重建肺損傷3D圖像對(duì)急性百草枯中毒預(yù)后的評(píng)估

楊旭，劉志

（中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院急診科，沈陽(yáng)110001）

百草枯是我國(guó)目前廣泛使用的有機(jī)雜環(huán)類(lèi)接觸性除草劑，噴灑后能夠快速發(fā)揮作用，接觸土壤后迅速失活［1］?？诜卸竞笠苑尾繐p傷多見(jiàn)，至今尚無(wú)特效解毒劑。其主要死因?yàn)榧毙苑螕p傷（acute lung injury，ALI）所致的呼吸衰竭，后期多發(fā)展為多臟器功能衰竭［2］。對(duì)于百草枯中毒患者預(yù)后的評(píng)估，目前國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有一個(gè)簡(jiǎn)單、明確的標(biāo)準(zhǔn)。研究發(fā)現(xiàn)臨床上多種因素影響急性百草枯中毒患者的預(yù)后［3］，如口服毒物劑量、血清及尿中百草枯質(zhì)量濃度、洗胃時(shí)間、血液灌流次數(shù)和時(shí)間等。為探討百草枯中毒肺損傷程度與患者預(yù)后的關(guān)系，本文對(duì)102例具有完整臨床信息的急性百草枯中毒患者影像資料進(jìn)行3D圖像重建，呈現(xiàn)肺損傷的輪廓，定量計(jì)算損傷肺組織的比例，討論其對(duì)急性百草枯中毒患者預(yù)后評(píng)估的價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選取2010年10月至2012年10月在我院急診監(jiān)護(hù)室治療的急性百草枯中毒患者102例，其中男45例，女57例，年齡（35.9±14.1）歲。服毒劑量（45.3±24.2）mL，服毒后（8.3±3.7）h來(lái)診且入院期間3～5 d內(nèi)CT出現(xiàn)ALI的患者。

1.2 納入標(biāo)準(zhǔn)

明確為口服百草枯中毒，就診時(shí)間為口服藥物后24 h以?xún)?nèi)的患者。排除標(biāo)準(zhǔn)：合并有其他藥物中毒、創(chuàng)傷和其他急性病發(fā)作者。

1.3 影像學(xué)方法

使用醫(yī)學(xué)3D圖像生成及編輯處理軟件Mimics10.01，利用患者已有的CT斷層圖像的DICOM文件資料，定義閾值范圍為-800～-600 HU，重建患者出現(xiàn)ALI當(dāng)天和出現(xiàn)ALI3 d后的肺損傷3D圖像并計(jì)算損傷肺組織的體積，定量計(jì)算損傷肺組織體積占全肺的比例。Mimics即交互式醫(yī)學(xué)圖像控制系統(tǒng)軟件，它能輸入各種掃描的數(shù)據(jù)（CT、MRI等）建立3D圖像進(jìn)行編輯。由于人體組織的密度差異，不同組織的CT值不同。選定閾值的范圍，Mimics軟件就會(huì)把所選與閾值內(nèi)相匹配的組織器官篩選出來(lái)，重建3D圖像。本研究選擇肺窗閾值范圍為-800～-600 HU重建的3D圖像，圖中淺灰色的部分為正常肺組織，由于含氣體較多，密度較低；圖中銀白的部分為損傷肺組織，由于其炎性滲出較多，密度相對(duì)較高。

1.4 治療方法

按照常規(guī)方法處理，包括催吐、洗胃、導(dǎo)瀉、補(bǔ)液利尿、血液灌流、臟器功能支持、糾正電解質(zhì)酸堿失衡等綜合治療。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 存活組與死亡組患者損傷肺組織體積比例的比較

死亡組患者出現(xiàn)ALI當(dāng)天損傷肺組織體積的比例為（25.3±4.2）%，存活組為（21.2±3.8）%，二者比較無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（t=35.1，P＞0.05）；死亡組患者出現(xiàn)ALI3 d后的損傷肺組織體積的比例為（68.2±8.7）%，存活組為（45.7±5.6）%，死亡組明顯高于存活組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=24.6，P<0.05）。結(jié)果表明：出現(xiàn)ALI當(dāng)天損傷肺組織體積的比例不能很好地反映患者的生存情況，而就診3 d后的結(jié)果與患者存活率的關(guān)系較大，損傷比例大于60%常說(shuō)明該患者的預(yù)后不良。

2.2 同一患者在就診當(dāng)天和就診3 d后損傷肺組織體積比例的比較

就診3 d后損傷肺組織體積的比例為（59.1±10.2）%，明顯高于就診當(dāng)天損傷肺組織體積的比例（23.6±2.7）%，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=21.8，P<0.05）。由此可見(jiàn)：急性百草枯中毒肺損傷的進(jìn)程進(jìn)展較快，重建百草枯肺損傷3D圖像能有效監(jiān)測(cè)病情的進(jìn)展。

