机器人辅助支气管镜联合多模式成像用于靶向肺冷冻活检

摘要

本文旨在描述一种逐步进行机器人辅助支气管镜检查联合透视、桡支气管内超声和锥形束计算机断层扫描以获得靶向经支气管肺冷冻活检的方法。

摘要

机器人辅助支气管镜检查 （RAB） 允许在肺部进行有针对性的支气管镜活检。根据对术前薄层计算机断层扫描胸部获得的 3 维 （3D） 肺和气道重建进行的标测，在建立通往目标病变的通路后，机器人辅助支气管镜在直视下穿过气道。RAB 对整个肺部的远端气道具有机动性，导管尖端可精确铰接，并且机械臂具有稳定性。RAB 可使用辅助成像工具，例如透视、桡支气管内超声 （r-EBUS） 和锥形束计算机断层扫描 （CBCT）。使用形状感应机器人辅助支气管镜检查 （ssRAB） 的研究表明，在外周肺病变 （PPL） 活检的恶性和非恶性过程中均具有良好的诊断结果和安全性。与传统的支气管镜检查和镊子活检相比，1.1 mm 冷冻探针结合 ssRAB 已被证明对 PPL 的诊断是安全有效的。该技术也可用于良性过程中的靶向肺部采样。本文的目的是描述一种逐步进行 RAB 联合透视、r-EBUS 和 CBCT 以获得靶向经支气管肺冷冻活检 （TBLC） 的方法。

引言

经支气管肺活检软式支气管镜检查（TBBX）是一种用于评估胸部影像学异常的诊断方法，包括肿块、结节、未消退的浸润或肺实质疾病¹。弥漫性肺实质疾病 （DPLD） 通常以纤维化和/或炎症为特征。虽然一些患者可以通过全面的病史、体格检查、相关血清学、高分辨率计算机断层扫描 （HRCT） 结果和多学科讨论 （MDD） 进行无创诊断，但许多患者需要侵入性手术来确诊²。由于活检体积小和挤压伪影，传统的使用镊子的经支气管肺活检受到限制;因此，外科肺活检被认为是金标准，尽管它的并发症发生率和死亡率很高 ^3,4。

经支气管肺冷冻活检 （TBLC） 是一种可用于诊断间质性肺病 （ILD） 或弥漫性肺实质疾病 （DPLD） 的技术，可作为外科肺活检 （SLB） 的替代方法⁵。根据欧洲呼吸学会指南，TBLC 被推荐作为符合条件的患者 SLB 的替代品⁶。同样，美国胸科学会指南提供了有条件的建议，在具有执行和解释 TBLC 结果的必要专业知识的医疗中心使用 TBLC 作为 SLB 的替代方案⁷。与 SLB 相比，TBLC 历来具有良好的诊断准确性，但受到并发症的限制，包括出血和气胸⁸。最近的一项荟萃分析显示，总体诊断率为 77%，MDD 提高到 80.7%，并报告气胸发生率为 9.2%，出血率为 9.9%⁹。TBLC 也用于评估 PPLs¹⁰。

机器人辅助支气管镜检查 （RAB） 的发展允许在直视下通过气道进行有针对性的肺部采样，具有简单的导管操作性、精确的导管尖端铰接、稳定性以及使用机械臂使用导管在远端气道中保持支气管镜楔形的能力。Ion 腔内系统利用形状传感技术进行导航，以进入肺部的特定目标区域。使用形状感应机器人辅助支气管镜检查 （ssRAB） 的研究显示良好的诊断结果和安全性，主要用于疑似恶性肿瘤的 PPL^{11、12、13、14}。与使用镊子 15 的经支气管活检相比，用于 TBLC 的 1.1 mm 冷冻探针联合 ssRAB 已被证明对肺结节的诊断是安全有效的¹⁵。该技术可用于使用相对无挤压伪影的镊子获得比传统经支气管活检更大的靶向肺活检。

桡动脉支气管内超声 （r-EBUS） 和锥形束计算机断层扫描与传统支气管镜检查、电磁或机器人导航系统结合使用，以便在采样 PPL^{16、17、18、19、20、21、22} 之前进行实时确认.R-EBUS 还在 TBLC 期间用于 DPLD，以提高肺标本的病理可信度，减少出血，并缩短手术时间²³。CBCT 的添加通过确认探头尖端位于活检的安全区域，提高了 TBLC 对 DPLD 的安全性，允许客观测量与胸膜的距离，并能够可视化和避免脉管系统 24,25,26。

该方案将描述一种在实质肺病情况下获得靶向 TBLC 的程序，这些患者能够在全身麻醉下的临床环境中使用离子腔内系统结合透视、r-EBUS 和 CBCT 耐受并从中受益。这种多模态方法允许对感兴趣的目标区域进行精确采样。

