眼耳鼻咽喉疾病CT和MR技術(shù)創(chuàng)新與應用——2011年度國家科學技術(shù)進步二等獎

鮮軍舫

(首都醫(yī)科大學附屬北京同仁醫(yī)院放射科，北京 100730)

眼耳鼻咽喉疾病嚴重地影響廣大人民群眾的生活質(zhì)量，早期診斷、早期干預此類疾病是降低致殘率、提高人們生活質(zhì)量的關(guān)鍵。雖然CT和MR在疾病診斷中非常普及，不僅成為全身各部位疾病的常規(guī)診斷手段，而且在眼耳鼻咽喉疾病診斷中的價值也越來越大。但鑒于該區(qū)域空間小、組織多、結(jié)構(gòu)微細、形狀不規(guī)則等固有解剖特點以及對其價值的認識普遍不夠，導致眼耳鼻咽喉疾病的CT和MR檢查與應用仍存在亟須解決的諸多關(guān)鍵問題［1-2］:已有的CT和MR技術(shù)不能準確顯示該區(qū)域的精細結(jié)構(gòu)與病變，缺乏統(tǒng)一的檢查規(guī)范和指南，無解剖變異的CT和MR判斷標準，未建立疾病的CT和MR診斷評估體系。上述原因嚴重制約了其作用的充分發(fā)揮，導致誤診漏診率較高，對患者造成了很大的身心傷害和經(jīng)濟損失。因此，創(chuàng)新適于該區(qū)域的CT和MR檢查技術(shù)、建立檢查規(guī)范的診斷評估體系以及在全國推廣普及成為一項重大課題。

本項目組歷經(jīng)16年研究，從檢查技術(shù)創(chuàng)新入手，系統(tǒng)地研究了眼耳鼻咽喉解剖與生理、變異與臨床以及疾病與征象之間的相互關(guān)系，建立了CT和MR檢查體系;以構(gòu)建眼耳鼻咽喉疾病CT和MR數(shù)據(jù)庫為核心，創(chuàng)建了影像診斷評估體系，揭示常見病變的特征和規(guī)律;提出并證實了顳骨血管溝骨壁缺損是搏動性耳鳴發(fā)生的重要機制;驗證了先天復雜性斜視的“神經(jīng)—肌肉異常支配”假說;由此全面提升了眼耳鼻咽喉疾病的診治和科學認知水平。

1 研究內(nèi)容

1.1 創(chuàng)立了適于眼耳鼻咽喉的高分辨率CT和MR檢查體系

本課題組創(chuàng)立適于眼耳鼻咽喉的高分辨率CT技術(shù)［3-7］，開發(fā)了針對微細結(jié)構(gòu)的 MR 水成像［8-9］，改進了MR動態(tài)增強掃描技術(shù)［10-11］，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建適合中國人的眼耳鼻咽喉CT和MR檢查體系，主要內(nèi)容寫入“頭頸部 CT、MR 掃描規(guī)范指南”［12］。

1)創(chuàng)立適于眼耳鼻咽喉的高分辨率CT掃描技術(shù)［3-7］，空間分辨率比原來提高了3倍，解決了眼耳鼻咽喉微細結(jié)構(gòu)顯示的難題，確立了高分辨率CT在眼耳鼻咽喉疾病診斷和研究中的關(guān)鍵地位。

2)設(shè)計針對微細結(jié)構(gòu)的MR水成像序列。本課題組研發(fā)的MR水成像序列空間分辨率是腹部水成像的3.6倍，可準確判斷蝸神經(jīng)發(fā)育狀況，使MR成為判斷人工耳蝸植入術(shù)前禁忌證的必需手段，完善了人工耳蝸植入術(shù)前影像學評估內(nèi)容［8］;突破了腦脊液漏瘺口顯示的瓶頸，建立了瘺口的精準定位方法［9］。

3)改進MR動態(tài)增強掃描技術(shù):針對眼耳鼻咽喉腫瘤血流灌注特點，在不增加掃描時間的基礎(chǔ)上提高了時間分辨率，更準確地評價腫瘤血流灌注和廓清特點，并發(fā)現(xiàn)了系列特異性征象，明顯提高了對腫瘤性質(zhì)的判別能力，為腫瘤的明確診斷提供了更有價值的信息和依據(jù)［10-11］。

1.2 構(gòu)建眼耳鼻咽喉疾病CT和MR數(shù)據(jù)庫，創(chuàng)建影像診斷評估體系

1)首次建立迄今國內(nèi)最大的眼耳鼻咽喉疾病CT和MR數(shù)據(jù)庫，通過數(shù)據(jù)挖掘，揭示引起視力下降、聽力下降等常見癥狀的疾病譜，明確了檢查路徑，構(gòu)筑了眼耳鼻咽喉疾病影像學診斷和研究平臺。

