健康成年人喉關節結構與運動的影像解剖學硏究

林晨希 徐 麗 張少華 林 鑫 農東曉 唐安洲

(廣西醫科大學第一附屬醫院耳鼻咽喉頭頸外科，南寧市 530021，E-mail：heahon@163.com)

論著·臨床研究

健康成年人喉關節結構與運動的影像解剖學硏究

林晨希 徐 麗 張少華 林 鑫 農東曉 唐安洲

(廣西醫科大學第一附屬醫院耳鼻咽喉頭頸外科，南寧市 530021，E-mail：heahon@163.com)

目的 多層螺旋CT(MSCT) 靜態圖像聯合超聲動態影像觀察健康成年人不同喉運動狀態下的喉關節結構。方法 選擇3名健康志愿者行低劑量CT掃描參數預實驗，以確定能清晰顯示并測量喉部解剖結構標志的最低劑量設置。另選16名健康志愿者在平靜呼吸、深吸氣、Valsalva呼吸、發“yi”音4種不同喉運動狀態下分別進行喉部低劑量MSCT掃描重建聯合超聲檢查。采用MSCT靜態圖像觀察并測量不同喉運動狀態下喉部軟骨結構，超聲動態影像觀察不同喉運動狀態下喉部的運動情況。結果 70 mA低劑量MSCT掃描圖像可清晰顯示喉軟骨解剖結構標志。超聲動態掃描的清晰度尚不足以精確測量，但可觀察到喉動態活動。MSCT測量結果顯示，與平靜呼吸相比，深吸氣時兩側聲帶突間距、肌突間距輕微縮小，但差異無統計學意義(P>0.05)；Valsalva呼吸、發“yi”音時兩側聲帶突間距、肌突間距均較平靜呼吸時明顯縮小(P<0.05)；Valsalva呼吸與發“yi”音兩組間的各參數差異均無統計學意義(P>0.05)；4種運動狀態的正中矢狀面環甲間隙差異無統計學意義(P>0.05)。結論 MSCT聯合超聲掃描能動態觀察喉關節結構變化，對傳統解剖學的靜態觀察是良好補充，并有望成為診斷喉疾病的新指標。

喉；關節；多層螺旋CT；低劑量；超聲檢查；運動；成年人

對喉部解剖結構和生理運動功能的研究歷來是以尸體喉標本解剖或切片的形式進行[1-3]，但尸體喉標本缺乏肌張力，聲帶位于“尸位”或呈閉合位置，尚無法全面模擬活體內喉部的運動狀態；而人體喉部位置較深，發音及呼吸時聲門均處于動態變化，測量和動態觀察運動時的喉部比較困難，這導致目前有關喉部運動的學說存在一定的臆測性和局限性。目前國內外尚無將多層螺旋CT(multislice spiral computed tomography，MSCT)聯合超聲觀察正常人群在平靜呼吸、深吸氣、Valsalva呼吸、發“yi”音等不同喉運動狀態下正常喉關節結構的系統報道。為了對喉部運動模式做出更科學可信的解釋，本研究采用低劑量MSCT掃描的靜態圖像結合超聲動態影像，觀察不同喉運動狀態下健康成年人的喉關節結構的影像解剖學。

1 資料與方法

1.1 研究對象 選擇19名健康志愿者，男10名、女9名，年齡20～40歲，平均年齡25歲。納入標準：(1)無喉科疾病及手術史(上呼吸道感染除外)；(2)1個月內無任何喉部咽部癥狀。排除標準：耳鼻咽喉常規檢查及纖維電子喉鏡檢查喉部異常者。本研究經我院醫學倫理委員會批準，研究對象均知情同意并簽署知情同意書。

1.2 主要設備 CT為Light Speed VCT 64排MSCT及其ADW4.4工作站圖像后處理系統(美國GE公司)；超聲儀器為LOGIQ E9多功能超聲診斷儀(美國GE公司)，探頭頻率為9～13 Hz。