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研究方案

本文中描述的方案概述了标准的临床实践。德克萨斯大学西南医学中心机构审查委员会批准了接受 ssRAB 标准护理支气管镜检查的患者的前瞻性数据收集 （STU-2021-0346），并放弃个人同意以纳入我们的数据库。在手术前获得患者的常规手术同意。放射学上有 DPLD 且可接受支气管镜活检的患者被转诊进行此手术 ^5,27。18 岁以上的患者被转诊医生和执行医生视为能够接受手术。排除标准包括出血性疾病（INR 升高 >1.3、血小板减少症 <100,000/μL）、脉搏血氧饱和度缺氧<2 L/min 补充氧气时为 90%）、肺动脉高压（超声心动图测量的体循环肺动脉压 >50 mmHg）或严重的心脏病。本研究中使用的设备的详细信息列在材料表中。

1. 术前规划

1. 将患者的薄层 CT 胸部上传到计划软件。该软件将自动创建气道和肺部的 3 维重建。
2. 在距离胸膜边界约 10 mm 的肺部选择目标进行建议采样。注意：这可能是在与转诊医生、放射科医生讨论或临床判断后出现毛玻璃、浸润、结节或纤维化的区域。先前报道的外周肺病变文献显示，如果目标区域为 >2 cm，则诊断率增加²⁸。
3. 规划通往每个目标站点的路径。
   注意：如果在手术过程中该途径不可行，请考虑规划次要途径。
4. 在所有三种 CT 视图（轴向、冠状面和矢状面）和虚拟支气管镜检查中回顾计划（图 1）。
5. 将计划导出到控制器控制台。

2. 患者准备

1. 使用最小尺寸为 8.0 的单腔气管插管在全身麻醉下诱导并维持患者。使用神经肌肉阻滞和全静脉麻醉与呼吸机方案来减少肺不张的发展²⁹.
   注意：使用周围神经刺激器²⁹ 的四列测试进行瘫痪监测。
2. 收起患者的手臂，以便在 CBCT 旋转期间允许 c 臂完全旋转。
3. 定位患者和 c 臂，使 TBLC 的目标区域在透视上等居中。

3. 常规支气管镜检查

1. 通过支气管镜适配器将诊断或治疗性支气管镜插入气管插管。
2. 进行气道检查并尽量减少抽吸以减少肺不张³⁰ 的发生。
3. 取下支气管镜。

4. 机器人辅助支气管镜检查

1. 对接
   1. 将机器人支气管镜移动到与患者相邻的位置。
   2. 将机械臂与磁性支气管镜适配器对接。将导管和视觉探头插入气管插管。
2. 注册
   1. 放置导管，使直视与隆突处的虚拟支气管镜图像相匹配。
   2. 通过控制器控制台上的滚轮和轨迹球将机器人导管操纵到两个主干气道中，然后进入双侧上下气道以收集气道数据。
   3. 注册完成后比较虚拟和实际支气管镜图像。如果发现严重不匹配或发散，请执行重新注册;否则，请接受注册。
3. 导航
   1. 使用控制器控制台上的滚轮和轨迹球操纵导管，沿着计划的路径穿过气道到达目标病变。
   2. 如果发现发散（虚拟气道和实际气道之间的差异），请使用“预览路径”功能跟踪气道图像。
4. 使用透视、r-EBUS 和 CBCT 确认位置。
   1. 当导管距离目标病灶 5-10 毫米以内时，取下视觉探头。
   2. 在透视下通过探针旋转推进 r-EBUS 探针。推进到胸膜缘（图 2A）。
   3. 在透视下将 r-EBUS 探针从胸膜边界缩回约 10 毫米到预期的活检目标部位。使用 r-EBUS 探头可视化目标区域并评估周围的实质和潜在活检区域的任何脉管系统。拆下 r-EBUS 探头。
   4. 通过导管插入 1.1 毫米接触式冷冻探针，并在透视下延伸到预定的目标区域进行活检（图 2B）。
   5. 根据系统特定的方案执行锥形束 CT 旋转。根据提供者的偏好，可以使用吸气末屏气继续或保持通气，并设置呼吸机的可调节限压阀以匹配呼气末正压 （PEEP） 或肺活量操作。
      注意：CBCT 旋转可以通过 r-EBUS 探针的延伸而不旋转或在预期的活检部位使用 1.1 mm 冷冻探针进行。
   6. 解释术中成像并将其与术前 CT 胸部进行比较，并计划确保导管位于目标位置。如果 CBCT 上提供了增强透视，请在活检过程中用 2-D 透视分割目标以进行可视化（图3）。
   7. 根据透视、CBCT 和 r-EBUS 调整导管，以确保在适当的位置进行采样。
   8. 如有必要，在调整导管后重复 CBCT。
5. 组织取样
   1. 确保 1.1 mm 接触式冷冻探头处于适当的活检位置。
   2. 踩下踏板以激活 4 秒到 6 秒的冻结循环，然后在继续踩下踏板的同时一口气缩回探头。
   3. 松开踏板，同时将探头尖端与 0.9% 氯化钠或固定剂中的组织活检放在一起，以从尖端释放活检。
   4. 重复步骤 4.5.1–4.5.3 以执行 TBLC。
      注意：作者通常在每个部位进行 1-4 次活检。在活检过程中，每次活检前可能会略微调整导管，以确保获得足够的组织;这可能需要重复 CBCT 旋转或使用 r-EBUS 确认步骤 4.4 中的位置。
   5. 最后一次活检后，将 1-2 mL 生理盐水和空气注入 10 mL Leuer 封管注射器中，以清除任何血液或分泌物。
   6. 插入视觉探头以查看采样部位并缓慢缩回导管。如果有 直 视出血的证据或透视显示脸红，则 通过 Leuer 锁注射器局部滴注 1：10,000 肾上腺素 1 mL、额外的冷盐水或 50-100 毫克氨甲环酸。然后，将导管留在原位 3-5 分钟以进一步填塞。
   7. 重复步骤 4.5.6。如果没有出血的证据，请将导管缩回气管。
   8. 如果发现明显出血，则取出机器人支气管镜并遵循软式支气管镜后医源性出血的管理方案³¹。
6. 其他目标部位：如果计划进行活检的其他目标部位，请重复步骤 4.3-4.5。
7. 机器人辅助支气管镜检查结束后，缩回导管，断开机器人系统，并移出位置。

