一種新型超聲硬質支氣管鏡及配套真空抽吸活檢儀系統(tǒng)的研制.pdf

1、研究背景:縱隔是左右縱隔胸膜之間的器官、結構和結締組織的總稱，其內部結構復雜，有重要器官包括心包、心臟、氣管、胸導管、淋巴組織、胸腺、神經、以及縱隔內臟間的神經組織。縱隔病變因縱隔解剖結構的復雜性和特殊性，其診斷是臨床工作的難點?？v隔腫瘤分為原發(fā)性腫瘤和繼發(fā)性腫瘤。以繼發(fā)性腫瘤多見，繼發(fā)性腫瘤中又以其它部位惡性腫瘤的縱隔淋巴結轉移較常見，尤其是肺癌的縱隔淋巴結轉移最為常見。對于腫瘤的分期歷來受到重視，肺癌的TNM分期尤其是準確的縱隔淋巴

2、結病理分期(N2、N3)對肺癌患者是否選擇手術治療有重要的臨床指導意義。新輔助治療通過治療前對縱隔淋巴結狀態(tài)進行準確的病理評估，從而為臨床上失去手術機會的中晚期肺癌患者帶來了機會。目前診斷縱隔疾病及肺癌TNM分期的微創(chuàng)技術包括開胸探查術、電視胸腔鏡手術（VATS）、縱隔鏡檢查或電視縱隔鏡檢查(CM)、影像學檢查及影像學引導下的穿刺技術如X線引導技術、CT(computed tomography)引導技術、PET-CT（positron

3、emission tomography-computed tomography）引導技術、核磁共振(Magnetic Resonance Imagin)（MRI）引導技術、超聲引導技術等?？v隔病變診斷及治療技術中開胸探查術曾經是其主要的方法，但是其創(chuàng)傷極大;縱隔鏡技術的出現，使其檢查成為診斷縱隔疾病及腫大淋巴結的金標準[1]，但同樣因其損傷性大以及并發(fā)癥、費用等問題，限制了該項技術在臨床上的應用。CT引導下的經皮肺穿刺活檢術國內張雪哲1

4、997年[2]首次進行了報道。CT平掃組織間對比度不夠清楚，深部病變穿刺易損傷重要血管等，導致出血、氣胸等嚴重并發(fā)癥;增強掃描可提高組織間對比度，但其強化時間短，需多次注入對比劑，X線照射劑量較大，不利于手術者長期操作，也給患者帶來巨大風險。不同研究顯示CT導引下的活檢術診斷準確率差異較大在(65-90％)[3][4]。PET-CT自1998年投入使用以來，成為世界上使用率增長最快的新型影像設備，相比較CT來說PET-CT其敏感性、特異

5、性、準確性均高于CT，因其無創(chuàng)性廣泛被臨床醫(yī)生及患者所接受，但仍然具有一定的假陰性，PET-CT的特點更適合用于準備微創(chuàng)和準備手術的患者檢查。MRI用于縱隔疾病的診斷可更加有效地評估縱隔病變，其優(yōu)點是可以多平面影像，在判斷縱隔腫瘤與血管之間的關系上優(yōu)于CT，但其掃描時間長，費用昂貴，有金屬在體內時不能接受MRI檢查，引導縱隔穿刺活檢文獻少有報道。支氣管內鏡診斷技術在醫(yī)學領域發(fā)展迅速。20世紀80年代中期，國外開展了經纖維支氣管鏡針吸活檢

6、術(TBNA)[5]。Wang等報道了采用纖維支氣管鏡下TBNA對縱隔病變進行活檢，診斷率可達47％-87％[6][7]，但TBNA僅根據術前影像學信息，進行無引導的“盲穿”，仍存在一定氣胸、出血、縱隔氣腫等嚴重并發(fā)癥危險，且由于工作端柔軟不能進行有效操作，易造成漏診和手術不徹底。王孟昭等認為TBNA對縱隔良性病變診斷價值不大[12]。超聲引導技術逐漸發(fā)展成熟，隨著醫(yī)用內窺鏡技術的快速發(fā)展使超聲支氣管鏡應用于臨床成為可能，并日漸成熟，成

