王偉娟 吳繼敏 戴仁鋒 劉英

[摘要] 目的 探討上氣道填充三維有限元模型對(duì)困難氣道患者的臨床應(yīng)用價(jià)值。 方法 選取2017年1月～2018年12月本院手術(shù)麻醉后已經(jīng)判定為正常氣道、困難氣道的患者各22例，正常氣道者設(shè)為對(duì)照組，困難氣道者設(shè)為實(shí)驗(yàn)組，均通過(guò)上氣道填充三維有限元模型對(duì)氣道進(jìn)行觀察與分析。 結(jié)果 實(shí)驗(yàn)組平臥位與仰臥位的口咽角、矢狀橫截面積最小值均較對(duì)照組小，冠狀橫截面積最小值較對(duì)照組大，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）;實(shí)驗(yàn)組口腔面積、咽腔面積、上氣道總面積均小于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）;上氣道填充三維有限元模型對(duì)困難氣道評(píng)估的準(zhǔn)確率為90.91%，特異度為66.67%，靈敏度為95.00%，分別較Willson綜合評(píng)分法的評(píng)估結(jié)果72.72%、40.00%、82.35%高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。 結(jié)論 上氣道填充三維有限元模型可通過(guò)口咽角、矢狀橫截面積最小值、冠狀橫截面積最小值等對(duì)困難氣道進(jìn)行評(píng)估，準(zhǔn)確性、特異度與靈敏度均較理想，值得選用。

[關(guān)鍵詞] 上氣道填充三維有限元模型;困難氣道;氣道結(jié)構(gòu);預(yù)測(cè);效能

[中圖分類(lèi)號(hào)] R614? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] B? ? ? ? ? [文章編號(hào)] 1673-9701（2020）08-0098-04

Analysis on the clinical application value of filling three-dimensional finite element model in the upper airway in the patients with difficult airway

WANG Weijuan WU Jimin DAI Renfeng LIU Ying

Department of Anesthesiology， Lishui City Peoples Hospital in Zhejiang Province， Lishui 323000， China

[Abstract] Objective To investigate the clinical application value of filling three-dimensional finite element model in the upper airway in the patients with difficult airway. Methods 22 patients who were evaluated and defined as normal airway and difficult airway after surgical anesthesia in our hospital from January 2017 to December 2018 were selected. The patients with normal airway was selected as the control group， and the patients with difficult airways were selected as the experimental group. The airway was observed and analyzed by filling three-dimensional finite element model in the upper airway. Results The oropharyngeal angle of the supine and supine positions and minimum sagittal cross-sectional area in the experimental group were smaller than those in the control group. The minimum coronal cross-sectional area was larger than that in the control group， and the difference was statistically significant（P<0.05）; the oral area， pharyngeal area and total upper airway area in the experimental group were smaller than those in the control group， and the difference was statistically significant（P<0.05）; the evaluation accuracy of filling three-dimensional finite element model in the upper airway for difficult airway（90.91%）， the specificity（66.67%）， and the sensitivity（95.00%）， which was higher than 72.72%， 40.00%， and 82.35% of the Willson comprehensive scoring method， and the differences were statistically significant （P<0.05）. Conclusion Filling three-dimensional finite element model in the upper airway can evaluate the difficult airway through the oropharyngeal angle， the minimum sagittal cross-sectional area， and the minimum coronal cross-sectional area， with ideal specificity and sensitivity， which is worthy of application.

[Key words] Filling three-dimensional finite element model in the upper airway; Difficult airway; Airway structure; Prediction; Efficiency