1.3 研究方法

1.3.1 低劑量CT掃描參數預實驗：對3名志愿者在平靜呼吸的單一狀態下進行喉部MSCT掃描。檢查時，受檢者取仰臥位，頸部自然伸直。掃描范圍：從舌根下至上段氣管軟骨環。掃描參數設置：視野(field of view，FOV)330，矩陣1 024×1 024，準直器層厚0.625 mm，電壓120 kV，螺距1 mm，管電流100 mA、70 mA、50 mA，重建層厚1 mm。掃描完畢后將數據傳輸到后臺獨立工作站匯總，評定能清晰顯示并測量喉軟骨解剖結構標志的最低劑量設置以定標。為防止超劑量輻射，此3名志愿者不進入下一步研究。

1.3.2 MSCT掃描重建及超聲檢查：對其余16名志愿者分別在平靜呼吸、深吸氣、Valsalva呼吸(深吸氣后，閉唇但通過上下唇縫隙呼氣)、發“yi”音4種狀態進行MSCT掃描重建及超聲檢查。(1)利用上述定標的參數值(管電流70 mA)進行CT掃描并重建與數據測量，體位和掃描范圍與1.3.1一致。(2)超聲檢查取仰臥位，去枕，頭后仰，下頜上抬，保持頸部伸直。為避免超聲衰減，主要通過環甲膜及甲舌膜2個軟組織結構的經體表途徑，從舌骨水平下緣至環狀軟骨下緣依次向下作橫、縱、斜切面掃查并視頻保存。

1.3.3 環甲關節結構與運動的MSCT解剖測量指標：(1)正中矢狀面環甲間隙。(2)環杓關節結構與運動解剖測量指標包括：兩側杓狀軟骨聲帶突間距、肌突間距、杓狀軟骨在水平面旋轉角度。其中杓狀軟骨水平面旋轉角度的測量方法為：以杓狀軟骨肌突為夾角頂點，聲帶突、肌突連線與水平線所成夾角，深吸氣、Valsalva呼吸、發“yi”音狀態測得的角度與平靜呼吸所測角度的差值即為不同運動狀態下杓狀軟骨水平面旋轉角度。見圖1、圖2。

A：箭頭所示為雙側聲帶突間距；B：箭頭所示為雙側肌突間距；C：箭頭所示為正中矢狀面環甲間隙

圖1 環甲關節結構MSCT測量指標

1.4 統計學分析 采用SPSS 17.0軟件進行統計分析，計量資料以(x±s)表示，多組間比較采用方差分析。以P<0.05為差異具有統計學意義。

2 結 果

2.1 不同喉運動狀態下喉部MSCT及超聲掃描圖像 在MSCT及超聲掃描中均可觀察到：平靜呼吸時雙側杓狀軟骨外展，聲帶處于外展位，聲門裂開放；深吸氣時雙側杓狀軟骨輕微內旋； Valsalva呼吸和發“yi”音時雙側杓狀軟骨內旋，兩側聲帶內收，聲門裂縮小，見圖2。

圖2 不同喉運動狀態下喉部MSCT及超聲掃描圖像

注：A、B、C和D均為管電流70 mA低劑量喉部MSCT掃描圖像，左下角插圖示意平靜呼吸及喉部運動時杓狀軟骨角度測量，測量所得角度(Ⅰ與Ⅱ的差值)即不同運動狀態杓狀軟骨水平面旋轉角度。A：喉部CT(聲帶平面)平靜呼吸；B：喉部CT(聲帶平面)深吸氣；C：喉部(聲帶平面)Valsalva呼吸；D：喉部CT(聲帶平面)發“yi”音；a：喉部超聲(聲帶平面)平靜呼吸；b：喉部超聲(聲帶平面)深吸氣；c：喉部超聲(聲帶平面)Valsalva呼吸，d：喉部超聲(聲帶平面)發“yi”音。圖中箭頭所示為杓狀軟骨。