5. 常规支气管镜检查

1. 通过支气管镜适配器将诊断性或治疗性支气管镜重新插入气道，以进行气道检查和抽吸。
2. 如果需要支气管肺泡灌洗，请将支气管镜推进到未进行 TBLC 的亚段气道中以形成楔形。滴入连续等分试样的生理盐水，然后 通过 手抽吸返回。

6. 程序结论

1. 取下支气管镜。
2. 进行透视或聚焦超声⁵ 以评估气胸。如果发现气胸，根据气胸的大小和临床状态，考虑放置胸管与保守治疗并连续观察。
3. 如有必要，如果最初置于 0.9% 氯化钠中，则将 TBLC 标本转移到装有固定剂的容器中。
4. 反向麻醉、拔管并唤醒患者。
5. 将患者转移到麻醉后监护病房。
6. 执行和回顾术后胸片（图4）。

7. 术后随访

1. 在由间质性肺病专家、胸部放射科医生和胸部病理学家参加的多学科讨论中回顾支气管镜检查的结果，以确定 ILD 亚型。
2. 与患者讨论支气管镜检查和 MDD 会议的结果，以及进一步管理和随访的计划。

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结果

所描述的技术允许 通过 RAB 在透视、r-EBUS 和 CBCT 引导下进行有针对性的经支气管肺冷冻活检。与使用随机 TBLC 的常规支气管镜检查相比，该技术允许在活检前评估周围结构的同时，靶向 DPLD 的特定区域或感兴趣的 PPL。该技术可以仅与 r-EBUS 和透视一起使用，也可以与 CBCT 联合使用。虽然这项技术是为 PPL 设计的，但它可用于良性和弥漫性肺实质疾病，以确保对精确...

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讨论

本手稿提供了一种使用透视、r-EBUS 和锥形束 CT 进行 RAB 以获得靶向 TBLC 的逐步方法。

该协议有几个关键步骤。首先，必须选择患者，以确保患者既是合适的候选人（活检程序可能对诊断和进一步护理有直接影响），又在医学上能够接受该程序 ^5,6。术前准备包括与转诊医生和/或放射科医生讨论，以确定鉴?...

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材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
0.9% normal saline, 1000 mL	Any make
10 mL Leuer lock syringes	Any make
20 mL slip tip syringes	Any make
Bronchoscope	Intuitive
Bronchoscope processor and video screens	Intuitive
Carbon dioxide gas tank
Cone beam computed tomography system with c-arm and controller console
Disposable valve for biopsy channel
Disposable valve for suction
ERBECRYO 2 1-pedal footswitch AP & IP X8 Equipment US	Erbe	20402-201
ERBECRYO 2 Cart	Erbe	20402-300
ERBECRYO 2 Cryosurgical unit	Erbe	10402-000
ERBECRYO 2 System	Erbe
Flexible Cryoprobe, OD 1.1 mm, L1.15 m with oversheath, OD 2.6 mm, L817 mm	Erbe	20402-401
Flexible gas hose; L 1m for Erbokryo CA/AE/ERBECRYO 2	Erbe	20410-004
Gas bottle adapter H; CO2; Pin index	Erbe	20410-011
Ion endoluminal system with robotic arm, controller console	Intuitive
Ion fully articulating catheter	Intuitive	490105
Ion instruments and accessories
Ion peripheral vision probe	Intuitive	490106
Laptop with PlanPoint planning software	Intuitive
Probe driving unit	Olympus	MAJ-1720
Radial EBUS Probe	Olympus	UM-S20-17S or UM-S20-20R-3
Radial endobronchial ultrasound system
Specimen containers with fixative per institution standards
Sterile disposable cups
Suction tubing
Topical 1:10,000 epinephrine, 10 mL
Topical tranexamic acid 1000mg, 10 mL
Universal ultrasound processor	Olympus	EU-ME2
Wire basket; 339 x 205 x 155 / 100 mm	Erbe	20180-010