MDCT掃描精確評估氣胸壓縮比

陳 穎，蔡恩明，申 敏，潘自來*，趙輝林

(1.上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院放射科，上海 201801；2.上海市嘉定區(qū)安亭醫(yī)院放射科，上海 201805；3.上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬仁濟醫(yī)院放射科，上海 200127)

氣胸是臨床最常見的疾病之一，治療方案主要取決于臨床癥狀和肺的壓縮程度[1]，因此準(zhǔn)確評估氣胸肺壓縮程度在臨床診療中具有重要意義[2]。日常工作中常用的確診和評估氣胸方法為胸部平片和CT檢查。胸片易漏診微量氣胸，評估氣胸壓縮比的方法也較為粗糙，常規(guī)以壓縮肺邊緣與橫膈交界點的位置作為定量基線，在橫膈外1/3位置時估值壓縮比約為50%；在橫膈1/2位置時估值壓縮比約為75%。這種方法只能評估中等量和大量氣胸的壓縮比，且要求被壓縮的肺邊緣基本平行于胸廓外緣，局限性較多。CT可準(zhǔn)確診斷少量氣胸，但關(guān)于CT評估氣胸壓縮比具體方法的研究[3-5]較少，且大多采用特定層面上氣胸后壓縮肺表面與胸廓之間的距離來評估肺壓縮比，其相關(guān)回歸方程較復(fù)雜，不便于臨床實際工作中使用。本研究結(jié)合體積計算方法，采用特定層面氣胸后壓縮肺的三維徑線的乘積與同平面胸廓三維徑線乘積的比值，與氣胸壓縮比建立回歸方程，以便于臨床參考、應(yīng)用。

1 資料與方法

1.1一般資料 回顧性分析2016年1月—2017年10月我院92例氣胸患者的資料，男82例，女10例，年齡15～72歲，平均(32.2±16.5)歲；其中左側(cè)48例，右側(cè)44例；患者均以急性胸痛、胸悶就診，并均接受常規(guī)胸部CT掃描。入組標(biāo)準(zhǔn)：①無胸廓畸形；②無明顯影響肺體積的病變，如肺不張、肺氣腫、胸腔積液、占位性病變等；③無胸部手術(shù)史。

1.2儀器與方法 采用GE LightSpeed VCT 64排螺旋CT機。掃描參數(shù)：管電壓120 kV，管電流 100 mAs，螺距1.375∶1，掃描層厚5 mm，重建層厚 1.2 mm。掃描前對患者進行呼吸訓(xùn)練，深吸氣后屏氣完成掃描；掃描時囑患者仰臥，雙臂上舉；掃描范圍從胸廓入口至兩肺下界(含肋膈角)。

1.3測量方法 采用GE AW 4.6工作站，對重建的薄層圖像進行MPR及VR重建。首先去除胸廓外的所有其他物質(zhì)，包括衣物、肌肉、骨骼等，將其手工勾畫后剪切；測量胸廓容積，再以同樣方法勾畫出壓縮肺輪廓，測量壓縮肺容積，并計算肺壓縮比：肺壓縮比=100%-壓縮肺容積/胸廓容積×100%。于胸廓腋中線層面冠狀位圖像中測量胸廓肺尖至膈頂?shù)纳舷聫?H)，于上葉支氣管下壁層面測量胸廓的左右徑(W)和前后徑(D)，并于上述相同層面測量壓縮肺的上下徑(h)、左右徑(w)和前后徑(d)，計算其比值(hwd/HWD)；見圖1。

1.4統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS 24.0統(tǒng)計分析軟件，以壓縮比為因變量(Y)、hwd/HWD比值為自變量(X)繪制散點圖，并獲得左右側(cè)肺的線性回歸方程、相關(guān)系數(shù)(r)和決定系數(shù)(R2)。采用配對t檢驗比較經(jīng)線性回歸方程計算出的壓縮比與CT測量獲得的壓縮比，以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