在麻醉科工作中，保持患者呼吸道通暢極為關(guān)鍵，一旦患者有呼吸困難出血，可能會(huì)引發(fā)缺氧、窒息等癥狀，導(dǎo)致全身臟器缺氧性損傷風(fēng)險(xiǎn)增大[1]。相關(guān)統(tǒng)計(jì)[2]顯示，全身麻醉患者通氣困難發(fā)生率為2.0%～7.0%，不僅會(huì)加重麻醉風(fēng)險(xiǎn)，而且影響治療效果，因此需對(duì)通氣困難進(jìn)行有效預(yù)防。因此，對(duì)于全麻患者，麻醉前需重視對(duì)其進(jìn)行科學(xué)、全面性評(píng)估，如果有困難氣道存在，需于麻醉前進(jìn)行處理，以提升麻醉安全性。以往臨床上多通過(guò)觀察患者臨床表現(xiàn)、張口度、舌咽解剖結(jié)構(gòu)、頭頸部活動(dòng)情況等對(duì)困難氣道進(jìn)行評(píng)估，然而效果不甚理想[3]。近年來(lái)，本院采用上氣道填充三維有限元模型對(duì)困難氣道進(jìn)行評(píng)估，為進(jìn)一步探討其效果，本研究分別對(duì)本院2017年1月～2018年12月收治的正常氣道、困難氣道患者實(shí)施上氣道填充三維有限元模型評(píng)估，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2017年1月～2018年12月本院手術(shù)麻醉后已經(jīng)判定為正常氣道、困難氣道的患者各22例，其中，正常氣道者設(shè)為對(duì)照組，男12例，女10例;年齡35～76歲，平均（55.57±4.38）歲。困難氣道者設(shè)為實(shí)驗(yàn)組，男13例，女9例;年齡34～76歲，平均（55.00±4.42）歲。本院醫(yī)學(xué)倫理會(huì)已對(duì)此研究進(jìn)行批準(zhǔn)，兩組一般資料比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），具有可比性。

1.2 納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）對(duì)照組明確無(wú)困難氣道，實(shí)驗(yàn)組明確存在困難氣道;（2）需于全身麻醉、氣管插管下實(shí)施手術(shù)，且氣管插管一次性完成者;（3）神志、智力、精神正常者;（4）無(wú)MRI檢查禁忌證者;（5）自愿參與研究并配合簽字者。

排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）有頜面部、食管、上呼吸道等外傷或手術(shù)史者;（2）近4周出現(xiàn)上呼吸道感染癥狀者;（2）雙側(cè)頜面部不對(duì)稱(chēng)者;（4）無(wú)法配合完成MRI檢查與研究者。

1.3 方法

（1）常規(guī)行MRI檢查獲取氣道圖像后，于Mimics10.01中導(dǎo)入上氣道骨性模型（口、咽、喉），對(duì)上氣道三維有限元模型進(jìn)行填充，轉(zhuǎn)換處理，將矢狀面、冠狀面、軸狀面三個(gè)視圖界面打開(kāi)，使其依據(jù)氣道閾值自動(dòng)生成上氣道蒙罩。通過(guò)軟件自帶的閾值分割技術(shù)對(duì)上氣道邊緣進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，在MRI圖片中對(duì)所需組織進(jìn)行處理，精細(xì)修改每一幀圖像生成的蒙罩，包括擦除多余組織、填補(bǔ)空洞等。（2）上氣道選取、空洞填補(bǔ)后，在三維實(shí)體菜單欄將新生成的上氣道蒙罩導(dǎo)入，運(yùn)算實(shí)體結(jié)構(gòu)三維模型。（3）對(duì)獲取到的三維模型進(jìn)行光滑化處理，清除網(wǎng)格質(zhì)量較差的三角片，分別通過(guò)以上方法對(duì)俯臥位、平臥位、仰臥位的正常氣道與困難氣道三維有限元模型進(jìn)行重建。（4）上氣道三維有限元模型測(cè)量：將門(mén)齒點(diǎn)設(shè)為O，咽喉壁的最高點(diǎn)設(shè)置為A，聲門(mén)裂中點(diǎn)設(shè)為N/D。通過(guò)Mimics10.01軟件自帶的測(cè)量功能進(jìn)行測(cè)量。

1.4 觀察指標(biāo)

