CT的肺功能性成像及其应用ppt课件

《CT的肺功能性成像及其应用ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《CT的肺功能性成像及其应用ppt课件（133页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、CT的肺功能性成像及其应用 卫生部北京医院放射科北京大学第五临床医学院刘甫庚 1 在美国 约有一千五百余万人患有呼气性气流阻塞疾病 每年因本病导致死亡者超过八万四千人 是死亡原因中的第四位 阻塞性肺病包括肺气肿 慢性支气管炎 哮喘 呼吸性细支气管炎和支气管扩张等一组疾病 最新的文献强调了早期诊断气流阻塞和气道反应性潜在的异常在临床处理这些疾病上的重要性 2 支气管扩张 哮喘合并空气贮留 3 全细支气管炎 4 5 呼气气流阻塞的病因是多样的 它可不同程度地累及大的可见的气道和小气道 细支气管 这些病因包括 由于支气管扭曲 支气管壁增厚 水肿或粘液分泌过多引起的支气管管径固定的不可逆性改变 发生于

2、肺气肿中的由于肺组织破坏所致气道正常弹性力的丧失以及由于气道反应性异常而致气道直径的可逆性改变 6 气道反应性是指气道在受到刺激时可逆性地改变自身直径的反应能力 气道反应性增高被认为是哮喘的标记 也能引起其它气道疾病 包括慢性支气管炎和吸烟所致的慢性阻塞性肺病等 使其发病率和死亡率显著增加 7 哮喘合并空气贮留 8 气道反应性可通过测定应用支气管收缩剂后气流的改变来直接评定 或者在气流阻塞患者中应用支气管扩张剂后测量可恢复的气流阻塞来间接评估 呼气流率峰值和1s最大用力呼气量 FEVl 是呼气气流阻塞中最常用的测量方法 但它们主要反映大气道的功能 在用力呼气曲线中部的呼气流率 FEF25 75

3、 和3s最大用力呼气 FEV3 是小气道功能测量的方法 在气流阻塞者中 其结果也常属异常 但这些测量可变性很大 作用有限 9 10 使用肺功能检查来测量可逆或不可逆的气流阻塞也由于其结果和症状间的不 致而受到限制 实际上所有的肺功能检查和测量都是综合性的 既不能表达支气管反应性和气流阻塞中可能存在的分布不均匀性 也不能对受累气道的分布和级别作出定位 此外 常规的肺功能检查不能区别由于呼气气流阻塞导致的各种生理紊乱 11 必须找到一种用于慢性气流阻塞时的 可区分静态或动态气道改变的办法 从而评价气道局部的变化 HRCT是一种评价肺实质细节的成熟的技术 它能够获得小到200至300 m 相当于第7

4、至9级细支气管的特征性的肺解剖细节 12 HRCT既清晰显示细支气管解剖细节 又可区分静态或动态气道改变 13 利用电子束或螺旋CT快速成像的功能 在呼吸周期中作一系列高质量的容积扫描已成为可能 根据支气管和肺在不同呼吸时相中的衰减值和形态上的改变可以评价气道 特别是小气道的功能改变 帮助作出定性和定位的诊断 14 超高速CT动态扫描 吸气相 呼气相 15 16 螺旋扫描能在一次屏气中获得大范围兴趣区的容积资料 在不同呼吸时相或不同生理状态下所获得的系列图像提供了气道结构和功能之间关系的重要信息 容积数据经过先进的算法处理后可得到重叠多平面或三维的重建 从而使支气管结构特征得以更精确地显示 当

5、参考了病人的呼吸时相和生理状态后 由HRCT获得的定量信息可增进对造成气流阻塞多种因素的认识 17 18 19 一 检查技术由于在一次呼吸过程中肺实质结构的三维位置变化可达到3cm甚至更多 此外 心脏搏动也可以使肺容积产生很大差异 特别是左肺下叶 这种心肺运动之间的密切关系和这些器官的复杂结构使正确评价气道的结构与功能变得更为困难 因此 可重复的屏气方法对肺功能性成像和对传统的肺功能检查一样都是很重要的 20 理想的功能性成像是用肺量计来控制扫描机 以一定的流量或容积触发图像的采集 训练病人和使用流量 容积环以进行视觉反馈很重要 特别在测定空气贮留的视觉指标或气道管径改变时可保证呼吸状态的一致