2.2 不同運動狀態下喉關節結構的MSCT解剖測量結果 4種運動狀態的聲帶突間距、肌突間距和杓狀軟骨水平面旋轉角度差異有統計學意義(P<0.05)，正中矢狀面環甲間隙差異無統計學意義(P>0.05)。與平靜呼吸相比，深吸氣時，兩側聲帶突間距、肌突間距輕微縮小，但差異無統計學意義(P>0.05)。Valsalva呼吸、發“yi”音時兩側聲帶突間距、肌突間距均較平靜呼吸時明顯縮小(P<0.05)。Valsalva呼吸與發“yi”音兩組間的各參數差異均無統計學意義(P>0.05)。見表1。

表1 平靜呼吸、深吸氣、Valsalva呼吸、發“yi”音時喉關節結構MSCT測量結果比較(x±s)

注：與平靜呼吸比較，*P<0.05。

3 討 論

喉部的運動關節主要為環甲關節和環杓關節，其活動對完成喉的生理功能有重要作用。除了解剖學觀測研究，臨床上應用喉鏡無法觀察到喉腔外的環甲關節運動，而環杓關節的運動則更精細復雜，喉鏡雖能清晰反映喉腔內黏膜表面的細節，卻因黏膜覆蓋而無法判斷腔內軟骨標志。MRI與CT相比，雖有著較高的軟組織分辨能力，但MRI掃描速度較慢，而且喉部骨性結構細小，MRI對其顯像并不敏感，無法觀察喉關節結構與運動。普通CT由于受到技術的限制，難以描繪喉部運動，在喉及下咽部的臨床應用上敏感度及準確率也均比MSCT低[4]。

黃永望等[5]應用MSCT精確測量了發音時喉部軟骨和間隙發生的變化。國外學者也應用MSCT觀察正常人吞咽時喉部的動態變化，探討正常人的吞咽機制[6]。在人體喉部結構與運動描繪方面，MSCT具有以下優點：(1)能精確顯示活體喉的各關節活動。(2)可明確區分喉部軟骨結構與其周圍的軟組織結構，利于重建圖像時篩選軟骨結構觀察關節活動。(3)人體的喉運動功能時程僅為3～10 s，先進的MSCT(如64層螺旋CT)能根據既定的基線平面在短短數秒內完成整個喉體的掃描，非常適于喉運動研究。

在本研究中每個受檢者喉部要行多次CT掃描，如不調整CT掃描參數，則受檢者的受輻射劑量將明顯超過臨床常規喉部CT檢查，甲狀腺比鄰喉部且對射線敏感，超額的輻射劑量有誘發癌癥的風險[7]。有研究表明，在達到診斷要求的前提下單純減低管電流值，雖然圖像噪聲有所加大，但受檢者的受輻射劑量會明顯減少，圖像也仍能保持較好的質量[8-9]。臨床常規喉部CT掃描采用200 mA左右，但本研究在其他掃描參數不變的情況下，采用70 mA低劑量MSCT掃描達到滿意效果，而且在后續研究中我們還會去除意義不大的喉運動狀態，受檢者的受輻射劑量將更加接近臨床常規安全劑量。

在電子喉鏡下，正常人深吸氣時聲門較平靜狀態略微增大，但經典理論認為吸氣時由于氣流沖壓略呈活瓣狀的聲門軟組織會導致聲門比呼氣時更狹窄。本研究中MSCT靜態圖像和超聲動態錄像下均觀察到深吸氣時兩側聲帶突間距、肌突間距并無增加，反而輕微有所減小，杓狀軟骨輕微內旋，與經典理論符合。深呼吸不涉及喉內肌群的主動運動，聲門的輕微活動是氣流作用所致，我們認為杓狀軟骨僅發生了內旋而無軸線移位。另外研究過程中發現并非所有4種狀態都適用研究，Valsalva呼吸操作難度較大，部分受檢者難以配合需反復訓練以達到結果可靠，且Valsalva呼吸與發“yi”音兩種狀態下杓狀軟骨水平面內旋角度明顯增大，但兩者比較無差異(P>0.05)，提示兩種狀態下環杓關節運動移位均顯著且程度相當，因此在后續的研究中可去除Valsalva呼吸，只采用平靜呼吸、深吸氣和發“yi”音3種狀態。喉的環甲關節運動可以調節聲帶緊張度以改變音調，本研究采用正中矢狀面環甲間隙作為指標，發現其在各喉運動狀態下的并無差別(P>0.05)，說明環甲關節運動幅度微小，即便發高調音“yi”亦未能引起顯著運動。