2.3 損傷肺組織的3D圖像與斷層CT掃描的比較

圖1為急性百草枯中毒患者出現(xiàn)ALI3 d后典型的斷層CT掃描圖像，表現(xiàn)為滿(mǎn)肺野炎性滲出性改變，伴少量肺間質(zhì)纖維化形成。圖2為急性百草枯中毒患者出現(xiàn)ALI當(dāng)天、第2天和第3天的損傷肺組織的3D圖像，損傷肺組織體積的比例分別占全肺野的25.7%、66.7%和85.3%，肺損傷范圍逐漸擴(kuò)大，病情進(jìn)展迅速。斷層CT掃描只是描繪一個(gè)層面的病灶情況（圖1），往往不能提示和它臨近層面的病灶特點(diǎn)。由于斷層CT掃描層數(shù)有限，未掃描的層面也有存在病灶的可能。重建的3D圖像雖然來(lái)自于傳統(tǒng)的CT資料（圖1），卻比傳統(tǒng)的CT資料更能表現(xiàn)病灶的大小和范圍，并能定量測(cè)量病灶的體積，彌補(bǔ)斷層CT的不足（圖2）?？梢?jiàn)，聯(lián)合使用斷層CT掃描和重建3D圖像對(duì)監(jiān)測(cè)百草枯所致ALI的病情進(jìn)展和評(píng)估其預(yù)后更具有臨床意義。

3 討論

百草枯中毒主要以肺部損傷為主［4］，其在肺組織中的濃度是其他組織的10～90倍。肺的抗氧化劑濃度較低而含氧量又較高，使其更易受到損害［5］。肺損傷的演變過(guò)程包括彌漫性炎性反應(yīng)、肺泡細(xì)胞水腫、肺泡腔融合，最終出現(xiàn)肺間質(zhì)纖維化，具有病死率高、治療困難的特點(diǎn)。

目前，CT、MRI等斷層掃描已經(jīng)成為醫(yī)學(xué)診斷的主要依據(jù)，但它僅能表現(xiàn)一個(gè)圖層的病變，不能直觀(guān)呈現(xiàn)出病灶的整體范圍，而且有時(shí)未被掃描到圖層的病灶甚至?xí)缓雎浴ａt(yī)學(xué)圖像的3D成像技術(shù)在現(xiàn)代臨床醫(yī)學(xué)中起著越來(lái)越重要的作用。3D重建軟件已經(jīng)由過(guò)去對(duì)生物體材料幾何結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單模擬和近似計(jì)算，發(fā)展到了能對(duì)人體各組成部分和復(fù)雜的非均質(zhì)性結(jié)構(gòu)進(jìn)行真實(shí)模擬和精密分析，是現(xiàn)代人體生物力學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)研究的一種重要工具。它能夠彌補(bǔ)CT、MRI在成像上的不足，為臨床醫(yī)生診斷和治療提供準(zhǔn)確的科學(xué)依據(jù)。Mimics10.01是目前國(guó)內(nèi)外較先進(jìn)的3D影像處理軟件，其建模不但可避免以往通過(guò)輪廓線(xiàn)建模無(wú)法完整描述器官?gòu)?fù)雜外形的缺點(diǎn)，而且還簡(jiǎn)化了建模中提取輪廓線(xiàn)的過(guò)程，縮短了建模時(shí)間，并能在整個(gè)重建過(guò)程中最大限度地排除人為的干擾，體現(xiàn)了便捷、高效、準(zhǔn)確、高度自動(dòng)化的建模優(yōu)勢(shì)［6］。

從20世紀(jì)70年代起，計(jì)算機(jī)的3D影像重建技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用于脊柱的生物力學(xué)研究，80年代后其應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)展到顱面骨、頜骨、四肢骨、牙齒等骨性結(jié)構(gòu)的研究上［7］。到目前為止，尚未檢索到中外有關(guān)3D影像重建技術(shù)在研究急性百草枯中毒所致肺損傷方面的文獻(xiàn)。重建的百草枯肺損傷3D圖像具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，能夠有效監(jiān)測(cè)病情的進(jìn)展，評(píng)估患者預(yù)后。百草枯肺損傷3D圖像可以直接反映肺損傷的程度，而且操作簡(jiǎn)單、便捷，幾乎無(wú)成本，適合在臨床上推廣應(yīng)用。

本研究存在的不足：（1）單中心，小樣本；（2）由于考慮到患者個(gè)人經(jīng)濟(jì)原因，我們不能做到每天復(fù)查肺CT，這里僅重建了患者出現(xiàn)ALI當(dāng)天和出現(xiàn)ALI3 d后這兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)的影像學(xué)數(shù)據(jù)，因?yàn)槠漭^易獲得且又是病情進(jìn)展最快的時(shí)間點(diǎn)；（3）在重建3D損傷肺組織圖像的過(guò)程中，由于Mimics10.01軟件的使用技巧不夠成熟，尚不能準(zhǔn)確區(qū)分炎癥、滲出、纖維化和陳舊性病變。

綜上所述，在臨床上重建百草枯肺損傷3D圖像與斷層CT掃描聯(lián)合應(yīng)用能有效地監(jiān)測(cè)急性百草枯中毒患者病情的進(jìn)展，評(píng)估急性百草枯中毒患者的預(yù)后。

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