2)建立人工耳蝸植入術(shù)前影像學評估體系，為提高手術(shù)成功率夯實了基礎(chǔ):我國現(xiàn)有重度耳聾約2070萬人口，每年新增患兒4萬，人工耳蝸植入術(shù)是目前最有效的治療手段，但治療費用很高，術(shù)前必須全面評估以確保成功率。項目組對人工耳蝸植入術(shù)患者應用高分辨率CT和內(nèi)耳MR水成像等創(chuàng)新技術(shù)進行研究，創(chuàng)建了人工耳蝸植入術(shù)前影像學評估體系:采用高分辨率CT顯示顳骨骨性結(jié)構(gòu)，為手術(shù)提供路徑圖;運用MR判斷聽覺中樞、蝸神經(jīng)和耳蝸發(fā)育及蝸腔狀況;二者聯(lián)合使用能明確人工耳蝸植入術(shù)的禁忌證［13］，解決了術(shù)前評估的關(guān)鍵問題。

3)提出“鼻解剖變異—通氣—炎性反應的辯證關(guān)系，開創(chuàng)鼻通氣CT評價新模式和評估體系，為重建鼻腔生理功能的內(nèi)鏡手術(shù)提供理論基礎(chǔ)和“路徑圖”:準確評價鼻通氣狀況是制定鼻通氣障礙和上氣道阻塞干預措施的前提和基礎(chǔ)。目前尚缺乏客觀有效的鼻通氣評估手段。雖然鼻聲反射作為臨床評價鼻通氣的常規(guī)方法，但存在準確性低、無法直視解剖結(jié)構(gòu)和病變等局限性。為此，項目組應用CT對鼻通氣及其相關(guān)方面進行系列研究，提出了“鼻解剖變異—通氣—炎性反應”的辯證關(guān)系，主要內(nèi)涵為鼻通氣是鼻生理的核心，鼻解剖變異是影響鼻通氣的重要因素，長期鼻通氣障礙加重炎性反應，炎性反應進一步影響鼻通氣。

通過對30例離體標本CT表現(xiàn)與組織切片的對照研究以及對1820例受試者CT的研究，建立了鼻解剖變異的CT判斷標準，為判斷鼻通氣功能奠定了形態(tài)學基礎(chǔ)［6］;應用上述標準進一步研究，發(fā)現(xiàn)前三位解剖變異依次為鼻中隔偏曲、中鼻甲氣化及大篩泡［6-7］，其程度與鼻通氣障礙及炎性反應呈正相關(guān)，揭示了鼻解剖變異是導致鼻通氣障礙及炎性反應發(fā)生的重要因素;通過CT與臨床表現(xiàn)對照研究，證實炎性反應與鼻通氣障礙之間存在相互影響的協(xié)同關(guān)系。

基于多排螺旋CT容積數(shù)據(jù)，聯(lián)合重建的圖像和繪制的鼻腔氣道截面面積—距離曲線綜合判斷鼻通氣功能，本課題組創(chuàng)建了鼻通氣評價新模式，并將此模式與解剖變異和病變因素有機結(jié)合，從而建立了基于形態(tài)學的鼻通氣功能新評價體系。該體系不僅為臨床評估鼻通氣功能及探尋通氣障礙原因搭建了新平臺，而且還為重建鼻腔生理功能的內(nèi)鏡手術(shù)提供了理論基礎(chǔ)和“路徑圖”。

4)創(chuàng)建面顱骨骨折CT評估體系，真正解決了診斷和司法鑒定的難題:既往對面顱骨骨折主要采用常規(guī)CT檢查技術(shù)診斷，診斷準確率較低，面臨著對骨折準確診斷和司法鑒定的嚴峻挑戰(zhàn)。為此，采用高分辨率CT技術(shù)對1286例面顱骨骨折進行序貫研究，揭示眼眶骨折好發(fā)眶壁依次為內(nèi)、下、外和上壁且多壁骨折類型發(fā)生率高的特點［3］;提出鼻區(qū)復合體的影像解剖概念，包括鼻骨、上頜骨額突、額骨鼻突、淚骨及鼻中隔前端，強調(diào)外傷時將該區(qū)域作為一個整體進行評價，改變了單純診斷鼻骨骨折的傳統(tǒng)觀念［4］;通過對鼻骨標本的CT研究，發(fā)現(xiàn)了鼻區(qū)骨縫和骨孔的表現(xiàn)特征，攻克了其與骨折鑒別的難點。甄別出骨折斷端硬化和鄰近軟組織邊界清晰是判定陳舊性骨折的關(guān)鍵征象，尤其解決了長期困擾臨床法醫(yī)學鑒定中骨折時間窗判定的難題。

1.3 創(chuàng)建針對搏動性耳鳴的“一站式”顳骨雙期增強高分辨率CT檢查技術(shù)［14-15］，提出并驗證了顳骨血管溝(管)骨壁缺損是搏動性耳鳴發(fā)生的重要機制