（1）對(duì)比兩組平臥位與仰臥位狀態(tài)時(shí)的口咽角、矢狀橫截面積最小值、冠狀橫截面積最小值。（2）對(duì)比兩組口腔面積、咽腔面積、上氣道總面積。（3）由同一組醫(yī)師分別通過(guò)Willson綜合評(píng)分法[4]、上氣道填充三維有限元模型對(duì)實(shí)驗(yàn)組患者進(jìn)行氣道困難評(píng)估，對(duì)比評(píng)估效能。準(zhǔn)確率=（真陽(yáng)性例數(shù)+真陰性例數(shù)）/總例數(shù)×100%;靈敏度=真陽(yáng)性例數(shù)/（真陽(yáng)性例數(shù)+假陰性例數(shù)）×100%;特異度=真陰性例數(shù)/（真陰性例數(shù)+假陽(yáng)性例數(shù)）×100%。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

應(yīng)用SPSS20.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)量資料以（x±s）表示，采用t檢驗(yàn);計(jì)數(shù)資料以[n（%）]表示，采用χ2檢驗(yàn)，P<0.05差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組口咽角、矢狀橫截面積最小值以及冠狀橫截面積最小值比較

實(shí)驗(yàn)組患者平臥位與仰臥位時(shí)的口咽角、矢狀橫截面積最小值均較對(duì)照組小，而實(shí)驗(yàn)組平臥位與仰臥位狀態(tài)時(shí)冠狀橫截面積最小值較對(duì)照組大，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），見(jiàn)表1。

2.2 兩組口腔面積、咽腔面積及上氣道總面積比較

實(shí)驗(yàn)組患者的口腔面積、咽腔面積、上氣道總面積均小于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），見(jiàn)表2。

2.3 上氣道填充三維有限元模型對(duì)實(shí)驗(yàn)組困難氣道的評(píng)估效能

上氣道填充三維有限元模型對(duì)實(shí)驗(yàn)組患者困難氣道評(píng)估的準(zhǔn)確率、特異度、靈敏度均較Willson綜合評(píng)分法高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），見(jiàn)表3。

3 討論

人體氣道屬于軟組織彈性結(jié)構(gòu)的一種，予以麻醉后，受體位、麻醉藥物、肌肉松弛藥物等影響，氣道易發(fā)生變形，引發(fā)呼吸困難，導(dǎo)致麻醉及手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)增大。氣道管理是麻醉管理的重要工作之一，而困難氣道的評(píng)估是其中的難點(diǎn)。相關(guān)統(tǒng)計(jì)[5-6]顯示，呼吸系統(tǒng)事件中，困難氣道約占17.0%，其中85.0%可能導(dǎo)致腦損傷或死亡，且呼吸困難程度越嚴(yán)重，腦損傷、死亡發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)越大。另有研究[7-8]顯示，喉部視野暴露良好的情況下，經(jīng)驗(yàn)豐富的麻醉醫(yī)師通過(guò)現(xiàn)代麻醉技術(shù)展開(kāi)氣管插管，仍有0.5%～2.0%的患者可能會(huì)出現(xiàn)困難氣道。同時(shí)，臨床研究[9-10]顯示，約90.0%的困難氣道患者可于術(shù)前評(píng)估發(fā)現(xiàn)，因此，對(duì)于需實(shí)施麻醉的患者，術(shù)前予以其全面性氣道情況評(píng)估極為必要。

