支气管内径向超声成像系统临床应用的综合评价研究

童润，邓明明，杨震，孙加源，尹燕，侯刚,

1. 中日友好医院呼吸中心（国家呼吸医学中心/中国医学科学院呼吸病学研究院/国家呼吸疾病临床医学研究中心/世界卫生组织戒烟与呼吸疾病预防合作中心） 呼吸与危重症医学科， 北京 100029；2. 解放军总医院 呼吸与危重症医学科，北京 100853；3. 上海市交通大学附属胸科医院 呼吸内镜中心 呼吸与危重医学科，上海 200030；4. 中国医科大学附属第一医院 呼吸与危重症医学科，辽宁 沈阳 110001

引言

支气管腔内超声（Endobronchial Ultrasound，EBUS）是近年来介入呼吸病学最重要的技术进展之一，可协助完成对支气管壁和支气管旁肺部及纵隔结构的可视化显示，扩展了支气管镜技术的诊断范围[1-2]。目前在临床中常用的两种不同技术为径向支气管内超声（Radial Endobronchial Ultrasound，R-EBUS）和超声引导的经支气管针吸技术（Endobronchial Ultrasound-guided Transbronchial Needle Aspitation，EBUS-TBNA）。R-EBUS 诊断周围肺病变的总体加权诊断率为70.6%，但其对＞2 cm 的病变、本质上是恶性的病变以及在CT 扫描中与支气管征相关病变的诊断率则会进一步提高[3]；EBUS-TBNA 适用于评估肺肿瘤病例中的肺门和纵隔淋巴结病变，其敏感性为88%、特异性为100%[4]；在靶向治疗时代，对EBUS-TBNA 样本进行分子标志物检测和二代测序的需求也日益增加[5]。由于能提供较多的诊断信息且省力、操作相对低风险，EBUS 已被证明在纵隔肿块的诊断和肺癌分期中的作用越来越大，目前已被纳入介入肺脏病学的常规临床实践中。呼吸腔内超声成像技术在发达国家医院已普及使用，在我国相对高水平的医院也使用广泛，该技术目前正处于在临床迅速推广乃至普及的阶段。但相关产品目前完全被国外企业垄断，设备购置费用昂贵，严重制约了该技术在我国的进一步普及推广。因此，研发适合国情、性能先进的腔内超声成像系统十分紧迫重要。通过关键技术研究、核心部件研制及创新产品研发，开发达到国际先进水平、填补国产空白的创新产品，已成为亟需解决的问题及国家重点支持发展的方向；该类设备的国产化及相关技术产品的研发，可促进呼吸超声内镜检查技术在我国的普及推广，提高支气管肺癌等呼吸系统病变的早发现、早诊断、早治疗，提高治愈率，降低患者诊疗费用，减少国家医疗费用支出。本研究对比了北京华科创智公司自主研发的呼吸腔内超声成像系统及国外同类呼吸腔内高频超声设备主流产品，评价了二者在技术性能、临床适用性、临床操作体验、临床可靠性、并发症发生率等方面的差异并总结国产产品的优缺点，以期为产品的改进提供依据，并为产品的示范推广积累素材。

1 材料与方法

1.1 设备及方法

本试验为前瞻性、多中心、自身对照研究，经中国医科大学附属第一医院及中日友好医院伦理委员会批准，伦理批号分别为2019-254-2 及2021-136-K94；本研究共入组75 例受试者（中国医科大学附属第一医院15 例、中日友好医院60 例），试验组设备为北京华科创智健康科技股份有限公司的Vsonic 600 B 超声成像系统（由Vsonic 600 超声图像处理器、Vsonic Pro2017C 超声探头组成，见图1），其探头频率为17～23 MHz，外径1.7 mm；对照组设备为奥林巴斯医疗株式会社的EU-ME2 超声内镜图像处理装置、UM-S20-17S 内镜用超声探头，其探头超声频率为16～24 MHz。检查过程以随机顺序先后使用对照组和试验组设备序贯进行B 超检查，通过固定的探头进入深度来保证检测对象为同一目标病灶，并通过超声成像的形态及大小进一步确认采集病灶为同一目标病灶。

