基于頸部CT影像學(xué)的兒童及青少年喉部發(fā)育研究

劉世慶，乞文旭，周靜，邱鵬，董有靜

（中國醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院 1.麻醉科；2.影像科，沈陽 110004）

傳統(tǒng)觀點［1-2］認(rèn)為，嬰幼兒喉部呈漏斗形，最狹窄部分位于環(huán)狀軟骨水平。在生長發(fā)育的過程中，喉部逐漸由漏斗形轉(zhuǎn)變?yōu)閳A柱形。然而，近年來影像學(xué)研究［3-4］表明，兒童聲門下橫徑＜環(huán)狀軟骨橫徑。目前關(guān)于兒童和青少年喉部發(fā)育規(guī)律的研究［5］較少，發(fā)育過程中聲門下與環(huán)狀軟骨內(nèi)徑的關(guān)系如何變化仍不清楚。本研究基于頸部計算機(jī)斷層掃描（computed tomography，CT）平掃圖像，探討兒童和青少年喉部的發(fā)育規(guī)律。

1 材料與方法

1.1 研究對象

選取2008年1月至2017年12月盛京醫(yī)院行頸部CT檢查的兒童和青少年為研究對象。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）年齡1～18歲；（2）頸部CT掃描層面包括完整的聲門和環(huán)狀軟骨。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）圖像質(zhì)量差或運動偽影；（2）喉部炎癥或占位；（3）聲門下狹窄；（4）喉部畸形或受壓變形；（5）氣管切開術(shù)后或氣管插管狀態(tài)。本研究獲得中國醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院倫理審查委員會批準(zhǔn)（2018PS469K）。共納入910例，男514例，平均年齡（8.2±5.0）歲；女396例，平均年齡（8.6±5.0）歲，男女年齡比較無統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05）。

1.2 氣道測量

由1名影像科醫(yī)生和1名經(jīng)影像科培訓(xùn)的麻醉醫(yī)生分別獨立使用NEUPACS軟件（沈陽東軟軟件股份有限公司）對患者頸部CT進(jìn)行橫斷面、矢狀面和冠狀面的多平面重建，調(diào)整傾斜角度，分別獲取垂直于喉部矢狀位中軸線的聲門下平面，使用電子標(biāo)尺測量聲門下的橫徑和前后徑（圖1）。調(diào)整傾斜角度，獲取垂直于喉部矢狀位中軸線的環(huán)狀軟骨下緣平面，使用電子標(biāo)尺測量環(huán)狀軟骨下緣的橫徑和前后徑（圖2）。所有測量窗寬為350 Hu，窗位為45 Hu。為了減少測量誤差，將圖像放大至400%進(jìn)行測量［6］。2名研究者分別獨立測量，其測量數(shù)據(jù)平均值作為最終的氣道測量數(shù)據(jù)。

圖1 聲門下內(nèi)徑的測量Fig.1 Measurement of the subglottic diameters

圖2 環(huán)狀軟骨內(nèi)徑的測量Fig.2 Measurement of the cricoid diameters

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析

2 結(jié)果

結(jié)果顯示，聲門下平面橫徑和前后徑分別為（9.0±2.6）mm和（11.1±4.3）mm。環(huán)狀軟骨橫徑和前后徑分別為（11.6±3.2）mm和（11.8±3.4）mm。這4條徑線中聲門下橫徑最小（P＜ 0.001）。在喉部矢狀面上，與環(huán)狀軟骨前后徑比較，聲門下前后徑顯著增大（P＜ 0.001），兩者比值為1.19±0.09。在喉部冠狀面上，與環(huán)狀軟骨橫徑比較，聲門下橫徑顯著減?。≒＜ 0.001），兩者比值為0.78±0.08。

2.1 不同年齡組氣道內(nèi)徑比較

結(jié)果顯示，13～15歲和16～18歲年齡組，男性聲門下和環(huán)狀軟骨內(nèi)徑均顯著大于女性（P＜ 0.01），而其他年齡組不同性別間的氣道內(nèi)徑無統(tǒng)計學(xué)差異（P＞ 0.05）。所有年齡組不同性別聲門下/環(huán)狀軟骨橫徑比值和聲門下/環(huán)狀軟骨比值比較均無統(tǒng)計學(xué)差異（均P＞ 0.05）。見表1。

表1 不同年齡組兒童和青少年的聲門下和環(huán)狀軟骨內(nèi)徑比較Tab.1 The diameters of the subglottis and cricoid cartilages among the different age groups

2.2 不同性別聲門下內(nèi)徑、環(huán)狀軟骨內(nèi)徑與年齡的相關(guān)分析

結(jié)果顯示，女性聲門下和環(huán)狀軟骨內(nèi)徑隨年齡的增長呈線性增加，而男性的聲門下和環(huán)狀軟骨內(nèi)徑在12～15歲迅速增加。見圖3。不同性別聲門下內(nèi)徑和環(huán)狀軟骨內(nèi)徑與年齡呈正相關(guān)（P＜0.001），而聲門下/環(huán)狀軟骨內(nèi)徑比值與年齡不相關(guān)，見表2。