7、為臨床醫(yī)師的重要診斷工具。超聲導引下的纖維支氣管鏡針吸活檢術(EBUS-TBNA)是近年發(fā)展起來的新技術，通過超聲圖像準確區(qū)分血管和病變組織，從而使穿刺針避開穿刺路徑上的血管。根據超聲探頭的不同可分為導管式超聲支氣管鏡(RB-EBUS)和凸面式超聲支氣管鏡(CP-EBUS)，目前國內主要應用凸面式超聲支氣管鏡(CP-EBUS)進行針吸活檢術。根據相關文獻報道EBUS-TBNA診斷縱隔惡性病變敏感性、特異性均較高，但均存在假陰性的問題[8

8、][9][10]。Ernst等研究表明EBUS-TBNA由于細胞病理學診斷的假陰性率，不能取代縱隔鏡的檢查[11]。由于EBUS-TBNA取材少，為細胞病理學診斷，獲得組織學診斷存在一定難度，因此其對縱隔淋巴結上皮性癌轉移的判斷價值更高，但對于間葉來源的腫瘤如淋巴瘤及良性疾病如結核、真菌感染等診斷需臨床和病理科醫(yī)生密切配合。胡鴻等報道對于包括肉芽腫性病變在內的縱隔良性病變，EBUS-TBNA能夠給出具有臨床價值的疾病診斷率約47.22％

9、，其診斷價值尚受到診斷設備及技術的限制，存在較大提升空間。因此EBUS-TBNA應用于縱隔疾病診斷存在的假陰性率不容忽視。醫(yī)用超聲內窺鏡技術研究逐漸成熟，近年來超聲探頭的內徑愈來愈細，頻率12 MHz、20 MHz和30MHz探頭問世，使其可以經支氣管鏡操作通道進行氣道內檢查，且分辨率明顯提高[13]。氣道和縱隔的超聲聲像圖譜的建立，使支氣管鏡的檢查范圍從管腔內擴展到了管腔外。1992年Herth等首次報道應用帶球囊的微型探頭通過支氣管

10、鏡工作通道進行氣道內超聲檢查，并肯定了其應用價值[14]。Nakamura等比較了20 MHz和30MHz兩種超聲探頭的性能，發(fā)現30MHz的超聲探頭對支氣管壁各層結構的分辨率更高[15]。硬質支氣管鏡由于其在操作時可以保持氣道通暢，又稱“通氣支氣管鏡”，應用于臨床至今已有100多年的歷史。隨著麻醉技術的進步以及介入性肺病學技術的發(fā)展，硬質支氣管鏡受到許多醫(yī)生的重視，使其臨床應用更加成熟。硬質支氣管鏡主要價值在于作為介入通道允許其他器械

11、進入氣道內。硬質支氣管鏡的技術路線和原理、操作方法、適應癥、禁忌癥及臨床應用等已有眾多文獻詳細報道[16][17]][18][19]。導管式超聲探頭與硬質支氣管鏡結合形成超聲硬質支氣管鏡用于診斷縱隔疾病及肺癌TNM的分期。
　　 現存的穿刺技術包括細針穿刺、空芯針穿刺、切割槽針穿刺等，其各有利弊。細針穿刺損傷小，但受取材量的限制假陰性率高;空芯針穿刺、切割槽針穿刺取材量有改善，也可獲取組織學診斷，但擊發(fā)過程突兀，對穿刺的深度、方

12、向要求高，而且重復取材需重新進針，增加手術時間和感染機會。為了彌補以上穿刺針技術的不足，設計了真空抽吸活檢系統(tǒng)，系根據人體氣管、支氣管、縱隔解剖結構特點設計而成，使之適合于在超聲硬質支氣管鏡引導下對縱隔病變的穿刺活檢。
　　 目的: 現有的縱隔疾病診斷技術如開胸探查術、電視胸腔鏡術、縱隔鏡檢查或電視縱隔鏡檢查、CT引導下經皮肺穿刺活檢術、經纖維支氣管鏡引導下針吸活檢術、經超聲支氣管鏡引導下針吸活檢術、PET-CT等，存在自身優(yōu)勢

13、的同時，合并有不同程度的損傷大、并發(fā)癥多、患者痛苦大、費用高、假陰性率高等缺點，限制了在臨床的廣泛使用，使縱隔疾病的診斷及肺癌TNM精確分期仍是臨床的難點。目前的穿刺技術包括細針穿刺、空芯針穿刺、切割槽針穿刺等，各有利弊。細針穿刺損傷小，但受取材量的限制假陰性率高;空芯針穿刺、切割槽針穿刺取材量有改善，偶爾也可獲取少量組織學標本，但擊發(fā)過程突兀，對穿刺的深度、方向難以精確把握，而且重復取材需重新進針，增加手術時間和感染機會。為彌補以上技

