遥控胆管造影注射装置:国内首个临床研究

背景

x线胆道造影在胆道疾病的影像学检查中具有重要价值;然而，职业性辐射暴露是不可避免的。此外，临床医生必须手动注射造影剂，由于注射压力不稳定，可能导致不良反应的发生率相对较高。因此，有必要开发一种新型的遥控胆管造影注射装置。

方法

包括需要胆道外引流的患者。一种远程控制喷射装置由三个主要部件组成:喷射泵、压力传感器和无线遥控面板。评估图像质量、不良反应和辐射剂量。

结果

所有患者均使用该遥控注射装置成功、顺利地完成了不同类型的x线胆管造影。器械组不良反应发生率明显低于手动组(4.17% vs. 13.9%);P= 0.001)，注射压力越大，不良反应发生率越高。此外，该设备帮助操作员完全避免电离辐射。

结论

遥控胆管造影注射器注射压力控制好(在10kpa以内)，可以代替医生注射造影剂，安全性和有效性好。预计将提交临床申请。

胆道疾病在肝胆外科手术中较为常见，仅胆结石的发病率可达10% [1]。此外，胆道是复杂的，在大约35%的患者中存在解剖变异。因此，胆道疾病的诊断和治疗存在很大的挑战[2，3.，4]。在临床工作中，胆道疾病的诊断依赖于各种影像学检查的使用[5]，包括b超[6]、电脑断层扫描(CT) [7，8]、磁共振胆管造影(MRCP) [9，10]及x线胆道造影[11]。其中，x线胆道造影在x线下注入医用造影剂显示胆道病变，具有重要价值[12，13]。与其他胆道显示技术相比，胆道造影更简单，更方便，更便宜，并提供实时的运动成像，这是其他成像方式无法做到的。

然而，传统的胆管造影必须在x射线下进行，而铅装不能完全保护操作者免受辐射[14，15]。因此，职业性接触辐射仍然是一种有害的副作用。此外，眼睛和手等未受保护的部位受到辐射可能导致白内障、皮肤损伤，甚至癌症[16]。

此外，胆道造影需要临床医生向胆道注射造影剂;因此，注射速度和注射压力都是手动控制的，不监测胆内压。因此，很难保持一致的注射速度和压力，这可能导致高不良反应发生率(在不同的医疗中心为5-13%)[17]。

为了解决上述问题，我们团队开发了一种新型的遥控胆管造影注射装置，其可行性已在动物实验中得到验证[18]。在本研究中，我们报告了该装置在临床中的成功应用。本研究的目的是验证该装置在临床应用中的安全性和有效性。

研究设计和患者

本研究的设计如图所示。1。2018年1月至2018年9月，选择西安交通大学第一附属医院经皮胆管需要胆道造影的患者268例，使用我公司的遥控胆道造影注射装置行胆道造影。选取2017年7月至2017年12月在西安交通大学第一附属医院行传统胆道造影经皮胆管患者279例作为对照组。

入选标准:

1. 1.

   需要胆道造影的外部胆道引流

排除标准:

1. 1.

   胆道感染

2. 2.

   胆管造影后三天内用抗生素治疗

3. 3.

   造影剂过敏

4. 4.

   肾功能不全:肌酐清除率(CCR) < 60ml /min

5. 5.

   心脏或肺部疾病

6. 6.

   过度焦虑和不合作

所有方案均经西安交通大学第一附属医院伦理委员会(NO. 11)批准。xjtu1af2015lsl - 046)。本研究中涉及人类参与者的所有程序均符合机构研究委员会的道德标准以及1964年《赫尔辛基宣言》及其后来的修正案。该研究已在ClinicalTrials.gov注册(NCT02801500, 2016年6月16日)。在胆管造影前获得所有参与者的知情同意。

设备

遥控注射装置由控制终端和操作终端组成，两者通过蓝牙进行无线通信。根据临床操作要求设计结构和程序。

控制终端由无线遥控面板(图1)组成。2c).操作人员可以通过该面板设置注射速度、注射剂量、压力阈值等参数，并对操作终端进行指令。此外，还可以在胆管造影过程中实时采集注射速度、压力、剂量等参数，并显示给操作人员。

