摘要
支气管内超声(EBUS)可以识别气道壁结构,并有潜在的应用价值体内哮喘患者气道增厚的研究。本研究调查了换能器上方充液球囊鞘的膨胀(为提供与气道壁的声波耦合所必需的)是否受到影响体外测量。体内在对照组中确定了EBUS与高分辨率计算机断层扫描(HRCT)的可比性,HRCT是一种测量壁厚的方法。
在盐水浸入盐水中的四只羊,在球囊鞘膨胀之前和之后使用EBUS在24个软骨通气道中使用呼吸道直径和壁厚。评估ebus相对气道测量的HRCT可比性体内,12个控制受试者通过两种技术进行右下叶后部基底支气管的成像。还评估了和Interobserver协议。
带有气道内径和壁厚的效果和没有气球护套的结果体外.统计分析显示了EBUS和HRCT之间的一致性,以及内部和Interobserver变异性体内.
目前的研究得出结论,可以利用辐射风险的内核超声波体内呼吸道疾病中的软骨通道壁改造的研究。
这项工作得到了伯恩茅斯胸腔疾病慈善信托基金的支持。
超声波(EBUS)的内核应用,使用微型探针引入通过纤维支气管镜活检通道,于1992年首次被描述1自1999年以来一直可商购获得2.目前,它的主要临床应用是评估非小细胞肺癌病例的肿瘤/淋巴结侵犯2- - - - - -4.该技术安全且耐受性良好1,5.最近的研究表明EBUS可能在评估外周病变的作用,超越支气管镜的直接视野6,7在非恶性实质疾病8.
由于阻抗匹配差,超声波容易在空气-固体界面反射。为了克服这个问题,在换能器和气道壁之间充气一个充满盐水的球囊鞘,以促进可靠的成像。探测器在气球窗口内旋转360°,形成气道及其周围结构的图像,就像船上的雷达屏幕一样。20 MHz EBUS探头的穿透深度可达2cm,这已被确定为提供最佳分辨率,具有足够的气道壁图像穿透9.如果要验证该技术以评估非开始条件,例如哮喘中的气道壁增厚,则通过球囊通货膨胀引入的可能扭曲变得重要。球囊鞘,而使用EBUS探针时必不可少体内,可以免除体外在实验中,材料可以完全浸入流体中以提供声波耦合10..
以前的体内哮喘气道壁厚的研究采用高分辨率计算断层扫描扫描(HRCT)11.- - - - - -14..该技术涉及等同于400胸射线照片的辐射曝光,并且不适用于串行或重复测量。
因此,本研究的目的是验证EBUS作为测量气道壁厚的工具的使用。为了解决这一点,目前的研究检测了是否在外植入的绵羊组织中膨胀了ebus气球鞘改性的气道内径或厚度,并评估了通过ebus获得的测量和人类对照受试者的现有技术之间的协议。
方法
体外研究
将4只雌性、成年的威尔士山羊作为祭品I.v.钠戊巴巴醌(150毫克·kg−1)和一个事后剖析正在进行中。将内径为4-5mm和8-10mm的六个节段性软骨通气,并从每只动物解剖,并置于磷酸盐缓冲的生理盐水(PBS)中。通过PBS的温和灌溉除去气道内的分泌物,血液和粘液。在浸入PBS之前,通过将22尺度针通过远离待研究的区域的外围内膜组织插入到待研究的区域之前,每个支气管通过远离地区的区域垂直保持。20 MHz超声探头(PL2220-20; HITACHI MEDICATY SYSTEMS,TOKYO,JAPAN)与其胶乳球道在呼吸道内集中,并以电子方式捕获两个图像(图1⇓)。球囊护套膨胀两次,以与气道壁接触所需的最小量并获得360°图像,并且记录了两个图像。从大学获得该研究的道德批准,并根据1986年动物(科学程序)法案的实践准则保留动物。
体内研究
