朱 強(qiáng)，金 浩，徐 軼，郭明學(xué)，鄒晨曦，梁志欣

1 解放軍總醫(yī)院第一醫(yī)學(xué)中心 呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科，北京 100853；2 北京華科創(chuàng)智健康科技股份有限公司，北京 100195

隨著支氣管內(nèi)超聲(endo-bronchial ultrasound，EBUS)技術(shù)的發(fā)展，尤其是徑向探頭支氣管內(nèi)超聲(radial probe endobronchial ultrasound，RP-EBUS)的誕生，經(jīng)導(dǎo)向鞘引導(dǎo)的超聲支氣管鏡(endobrochial ultrasonography with guid-sheath，EBUS-GS)技術(shù)因操作方便、定位準(zhǔn)確、安全高效等優(yōu)勢(shì)，已作為一種新的呼吸介入診斷技術(shù)應(yīng)用于臨床診斷肺外周病變[1-4]。然而，目前臨床上應(yīng)用的RPEBUS 主要依賴進(jìn)口產(chǎn)品，價(jià)格高且后期維修受限。因此，自主研發(fā)RP-EBUS 對(duì)于降低對(duì)國(guó)外產(chǎn)品的依賴，進(jìn)一步推廣應(yīng)用EBUS-GS 技術(shù)具有重要意義。本研究組自主研發(fā)了國(guó)內(nèi)首款RP-EBUS，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)且已獲專業(yè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)和認(rèn)證。本研究通過(guò)動(dòng)物活體實(shí)驗(yàn)以及離體豬肺實(shí)驗(yàn)評(píng)估自主研發(fā)RP-EBUS 的操作性能、安全性以及對(duì)病灶識(shí)別的能力，為下一步臨床試驗(yàn)奠定基礎(chǔ)。

材料與方法

1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及材料 解放軍總醫(yī)院動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心提供廣西巴馬小型豬8 只(平均年齡12.2 周，體質(zhì)量21～ 30 kg)和離體豬肺8個(gè)，動(dòng)物使用許可證號(hào)為SYXK(京)2018-0040。

2 超聲探頭及設(shè)備 本研究應(yīng)用自主研發(fā)的呼吸道超聲成像系統(tǒng)，主要包括Vsonic600型系統(tǒng)主機(jī)、VsonicPro2017C型徑向探頭、探頭驅(qū)動(dòng)器、鍵盤(pán)、腳踏開(kāi)關(guān)等(圖1)，其工作原理主要是超聲探頭驅(qū)動(dòng)器將來(lái)自超聲圖像處理器的電信號(hào)發(fā)送到超聲探頭前端的進(jìn)行360°連續(xù)機(jī)械旋轉(zhuǎn)的高頻超聲換能器上，產(chǎn)生發(fā)射穿透到人體內(nèi)部組織的超聲波，同時(shí)接收人體組織反射的超聲波，并轉(zhuǎn)換成反射回波信號(hào)，由超聲圖像處理器對(duì)反射回波信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理和圖像處理，以超聲圖像方式展示在顯示屏幕上。人體組織反射的超聲信號(hào)強(qiáng)弱與顯示屏上的灰度對(duì)應(yīng)，回轉(zhuǎn)位置和反射位置與顯示屏畫(huà)面位置對(duì)應(yīng)，以此形成超聲斷層圖像。此外，本研究還使用了奧林巴斯BF-1T260型電子支氣管鏡、奧林巴斯EU-ME1型呼吸道超聲成像系統(tǒng)主機(jī)及UM-S20-17S型徑向探頭支氣管內(nèi)超聲，兩種支氣管內(nèi)超聲詳細(xì)參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 兩種支氣管內(nèi)超聲探頭常規(guī)參數(shù)Tab.1 Comparison of routine parameters of two kinds of endobronchial ultrasound probe

圖1 國(guó)產(chǎn)超聲主機(jī)及探頭A：Vsonic600型主機(jī)；B：VsonicPro2017C型徑向探頭支氣管內(nèi)超聲Fig.1 Domestic ultrasound mainframe and probeA:Vsonic600 mainframe;B:VsonicPro2017C probe