操作终端由喷油泵、压力传感器和直接控制面板组成(图2)。2a, b).使用遥控或直控面板，注射泵可以代替人工操作注射造影剂。压力传感器负责实时检测喷射压力。直控面板除通讯方式和注射参数显示外，功能与遥控面板相似。

该设备需要一根延长管来完成胆管造影。延长管有三个端口:注射器端口、压力端口和t型适配器端口(图2)。2d).使用注射器端口、压力端口和t适配器端口的一个出口分别连接50ml注射器、压力传感器和胆外引流管。t适配器端口的另一个出口可用于连接20ml注射器，用于胆道引流管脱气。

实验组(遥控胆道造影注射器组)操作流程

设备的准备

该过程包括将50ml注射器与40ml稀释造影剂(1:1，使用生理盐水)连接到注射器端口，并将造影剂预先填充在延长管中。将50ml注射器装入注射泵，延长管的压力口与压力传感器连接(图2)。3.一个)。

病人准备

在胆管造影前，患者需要填写一份表格，以便于胆管造影后的随访。然后病人进入x光室，站在x光机前。x线将机器置于右上腹上方后，调整患者仰卧位，头高(20°)。然后将延长管的t转接头连接到胆道外引流管(t管、经皮经肝胆道引流[PTBD]等)上，用20ml注射器通过延长管从t转接头中抽出引流管和胆道内残留的气泡。

使用遥控胆管造影设备的胆管造影程序

将设备调整到正确的设置并连接到电源。操作人员随后离开x光室，进入观察室，打开遥控面板，通过蓝牙连接设备各部件。注射速度、剂量和压力阈值在胆管造影开始前设定，并可根据图像清晰度进行调整(图2)。3.b)。

在胆管造影时，远程控制面板上实时显示注射速度、剂量、压力，操作人员可随时停止或启动注射。如果反馈压力超过阈值，设备将启动报警并自动停止注射。胆道造影后，操作人员为患者连接引流管和引流袋。

职业暴露测量

在胆管造影期间，由三个相同的辐射监测器监测辐射。一个人在x光室完全暴露在辐射中，一个人在x光室穿着含铅防护服，第三个人在观察室暴露在自然本底辐射中。

患者随访

胆管造影后一天，通过电话随访患者，评估他们是否有胆管炎症症状，包括发烧、黄疸和腹痛。

对照组(传统胆管造影组)数据收集

我们收集了2017年7月至12月在西安交通大学第一附属医院行传统胆道造影的患者的信息(包括人口统计数据、疾病类型和手术类型)。我们通过电话随访这些患者，以评估是否有胆管造影后的并发症。

统计分析

SPSS统计软件23.0 (IBM Corporation, Armonk, NY, USA)用于所有分析。分类变量以数字和比例报告，并酌情使用卡方检验或非参数检验进行比较。连续变量报告为平均值±SD或中位数(四分位间距(IQR))，并使用t检验、方差分析或非参数检验进行比较。所有的假设检验都是双侧的，并且P值< 0.05认为有统计学意义。

人口数据

2018年1月至2018年9月，西安交通大学第一附属医院268例患者使用我们的遥控胆管造影注射装置行胆管造影，其中18例失访。2017年7月至2017年12月，西安交通大学第一附属医院279例患者行传统胆道造影，其中25例失访。两组人口统计数据见表1。我们发现年龄、性别和疾病等人口统计变量没有显著差异。

图像质量

我们的设备成功地取代了医生注射造影剂的需要。所有患者均成功使用该新型遥控装置进行了不同类型的胆道造影(t管、PTBD、鼻内镜胆道引流[ENBD]等)。环境电离辐射不干扰远程无线传输，保持稳定。注射造影剂后，胆道系统在计算机屏幕上清晰显示，足以进行临床诊断(图2)。4）.手术过程顺利，268例患者配合良好。

不良反应

实验组250例患者中有10例术后出现发热、腹胀等轻微不良反应。对照组通过电话随访254例患者，其中31例报告术后轻度不良反应，包括发热和腹胀。实验组不良反应发生率显著低于对照组(4.17% vs. 13.9%);P= 0.001)(表2）.

