三维重建技术指导光棒经鼻气管插管可提高插管成功率

上呼吸道三维重建指导光棒经鼻气管插管可提高插管成功率
王伟瞿健赵丽萍曹艳沈小凤刘昱升
南京医科大学附属南京妇幼保建院麻醉科210004
【摘要】目的探讨计算机三维重建技术指导光棒引导经鼻气管插管与传统方法优缺点。

方法100例患者随机分为两组，A组：光棒按经口插管J型塑型气囊上处；B组：采用CT扫描上呼吸道结构的断层图像,应用MATLAB和ANSYS软件将图像数字化并完成上呼吸道的三维重建。

B组光棒塑型成三维重建后的弯曲弧度。

记录各组插管一次成功率，总插管成功率、插管消耗时间、插管次数、插管前后血流动力学变化及并发症发生率。

结果B组一次插管成功率和总成功率高于A组（P<0.05），插管消耗时间明显低于A组（P<0.05），B组咽痛，鼻粘膜出血发生率明显低于A组（P<0.05），两组患者血流动力学差异无显著意义。

结论计算机三维重建技术指导光棒经鼻气管插管可提高插管成功率，且并发症少。

关键词：光棒；经鼻气管插管；三维重建技术
3-D reconstruction of the upper respiratory tract instructing endotracheal intubation with light wand via nostril improves the successful intubation rate Wang Wei Qu Jian Zhao Liping et al. Department of Anesthesiology, Affiliated Nanjing Maternity and Child Health Care Hospital, Nanjing Medical University, Nanjing 210004, China
【Abstract 】Objective To investigate the better light wand bending
radian for endotracheal intubation via nostril by computer 3-D reconstruction of upper respiratory tract technology. Methods100 patients were randomly divided into two groups with each group 50 patients. Group A: the light wand was shaped like J shape just bended at the upper-edge of the tracheal tube cuff as the shape for intubations via mouth. Group B: the computed tomography(CT) images of the patient upper respiratory tract were digitized with MATLAB and ANSYS software, then the 3-D form of the upper respiratory tract was reconstructed respectively. The light wand was shaped into the sinuous profile of the upper respiratory tract reconstructed. Endotracheal intubation via nostril with the two types bending light wand as Group A or Group B, the success rate of intubation at the first tring and in all the cases, the consuming time, hemodynamic changes and the incidence of the complication resulting from the endotracheal intubation were record. Results The success rate of intubation at the first tring and in all the cases in Group B were higher than that in group A (P < 0.05). The consuming time in Group B was lower than that in Group A (P < 0.05). The incidence of sore throat and nasal mucosa bleeding in Group B was lower than that in group A (P < 0.05). There was no significant difference in hemodynamic changes between the two groups. Conclusion Computer 3-D reconstruction of the upper respiratory tract instructing endotracheal intubation with light wand via nostril improves the successful intubation
rate with fewer complications.
Keywords: Light wand; The nasal endotracheal intubation; 3-D reconstruction technology
光棒(Light wand)引导气管插管方便快捷，对口腔粘膜、牙齿等损伤小，血流动力学相对稳定。

特别对部分困难气道患者能顺利完成气管插管[1]，因此在临床上得到普遍应用。

其在经鼻气管内插管中的应用亦有报道[2]，适宜的光棒塑型形状对成功实施光棒引导经鼻气管插管至关重要[3]，我们在临床工作中发现光棒传统J形塑型经鼻气管插管并发症较多，理想的弯曲弧度应符合呼吸道生理弯曲度。

三维重建显示主要是根据二维组织连续切片图像在量化过程中被赋予的相应的信息及其变化，按照其空间位置确定它们之间的连接关系排列而组成物体的三维数据，再利用计算机图像处理技术，图像生成理论及视觉心理学原理，在二维平面上形象直观地显示出具有生动性和立体感的三维图像[4]。

本研究旨根据三维重建技术提供鼻腔咽腔喉腔之间弯曲弧度，为光棒经鼻气管插管弯曲弧度提供参考依据。

1 资料与方法
1.1一般资料我院整形科ASAⅠ~Ⅱ成年女性，年龄18~50岁，需行经鼻气管插管全身麻醉患者，无鼻骨骨折、颅底骨折、鼻内肿物等经鼻插管禁忌症；无颈椎和脊髓疾病；无重度肥胖；颈部无瘢痕患者；术前无高血压、冠心病、糖尿病、凝血功能障碍及电解质紊乱；既往无长期使用血管活性药物，激素等；排除麻醉前过于紧张循环不稳定且经心理安慰后无效者。

