经支气管径向超声联合电磁导航支气管镜与荧光透视用于外周型肺病变的诊断

摘要

仅使用支气管镜诊断小肺部肿瘤非常困难。电磁导航支气管镜技术可用于定位病灶，其原理类似于全球定位系统。径向支气管内超声和透视成像用于确认正确位置并监测取样过程。

摘要

使用可弯曲支气管镜诊断肺癌是一种安全性高、并发症风险极低的操作。支气管镜检查对支气管内病变具有较高的诊断准确性，但在取样外周病变时效果有限。因此，已开发出多种技术用于引导支气管镜到达病灶，并在组织取样前确认肿瘤位置。

在支气管镜检查过程中，透视成像（fluoroscopy）用于提供胸腔的二维X射线图像。支气管镜及其器械在图像中可见，若病灶直径大于2.0–2.5 cm，也可被识别。径向支气管内超声（rEBUS）包含一种超声探头，其尺寸足够小，可插入支气管镜的工作通道中。该超声探头可用于区分实变组织（如肿瘤组织）与正常含气的肺实质。电磁导航支气管镜（ENB）则通过患者的计算机断层扫描（CT）图像构建支气管树的三维模型。在支气管镜检查前，预先规划从气管至病灶的路径，以便在操作过程中为支气管镜提供实时导航引导，其原理类似于全球定位系统（GPS）。本文旨在逐步描述结合rEBUS与透视成像的支气管镜操作方法，以及结合ENB、rEBUS与透视成像的支气管镜操作流程。在讨论部分，将对每种技术的优缺点进行评述。

引言

肺癌是全球最常见的癌症类型之一，也是癌症相关死亡的首要原因¹。因此，建议采用低剂量计算机断层扫描（CT）进行肺癌筛查，以便在症状出现前诊断患者²。早期病变常表现为肺部小病灶或结节。根据荷兰开展的一项最大规模筛查研究，这些病灶通常位于肺实质外周2/3区域，因此被定义为周围型肺癌^3,4。为确定病灶是否为恶性，需要获取组织样本。该样本可通过多种方式获得，例如手术切除活检、经胸针刺活检，或通过支气管镜进行内镜活检^5,6。其中，支气管镜检查相比手术和经胸穿刺具有较低的并发症风险，是诊断合并症较多的老年患者群体的首选方法。然而，其诊断成功率仍低于其他检查方式⁵。

支气管镜可用于对气管和主支气管进行视觉检查，但当支气管进一步分为段和亚段时，定位一个小病灶的难度相当于大海捞针。因此，已开发出多种辅助技术，用于引导支气管镜到达病灶，并在组织取样前确认肿瘤位置⁷。这些技术的目的是提高内镜下组织取样的诊断率，并扩展支气管镜的可及范围至胸膜，从而替代原本需通过经胸壁针刺活检完成的操作^8,9。

使用C形臂进行透视可提供支气管镜检查期间胸部的二维X射线图像。该技术可用于观察支气管镜及钳子的位置，以便在进行随机经支气管活检（TBB）时避开胸膜及肺实质中段1/3区域的血管结构。在诊断肺癌时，透视可用于将支气管镜引导至病灶的"大致"位置。通常当病灶直径达到约2-2.5 cm或以上时，可在透视下观察到¹⁰。透视的局限性在于其二维成像特性，无法判断支气管镜位于病灶的前方、后方还是中心位置¹¹。然而，若已通过径向支气管内超声（rEBUS）确认肿瘤存在，则可在取样过程中利用透视确认活检工具是否位于目标位置¹²。

rEBUS 最早由 Hürter 等人于1992年提出，目前在周围型肺部病变的诊断评估中应用日益广泛¹³。该技术利用了充满空气的肺组织无法传导超声波，而密度较高的组织在超声探头扫描下会呈现为实变影像的特性。rEBUS 系统由一个环形旋转超声探头、超声驱动装置以及用于保护探头并确保活检工具准确定位的引导鞘组成¹⁴。rEBUS 可单独使用，也可与其他技术联合应用，例如电磁导航支气管镜（ENB）^15,16,17。

电磁导航支气管镜（ENB）用于定位外周型肺部病灶¹⁸。该系统使用患者的CT扫描图像和专用软件程序，基于CT图像生成患者气道的虚拟模型，操作者可据此设计从气管至病灶的路径。随后在患者胸部周围建立一个电磁场，软件将该电磁场与基于CT扫描生成的虚拟模型同步，从而在支气管镜检查过程中引导操作者沿预设路径行进，其原理类似于全球定位系统（GPS）技术。ENB无法提供肿瘤位置的实时确认。ENB可与透视成像（fluoroscopy）和径向超声支气管镜（rEBUS）联合使用^19,20。虚拟导航支气管镜（Virtual Navigation Bronchoscopy, VBN）是ENB的前身，其仅包含用于构建支气管树虚拟模型并规划至病灶路径的软件系统。该系统不具备实时导航功能，但可在支气管镜检查过程中显示预设路径^21,22。新型系统已将VBN与透视成像结合，但本操作方案中不涉及VBN的使用²³。