为探讨影响胆管造影后不良反应的因素，我们分析实验组患者不良反应与注射参数(注射速度、注射剂量、注射压力)的关系。我们发现注射压力对术后并发症的发生有显著影响(表1)3.）.随着注射压力的增加，不良反应的发生率也增加(注射压力:0-3 kPa;3.1 kPa 7;7.1 - 10kpa; > 10kpa;发生率:1.52%;1.41%;10.0%;分别为22.2%;P< 0.001)。与注射压力相比，注射速度为0.1 ~ 0.3 ml/s时，不良反应发生率高于其他两个高注射速度组(注射速度为0.1 ~ 0.3 ml/s;0.4 - -0.7毫升/秒;0.8 - -1.0毫升/秒;发生率:11.9%;2.24%;分别为3.13%;P= 0.035)(表3.）.然而，进一步分析发现，当注射速度为0.1-0.3 ml/s时，5例出现不良反应的患者使用的注射压力均大于10 kPa。注射剂量不是不良反应的危险因素。

辐射

收集了三种不同来源的辐射剂量，包括天然本底辐射(R₀)，暴露区域的胆管造影辐射(R₁)和保护区的胆管造影辐射(R₂）.这三种辐射剂量之间的差异是显著的(R₀与R₁与R₂;0.01 [iqr 0.00, 0.02];vs. 0.16 [IQR = 0.07, 0.16];vs. 3.09 [IQR 1.67, 4.85] μSv;P< 0.001)。观察室内检测到的辐射剂量明显低于铅防护服防护区内检测到的辐射剂量。

胆道造影是胆道疾病的一项重要检查。然而，它必须在x光下进行，操作人员的职业暴露是不可避免的[14，15，16，19，20.]。此外，胆道造影需要临床医生手动向胆道注射造影剂。因此，注射速度和压力可能是可变的，并且不监测胆内压，这可能导致不良反应[21]。远程控制技术的快速发展使其在临床实践中得到了广泛的应用，包括远程控制注射系统[22，23，24]及遥控血管介入机器人[25，26，27]。然而，对遥控胆管造影设备的研究很少。本研究研制了一种远程胆管造影注射装置并应用于临床。验证了该装置的可行性、安全性和有效性。

在本研究中，我们通过收集临床资料，分析并量化了传统胆管造影的两大缺陷，包括职业暴露和不良反应。对于职业性暴露，我们发现虽然穿铅防护服可以显著降低辐射剂量(R₁与R₂;0.16 [IQR为0.07,0.16]vs. 3.09 [IQR为1.67,4.85]μSv;P< 0.001)，不能完全消除职业性暴露(R₀与R₁;0.01 [IQR 0.00, 0.02] vs. 0.16 [IQR 0.07, 0.16] μSv;P< 0.001)。此外，穿着沉重的铅装无疑会增加工作量，影响手术。因此，我们建议，为了消除职业性接触，必须采取遥控措施来代替穿铅服。在本研究中，遥控胆管造影注射装置的蓝牙信号能够在x线环境下稳定传输，有助于灵敏、准确、无延迟地进行遥控胆管造影。因此，该装置既能满足胆管造影的技术要求，又避免了传统胆管造影的辐射暴露。此外，我们相信手术不会影响该设备的功能。因此，术中胆管造影在开放手术和腹腔镜下均可实现，唯一的要求是延长管必须保持无菌。

由于胆管与肝窦的解剖关系，当胆道压力升高时，发生胆血反流[28]。如果胆汁中有细菌，它们会反流到血液中，引起菌血症[29]。然而，在传统的胆管造影中，注射压力是人工控制的，没有监测。因此，胆道造影后的发热和寒战是常见的[17]。在本研究中，实验组的不良反应发生率明显低于对照组(4.17% vs. 13.9%);P= 0.001)。实验组采用机器注射造影剂，注射速度稳定，并监测注射压力。因此，防止了注射压力的急剧增加。压力阈值的存在进一步有助于避免注射压力的急性增加，这在对照组是困难的。因此，与传统胆管造影相比，实验组的不良反应发生率可以降低。