搏動性耳鳴原因及發(fā)生機制不明，一直缺乏確切有效的診斷手段。項目組創(chuàng)建了“一站式”CT檢查技術(shù)，即單次檢查既準確顯示了顳骨固有結(jié)構(gòu)及此區(qū)域的動脈和靜脈，又明確了血管與顳骨氣腔之間的骨壁情況。運用此技術(shù)對乙狀竇溝骨壁與搏動性耳鳴的相關(guān)性進行研究，發(fā)現(xiàn)此類患者乙狀竇與顳骨氣房之間骨壁局限性缺損的征象，骨壁缺損封閉手術(shù)獲得了很好的療效，在此基礎(chǔ)上，提出了顳骨血管溝(管)骨壁缺損是搏動性耳鳴發(fā)生的重要機制，并被隨后的研究證實，為搏動性耳鳴的進一步診治和發(fā)生機制研究奠定了基礎(chǔ)［14-15］。

1.4 開發(fā)全程眼運動神經(jīng)MR成像技術(shù)，首次發(fā)現(xiàn)在體眼運動神經(jīng)異常分支及分布［16］，驗證了先天復雜性斜視“神經(jīng)—肌肉異常支配”假說

先天復雜性斜視的發(fā)病機制存在巨大爭議，多數(shù)學者堅持“眼眶筋膜發(fā)育不良”學說，但該學說不能解釋斜視矯正手術(shù)只能矯正眼位卻不能恢復立體視覺的問題。20世紀80年代尸檢發(fā)現(xiàn)動眼神經(jīng)異常分支分布到外直肌，在此基礎(chǔ)上提出“神經(jīng)—肌肉異常支配”新假說，但由于當時技術(shù)的限制，在活體上一直未找到直接證據(jù)。項目組將MR容積數(shù)據(jù)采集技術(shù)與增強掃描有機結(jié)合，通過多斷面和曲面重建技術(shù)，直觀顯示眼運動神經(jīng)全程。采用該技術(shù)對101例先天復雜性斜視患者進行MR研究，發(fā)現(xiàn)高達58%的病例表現(xiàn)為眼運動神經(jīng)異常分支及分布，其中94%從動眼神經(jīng)發(fā)出至外直肌，6%自外展神經(jīng)發(fā)出至內(nèi)直肌和下直肌，而相應的眼外肌形態(tài)及信號完全正常，表明MR能直觀顯示眼外肌與神經(jīng)異常分支的對應關(guān)系［16］，解決了“眼眶筋膜發(fā)育不良”學說無法解釋的臨床問題，驗證了“神經(jīng)—肌肉異常支配”假說的科學性，為斜視的生物力學神經(jīng)機制研究開辟了新途徑。

2 研究項目的推廣

該項目組通過主持制定《頭頸部CT、MR掃描規(guī)范指南》、主辦9屆全國學術(shù)會議、12屆國家級繼續(xù)教育學習班以及每年在全國各級學術(shù)會議和學習班進行專題講座(30—45次)等方式在全國進一步推廣普及，取得了顯著效果。并獲得2010年度教育部科技進步一等獎和2003年度北京市科技進步二等獎。課題組共發(fā)表論文338篇，其中包括SCI收錄論文34篇，被國內(nèi)外作者先后引用達2 171次。課題組成員將該內(nèi)容主編專著6部，參編專著32部。本研究內(nèi)容主要創(chuàng)新點被寫入了5本普通高校規(guī)劃教材。每年在北美放射年會等國際學術(shù)會議上被作為交流論文4—5篇。

3 該項目的研究及推廣意義

創(chuàng)新的CT和MR檢查技術(shù)顯著提高了眼耳鼻咽喉微小結(jié)構(gòu)和病變的顯示能力，極大地提高了診斷準確率，構(gòu)建了適合中國國情的眼耳鼻咽喉CT和MR檢查體系，拓寬了CT和MR技術(shù)應用范圍并提升了其應用價值，為眼耳鼻咽喉疾病的診治和科研構(gòu)筑了堅實的平臺，提升了眼耳鼻咽喉影像學診斷和科研水平。

明確了眼耳鼻咽喉解剖變異和疾病的CT和MR診斷標準，為影像學診斷和臨床診治提供了客觀依據(jù)，促進了眼耳鼻咽喉疾病診治水平的提高。

“頭頸部CT、MR掃描規(guī)范指南”的發(fā)表以及在全國學術(shù)會議與學習班的專題講座推動了眼耳鼻咽喉CT和MR檢查技術(shù)在全國的推廣普及，促進了全國眼耳鼻咽喉CT和MR掃描規(guī)范化，提高了全國眼耳鼻咽喉影像學診斷水平，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟和社會效益。

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