图1 Vsonic 600超声图像处理器（a）及Vsonic Pro2017C超声探头（b）

1.2 研究对象

前瞻性选取需经EBUS 协助诊断的肺外周病变患者。入选标准：① 年龄18 岁以上；② 经胸部CT 检查发现肺周围型病变，病变直径＜3 cm，需行病理活检明确诊断；③ 能够理解研究目的且自愿参与并签署知情同意书的患者。排除标准：① 凝血功能障碍者；② 对麻醉药物过敏者；③ 伴重度咽喉疾病者；④ 近期有哮喘急性发作或哮喘慢性持续期不受控制者；⑤ 伴呼吸衰竭者；⑥ 伴心力衰竭、重度高血压或心律不齐者；⑦ 有其他支气管镜操作禁忌证者；⑧ 正在参加其他临床试验者；⑨ 因精神障碍等原因，研究者判断患者依从性差，无法按照要求完成研究者。

1.3 评价人员

参与设备评价的人员为分别来自中日友好医院、解放军总医院以及中国医科大学附属第一医院三个中心的3 名高年资肺脏介入病学医师。参评前经研究者会议讨论，评价人员在评价指标的可操作性和标准判断上进行了讨论及背靠背实例评估，评价人员间无显著差异。

1.4 评价指标

本研究参考《影像型超声诊断设备（第三类）技术审查指导原则（2015 年修订版）》，有效性评价指标包括主要指标三项和次要指标三项；另外还需进行安全性评价。

（1）主要指标：依据图像优良性评价指标进行图像优秀率、优良率评价，图像优良性评价标准如表1 所示。病变识别率指根据图像识别出病变的病例数与本组总病例数的比值，即根据随机化的结果，患者随机利用试验组或对照组设备进行成像，统计根据图像可识别出病变的病例数，计算其在本组总病例中所占比例。

表1 图像优良性评价标准

（2）次要指标：对同一患者、同一目标病灶进行两种机器的先后检查，对比设备的操作时间、使用安全性及使用稳定性。

（3）安全性评价：试验期间观察并记录受试者接受试验产品后出现的不良事件，但该不良事件并不一定与试验产品有关。不良事件用不良事件发生例次、例数及发生率进行描述。同时还需详细描述病例出现的全部不良事件的具体表现、程度及其与试验设备的关系。① 操作相关并发症包括基于操作所引起的过敏反应，如误吸、低血压、气胸、出血、支气管痉挛和喉痉挛，以及镇静特异性并发症如饱和度下降（＜90%氧饱和度持续60 s 或更长时间）；心率＞150%基线或＜50%的基线；需要干预的新的心律失常，以及需要气管插管或机械通气；操作过程中呼吸停止、心肺骤停乃至死亡等。② 气肿严重并发症包括任何与操作相关的死亡、需要额外干预的出血（球囊填塞、选择性气道插管或手术干预）、需要重症监护或机械通气；③ 轻度并发症：所有其他并发症都被归类为轻度并发症。

1.5 统计学分析

所有数据均采用SAS® 9.4 软件进行，计数资料用n（%）描述，计量资料用（±s）描述。主要评价指标统计分析在单侧0.025 的显著性水平下进行，其他指标的统计分析在双侧0.05 显著性水平下进行。正态分布的计量资料组间比较采用配对t检验；非正态分布的计量资料组间比较采用Wilcoxon 符号秩（Wilcoxon Sign Rank）检验；定性指标的比较采用McNemar 配对χ2检验。

2 结果

2.1 人口学资料和基线特征

本试验共有2 家研究中心参加，共入组受试者75 例，其中男性42 例（56%），女性33 例（44%）；患者年龄（57.3±10.46）岁，其中伴有糖尿病者42 例（56%），既往心脏病者2 例（2.4%）。

2.2 主要评价指标

本临床试验针对肺外周病变，探头插入部最大外径φ ≤1.8 mm，主要评价指标结果如表2 所示。结果显示两组设备在图像优秀率、图像优良率以及图像可识别率方面均无显著差异，即该超声探头的成像能力与对照探头相当；试验设备非劣效于对照设备。试验组与对照组图像对比如图2 所示。

