部分，RBL和RMSBL变异系数较大，右支气管开口于隆突及以上患者3例（1.2%），243例（95%）患者RMSBL≤30 mm，其中50例RMSBL≤18.1 mm。LBD≤35和37 Fr导管外径值以及RBD≤35和37 Fr导管外径值的患者均为女性，女性患者支气管内径≤39 Fr导管外径的人数以及RMSBL≤35 Fr导管支气管套囊近端到侧孔近端距离（18.1 mm）的比例均明显高于男性（P<0.05）。第2部分，M组DLT型号首次选择准确率明显高于C组（P<0.05）。

结论 

成年患者支气管解剖存在显著个体差异，术前运用Mimics软件测定支气管解剖参数有益于DLT型号个体化选择。

【关键词】双腔支气管导管；支气管长度；支气管内径；Mimics软件

胸腔镜肺叶切除术中实施单肺通气（one-lung ventilation， OLV）不仅可以保障患侧肺实现正常通气和免受污染，又能使健侧肺萎陷以提供清晰的手术视野［1］。临床上常选择双腔支气管导管（double-lumen endobronchial tube， DLT）进行肺隔离，但并不是所有患者能顺利插管且取得满意的肺隔离效果。有些患者因支气管太细导致DLT置入困难甚至发生支气管破裂，有些患者由于支气管太短出现OLV效果不佳［2-3］。DLT型号的选择和正确定位是实现良好肺隔离的关键，根据患者支气管内径值和长度选择导管型号是目前较准确的方法［4］。因此，了解气管支气管相关解剖知识对气管插管以及围术期气道管理至关重要。随着影像学科的发展与进步，目前可进行气道成像及测量的技术有很多，其中具有无创性、高分辨率等优势的多层螺旋CT（multislice spiral computed tomography， MSCT）逐渐替代其他显像方法，成为评价气道的最佳影像学技术［5］。由于主支气管倾斜，MSCT二维图像上测量的支气管内径值相对较大，Mimics软件可以对导入的CT图像进行多平面重建，通过调整各平面倾斜角度，可以获得与左、右主支气管长轴平行且通过气管中心的平面，从而更加精确地测量支气管长度和直径［6-7］。本研究基于Mimics软件技术，通过MSCT扫描获得的影像学资料构建支气管三维模型并进行多平面重建，分析成人患者的支气管解剖特征并探讨其在DLT型号合理选择中的应用价值，为临床提供参考。

资料与方法

一般资料  

本研究分为两个部分。第1部分为回顾性研究，回顾性分析2021年4—7月于影像科行胸部CT检查的患者。第2部分为前瞻性随机对照研究，经医院伦理委员会批准（2022-043-01），患者签署知情同意书。选择择期行左肺手术患者，性别不限，术前均进行胸部CT检查。排除标准：胸廓畸形、脊柱侧弯等病史，胸部手术史，胸腔积液、胸主动脉瘤、胸膜粘连可能，气管、主支气管肿瘤等主气道病变外伤导致解剖结构改变，支气管炎或有胸腔引流术史，CT图像显示不清。

第一部分  

CT检查与Mimics软件应用  

采用64排128层螺旋CT机（型号Revolution Maxima）进行胸部CT平扫。扫描技术参数：管电流200 mA，管电压120 kV，层厚1.25 mm，层间距1.25 mm，矩阵512×512。将CT扫描的原始图像（DICOM格式）导入Mimics 21.0软件，构建支气管三维模型（图1—2）。然后选择软件界面的多平面重建工具调整各轴面的倾斜角度重建支气管2D图像，并应用软件中的二维距离和角度工具进行解剖参数测量（图3），包括：

（1）右支气管内径（right bronchus diameter， RBD），右支气管开口处的横径值。

（2）右支气管长度，①气管隆突和右上肺叶开口近端的距离（right bronchus length， RBL），其中开口于隆突及以上水平记为0；②气管隆突和右上肺叶开口远端的距离（right mainstem bronchus length， RMSBL）。