6、 21 成像过程的最新进展已能把中央的气管 支气管树作三维切割 结合容积数据资料 先进的成像技术可确定大气道的结构参数 如支气管短缩和分支角度而这在以前是不可能在活体中明确的 22 Wood等曾运用集成性半自动方法从系列的横断面HRCT图像中取得容积数据资料 以进行气管支气管树的三维提取和分析 这种方法用衰减阈值和体素大小将支气管树进行切割 可以在不同生理状态下 如吸气和呼气末时 得到的多组图像上很容易地评价气道形态和大小的动态变化 23 吸气相 呼气相 24 吸气相 呼气相 25 26 二 小气道的功能性成像肉眼不可见的小气道的功能可以通过肺衰减 Lungattenuation 及其在不同生

7、理状态下的变化来判断 肺是由空气 软组织和血液各种独立成份组成的复合体 肺衰减可因其中任何一种成份的改变而受到影响 在解释肺衰减时 肺容积 肺血管容积 病人体位和呼吸状态的改变都要考虑在内 27 28 仰卧位时 从非下垂部到下垂部的肺衰减呈递增样 常与下垂部的灌注增加及通气减少有关 这种梯度在肺容量小的时候更明显 在呼气末正常肺表现为衰减增加 这与肺组织体素内的含气量减少有关 29 正常肺呼气末表现为衰减增加 从非下垂部到下垂部的肺衰减呈递增 30 正常肺呼气末表现为衰减增加 31 吸气相 呼气相 32 吸气相 呼气相 33 34 正常肺非下垂部及下垂部密度曲线 35 在气流阻塞时 由于呼气性

8、气道狭窄和气流阻力增加共同引起呼气性空气阻塞 空气贮留在CT上表现为有异常的衰减降低和较正常肺组织容积减小较少 36 空气贮留 37 38 由于细支气管病变的不均匀性 可导致透亮肺和正常肺交织 形成马赛克灌注 Mosaicperfusion 也称为马赛克血量减少 可与其它产生肺小叶密度改变如慢性肺栓塞及表现为斑片状毛玻璃密度的肺实质病相混淆 但是当空气贮留时 马赛克灌注在呼气末图像上更明显 而后者在呼气末时其透亮区的密度将适度增加 并有容积缩小 39 马赛克灌注 40 Mosaicperfusion 41 空气贮留的定量测定提供了有关肺实质和气道状态的重要信息 在一个图像上的HU值分布可表示为

9、肺衰减曲线的频率分布 Rienmuller认为 曲线下 900HU的区域与胸内气体容积和特殊的阻力有关 参考其呼吸时相后 它是测定肺破坏及气流阻塞范围的最敏感的方法 42 43 动态扫描像素分析 44 感兴趣区的像素动态分析 45 动态螺旋CT扫描 46 频率分布曲线愈向左移动 即低衰减部分较大 表示因肺气肿或呼气气流阻塞所致之肺破坏范围愈广泛 900至 700HU之间的区域与肺活量 VC CO的弥散力 DLCO 及运动时动脉氧含量强烈相关 曲线向右移动 即高衰减部分较大 则反映血流增多或在间质 细胞及肺实质内的液体含量增加 47 频率分布曲线 48 频率分布曲线向左移动 49 电子束CT E

10、BT 可以在50 100ms曝光后取得图像 因此可在呼吸运动时获得实时的系列图像而不会因活动而影响图像质量 虽然其技术参数随各种特殊的应用 所需的分辨率程度以及解剖区域不同而异 但在肺量计触发或同时监视下 电子束CT可在500ms内取得一系列层厚1 5 3mm的图像 EBT也可采用心电门控以研究无搏动伪影的两下肺 50 在大多数的肺功能性成像应用中 通过上 中 下肺获得的系列图像提供了满意的肺样本 综合分析肺量计和图像资料 某一兴趣区内肺衰减的改变可作为时间 气流或肺容积的函数来测定 51 在正常人中 电子束CT研究显示 呼气时衰减的增加与肺容积的改变成比例 虽然在不同病人和不同肺区中有较大差