喉部軸位MSCT提供了喉不同運動狀態下的清晰斷層靜態圖像，結合冠狀位和矢狀位重建可完成各解剖位點測量。而喉部超聲掃描的靜態圖像能辨別軟組織及軟骨結構，雖然清晰度不如CT和MRI，但可通過錄像實時反映喉運動過程中的軟組織和骨結構位移變化的連續過程。此外，其還具有快速、無創、經濟、安全和無放射性等眾多優點，可以有效彌補MSCT的不足。近幾年，超聲已被嘗試應用于喉部檢查[10-11]，對于聲帶麻痹，通過喉超聲觀察聲帶的活動度非常有助于臨床判斷評估聲帶麻痹患者喉返神經的受損程度[12]。不僅如此，對于喉癌，超聲檢查還能提供甲狀軟骨是否受侵犯、有無頸部淋巴結轉移、聲帶是否固定等其他檢查手段難以甚至不能提供的重要信息，協助臨床醫生進行分期及決定治療方案[13-16]。因此，本研究把超聲作為MSCT的補充手段，在不同喉運動狀態下觀察了喉部各關節結構與運動，而其所觀察到的喉部運動情況與MSCT的一致。此外，MSCT靜態圖像和超聲動態成像相結合的影像解剖學測量與傳統的尸體標本解剖測量相比，其獨特優勢包括：(1)能在解剖結構于生理活動狀態下，準確地顯示其斷面形態變化及位置關系；(2)可通過追蹤連續斷層或借助計算機進行結構的三維重建和定量分析；(3)能動態獲取活體器官各運動時相的形態。

本研究探索性地結合MSCT和超聲對健康成年人喉部各關節結構與運動在不同喉運動狀態下進行影像解剖學研究，發現低劑量MSCT掃描參數和平靜呼吸、深吸氣和發“yi”音3種適用于研究喉部的運動狀態。今后可在本研究的基礎上探討喉癌、非特異性肉芽腫、聲帶麻痹、環杓關節脫位等影響喉部運動功能的疾病，分析病變對喉關節結構和運動功能的影響，為臨床評估提供新手段，因此很有必要發揮MSCT和超聲相結合的獨特優勢對此深入研究。

[1] 張榮漢,尹保國,胡芳麗,等.環甲關節解剖特征及其運動方式分析[J].耳鼻咽喉頭頸外科,1997,4(2):111-115.

[2] 張榮漢,胡芳麗,尹保國,等.環甲關節運動與聲帶張弛的力學分析[J].耳鼻咽喉頭頸外科,1998,5(1):48-52.

[3] Bryant NJ,Woodson GE,KaufmanK,et al.Human posterior cricoarytenoid muscle compartments.Anatomy and mechanics [J].Arch Otolaryngol Head Neck Surg,1996,122(12):1 331-1 336.

[4] 楊智云,李子平,陳君祿,等.螺旋CT在喉及下咽部的臨床應用價值(兼與傳統CT比較)[J].中華放射學雜志,1998,32(8):36-40.

[5] 黃永望,宋金蘭,張 琳.發音狀態下喉結構的影像學測量及其意義[J].中國中西醫結合耳鼻咽喉科雜志,2010,18(4):194-197,204.

[6] Inamoto Y,Fujii N,Saitoh E,et al.Evaluation of swallowing using 320-detector-row multislice CT.Part Ⅱ:kinematic analysis of laryngeal closure during normal swallowing [J].Dysphagia,2011,26(3):209-217.

[7] 張 博,龔建平.CT檢查輻射致癌風險的研究進展[J].國際醫學放射學雜志,2009,32(3):217-220.

[8] 劉昌盛,鄭小華,童四平,等.鼻竇低劑量CT掃描的應用價值[J].中國醫學影像技術,2004,20(12):1 853-1 855.