以往臨床上所用評(píng)估方法集中于病史詢(xún)問(wèn)、張口度、頸部活動(dòng)度、Willson綜合評(píng)分法等，上述方法雖操作簡(jiǎn)單，可于床邊進(jìn)行操作，但評(píng)估效果有待于進(jìn)一步完善。近年來(lái)，基于MRI、CT等影像學(xué)檢查的三維模型逐漸被廣泛應(yīng)用于麻醉科困難氣道評(píng)估中，依據(jù)上氣道解剖狀態(tài)可對(duì)氣道困難情況進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估。上氣道填充三維有限元模型基于MRI檢查，通過(guò)Mimics10.01軟件完成的三維模型重建，MRI檢查可對(duì)氣道局部結(jié)構(gòu)進(jìn)行清晰顯示，獲取全方位、各層次的上氣道圖形，再依據(jù)患者病情選擇感興趣圖形進(jìn)行分析，可對(duì)患者上氣道進(jìn)行準(zhǔn)確觀察與測(cè)量[11-12]。本次研究通過(guò)上氣道填充三維有限元模型對(duì)困難氣道進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果顯示：（1）實(shí)驗(yàn)組平臥位與仰臥位的口咽角、矢狀橫截面積最小值均較對(duì)照組小，冠狀橫截面積最小值較對(duì)照組大，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），提示困難氣道患者的口咽角、矢狀橫截面積最小值比正常氣道患者小，而冠狀橫截面積最小值比正常氣道患者大。（2）實(shí)驗(yàn)組口腔面積是（13.28±0.38）cm2，咽腔面積是（7.50±0.45）cm2，上氣道總面積是（20.65±1.01）cm2，分別小于對(duì)照組的口腔面積（19.32±1.02）cm2、咽腔面積（11.28±0.86）cm2、上氣道總面積（32.12±1.13）cm2，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），提示困難氣道患者的口腔面積、咽腔面積及上氣道總面積均比正常氣道患者小。（3）上氣道填充三維有限元模型對(duì)實(shí)驗(yàn)組困難氣道的評(píng)估效能良好。本研究中，上氣道填充三維有限元模型對(duì)實(shí)驗(yàn)組困難氣道評(píng)估的準(zhǔn)確率是90.91%，特異度是66.67%，靈敏度是95.00%，分別較Willson綜合評(píng)分法評(píng)估的72.72%、40.00%、82.35%高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），提示上氣道填充三維有限元模型對(duì)困難氣道的評(píng)估效能優(yōu)于Willson綜合評(píng)分法。

近年來(lái)，MRI、三維重建、填充技術(shù)等均進(jìn)一步發(fā)展與完善，三維模型的精確度、逼真度也隨之提升，通過(guò)上氣道填充三維有限元模型對(duì)困難氣道進(jìn)行評(píng)估時(shí)，困難氣道患者處于平臥位及仰臥位時(shí)，其口咽角、矢狀橫截面積最小值、冠狀橫截面積最小值與正常氣道有明顯差別，表明口咽角、矢狀橫截面積、冠狀橫截面積可作為困難氣道的評(píng)估指標(biāo)[13-14]。與此同時(shí)，上氣道填充三維有限元模型通過(guò)對(duì)患者上氣道進(jìn)行全面、多層次觀察，可準(zhǔn)確測(cè)量其口腔面積、咽腔面積、上氣道總面積，發(fā)現(xiàn)困難氣道口腔面積、咽腔面積、上氣道總面積均小于正常氣道，表明口腔面積、咽腔面積、上氣道總面積也可視作困難氣道的評(píng)估指標(biāo)，即對(duì)于術(shù)前存在口腔面積、咽腔面積、上氣道總面積小于正常氣道者，困難氣道存在的可能性較高[15-16]。不僅如此，上氣道填充三維有限元模型還可對(duì)患者上氣道解剖結(jié)構(gòu)特異性進(jìn)行清晰顯示，通過(guò)從模型中對(duì)上氣道橫斷面、矢狀位、冠狀位圖像進(jìn)行獲取，并展開(kāi)結(jié)構(gòu)力學(xué)仿真分析，再對(duì)各種負(fù)荷、外力進(jìn)行模擬，有助于提升上氣道填充三維有限元模型評(píng)估困難氣道時(shí)的準(zhǔn)確性、特異度與靈敏度，進(jìn)而達(dá)到提高麻醉安全性的效果。

綜上所述，在困難氣道評(píng)估中，予以上氣道填充三維有限元模型建立可通過(guò)口咽角、矢狀橫截面積、冠狀橫截面積、口腔面積、咽腔面積、上氣道總面積等對(duì)患者氣道情況進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估，使困難氣道預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性、特異度與靈敏度得以提升。本研究選取的樣本量?jī)H為22例，且未與其他困難氣道評(píng)估影像學(xué)檢查方式對(duì)比，尚需展開(kāi)進(jìn)一步研究，以探討困難氣道評(píng)估中上氣道填充三維有限元模型的應(yīng)用價(jià)值。

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（收稿日期：2019-04-19）