ENB 系统
目前，有两家公司生产 ENB 系统，分别是奥林巴斯（Olympus）的 SPiN 系统，以及美敦力（Medtronic）销售的 superDimension 系统和 ILLUMISITE。本方案将描述使用 superDimension 系统的操作流程，该系统目前拥有最多的发表文献。然而，该操作流程中的许多步骤具有可互换性。

以下方案将介绍如何在临床环境中通过透视引导进行rEBUS，以及通过透视引导进行ENB联合rEBUS的操作方法。这些操作可在清醒镇静或全身麻醉下轻松完成。本方案不涉及任何镇静方法的描述。在讨论部分，将对每种操作方法的优缺点进行阐述。

方案

本文所述方案描述的是标准临床实践，无需伦理委员会批准。方案中的图像不包含可用于识别患者的信息。

1. 径向支气管内超声

1. 准备操作
   1. 操作前，检查 CT 扫描图像，确认支气管征象及病灶位置。
   2. 检查前校准超声探头、引导鞘管及所选活检工具，确保工具插入引导鞘管后能达到与超声探头相同的位置。
2. 按照“系统性支气管镜检查：四标志法”所述，系统性检查支气管树及各肺段²⁴。
   1. 将 C 形臂置于患者上方，并调整至病灶在影像中可见。
   2. 将支气管镜尖端插入病灶最可能存在的肺段或亚段。
   3. 在透视引导下推进引导鞘管和探头，直至金属引导鞘管尖端邻近或进入病灶。
   4. 推进并启动探头，此时监视器上将显示超声图像。
      1. 若探头周围为肿瘤或致密组织，则会出现同心性实变影像（见图 1A）。应观察到灰白色、均质的实变区域，其边缘相对于正常肺组织呈高回声。
      2. 若探头位于病灶邻近处，则图像呈偏心性（见图 1B）。
      3. 若探头位于正常肺组织内，则仅显示散在的气体影像（见图 1C）。
      4. 对于密度较低的病灶，如磨玻璃样病变、炎性组织或肺不张，图像将更为异质且边界不清（见图 1D）。这是由于支气管内滞留的气体（高回声）或液体（低回声）所致。
      5. 若未出现与 CT 扫描图像上病灶相符的实变影像，应调整引导鞘管和探头位置，直至达到正确位置。
   5. 保存超声探头显示最佳实变影像时的透视图像（将在步骤 1.3.2 中使用）。

图1：径向EBUS超声图像。（A）同心性实变，（B）偏心性实变，（C）超声图像呈空气散射样表现，（D）不规则实变。缩写：EBUS = 支气管内超声。 请点击此处查看该图的放大版本。

3. 组织取样
   1. 将超声探头从引导鞘中取出，并插入活检钳或其他选定的取样工具。
   2. 在C型臂屏幕上比较活检钳与超声探头的位置，确保在正确位置进行取样（见图2）。尤其当患者咳嗽时，需确认活检钳位置是否准确。使用活检钳至少采集10–15个样本，并每隔四到五个样本取出活检钳，重新插入超声探头以确认取样位置正确。

图 2：X射线透视引导下的取样操作。（A）取样过程中活检钳的放置位置；（B）rEBUS探头的放置位置。缩写：rEBUS = 径向支气管内超声。 请点击此处查看该图的放大版本。