12个健康志愿者(四名男性,八名女性)参加了该研究,平均值±SD年龄为37±10岁。所有受试者都没有呼吸系统疾病的历史;是吸烟<5包的原味人士或伊斯州人;预测106±10%的正常肺活量测定量;挑衅性浓度的组胺导致20%的呼气量在一秒钟内(PC20.组胺)≥16mg·ml−1;和阴性皮肤刺的试验反应至五种常见的航空固化剂。每次接受有限的HRCT扫描和随后的纤维电光支气管镜检查与EBUS。所有受试者都提供了他们的知情同意,该研究得到了当地研究伦理委员会的批准。
HRCT扫描在GE系统中进行了Hispeed CT我(GE Medical Systems, Milwaukee, WI, USA)螺旋扫描器采用高分辨率重建算法,准直厚度1 mm,俯仰1.5 mm, 120 KV和180 mA。被试在悬空全灵感状态下,从右中叶起点水平至右半膈上方2cm,视野13cm,圆锥向下覆盖右下叶基底段。
如前所述进行纤维支气管镜检查15..简单地说,给出了实验对象I.v.阿托品0.6毫克I.v.芬太尼50μg抑制咳嗽。局部2%的木质素被施用于咽部和支气管镜(Olympus BFXT 40; Olympus光学有限公司,东京,日本),通过进一步的1%Lignocaine在必要时灌输了1%的Lignocaine,最多5毫克·kg−1.如果需要,在整个(Ohmeda,Louisville,Ky,USA)中监测(ohmeda,路易斯维尔,ky,美国)和补充氧气的含氧氧气。单独的ebus探针与它使用的体外工作是先进的通过支气管镜工作通道进入右下叶的后部基底支气管。球囊护套充气并通过在每个通胀期间捕获的EBUS图像膨胀并限制了三次。
图像分析
两项研究中生成的EBUS和HRCT图像均由计算机捕获,并以医学格式存储为数字成像和通信。图像分析使用Osiris 4.18(数字成像单元,信息学中心,日内瓦大学医院,瑞士日内瓦)。在里面体外羊支气管的实验,短轴壁厚(T)和内径(D)直接使用电子阵列测量,并且从两个图像中取出的平均值。在里面体内在人体志愿者的研究中,先前验证的参数,包括壁厚与外径比(T/D)11.,13.和百分比墙面积(%wa)14.,16.,由三个ebus /连续HRCT图像的平均值计算(图2⇓)。HRCT图像在-450 Hounsfield单位(HU)和宽度为1,500 HU的窗口水平。这些设置已在使用幻像的先前研究中验证14.,17.,18..
气道维度的再现性体内研究
所有气道测量均以盲目的方式由单个观察者进行。通过该观测器测试了观察者内变异性,在几周的间隔之后独立地重复测量。通过具有两个观察者独立进行相同的测量来评估interobserver变异性。
结果
体外研究
试验共24只绵羊气道,不充气时气道内径为4.3±0.8 mm,壁厚为1.4±0.2 mm,充气后气道内径为4.2±0.8 mm,壁厚为1.5±0.3 mm。图3显示了使用和不使用气球膨胀测量值的Bland和Altman图⇓.这些方法之间的两种方法之间存在重大协议:内径,ICC = 0.97(P <0.001)和壁厚,ICC = 0.88(P <0.001)。
体内研究
经EBUS检测,12个气道的平均±sd内径为4.9±0.9 mm,壁厚为1.3±0.4 mm;经HRCT检测,气道的平均±sd内径为5.2±1.0 mm,壁厚为1.2±0.2 mm。每个气道三次测量的平均位点内CV为12% (T/D)和7% (%WA)。图4显示了使用和不使用球囊充气测量气道参数T/D和%WA的Bland和Altman图⇓.在每种情况下,平均差异接近0,测量误差和气道参数之间没有明显的关系。
内部和Interobserver的再现性
在图5中显示了评估和Interobserver变异性的两个T / D比测量的平均值和差异如图5所示⇓.同样,在每一种情况下,平均差值都接近于0,测量误差与T/D比之间没有明显的关系。