表2 国产及进口腔内超声成像系统主要评价指标对比[n=75，n（%）]

图2 两种呼吸腔内超声系统对肺内不同病变的成像图

2.3 次要评价指标

本临床试验期间，两组操作时间结果如表3 所示，试验组和对照组的操作中位时间均为8 min，两组操作时间统计分析显示无显著性差异（P=0.9701）；两组均无整机系统漏电、检查过程中探头灼伤、检查过程中部件松动脱落致工作异常，以及断电停机再重新开机时系统不能恢复正常等机器使用安全相关性事件发生；两组均无无法启动机器、检查过程中自动关机、检查过程中由于机器的原因出现异常中断、扫描后没有图像且系统无法自行恢复、多模式下设备自动关机等设备使用稳定性相关事件发生。对设备使用安全性和稳定性的统计分析表明，试验组和对照组在临床试验过程中均未发生使用故障，机器均稳定、安全。

表3 国产及进口腔内超声成像系统操作时间对比

2.4 安全性指标分析

本临床试验期间，试验组和对照组均未发生导致受试者退出的不良事件，也未发生因设备缺陷导致的不良事件。

3 讨论

随着医疗卫生体制改革不断深入与完善，推动国产医疗设备产业创新发展并向基层医院推广应用已成为深化医疗卫生体制改革、降低医疗卫生成本以及推进健康中国建设的重大战略需求[6-7]。基层医疗机构设备配置和使用存在设备配置率低、配置数量不足的问题，在中型医疗设备（如呼吸机、麻醉机、B 超、腔镜成像系统、生化免疫设备等）市场中，主要以进口设备为主导，国产中型设备由于没有明显的技术优势和性能优势，配置较少[8]且国产设备多数还集中在中低端领域[9]，自主研发的能力和投入相对不足[10-11]，其核心技术和一些关键部件需依赖国外进口的现状还未得到彻底性改变，产品和技术尚不能完全满足临床应用的实际需求，导致国产医疗企业缺乏市场竞争力[12]。基于此供求背景及“卡脖子”攻坚问题，在介入肺脏病学中，对腔内超声国产设备的研发及进口产品的替代成为亟待解决的问题。

目前诸多研究表明超声小探头引导下经支气管镜检查可明显提高肺外周病变诊断的敏感性、准确性和特异性[13-15]，结合电磁导航等技术可进一步提高外周病变的诊断率[15-16]。本文将目前呼吸腔内超声的国产研发设备的应用质量，与国外主流类似设备进行对比研究，结果显示二者在图像成像质量、设备稳定性及安全性方面均无显著差异。此外，本研究进入临床试验前，同样在动物实验层面进行了设备的对比，本研究团队通过比格犬动物试验对腔内超声与主机的连接、腔内超声插入活检孔道的难易程度、腔内超声插入活检孔道后电子支气管镜是否仍然可以正常操作以及超声图像采集、存储是否容易操作进行了对比，发现二者亦无明显差异。本研究团队从动物及临床试验两个角度分别证实了国产研发的呼吸腔内超声在操作性、对气道的识别能力及安全性方面的表现，已能接近或达到进口奥林巴斯超声探头UM-S20-17S 同类产品的水准，符合临床使用要求。国产设备在主要评价指标方面的表现与进口产品效果相当。作为国内首次研发生产的同类产品，试验设备在图像细腻度、黏膜清晰度方面还有提升空间，后续将持续改进产品质量以实现国产化产品优质替代进口产品。

4 结论

本临床试验验证了国产的Vsonic 600 B 超声成像系统在用于对气管及支气管进行腔内超声成像时的安全性、有效性与已上市的同类进口产品（奥林巴斯医疗株式会社的EU-ME2 超声内镜图像处理装置、UM-S20-17S 内镜用超声探头）效果相当。此外，两组试验过程中均无不良事件、严重不良事件发生，表明国产的Vsonic 600 B 超声成像系统在气管及支气管进行腔内超声成像方面具有良好的安全性和有效性，值得临床推广。