2. 电磁导航支气管镜检查

注意：以下操作步骤基于美敦力公司的 superDimension 系统。

1. 规划阶段
   1. 在操作前评估CT图像。确保图像质量良好，最好层厚不超过1.5 mm，并在吸气相采集，以充分扩张气道，清晰显示通向病灶的支气管²⁵。
   2. 使用软件构建支气管树的三维模型，并规划通往病灶的路径，路径从病灶开始，向气管方向延伸。
      注意：如果根据扫描图像无法建立通往病灶的路径，则电磁导航支气管镜（ENB）不适用于该患者。
2. 注册
   1. 将患者置于手术板上。在胸壁放置三个传感器，以补偿呼吸过程中的运动。
   2. 以系统性支气管镜检查开始操作²⁴。
   3. 将可延伸工作通道（EWC）和可定位导管插入支气管镜的工作通道，直至可定位导管的尖端可见。
   4. 锁定可定位导管。
   5. 在设备上按下开始注册按钮，或使用脚踏板。
   6. 逐步将支气管镜插入各叶支气管，从对侧开始，最后到达病灶所在肺叶。系统会记录位置和移动信息，并用于将患者气道的实际情况与基于CT扫描构建的支气管树三维模型进行匹配。注册应从病灶对侧开始，最终靠近目标结束。
   7. 当系统显示所有肺叶均已注册后，按下查看注册结果，检查注册点是否与虚拟三维模型匹配。若存在不匹配，重复步骤2.2.5–2.2.7（见图3D）。
3. 导航
   1. 踩下脚踏板以启动导航。软件将显示通往目标的路径。在较大气道中使用中心导航模式，同时显示摄像头的视频图像和气道三维模型中的路径示意图（见图3A）。
   2. 沿预设路径推进，直至支气管镜无法进一步前进。
   3. 解锁EWC和可定位导管。
   4. 踩下脚踏板，从中心导航切换至外周导航。
      注意：在外周推进EWC时使用外周导航模式。在此阶段，气道的三维模型与扫描所得的CT图像并列显示。目标以绿色球体和瞄准线标记，指示与目标的方向和距离（见图3B）。
   5. 保持目标位于右侧，同时确保路径照明充分（“右侧明亮”）。推进EWC时，需确认CT图像中通往支气管的路径显示为开放状态。
      注意：EWC具有可操控性，可在所需方向（X、Y和Z轴）进行转向，以抵达目标。
   6. 当目标位于瞄准线中心，且与目标距离为0.4–0.9 mm时，导航完成。
      注意：建议可定位导管与目标距离不为0.0 mm，以避免活检工具超出目标范围。
   7. 将EWC固定于当前位置，并将可定位导管从支气管镜中撤出。

图3：电磁导航支气管镜导航。（A）中央导航，（B）外周导航，（C）配准良好时的回顾性注册，（D）CT与体表对齐偏差。缩写：CT = 计算机断层扫描。请点击此处查看此图的放大版本。

3. 透视成像、逆行膀胱超声（rEBUS）及组织取样

注意：一旦可定位导管被撤回，即可使用透视成像，而不会干扰电磁场。

1. 将C型臂置于患者上方，并调整至病灶在图像中可见。
2. 通过透视成像以及按照步骤1.2.5所述插入rEBUS探头，确认EWC位置正确。若在透视下EWC未对准病灶，或rEBUS未显示实变影，则需按照步骤1.2.4–1.2.6调整位置。
   注意：当构建的三维模型与实时配准点之间的对齐发生偏移时，会出现CT与体位不一致的情况；此时标记的目标将不在病灶实际位置。
3. 当到达并确认正确位置后，按照步骤1.3.1–1.3.2进行组织取样。

结果

所述技术有助于对外周肺部病灶进行取样。径向EBUS和荧光透视可帮助支气管镜医师在取样肿瘤前确认病灶的存在（见图1和图2）。通过加入ENB，支气管镜医师可被引导至准确位置，而无需寻找病灶。规划阶段为支气管镜医师提供到达病灶的路径、导航系统对病灶的实时引导、通过rEBUS确认肿瘤的存在，以及在荧光透视引导下进行组织取样（见图3）。径向EBUS和ENB可联合使用，也可单独使用。该操作的成功率通常以诊断率表示，即诊断性操作次数除以总操作次数。文献报道的ENB联合rEBUS的诊断率在47%至83%之间^16,26。最常见的并发症为轻度出血或气胸，但发生率通常低于2%²⁷。

讨论

本文介绍了一种在透视引导下进行rEBUS和ENB的实用方法。以下讨论为作者的观点，基于两个中心的临床实践经验。

技巧与提示
rEBUS
在操作前，可使用胸部CT断层浏览器应用程序来确认病灶位于哪个肺段¹⁴。然而，由于患者的解剖结构存在个体差异，病灶的实际位置可能与应用程序显示的肺段不一致。

该操作可使用工作通道较大（2.8 mm）或较小（2.0 mm工作通道）的支气管镜。较小的支气管镜更易于置入上叶，并推进至支气管呈锐角弯曲的病灶处，例如心脏后方的区域。针对较小的支气管镜已有相应的小型鞘管和活检钳，但如果支气管镜已接近病灶，可移除鞘管，直接使用较大的活检钳²⁸，有时可获得更佳的标本。

ENB
在规划阶段，有时存在多条可到达目标的路径。可以同时...

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
支气管镜	Olympus
Edge 扩展工作通道	Medtronic
Edge 可定位导管	Medtronic
导引鞘套件	Olympus
OEC Fluorostar	GE healthcare		用于透视的C型臂
探头驱动单元	Olympus
径向EBUS探头	Olympus
superDimension	Medtronic		导航系统