3 實(shí)驗(yàn)方法 廣西巴馬小型豬術(shù)前禁食2 d，禁水6 h，以仰臥位固定于手術(shù)臺(tái)后給予鹽酸賽拉嗪注射液1 mL/(25～ 40) kg、注射用鹽酸替來(lái)他明鹽酸唑拉西泮0.75 mL 和阿托品1 mL/(25～ 40) kg 的混合液誘導(dǎo)麻醉，經(jīng)口插入8.5 號(hào)氣管插管后接麻醉機(jī)輔助呼吸，術(shù)中給予1.5%異氟烷吸入維持麻醉，整個(gè)手術(shù)過(guò)程由麻醉醫(yī)師負(fù)責(zé)麻醉維護(hù)和生命體征監(jiān)護(hù)。由4 名具有5年內(nèi)鏡操作經(jīng)驗(yàn)的呼吸內(nèi)鏡醫(yī)師完成支氣管內(nèi)超聲的可行性、操作性能和安全性評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)分為應(yīng)用自主研發(fā)的徑向探頭支氣管內(nèi)超聲組(實(shí)驗(yàn)組)和奧林巴斯徑向探頭支氣管內(nèi)超聲組(對(duì)照組)，采用自身對(duì)照方法。1)小型豬實(shí)驗(yàn)：每只巴馬小豬由4 名呼吸內(nèi)鏡醫(yī)師分別使用實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的檢查設(shè)備，根據(jù)擲硬幣法隨機(jī)決定對(duì)同一只巴馬小豬進(jìn)行實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組檢查的先后順序，并觀察操作過(guò)程中及操作結(jié)束后2 h 有無(wú)出血、氣胸等并發(fā)癥發(fā)生。呼吸內(nèi)鏡醫(yī)師通過(guò)操作性能評(píng)分表評(píng)估呼吸道超聲的操作性能、可行性和安全性。2) 離體豬肺實(shí)驗(yàn)：在離體豬肺研究部分，對(duì)離體豬肺肺段以下的支氣管進(jìn)行局部分離，將食用果凍放置于分離的肺段支氣管旁，根據(jù)其與正常肺組織的密度差異在支氣管旁模擬建立腫瘤模型，經(jīng)電子支氣管鏡到達(dá)模擬腫瘤病灶部位后，從電子支氣管鏡活檢孔道先后插入自主研發(fā)的徑向探頭支氣管內(nèi)超聲(實(shí)驗(yàn)組) 和奧林巴斯徑向探頭支氣管內(nèi)超聲(對(duì)照組)進(jìn)行檢查，超聲探頭伸出活檢孔道后，打開(kāi)超聲系統(tǒng)并規(guī)范采集超聲圖像，評(píng)價(jià)支氣管內(nèi)超聲的操作性能和超聲圖像質(zhì)量，呼吸內(nèi)鏡醫(yī)師完成對(duì)氣道旁腫瘤識(shí)別能力的評(píng)分并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

4 評(píng)價(jià)指標(biāo) 1)操作性能：采用評(píng)分的方法進(jìn)行量化，主要包括5個(gè)方面，每項(xiàng)得分為1～ 10 分，1 分為最差，10 分為最好。①支氣管內(nèi)超聲與主機(jī)的連接是否快捷方便(1～ 10 分)；②支氣管內(nèi)超聲插入活檢孔道的難易程度(1～ 10 分)；③支氣管內(nèi)超聲插入活檢孔道后電子支氣管鏡是否仍然可以正常操作(1～ 10 分)；④超聲圖像采集、存儲(chǔ)是否容易操作(1～ 10 分)；⑤超聲圖像質(zhì)量是否符合診療要求(1～ 10 分)。2) 對(duì)氣道旁腫瘤的識(shí)別能力：采用1～ 10 分對(duì)氣道旁腫瘤模型的識(shí)別能力進(jìn)行量化，1 分為最差，10 分為最好，包括兩個(gè)方面：①對(duì)腫瘤大小的分辨能力(1～ 10 分)；②對(duì)腫瘤回聲特征判定能力(1～ 10 分)。3) 安全性評(píng)價(jià)：記錄在動(dòng)物活體實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中有無(wú)發(fā)生出血、氣道穿孔、支氣管內(nèi)超聲探頭斷裂等不良事件及并發(fā)癥。

