磁控胸管定位系统研究

磁控胸管定位系统

介绍

张力性气胸和血胸在胸部创伤患者中较为常见，会立即增加死亡率风险。医生和急救人员通过实施胸腔引流管置入术（TT）进行应对，即放置胸管以平衡胸内压，若不及时治疗，可能导致纵隔移位、心肺衰竭甚至死亡。胸腔引流管置入术也用于乳糜胸、有症状的胸腔积液、支气管胸膜瘘、良恶性疾病的化学性胸膜固定术，以及复杂的肺炎旁积液或脓胸。胸管置入的适应证范围广泛，反映了多种医疗专业人员在临床中使用此类装置的情况。

在紧急情况下放置胸管时，采用手工引导开放技术，并依赖胸壁表面解剖来正确放置胸管[1]。胸管通常具有不透射线标记线，可在胸部X光片上显示其胸腔内位置，以及中空结构以促进胸腔内物质引流。对于存在严重胸壁损伤或因肥胖或肥大的胸肌导致胸壁增厚的患者，胸管放置本身具有难度。我们先前已证实，胸壁厚度范围为3至9厘米，但在大多数人群中根据胸壁位置的不同为3至4厘米[2]。胸壁解剖结构的差异常导致胸管错误地置入胸中部，或放置不当，使得胸腔引流管引流孔远离预期引流的胸腔内病变区域。放置不当可能导致引流管扭曲或自发性脱出。Hernandez及其同事发现，某单一中心创伤救治区放置的胸管近40%出现此类位置缺陷，常需要额外的胸腔引流术[3]。患者特异性疾病因素，如继发性血胸或远离引流管引流区域的液体积聚，也可能导致需要额外的胸腔引流术，因为在放置后尚无可靠方法调整引流管位置。无论是由于位置不佳还是患者相关因素，后续胸管的置入都会给患者带来显著的成本和发病率，增加麻醉风险，以及对胸壁、胸腹部器官造成进一步损伤的潜在风险[4]。

尽管胸管插入的护理标准可能与位置不佳和功能异常相关，但目前尚无可靠的胸管置入后调整位置的方法。此外，也没有可用于辅助调整位置的市售设备。同时，目前尚未描述一种在胸管置入后进行无菌条件下调整位置的方法。由于胸管是采用无菌技术放置的，因此不建议进行调整，因为无法将胸腔外引流管部分推进至胸膜腔，否则可能会将表皮浅层细菌菌群带入胸腔内。

为解决目前缺乏可用于对已置入胸管（TT）进行安全且无菌位置调整的设备问题，利用磁性原理的简易装置可能具有优势。我们描述了一种新的胸管引导方法，该方法通过双磁体输送系统，在床旁实现胸腔内的简便操作。我们将此称为磁控胸管定位系统（MCTPS）。已有研究表明，磁体在多种其他场景中可成功引导导管[5–7]，但该技术此前从未证实可用于胸管定位。本研究旨在通过死亡猪模型验证双磁体系统能够准确且可重复地调节胸管在胸腔内的位置。

方法

设备描述

我们提出的磁控胸管定位系统是一种双磁体系统。一个磁体位于胸管的远端，另一个磁体则放置在胸部外侧（图1）。内置气管导管磁体可以集成在胸管本身中，或通过无菌导管引入至气管导管尖端。然后，操作者将使用异极磁体（位于胸腔）以引导胸管到达预期位置（肺尖或肺底）。使用沉头磁铁可确保双磁体系统相互吸引而非排斥，从而实现胸管的最佳最终位置。当操作者感知到两个磁铁接近时（磁吸引力），即可确定胸管的最终位置。

器械插入

我们在近期死亡的杂交家猪上测试了磁控胸管定位系统（MCTPS）。操作者将一块磁铁置于胸部外侧，另一块磁铁固定在标准20法式胸管（TT）的远端。随后，操作者需在盲法条件下，通过两块磁铁之间的磁力作用，将胸管移动至预先标记、相隔三个肋间隙的不同胸腔内位置（图2）。实验过程中通过正中胸骨切开术切口进行视频记录，以确定胸管定位的成功情况（该视频可在ASME数字馆藏中本文的“补充材料”标签下获取）。本系统共尝试了五次胸管定位操作。