（3）左支气管内径（left bronchus diameter， LBD），左支气管开口处的横径值。

（4）左支气管长度（left bronchus length， LBL），气管隆突至左上肺叶开口近端距离。为了减少测量误差，以上参数均测量3次取平均值。

DLT相关参数测定  

予游标卡尺分别测量35、37、39 Fr三种型号右双腔支气管导管（right-sided double-lumen endobronchial tube， RDLT）的以下参数（图4）：支气管套囊近端支气管外径（d）、侧孔正上方支气管套囊的长度（AB）；支气管套囊近端到侧孔近端的距离（AC）；支气管套囊近端到侧孔远端的距离（AD）；支气管套囊近端到导管尖端的距离（AE）。左双腔支气管导管（left-sided double lumen endobronchial tube， LDLT）仅需测量d和AE两个参数。将测量的不同型号和侧别DLT的外径值和距离分别与Mimics软件测量的患者支气管内径值和长度进行比较，分析临床上不同型号和不同侧别DLT的适用性。

第二部分  

分组与DLT型号选择  

将患者随机分为两组：Mimics软件测量组（M组）和传统方法组（C组）。M组根据Mimics软件测量的支气管长度和内径值选择RDLT型号［8］，具体为患者RBD比DLT外径值大0.5～1.0 mm且患者RMSBL＞AC；若RBD或RMSBL值太小则酌情选择合适型号的LDLT。C组根据患者的性别、身高选择RDLT型号［8］；若插管失败，则根据M组方法重新选择合适型号的LDLT。

评估DLT型号选择的准确率  

记录首次选择的DLT型号及准确率。DLT型号合适的评估标准［9］：导管顺利置入，无阻力，纤维支气管镜检查显示DLT开口与患者支气管开口对位良好，肺隔离效果满意；进一步采用“气泡溢出法”和“套囊测压法”双重标准判断DLT型号是否准确。

统计分析  

采用PASS软件计算样本量。第2部分的预试验结果显示，根据Mimics和传统法选择的DLT型号准确率分别为92%和58%，设定α=0.05，1-β=0.9，拟纳入患者56例。

采用SPSS 26.0软件进行数据分析。正态分布计量资料以均数±标准差表示，组间比较采用两独立样本t检验。计数资料以例（%）表示，组间比较采用χ2检验。变异系数 （coefficient of variation， CV）定义为标准差与均数的比值。P<0.05为差异有统计学意义。

结    果

第一部分  

共纳入患者256例，男151例，女105例，年龄（57.5±14.5）岁，身高（164.8±7.4）cm。右支气管长度变异较大，RBL和RMSBL的CV分别为40.1%和21.7%。右支气管开口于隆突及以上患者3例（1.2%）。35、37、39 Fr三种型号DLT的测量参数见表1。

男女患者不同型号DLT的适用性分析结果见表2。进一步对4例支气管较细（LBD或RBD值＜35 Fr导管外径值）的患者分析结果显示，其另一侧支气管相对较粗（LBD或RBD＞37 Fr导管外径值）。女性患者支气管内径≤39 Fr导管外径的比例以及RMSBL≤35 Fr AC值的比例均明显高于男性患者（P<0.05）。

第二部分  

共纳入患者60例，两组患者性别、年龄、身高差异无统计学意义（表3）。

M组有11例由于Mimics软件测量的RBD或长度太小而选择LDLT，且通气良好；有19例选择RDLT进行插管。与C组比较，M组首次选择39 Fr RDLT的比例明显较高，而选择35、37 Fr的比例明显偏小（表4）。

与C组比较，M组首次选择DLT型号的准确率明显提高（P<0.05）（表5）。C组有12例需更换导管型号，其中6例由于右支气管长度太小导致右上肺叶完全阻塞，占该组型号不合适患者的50%。