讨论
在本研究中,已经证明了EBUS可用于测量气道壁厚度体内.该技术易于执行和重复,三张图像占用<5分钟。受试者没有描述过度的不适应,例如与手术相关的疼痛或咳嗽,并且在节段航空公司中没有经历困难通过支气管镜。EBUS的测量结果与HRCT的测量结果一致,但没有HRCT的辐射风险。由于EBUS技术涉及在超声探头周围充气一个充满液体的球囊,以提供声波耦合以获得高质量的图像,目前的作者担心这个过程可能会压缩气道并改变壁厚测量值。为了评估这一点,我们对从绵羊身上取出的软骨气管中有和没有膨胀的球囊鞘进行了比较测量。目前的研究发现,围绕EBUS传感器的球囊鞘的膨胀不会显著地扭曲气道,使用和不使用球囊的测量结果之间有密切的一致性。具体来说,在这种类型的气道中,球囊鞘不会导致气道直径的增加或改变气道壁的测量值。研究的气道与人的节段水平的气道大小相似。
超声图像记录在体外研究,气球充气,略高于气道壁厚(~0.5毫米),但这种差异没有达到统计学意义。显然,当胶乳球囊护套与气道接触时,厚度包括在测量的壁厚中。然而,护套厚度仅为0.05毫米,这不会占观察到的差异。更可能的说明是护套到壁接触允许内气道壁在图像分析期间更容易地识别,因为球囊护套澄清在内腔和支气管壁中看到的密度变化。
在分析中使用短轴内径,因为之前已经显示出通过部分卷的影响的影响较小。这是当倾斜而不是直角时,在长轴尺寸中看到的明显增加的直径和壁厚。20..
许多先前的研究已经将HRCT作为测量犬肺切除后气道壁厚度的工具17.,控制和哮喘科目11.- - - - - -14.,16..一些调查人员发现观察者内部和观察者之间达成了良好的一致12.,14.,虽然其他人在Interobserver测量中显示出差异13..这些研究应用了许多不同的方法来比较不同大小的气道,包括T/D比率11.,13., %WA直接从图像分析14.,16.,由气道直径得到%WA13.,21.,壁厚百分比21.与体表面积相关的壁厚测量14..本研究使用了前两种测量方法(T/D和%WA),因为它们已经在与本研究类似的研究中得到验证,研究更多的是中央气道。
由胸部完全HRCT扫描引起的辐射剂量估计为8 msv,相当于〜400胸部射线照片22..通过限制视野和曝光设置,可以减少。本研究中每个主题的计算辐射暴露于每位患者0.6msV(影响®;英国伦敦圣乔治医院Bence Jones办公室)。上述研究都没有引用辐射暴露的数字。在前瞻性纵向介入研究中,重复HRCT测量气道壁厚的安全性在伦理上是有争议的。
选择右下叶的后部基底支气管以其方便的取向,使CT图像避免通过气道切割切割。使用单个节段航空公司的这种方法验证已经在先前的研究中显示,这在该网站与其他地区的气道参数之间表现出良好的相关性14..右上叶的顶端部分,也在酒美的著作中研究过et al。14.无法通过ebus访问,因为传感器太僵硬,无法进入这种肺部。
总之,本研究表明支气管内超声是评估气道总壁厚度的有效技术体外和体内.在内核超声换能器上填充盐水填充的球囊护套的膨胀不会显着影响气道尺寸或卡通呼吸道的壁厚,并且在控制主题中的气道壁厚的高分辨率和高分辨率计算断层扫描测量之间看到了良好的一致性体内.支气管内超声技术可以应用于研究气道壁重塑变化,如哮喘,而不存在与现有技术相关的辐射风险。
致谢
作者希望感谢南安普顿综合医院Wellcome临床研究机构,英国南安普顿和研究护士J. Sones的帮助。
- 已收到2003年10月27日。
- 接受2004年2月11日。
- ©ERS期刊有限公司