作为对照，还额外进行了五次无磁铁辅助（护理标准）的胸管定位至预设胸腔位置的尝试。

统计分析

采用费希尔精确检验比较磁控胸管定位系统组与对照组。统计学显著性定义为 p < 0.05。

结果

磁控胸管定位系统（MCTPS）在5次尝试中的4次成功地将胸管（TT）从一个预标记位置引导至另一个位置（成功率80%）。无磁体的对照组胸管未能导航至预定的胸腔内位置（5次尝试中无一次成功，p = 0.047）。MCTPS展示了在头尾轴和前后轴方向移动胸管的能力。在此模型中，双磁体系统之间的磁耦合在最大距离10厘米时得到证实。

讨论

胸管放置的位置缺陷很常见，通常需要插入额外的胸腔引流术，从而显著增加成本和发病率，并对患者造成影响。在本研究中，我们证明了在使用动物模型的模拟条件下，双磁体系统（MCTPS）在定位胸管方面相较于护理标准的开放技术更为有效。此外，我们还证明了两个磁体之间的耦合即使在距离高达10厘米时仍然有效。鉴于患者之间胸壁厚度存在差异，这一点极为重要[2,8,9]。

该系统对于多个创伤患者群体具有重要意义，不仅适用于插入过程，还可用于管理当前已置入但出现功能改变的胸管。鉴于标准胸管在胸部X光片上可见，该技术的一种应用是在便携式荧光透视引导下，直接将胸管调整至期望的胸腔内位置。此方案是最佳选择，因为实时荧光透视还能显示需要放置胸管的目标异常区域（气胸、血胸或胸腔积液）。

在初次放置时，该技术不会改变胸管的无菌性；然而，磁控胸管定位系统（MCTPS）确实允许对胸管进行无菌条件下调整位置。一个突出其附加临床益处的情景如下：为治疗胸腔积液而放置胸管。后续胸部X线照片显示基底积液未被留置胸管有效引流。如果该胸管本身在尖端内置有磁体（如所述），操作者则可使用磁控胸管定位系统（MCTPS）在床旁引导胸管进入未引流的积液区域。在当前临床实践中，当胸管位置不当且无法控制胸内病变时，护理标准是放置新的胸管。一旦胸管已放置到位后再推进会导致胸腔细菌播散，这是不可接受的。然而，如我们所述，使用磁控胸管定位系统（MCTPS）可使胸管在胸腔内重新定位，可能将患者感染风险降至最低，同时避免了后续胸管的放置。

未来还需开展进一步实验，以优化该技术在人类中的安全有效应用。在所有情况下，最佳磁铁强度尚未确定。我们已证实，在10 cm距离下可实现磁耦合，这应能允许胸管在大多数人群中移动；然而，对于极度肥胖或胸肌肥大的患者，磁耦合可能不足以移动胸管。此外，必须在产生足够的耦合力以移动胸管与避免因耦合力过强而造成脏层胸膜损伤之间取得平衡。此外，还需进一步研究以确定该技术在装有起搏器或胸椎金属植入物的患者中应用的安全性。我们已在动物模型中于非创伤环境下使用一根小型、柔软且柔韧的20 French胸管验证了磁控胸管定位系统（MCTPS）的应用。目前尚不清楚更大、更硬的胸管在通过MCTPS操控后是否能保持其最终位置。此外，该技术并不能消除胸管进入胸膜腔不完全的情况。相反，它仅作为一种辅助手段，用于将胸腔引流管（TTs）重新定位至胸部顶部，以治疗气胸，或针对留置导管引流不充分的胸腔内积液进行靶向引流。

需要进行更多的体内和临床研究，以确定该设备在胸管定位中的安全性、可行性和有效性。然而，我们的初步数据表明，磁控胸管定位系统相较于手动引导技术具有优势，可能更为优越。