综述:气管狭窄的诊断评估

【字体: 时间:2025年02月15日 来源:BioMedical Engineering OnLine 2.9

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  这篇综述聚焦气管狭窄(TS),全面梳理其诊断评估方法。涵盖肺功能测试(PFT)、CT、MRI 等多种技术,分析各自优缺点。强调支气管镜检查是诊断基石,新兴内镜成像技术有潜力,但成本、可用性等因素限制其应用,为临床诊断提供参考。

  ### 气管狭窄的诊断评估综述

一、引言


气管狭窄(Tracheal Stenosis,TS)是一种气管直径缩小的病理状态。它常由长期气管插管引发,也可能源于自身免疫或炎症反应。准确诊断和评估 TS 对选择合适治疗方案至关重要,本综述旨在总结当前 TS 诊断和评估的研究进展。

二、诊断方法


  1. 肺功能测试(Pulmonary Function Tests,PFT):诊断 TS 的第一步是病史和身体评估,包括对喘鸣、声音评估和肺功能测试等。肺功能测试如肺活量测定、体积描记法、脉冲振荡法等常用于成人。例如,固定上气道阻塞的诊断常依据用力呼气量 1 秒(FEV1)与呼气峰值流速的比值等四个参数。但肺功能测试结果与声门下狭窄的严重程度相关性欠佳,且易受患者配合度等因素影响,无法明确气道狭窄的具体位置、形态和类型。
  2. 计算机断层扫描(Computed Tomography,CT):对于 Cotton-Myer 狭窄分级为 3 或 4 级且无需紧急气管切开的病例,CT 是必要检查。螺旋 CT 在检测细微气道狭窄等方面优于轴向 CT。不过,CT 诊断易受患者运动和分泌物影响,且辐射风险使其不适合重复使用,尤其是年轻患者。高分辨率 CT(HRCT)及相关后处理技术,如容积再现、多平面重建和虚拟支气管镜检查,能更准确地评估气道。其中,虚拟内镜检查是 CT 中全面观察气管狭窄最有效的方法。
  3. 磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI):MRI 无辐射风险,但因肺组织信号弱,很少用于肺部气道成像。尽管超短回波时间技术改善了肺部结构成像,且在支气管狭窄患者中,新 MRI 技术测量的气道直径与支气管镜测量值相关,但 MRI 仍存在扫描时间长、易受呼吸周期等因素影响、不适用于无法配合屏气的患者以及设备体积大等问题,限制了其在 TS 评估中的应用。
  4. 超声(Ultrasound,US):US 是一种快速、便携且广泛可用的技术,可在重症监护病房(ICU)常规进行。它可用于确认气管插管、评估气管直径等。在儿科患者中,超声测量的声门下横径与气管插管外径相关,且与视频支气管镜和气管插管尺寸评估相关性良好。然而,US 常低估绝对管腔直径,且只能测量颈部气管横径,其特异性低于纤维支气管镜,是诊断插管后气管狭窄的辅助工具。
  5. 光声断层扫描(Photoacoustic Tomography,PAT)/ 多光谱光声断层扫描(Multispectral Optoacoustic Tomography,MSOT):PAT 结合光学激发和声学检测,具有较高的空间分辨率和穿透深度,观察者间测量管壁厚度和横截面积的重复性高。MSOT 可基于内源性物质或外源性造影剂的光谱特征区分吸收体。二者在甲状腺、乳腺等成像中有临床应用,但在评估 TS 方面尚未临床应用。
  6. 内镜检查:气道内镜检查是 TS 的主要诊断和介入方法,可处理良性和恶性气道狭窄以及气管软化。刚性和柔性支气管镜在诊断和治疗 TS 中都有价值。柔性支气管镜耐受性好,通常只需轻度镇静;刚性支气管镜可视化效果好,可容纳更多器械,还能稳定气道和控制出血。但支气管镜检查存在光学失真和呼吸运动导致的测量不准确问题,且对气道狭窄程度的评估可能存在误差。此外,支气管镜检查无法观察气道壁结构,常需结合经支气管针吸活检技术获取组织样本。
  7. 先进内镜光学成像
    • 内镜气道测量(Endoscopic Airway Measurement,EAM):EAM 使用内镜、光学仪器和后处理软件,克服了气管插管近似等相关限制,能有效测量非圆形狭窄或远端及多级病变的气道。其测量结果与直接测量和 3D 荧光透视重建相比差异不显著,且该技术易于获取,无需额外成本。
    • 立体视觉纤维支气管镜:新型立体视觉纤维支气管镜在设备尖端有两个独立镜头,通过三角测量计算物体坐标。其测量的气道大小与基于 HRCT 的虚拟支气管镜测量结果相关性良好,且能辨别气道黏膜颜色,有助于识别炎症和肿瘤等病变,在支架 sizing 和 choke point 测量等方面具有优势。