[9] 周陽泱,韓 萍,馮敢生,等.鼻竇低劑量CT掃描對圖像質量影響的研究[J].中華放射學雜志,2005,39(3):239-243.

[10]Rubin JS,Lee S,McGuinness J,et al.The potential role of ultrasound in differentiating solid and cystic swellings of the true vocal fold [J].J Voice,2004,18(2):231-235.

[11]Sirikci A,Karatas E,Durucu C,et al.Noninvasive assessment of benign lesions of vocal folds by means of ultrasonography [J].Ann Otol Rhinol Laryngol,2007,116(11):827-831.

[12]Tsui PH,Wan YL,Chen CK.Ultrasound imaging of the larynx and vocal folds:recent applications and developments [J].Curr Opin Otolaryngol Head Neck Surg,2012,20(6):437-442.

[13]Loveday EJ,Bleach NR,Van Hasselt CA,et al.Ultrasound imaging in laryngeal cancer:a preliminary study [J].Clin Radio,1994,49(10):676-682.

[14]Erkan M,Tolu I,Aslan T,et al.Ultrasonography in laryngeal cancers [J].J Laryngol Otol,1993,107(1):65-68.

[15]朱尚勇,駱 峰,劉若川,等.超聲對喉癌TNM分期中的應用價值[J].中國超聲醫學雜志,2006,22(5):341-343.

[16]周 軍,朱尚勇.超聲成像在喉部的應用[J].醫學文選,2006,25(3):542-544.

Imaging anatomy of structure and movement of laryngeal joints in healthy adults

LINChen-xi,XULi,ZHANGShao-hua,LINXin,NONGDong-xiao,TANGAn-zhou

(DepartmentofOtolaryngologyHeadandNeckSurgery,theFirstAffiliatedHospitalofGuangxiMedicalUniversity,Nanning530021,China)

Objective To observe the structure of laryngeal joints in the different laryngeal motion states by static image of multislice spiral computed tomography (MSCT) combined with dynamic image of ultrasound for healthy adults.Methods Three healthy volunteers were enrolled in the pre-experiment for low-dose CT settings to determine the minimum dose for clearly displaying and measuring the laryngeal anatomic landmarks.Another 16 healthy volunteers underwent low-dose laryngeal MSCT scans and reconstruction combined with ultrasonography in the four motion states of eupnea,deep inspiration,Valsalva breathing and pronouncing ′yi′.The anatomical measurements of laryngeal cartilage structure were conducted in the different laryngeal motion states using static image of MSCT,and the laryngeal motions in the different laryngeal motion states were observed using dynamic imaging of ultrasound.Results The images scanned by MSCT with a low-dose of 70 mA could clearly display the laryngeal cartilage anatomic landmarks.The dynamic imaging of ultrasound was not clear enough for precise measurement,but could be use for observing the laryngeal dynamic motion.The results of MSCT measurement showed that the distances of both vocal processes and muscular processes when deep inspiration were shorter compared to the distances when eupnea,but there was no significant difference(P>0.05).The distances of both vocal processes and muscular processes were significantly shorter in the state of Valsalva breathing or pronouncing ′yi′ compared to the distances when eupnea(P<0.05).No statistical difference in all parameters was observed between Valsalva breathing and pronouncing ′yi′(P>0.05).There was no statistical difference in the cricothyroid space on mid sagittal plane among 4 motion states(P>0.05).Conclusion MSCT combined with ultrasonic imaging can be used to dynamically observe the changes in the structure of laryngeal joints.It is a good complement for static observation on the conventional anatomy and may become a new diagnostic indicator for laryngeal diseases. 【Key words】 Larynx,Joint,Multislice spiral computed tomography,Low-dose,Ultrasound,Movement,Adult

林晨希(1989～)，男，在讀碩士研究生，研究方向：咽喉疾病。

農東曉(1972～)，男，博士，教授，研究方向：咽喉疾病，E-mail：nongdx@gxmu.edu.cn。

R 322.32

A

0253-4304(2016)01-0074-04

10.11675/j.issn.0253-4304.2016.01.23

2015-11-18

2016-01-10)