14、術之不足，研制了一種新型的可與超聲硬質支氣管鏡配套使用的真空抽吸活檢系統(tǒng)，該系統(tǒng)創(chuàng)傷性小，同時彌補了CT引導下經皮肺穿刺活檢術、經纖維支氣管鏡引導下針吸活檢術、經超聲支氣管鏡引導下針吸活檢術等并發(fā)癥多、假陰性率高的缺點。
　　 方法: 超聲硬質支氣管鏡及配套真空抽吸活檢儀系統(tǒng)將醫(yī)用超聲內窺鏡領域的新技術導管式超聲探頭與改良后的硬質支氣管鏡相結合，形成超聲硬質支氣管鏡。頻率30MHz導管式超聲探頭可清晰的顯示病變與血管的位置，避免

15、穿刺時損傷血管。因該系統(tǒng)硬質支氣管鏡僅起到通道作用，所以將硬質支氣管鏡外徑適當減小，最大程度減輕患者痛苦。為了彌補現有穿刺技術的不足設計了與硬質支氣管鏡配套的以真空抽吸和旋轉切割為基本原理的真空抽吸活檢儀。超聲探頭、真空抽吸活檢儀的穿刺活檢針分別先后從硬質支氣管鏡工作通道進入氣管、支氣管，明確病變組織與血管的位置后穿刺針穿刺，啟動真空抽吸活檢儀動力系統(tǒng)行真空抽吸、針管切割刀旋轉切割。在硬質支氣管鏡、超聲探頭、真空抽吸活檢儀的配合下完成病

16、變組織的定位、真空抽吸、穿刺活檢旋切及收集切割下的病變組織。為了便于更好的展示及理解超聲硬質支氣管鏡及配套真空抽吸活檢儀系統(tǒng)，我們繪制了該系統(tǒng)整體圖形及各個組成部分的3D模型，以及該系統(tǒng)的操作方法步驟圖，通過文字和圖形相互配合的形式來展示該系統(tǒng)的原理及操作過程。
　　 結果: 根據人體氣管、支氣管的解剖結構及縱隔解剖結構特點，結合臨床的實際情況，改良了原有的硬質支氣管鏡外徑，確定其最適合規(guī)格，將其外徑設計為6mm，厚度為1mm，

17、內徑為4mm，減少患者痛苦及降低手術并發(fā)癥的發(fā)生率;頻率為30 MHz的導管式超聲探頭可獲得清晰的超聲圖像，使操作者一目了然病變組織及血管的位置，避免穿刺時損傷血管;將確定好規(guī)格的硬質氣管鏡與頻率為30 MHz的導管式超聲有機結合為一整體。根據人體氣管、支氣管、縱隔的解剖結構及硬質支氣管鏡的規(guī)格確定真空抽吸活檢儀各組成部分的規(guī)格。真空抽吸活檢儀在真空抽吸動力系統(tǒng)的作用下將病變組織吸入活檢儀的凹槽，隨后在動力系統(tǒng)作用下旋轉切割吸入凹槽的病

18、變組織，且標本可從穿刺針尾端的組織收集倉取出，無需反復拔插穿刺針，因此可快速反復取樣，獲得足量的病變組織，確定組織學病理結果，指導臨床對縱隔病變及肺癌TNM分期的診斷及治療。
　　 結論: 超聲硬質支氣管鏡及配套真空抽吸活檢儀系統(tǒng)將改良后的硬質支氣管鏡與導管式超聲探頭相結合，形成超聲硬質支氣管鏡，保留了原有硬質支氣管鏡作用的基礎上，擴大了其應用范圍，使其操作范圍延伸到氣管壁外。導管式超聲通過硬質支氣管鏡的操作通道進入氣管、支氣管

19、，可清晰顯示病變、血管位置，隨后移去超聲探頭，將穿刺活檢針通過硬質支氣管鏡的工作通道進入確定好的病變位置，啟動真空抽吸系統(tǒng)及旋轉切割系統(tǒng)進行抽吸、切割病變組織，隨后收集組織標本。與超聲硬質支氣管鏡配套使用的真空抽吸活檢儀其獨特的真空抽吸旋切動力系統(tǒng)及活檢針后置的組織收集倉，使操作過程中穿刺活檢針幾乎固定于取樣針道，可快速反復取樣即保證了獲取足量的組織標本，提高診斷的準確率，降低假陰性率，又能降低感染的發(fā)生率并縮短手術時間，從而減輕患者的