本研究经医院伦理委员会批准和患者知情同
意。

根据随机数字表将患者分为A组和B组，每组50例。

1.2上呼吸道的建模过程使用SIEMENS多层螺旋CT扫描机分别采集被试者冠状位及轴位扫描，层厚均为3mm的影像学数据，扫描时选常规上呼吸道CT扫描程序和主要技术参数，被试者采取仰卧位，冠状扫描范围从鼻尖至蝶窦后缘，轴位扫描范围从鼻咽顶到声门处。

选取CT断层扫描的位置选取的基本原则应该是：不损失、不歪曲生物结构的形状结构尺寸信息、并尽量减少所用切片数、要注意采样到台阶、尖点、局部顶、局部底、最大直径处、最小直径处等关键位置,以及一些过渡位置。

最后应用CT机自带的商业软件将所获取的DICOM影像学数据转化为BMP格式的图像，应用MATLAB软件将图像数字化，提取轮廓边缘坐标，然后轮廓边缘点拟合为封闭的轮廓线，将生成的轮廓边缘数据转为软件ANSYS可以识别的文件并导入ANSYS中形成点阵，点连成线，然后将线连成面，最后形成体，完成对上呼吸道的三维重建。

1.3麻醉前准备麻醉诱导前用石蜡油润滑气管导管和光棒将光棒置入气管导管内其前端与气管导管尖端平齐，A组在气管导管套囊
后缘将光棒弯曲J型，弯曲长度参照文献[1]；B组将光棒塑形为计算机模拟图象相似形状；分别标记光棒与气管导管的相对位置，以此作为插管过程中光棒置入气管导管深度标准。

光棒塑形后退出气管导管备用。

1.4气管插管方法所有患者术前禁食8h禁饮4h，术前30分钟肌注苯巴比妥钠0.1g，阿托品0.5mg。

入室开放上肢外周静脉，桡动脉穿刺直接测血压（BP），常规监护心电图（ECG）、心率（HR）、血氧饱和度（SPO2）、呼吸末二氧化碳分压（PetCO2）。

选择右侧鼻道作为气管内插管路径，给予呋麻滴鼻液滴鼻，面罩给氧去氮5分钟。

依次静脉推注咪达唑仑0.05mg/kg，舒芬太尼0.4μg/kg、异丙酚1.5mg/kg、顺式阿曲库铵0.15mg/kg。

面罩手控通气3min后行经鼻气管内插管。

患者去枕平卧头居正中后仰位，经右侧鼻道置入6.5号气管导管至喉腔（气管导管进鼻14-16cm左右），将已塑形备用的光棒置入气管导管，深度至标记点，观察光点位置并通过旋转及进退移动光棒、调整患者头后仰度或前屈、按压喉部等调整光点位置，直到颈前正中环甲膜处看到一明亮光点，表明导管前端到达声门，右手固定光棒左手向下缓慢推送气管导管，明亮光点变成一明亮长光束表明气管导管进入气管内，连接麻醉机手控呼吸，看到监护仪PetCO2波形确认气管导管在气道内。