圖3 不同性別兒童和青少年的聲門下和環(huán)狀軟骨內(nèi)徑隨年齡的變化Fig.3 Age related change in the diameters of the subglottis and cricoid cartilages between the sexes

表2 不同性別兒童和青少年氣道內(nèi)徑與年齡相關(guān)分析Tab.2 Correlation between the airway diameters and age in both the male and female children and adolescents

3 討論

多層螺旋CT具有高空間分辨率和近似各向同性的特點，在評價氣道解剖中廣泛應(yīng)用［7-8］。通過對氣道CT圖像多平面重建和調(diào)整傾斜角度，可以得到氣道的任意切面，因此有助于從各個角度測量氣道。既往研究中對喉部氣道的測量大多基于喉部CT橫斷面圖像。然而，由于喉部氣道橫斷面不垂直于喉部正中線，這使得通過橫斷面測量的氣道內(nèi)徑并不準(zhǔn)確。本研究對頸部CT進(jìn)行了多平面重建，調(diào)整傾斜角度后獲得了嚴(yán)格垂直于喉部正中線的聲門下和環(huán)狀軟骨切面，因此能夠準(zhǔn)確測量氣道的內(nèi)徑。

本研究結(jié)果顯示，兒童和青少年的聲門下前后徑＞環(huán)狀軟骨前后徑，這意味著矢狀面上喉部呈漏斗形，與傳統(tǒng)觀點一致［1-2］。然而本研究結(jié)果還顯示聲門下橫徑＜環(huán)狀軟骨橫徑，這意味著冠狀面上喉部呈倒漏斗形。本研究還發(fā)現(xiàn)聲門下內(nèi)徑與環(huán)狀軟骨內(nèi)徑比值與年齡無相關(guān)性，這表明在生長發(fā)育過程中喉形態(tài)未發(fā)生明顯變化。

本研究發(fā)現(xiàn)聲門下橫徑是喉部最狹窄的部位。然而迄今為止，絕大部分關(guān)于兒童氣管插管型號的研究所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)都是環(huán)狀軟骨的橫徑［9-12］。聲門下部位由軟組織組成，順應(yīng)性較好。環(huán)狀軟骨是氣道中唯一封閉的軟骨環(huán)，順應(yīng)性較差，這意味著環(huán)狀軟骨是功能上最狹窄的部位，決定了能通過喉部的氣管插管的外徑。然而，能夠順利通過環(huán)狀軟骨的氣管插管外徑相對于聲門下可能較大。這意味著對于長期插管患者，氣管插管可能對聲門下部位產(chǎn)生持續(xù)壓力。這種持續(xù)壓力可能會導(dǎo)致組織缺血，嚴(yán)重可致組織壞死和瘢痕形成，導(dǎo)致聲門下狹窄［13］。

既往研究［5，14］表明，兒童期不同性別的環(huán)狀軟骨內(nèi)徑相似，并隨年齡呈線性增長。青春期不同性別的環(huán)狀軟骨直徑生長速率存在顯著差異。本研究結(jié)果與既往結(jié)果一致，青春期前的同齡男女聲門下和環(huán)狀軟骨內(nèi)徑基本一致。然而與同齡女性比較，青春期男性氣道內(nèi)徑加速生長，這種差異可能由于青春期性激素分泌所致。關(guān)于性激素對喉部發(fā)育的作用機(jī)制尚不清楚，需要進(jìn)一步研究［15］。

本研究存在的不足之處如下：（1）由于聲門的內(nèi)徑隨呼吸的狀態(tài)變化較大，無法進(jìn)行準(zhǔn)確測量，因此沒有將聲門內(nèi)徑與聲門下和環(huán)狀軟骨內(nèi)徑進(jìn)行比較。（2）本研究中絕大部分行頸部CT掃描患者存在頸部病變，雖然已經(jīng)排除了可能對喉部產(chǎn)生影響的病變患者，但這些患者無法代表正常人群。考慮到輻射危害，現(xiàn)無法對正常人進(jìn)行頸部CT掃描。（3）本研究為回顧性研究，時間跨度較大，患者所使用的CT機(jī)型號及掃描參數(shù)不完全一致。雖然在相同的窗寬和窗位下對氣道的內(nèi)徑進(jìn)行測量，但機(jī)器型號和掃描參數(shù)的不同仍可能對測量結(jié)果產(chǎn)生一定影響。

綜上所述，兒童和青少年的聲門下橫徑是喉部最狹窄的內(nèi)徑。在生長發(fā)育過程中，隨著年齡增加，喉部氣道內(nèi)徑增大，而喉部的形態(tài)未發(fā)生明顯變化。