本組右側(cè)氣胸44例，CT測量肺壓縮比為11.40%～91.88%，平均(55.07±23.80)%；左側(cè)氣胸48例，CT測量肺壓縮比為5.44%～90.80%，平均(50.60±25.47)%。左右側(cè)肺壓縮比與hwd/HWD比值的散點圖見圖2，二者呈線性負相關(guān)，左肺的線性回歸方程為Y=0.951-0.864X(r=-0.961，R2=0.922，P<0.001)；右肺的線性回歸方程為Y=0.936-0.808X(r=-0.966，R2=0.932，P<0.001)。上述回歸方程計算的壓縮比與CT測量壓縮比差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05，表1)。

表1 回歸方程計算肺壓縮比與CT測量壓縮比值比較(%，±s)

表1 回歸方程計算肺壓縮比與CT測量壓縮比值比較(%，±s)

計算方法左肺右肺回歸方程50.64±24.4755.07±22.99CT測量50.60±25.4755.07±23.80t值0.0480.006P值0.9620.995

3 討論

3.1解剖基礎(chǔ) 胸廓形狀不規(guī)則，上尖下闊，前扁后厚，左右呈弧形；兩肺毗鄰縱隔和心臟，使得胸廓的左右兩側(cè)形態(tài)亦不規(guī)則，且兩肺形態(tài)也不一致，因此要用具體的數(shù)學(xué)計算方法[3]獲得肺的體積相對復(fù)雜，計算量大，不符合臨床實際工作需要。發(fā)生氣胸時，肺呈向心性回縮，即向主支氣管根部回縮，而氣體的物理特性為向上移動，因此，隨檢查時的體位不同，胸片和胸部CT圖像上氣胸的形態(tài)不同。在胸片上，由于站立位拍攝，少量氣胸時，游離氣體先聚集于胸腔上部；隨著氣胸量增大，肺的外側(cè)緣和肺底才發(fā)生回縮。胸部CT檢查時患者仰臥，少量氣胸時，游離氣體首先聚集于肺底的前部，隨氣胸量增大，肺的上下緣和外側(cè)緣發(fā)生回縮，且氣體迫使壓縮肺向背側(cè)移位。

圖1胸廓和壓縮肺容積及徑線測量示意圖 A.VR圖像示重建的胸廓容積，可見壓縮后的肺邊緣，其容積為4 741.639 cm3； B.于腋中線層面冠狀位圖像測量胸廓和壓縮肺的上下徑； C、D.于上葉支氣管下壁層面測量胸廓和壓縮肺的左右徑和前后徑

圖2 肺壓縮比與hwd/HWD比值的散點圖，二者呈線性負相關(guān)，大部分數(shù)據(jù)位于95%CI內(nèi) A.左肺； B.右肺 (上下斜線示95%CI)