插管3次不成功者或插管时间超过120s定为插管失败，改用其他插管方法。

操作过程中保证所有操作均由具备5年以上工作经历的高年资麻醉医师完成。

记录一次成功例数、总成功例数、插管时间、麻醉诱导前、麻醉诱导后、气管插管后1min和3min时的平均
动脉压（MAP）和HR的变化。

随访术后咽痛，声音嘶哑和鼻出血情况。

1.5统计学分析采用SPSS13.0统计软件包进行统计学处理。

计量资料以均数±标准差（x±s）表示，组间比较采用t检验,组内比较用单因素方差分析。

计数资料采用χ2检验。

2 结果
2.1两组患者年龄、性别、身高无显著差异，两组血流动力学在个时点无显著差异（P>0.05）；两组患者插管分级差别无显著意义（P>0.05），见表1。

表1 两组患者麻醉前插管评估(例)
Mallampati分级张口度（cm）
组别n
ⅠⅡⅢⅣ<1 1~3 >3
A 50 28 15 6 1 1 5 44
B 50 32 13 5 0 0 7 43
2.2一次插管成功率和总成功率B组显著高于A组（P<0.05），插管时间B组显著小于A组（P<0.05），见表2
表2 两组患者插管成功率和插管时间
分组n 一次成功率[例（%）] 总成功率[例（%）] 插管时间（x±s）
A 50 22（44）36（72）68.6±37.8
B 50 34（8）﹡45（90）﹡41.4±23.5﹡
与A组比，﹡P<0.05
2.3 咽痛，鼻出血发生率B组小于A组（P<0.05），声音嘶哑发生
率两组无显著差异，见表3
表3 两组患者插管不良反应
分组咽痛发生率[例（%）] 声音嘶哑发生率[例（%）] 鼻出血发生率[例（%）]
A 14（28）2（4）11（22）
B 6（12）﹡4（8） 3（6）﹡
与A组比，﹡P<0.05
3 讨论
光棒引导气管插管是解决困难气道气管插管的重要方法之一，其
经口插管成功率达99%，难易程度不受患者上呼吸道解剖结构的影响，因此光棒引导插管是喉镜插管失败后的一线选择[5]。

光棒容易掌握，对咽喉刺激较小，插管时血流动力学相对稳定，现已广泛应用于
临床。

口腔颌面部整形手术麻醉, 常需经鼻建立气道。

光棒引导经鼻气
管内插管是口腔颌面部手术快速诱导全麻建立快捷有效人工气道的
方法之一，在解决困难气道气管插管时，光棒引导经鼻气管内插管亦
发挥重要作用[6]。

我们在临床工作中发现，经鼻光棒引导气管插管时
光棒的折弯弧度对插管成功率有较大影响。

计算机三维重建技术在80年代逐渐应用于临床，其优越性不仅
体现在它能够提供直观数字化的三维影像，同时利用相关的软件还能
对所获得的三维图像进行三维有限元分析，从而能提供动态解剖、功
能学以及生物力学方面的信息[7]。

本研究发现B组与A组比，插管成功率高、插管时间短、并发症发生率低。

这可能与光棒组中光棒塑形形状更符合人体鼻咽部的自然解剖角度，其在操作过程中旋转，前后上下调节相对容易，刺激较小有关。

J型塑型光棒每次通过患者鼻后孔时阻力较大，易造成局部粘膜损伤，这是导致A组鼻出血重要原因，另外光棒是质地较硬质的管芯以及插管时间较长，必定会对鼻粘膜反复刺激，这也是导致A 组鼻出血发生率高的原因之一。

A组患者在插管时反复操作会引起咽部组织水肿和损伤，导致咽痛发生率显著高于B组。

为了减少术后并发症的发生，插管前有效足够时间的呋麻滴鼻液滴鼻，收缩鼻粘膜血管，减轻鼻粘膜水肿，扩大鼻腔是非常重要的。

麻醉前光棒塑形时标记好光棒与气管导管的相对位置，保证插管时光源不超过气管导管，这也是预防鼻咽部损伤重要步骤。

对插管失败的病例，我们在喉镜下暴露，发现其插管失败是因为光棒前端弯曲角度过大使光棒在调节位置的过程中容易顶住舌体会厌等咽部结构导致气管导管送入气管内受阻，J型塑性更容易发生。

光棒引导经鼻气管插管过程，Chung[8]等发现在去枕平卧位，套囊充气的情况下，气管导管前端和声门相对，此时环甲膜上可见界限清楚的光点，插管成功率可达98%。

本研究在光点模糊的情况下给予气囊充气、助手抬起患者的下颌、按压或移动患者的环状软骨，二次成功率提高，特别在B组表现明显。

综上所述，上呼吸道三维重建技术图像为光棒引导经鼻气管插管
时光棒的塑型折弯弧度提供参考依据，按照图像塑形可以提高插管成功率，减少经鼻插管并发症，这为经鼻盲探气管内插管提供了一个可视的简便的工具，为解决困难气道提供一种新思路。

4 参考文献
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[8]Chung YT,Sun MS,Wu HS.Blind nasotracheal intubation is facilitated by neutral head
position and endotrached tube cuff inflation in spontaneously breathy patients.Can J Anaesth,2003,50(5),511-513.。