我们分析了遥控装置采集的不良反应与注射参数(包括注射速度、剂量、压力)的关系，发现注射压力对术后并发症的发生有显著影响。随着注射压力的增加，不良反应的发生率也随之增加。胆管造影后出现不良反应的10例患者中，有8例注射压力大于10kpa。与注射压力相比，注射速度为0.1 ~ 0.3 ml/s时，不良反应发生率高于其他两个高注射速度组。然而，进一步分析发现，当注射速度为0.1 ~ 0.3 ml/s时，5例不良反应患者使用的注射压力均大于10 kPa。这进一步证实了高注射压力是不良反应的近因，而注射速度可通过影响注射压力影响术后并发症。控制好注射压力可以减少胆管造影的不良反应。在本研究中，我们使用了一种压力传感器，在胆管造影过程中实时显示注射压力，允许操作员根据注射压力的变化来调整注射速度。我们建议为减少胆管造影术后并发症，注射压力应控制在10kpa以内。

这项研究有几个需要在这里提到的局限性。首先，本研究仅限于单个中心，需要进一步进行大规模和多机构的研究。其次，由于使用了延长管，虽然该装置可以准确地指示胆道压力的变化，但获得的注射压力并不是确切的胆管压力。第三，虽然这项研究是前瞻性的，但设备的学习和试用期延迟了对实验组的研究。因此，对照组和实验组在不同的时间进行调查，可能会导致偏见或误解。

综上所述，临床应用证明，遥控胆道造影注射装置可以清晰显示胆道系统结构，消除操作人员的职业暴露，将注射压力控制在10 kPa以内，减少不良反应。该设备是中国第一个远程控制胆管造影系统。该设备可以取代传统的胆管造影，并有望在临床上发挥价值。

由于隐私问题，研究过程中生成和分析的临床数据集不会公开，但应通信作者的合理要求，可以向其提供。

方差分析:

方差分析

CCR:

肌酐清除率

CT:

计算机断层扫描

ENBD:

鼻内镜胆道引流

差:

四分位范围

MRCP检查:

磁共振胆管造影

PTBD:

经皮肝胆道引流术

作者感谢国家地方精密外科与再生医学联合工程研究中心的所有工作人员，感谢他们为本研究提供的帮助和设施。

中央高校基本科研业务费专项资金(xjh012019052)资助。

作者及单位

1. 西安交通大学第一附属医院国家精准外科与再生医学地方联合工程研究中心，西安710061

   陈欢，单丽玉，马涛，王悦，冯哲，董定辉，吕毅，朱浩阳

2. 西安交通大学第一附属医院麻醉科，陕西西安710061

   郝阳朱

3. 昆明医科大学第一附属医院肝胆外科，云南昆明650032

   欢陈

4. 西安交通大学第一附属医院肝胆外科，陕西西安710061

   单立宇，冯哲，董定辉，吕毅

贡献

所有的作者都参与了这项研究;HYZ和YL构思和设计实验;HC hen和LYS han对实验有贡献;HC, LYS, HYZ, TM和YW收集并分析数据;HC, DHD, TM和YW参与了稿件的撰写。HYZ对手稿的重要修改做出了贡献。所有作者都阅读并批准了最终的手稿。

相应的作者

对应到郝阳朱。

伦理批准并同意参与

临床试验注册号及注册日期:ClinicalTrials.gov ID: NCT02801500(2016年6月16日);唯一协议ID: XJTU1AF-CRF-2015-001(05/29/2016)。机构审查委员会批准文号:XJTU1AF2015LSL-046(西安交通大学第一附属医院伦理委员会)。所有方案均经西安交通大学第一附属医院伦理委员会(西安交通大学第一附属医院伦理委员会)批准。xjtu1af2015lsl - 046)。本研究中涉及人类参与者的所有程序均符合机构研究委员会的道德标准以及1964年《赫尔辛基宣言》及其后来的修正案。

发表同意书

不适用。

相互竞争的利益

作者声明没有利益冲突。

出版商的注意

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