3.2關(guān)于肺壓縮體積測量方法研究現(xiàn)狀 氣胸后壓縮肺在胸片和胸部CT圖像上形態(tài)不同，因而其計算方法也不同。魏仁國等[4]及薛城敬[5]介紹了多種在胸片上測量氣胸的方法，有目測法、面積法、體積法、平均胸膜間距離法、三線法等，其中平均胸膜間距法和三線法可靠性和可行性較高，其余方法或可靠性較低，或可行性較低。此外，由于胸片僅為胸廓的二維投影，相對于CT檢查所提供的影像學(xué)信息有限，測量結(jié)果欠精確。近年來，采用CT對氣胸的定量研究較少。楊斐等[6]采用Tissue Segmentation技術(shù)測量氣胸的壓縮比，測量結(jié)果較為準(zhǔn)確，但該軟件為PHLIPS工作站獨有，臨床推廣受限。陳永權(quán)等[7]對肺壓縮比(Y)和氣管隆嵴層面肺的垂直回縮距離與胸廓的比值(X)行回歸分析，獲得左肺最優(yōu)回歸方程Y=0.0758+2.8623X-2.8049X2(R2=0.7460)；右肺最佳方程Y=0.0708+2.5960X-2.1178X2(R2=0.8575)。該研究試驗設(shè)計及統(tǒng)計方法嚴謹，但方程復(fù)雜，且左肺R2偏低，回歸趨勢不理想。梁樹生等[8]采用氣胸最大寬度A與膈頂層面胸廓最大前后徑B的比值(X)，行與肺壓縮比(Y)的線性回歸分析，得出回歸方程Y=0.024+1.096X(r=0.90)；此方程較簡單，但僅測量1個氣胸的徑線，肺壓縮程度較小時可較準(zhǔn)確地反映肺壓縮情況，而當(dāng)壓縮程度進一步增大時，僅憑單一徑線不能靈敏、準(zhǔn)確地反映三維肺壓縮情況。鄧承等[9]在冠狀面與矢狀面的固定層面測量臟層與壁層胸膜間的距離之和，并與肺壓縮比行回歸分析，得到冠狀面與矢狀面的2個回歸方程，其中較高的r值為0.867。筆者認為因存在個體差異，利用壓縮距離的絕對值來行回歸分析，不能全面反映肺三維形態(tài)改變。以上研究均以測量某一層面的距離或計算距離比作為自變量，究其本質(zhì)與胸片上的測量方法原理相似，未發(fā)揮CT可進行三維測量的優(yōu)勢。

3.3本研究的特點和不足 假設(shè)胸廓和壓縮肺均為長方體，則理論上壓縮比=(1-壓縮肺長×寬×高/胸廓長×寬×高)×100%，且壓縮比與壓縮肺體積呈明顯負相關(guān)。根據(jù)此理論上的計算方法，借助統(tǒng)計學(xué)的工具，本研究獲得類似的相關(guān)回歸方程，且回歸系數(shù)(左側(cè)r=-0.961，右側(cè)r=-0.966)較高，提示數(shù)據(jù)的回歸趨勢良好。左右兩肺的形態(tài)不同，發(fā)生氣胸時肺的回縮程度亦不一致，因此本研究分別計算并獲得左右側(cè)肺的不同回歸方程。當(dāng)氣胸壓縮情況符合以下條件時，回歸方程可簡化計算：①當(dāng)氣胸的游離氣體局限于肺尖和肺底時，可簡化為：Y=a+bX，其中X=h/H；②當(dāng)氣胸的游離氣體局限于前胸壁下時，可簡化為：Y=a+bX，其中X=d/D。

本研究的不足之處：①測量壓縮肺和胸廓容積時需人工勾畫壓縮肺和胸腔的輪廓，產(chǎn)生系統(tǒng)誤差；②氣胸量較大時，壓縮肺向背側(cè)移位，此時不能在同一層面上測量壓縮肺的上下徑線和胸廓的上下徑線，否則亦可能產(chǎn)生誤差。

3.4亟待解決的問題 評估氣胸的壓縮比對選擇治療方案具有重要意義。由于缺乏精確的評估方法和工具，放射科醫(yī)師更多依靠經(jīng)驗和主觀目測大致估計氣胸的壓縮比，從而影響治療。既往研究[10-12]報道中有關(guān)可保守治療的判斷標(biāo)準(zhǔn)不一，范圍為壓縮比15%～30%，精確標(biāo)準(zhǔn)還需進一步研究和驗證。隨著科技的進步，人工智能已進入臨床。早在2012年，Do等[13]采用計算機輔助診斷算法自動評估氣胸壓縮比。相信在不久的將來，可通過人工智能一鍵獲得準(zhǔn)確的氣胸壓縮比。

總之，本研究得到的回歸方程(右肺：Y=0.936-0.808X，左肺：Y=0.951-0.864X，其中X=hwd/HWD)可為臨床提供便捷的方法來評估氣胸的壓縮比，從而為進一步制定治療方案提供參考。