三、评估技术


  1. 支气管内超声(Endobronchial Ultrasonography,EBUS):EBUS 是一种安全且耐受性良好的技术,通过将带球囊的径向探头插入支气管镜工作通道来检测气道狭窄部位。它能显示气道的分层结构和肿瘤侵袭情况,测量狭窄长度,与支气管镜图像测量中央阻塞相关性良好,比视觉估计更客观、可重复,且能更准确地测量肿瘤侵袭深度。径向 EBUS 与经支气管针吸活检(TBNA)技术结合,提高了对周围肺部病变的诊断率。
  2. 光声内镜(Photoacoustic Endoscopy,PAE):PAE 利用脉冲激光激发光声信号,通过超声换能器检测,可实现同时超声成像。它具有高空间分辨率和功能光学对比的优点,但在肺部成像中面临肺泡内空气和肺组织复杂结构导致的声信号衰减问题,呼吸运动也会产生伪影。目前多数研究处于临床前阶段,临床应用还需解决激光源等问题。
  3. 光学相干断层扫描(Optical Coherence Tomography,OCT):OCT 通过分析两束光的干涉来创建图像,分辨率可达 10 - 15μm,穿透深度为 2 - 3mm。它无需与组织接触,可在距探头头端 0 - 25mm 内的任何位置清晰成像。Fourier - 域 OCT 适合组织微观结构的详细检查,在区分肺部病变的良恶性、辅助经支气管针吸活检等方面有应用前景。OCT 可在清醒患者中进行,是一种微创、无辐射的成像方式,尤其适用于新生儿声门下狭窄的成像。但 OCT 数据处理需要先进的计算资源,成本较高,在低资源环境中应用受限。
  4. 共聚焦激光内镜(Confocal Laser Endomicroscopy,CLE):CLE 是一种先进的实时成像技术,分辨率高达 3.5μm,最大深度为 50μm。它基于弹性纤维和细胞成分的自发荧光特性成像,可重建气道壁的 3D 图像,适用于肺泡、气道、肺肿瘤等的实时成像。然而,CLE 在较大气道中视野小,难以减轻运动伪影,且成本高、需要专业培训,目前在 TS 诊断中的应用价值仍在评估中。

四、讨论


准确测量狭窄气道的管径、解剖位置和相关形态特征对治疗决策至关重要。不同诊断和评估方法各有优缺点,功能评估虽无创,但可靠性不足;放射学技术能更准确评估气道管径,但受多种因素影响;支气管镜检查是诊断 TS 的金标准,先进的内镜技术如 EAM 和立体内镜提高了可视化准确性,新兴的内镜微观成像技术虽有优势,但成本和性能等因素限制了其常规临床应用。

五、结论


标准支气管镜检查仍是诊断肺部可见病变的主要方法。结合先进方法如 EAM 或立体视觉技术,以及标准化图像处理等,可显著提高其准确性。创新的内镜成像方法如 EBUS、OCT 和 CLE 在诊断肺部病变方面有重要价值,但在 TS 诊断中,它们与传统技术相比,在提高诊断准确性方面优势不明显,且受成本、可用性和标准化等因素限制,尚未广泛应用于临床 TS 诊断。
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