5 統(tǒng)計(jì)方法 應(yīng)用SPSS 20.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。正態(tài)分布的計(jì)量資料以表示，組間比較采用配對(duì)t檢驗(yàn)。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

1 操作情況 實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組設(shè)備均能順利完成檢查，均清楚觀察到巴馬小型豬的正常肺組織(圖2)及離體豬肺支氣管旁的模擬腫瘤組織(圖3)。

圖2 兩種支氣管內(nèi)超聲正常肺組織超聲圖像Fig.2 Ultrasonic images of normal lung tissue by two kinds of endobronchial ultrasound

圖3 兩種支氣管內(nèi)超聲腫瘤模型超聲圖像Fig.3 Ultrasonic images of tumor models by two kinds of endobronchial ultrasound

2 操作性能評(píng)價(jià) 各項(xiàng)評(píng)分對(duì)照組均略高于實(shí)驗(yàn)組，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。見(jiàn)表2。

表2 實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組操作性能評(píng)分比較Tab.2 Comparison of operating performance scores between the experimental group and the control group

3 支氣管旁腫瘤識(shí)別能力評(píng)價(jià) 對(duì)腫瘤分辨能力的評(píng)分、對(duì)腫瘤回聲特征判定能力的評(píng)分對(duì)照組也略高于實(shí)驗(yàn)組，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。見(jiàn)表3。

表3 實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組對(duì)氣道旁腫瘤識(shí)別能力評(píng)分比較Tab.3 Comparison of the recognition ability of paratracheal tumors between the experimental group and the control group

4 安全性評(píng)價(jià) 4 名呼吸內(nèi)鏡醫(yī)師均順利完成實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的檢查。在兩種超聲檢查過(guò)程中及檢查結(jié)束后2 h，巴馬小型豬的血壓、心率、血氧飽和度等指標(biāo)相對(duì)穩(wěn)定，均未出現(xiàn)出血、氣胸、誤入食管、咽喉部損傷、徑向探頭支氣管內(nèi)超聲斷裂等不良事件和并發(fā)癥。

討 論

近年來(lái)，低劑量螺旋CT 作為早期肺癌篩查技術(shù)不斷普及，肺周圍型病變尤其是周圍型肺結(jié)節(jié)檢出率不斷增加[5]。既往肺周圍型病變的診斷技術(shù)主要包括CT 引導(dǎo)下經(jīng)皮肺穿刺活檢、經(jīng)支氣管鏡肺活檢(transbronchial lung biopsy，TBLB) 以及外科手術(shù)活檢等。CT 引導(dǎo)下經(jīng)皮肺穿刺活檢診斷率可高達(dá)90%，但咯血、氣胸并發(fā)癥發(fā)生率也明顯增加，且增加患者輻射暴露及穿刺路徑針道轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)[6]。肺周圍型病變經(jīng)支氣管鏡肺活檢的診斷率與肺外周病變的大小以及病變距離支氣管的直線距離有直接關(guān)系。有報(bào)道表明，對(duì)于直徑≤2 cm的肺周圍性病變，TBLB 的診斷敏感度僅為34%[7]。外科手術(shù)雖然診斷陽(yáng)性率更高，但創(chuàng)傷大、花費(fèi)較高，患者接受程度低[8-10]。RP-EBUS 的出現(xiàn)為臨床診斷肺周圍型病變提供了新的微創(chuàng)診斷方法，可準(zhǔn)確定位目標(biāo)病灶并指導(dǎo)活檢，對(duì)于評(píng)估病變性質(zhì)也具有重大價(jià)值。目前，大多數(shù)研究報(bào)道RP-EBUS 診斷肺周圍型病變的診斷率為46%～86.2%，一項(xiàng)Meta 分析研究報(bào)道總體診斷率為73%[11-15]，因此在國(guó)內(nèi)許多醫(yī)院已開(kāi)始應(yīng)用和推廣RP-EBUS 診斷。