讨    论

DLT插管是临床上常用的肺隔离技术。若所选的DLT外径值太小，则可能使气道阻力增加和分泌物吸引困难等，另外，为了避免漏气而将支气管套囊过度充气，也会造成气道黏膜缺血损伤。若所选的DLT外径值太大甚至超过患者的支气管内径值，则导管可能难以置入，同时增加气道损伤甚至破裂的风险。研究［2］表明，发生气道破裂的常见原因包括使用管芯、套囊过度充气、多次尝试调整DLT的位置、插管困难以及使用过大型号的DLT。

35、37、39 Fr是临床成人常用的3种DLT型号，本研究的第1部分将患者支气管内径值分别与这三种型号DLT外径值进行比较，结果显示2例患者RBD≤35 Fr导管外径，进一步分析发现这2例患者均为女性且LBD均大于37 Fr导管外径。另有2例女性患者LBD≤35 Fr导管外径，但是RBD均大于37 Fr导管外径。此类患者存在特殊的解剖学变异，假设患者需行狭窄对侧肺手术，此时若无合适的三维成像技术进行支气管内径值的精确测量而单纯依靠性别、年龄、身高或临床经验选择狭窄侧DLT插管，则极易导致插管失败或气道损伤。此外，临床上部分患者因DLT型号不符导致插管失败时需要更换不同型号导管进行二次插管，而胸外科手术患者困难气道的发生率较高，二次插管会进一步增加患者的气道损伤和麻醉相关风险［4，10］。本研究结果显示，相对于单纯根据性别、身高选择DLT型号，根据Mimics软件测量结果选择的DLT型号准确率明显提高，因此，建议在插管前通过支气管的三维图像测量患者支气管内径值，从而尽量避免更换导管二次插管的发生。

RDLT和LDLT的实施都可以用于左侧胸外科手术患者的肺塌陷。左支气管较长，单肺通气期间几乎不会出现LDLT移位，临床应用相对安全。由于右支气管较短且解剖变异大，RDLT插管患者发生右肺上叶支气管阻塞和导管移位的风险较高，因此，临床实践中LDLT的应用更广泛［11］。本研究结果显示，右支气管长度变异系数最大，表明右支气管长度个体差异较大。RDLT支气管端存在一个侧孔，用于右肺上叶通气，其理想的位置是当支气管套囊的近端位于隆突处或隆突下方时，RDLT的侧孔正对右肺上叶开口。右肺上叶开口于隆突及以上水平（即RBL=0）为RDLT插管的禁忌。而当患者的RMSBL≤AC时，在保证支气管套囊位于隆突或隆突下方水平时，右肺上叶开口位于RDLT侧孔的上方，右肺上叶完全阻塞，几乎无通气，这种情况下也应避免RDLT的应用。本研究对RDLT的测量结果显示，50例患者RMSBL≤18.1 mm，其中包括3例RBL为0的患者。Kim等［3］研究表明，当RMSBL＜AD时，RDLT正确对位相对困难且术中导管移位及右肺上叶塌陷的发生率增高，建议改用LDLT。本研究测量的RDLT支气管套囊近端到侧孔远端边缘的距离为30 mm，大于Kim等［3］测量的Broncho-Cath RDLT的对应数值（23 mm）。这表明不同制造商生产的DLT存在差异，其最终测量和分析结果不能完全套用，应进行个体化分析。本研究结果显示，国人的右支气管长度较短且变异度较高，应用RDLT进行单肺通气时，右肺上叶阻塞的发生率较高，若预先构建支气管三维模型并测量右支气管长度和内径值，合理选择RDLT型号或更换为LDLT，可以明显提高患者初次插管的成功率，从而减少二次插管导致的气道损伤。

综上所述，成人患者右支气管长度较短、变异度较大，若术前未进行支气管长度和内径值的测量，不建议常规应用RDLT。与传统方法比较，根据Mimics软件测量的支气管解剖参数与DLT相关参数能更准确地选择合适的DLT型号。

参考文献略。

DOI:10.12089/jca.2023.02.004

END

免责声明：

本微信公众平台所刊载原创或转载内容不代表米勒之声的观点或立场。文中所涉及药物使用、疾病诊疗等内容仅供医学专业人士参考。

END

编辑：MiLu.米鹭

校对：Michel.米萱