評(píng)估RP-EBUS 的臨床應(yīng)用可行性主要包括操作性能和腫瘤識(shí)別能力兩方面，目前尚無(wú)客觀量化指標(biāo)對(duì)其進(jìn)行評(píng)估。結(jié)合類似研究，我們定義評(píng)估的指標(biāo)主要包括支氣管內(nèi)超聲與主機(jī)的連接是否快捷方便、支氣管內(nèi)超聲插入活檢孔道的難易程度、支氣管內(nèi)超聲插入活檢孔道后電子支氣管鏡是否仍然可以正常操作、超聲圖像采集和存儲(chǔ)是否容易操作、超聲圖像質(zhì)量是否符合診療要求。結(jié)果顯示，評(píng)價(jià)自主研發(fā)的徑向探頭支氣管內(nèi)超聲操作性能的指標(biāo)評(píng)分較奧林巴斯徑向探頭支氣管內(nèi)超聲稍低，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)，這表明自主研發(fā)的徑向探頭支氣管內(nèi)超聲具備較好的操作性能，可達(dá)到臨床應(yīng)用的性能要求。此外，本研究4 名呼吸內(nèi)鏡醫(yī)師均順利完成實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的檢查，檢查過(guò)程中巴馬小型豬生命體征穩(wěn)定，術(shù)中、術(shù)后均未出現(xiàn)相關(guān)不良事件和并發(fā)癥，這表明支氣管內(nèi)超聲檢查具有較好的安全性。

在支氣管內(nèi)超聲檢查過(guò)程中，能否得到氣道旁腫瘤病變的高質(zhì)量超聲圖像是反映支氣管內(nèi)超聲檢查效果的重要指標(biāo)[16-19]。本研究利用食用果凍與支氣管周圍肺組織超聲回聲不同的特點(diǎn)模擬構(gòu)建了氣道旁腫瘤，結(jié)果表明此方法簡(jiǎn)便易行，可以成功顯示出模擬腫瘤與支氣管周圍肺組織的回聲圖像，為支氣管超聲內(nèi)鏡相關(guān)研究提供了一種較好的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜆?gòu)建方法。本研究對(duì)離體豬肺氣道旁模擬腫瘤進(jìn)行支氣管內(nèi)超聲檢查，結(jié)果顯示自主研發(fā)的徑向探頭支氣管內(nèi)超聲識(shí)別腫瘤大小和腫瘤回聲判定的能力評(píng)分均接近奧林巴斯徑向探頭支氣管內(nèi)超聲，且差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。這表明自主研發(fā)的徑向探頭支氣管內(nèi)超聲可以滿足確認(rèn)肺周圍型病變的超聲圖像所需的清晰程度。

綜上所述，本研究通過(guò)活體動(dòng)物實(shí)驗(yàn)以及體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)，自主研發(fā)的徑向探頭支氣管內(nèi)超聲能順利完成對(duì)肺周圍型病變的檢查和定位，具備與奧林巴斯徑向探頭支氣管內(nèi)超聲相當(dāng)?shù)牟僮餍阅芎蜋z查效果。研究過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)自主研發(fā)的呼吸道超聲成像系統(tǒng)與對(duì)照組設(shè)備相比仍有提升空間，主要體現(xiàn)在圖像銳度、清晰度等超聲圖像質(zhì)量參數(shù)。后續(xù)研究組將進(jìn)一步優(yōu)化相關(guān)參數(shù)并組織開(kāi)展隨機(jī)對(duì)照臨床研究驗(yàn)證該系統(tǒng)在臨床應(yīng)用的有效性和安全性，相信該設(shè)備的成功研發(fā)和應(yīng)用對(duì)于該項(xiàng)技術(shù)在我國(guó)醫(yī)療機(jī)構(gòu)中的推廣應(yīng)用具有重要意義。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突。