11、异 但在用力呼气时平均衰减值减少200HU 52 偶尔 正常时可见累及一个次级肺小叶的局部低衰减区 特别在舌叶和下叶背段中 最大的衰减变化发生于肺的下垂部 该处肺衰减平均减少220HU 而在非下垂部平均为180HU 53 54 肺衰减减少250HU 肺衰减减少仅65HU 55 与此相反 空气贮留区域的肺衰减变化很小 用力呼气后平均减少100HU或更少 或随呼气呈矛盾性减少 由低的肺衰减区的分布可推测气流阻塞的部位以及累及的气道 56 57 如果空气贮留累及一侧或一叶肺 其阻塞的部位常分别为主支气管或叶支气管 这可能与支气管腔内闭塞 外压或伴有呼气性气道萎陷的管壁异常软弱有关 段或小叶的血量减少

12、反映了横断面影像难以分辨的细支气管病变 如哮喘和缩窄性细支气管炎 58 右上 中叶支气管狭窄所致上 中叶广泛空气贮留 59 哮喘所致空气贮留 60 全细支气管炎所致广泛 弥漫性空气贮留 61 62 63 三 临床应用动态电子束CT对一侧肺移植患者提供了唯一的评定不同侧肺功能和气管畅通状况的方法 肺移植患者的术后流量环仍是不正常的 因为它代表了原有肺和移植肺的复合功能 当用力呼气时可用肺量计门控的电子束CT明确显示支气管吻合口的通畅状况 同时 原有肺和移植肺的时间衰减曲线也可分别研究 64 健康的移植肺表现为在最初的4s内与容积 时间曲线平行的正常的衰减增加 支气管吻合口堵塞或属于排斥反应的闭塞

13、性细支气管炎可导致肺衰减的异常 呼吸过程中伴随的衰减变化可先于其它可见的形态上的排斥改变 这可用来区别在这些病人中的细支气管病变和其它不同原因所致的肺功能降低 65 功能性电子束CT也非常适于评价生理状态下的气管和大气道形态上的动态改变 用自动跟踪程序可确定吸气和呼气末的气道横截面积 在气管软化时 气管横切面上的形态和大小在平静呼吸时多为正常 但在吸气末时气管明显变形 其横截面积也相应减少 其范围在80 至100 之间 66 许多研究者用CT研究哮喘和慢性阻塞性肺疾病患者 Lamers等用肺量计门控CT比较了慢性支气管炎和肺气肿患者于10 和90 VC时所测得的肺衰减并和正常人作了对比 肺气肿

14、患者表现为肺衰减在两种屏气水平上均较正常人显著降低 而慢性支气管炎患者则仅在10 VC时有异常的肺衰减减少 0 001 67 肺气肿所致空气贮留 68 69 两种屏气状态下肺衰减的平均值改变在正常人中要比各种慢性阻塞性肺病患者明显为大 在10 VC的肺衰减和第1秒最大呼气量与一氧化碳弥散能力之间及90 VC的肺衰减与一氧化碳弥散能力之间都有显著相关 70 他们提出 在肺气肿中的肺衰减减低代表了肺破坏 而在慢性支气管炎中则反映了呼气时空气贮留 此外 他们认为在气流阻塞患者中 在同一解剖层面上从10 和90 VC取得的图像足以诊断慢性气道阻塞 71 在对无症状的哮喘患者和不吸烟的正常人的前瞻性研究

15、中 Newman等比较了在肺基底部的CT和HRCT图像上的肺衰减 发现呼气时的平均象素指数 900HU象素的百分比 在哮喘患者中明显为高 平均象素指数与肺功能参数如1s最大呼气量 FEVl 残气量 RV 和功能性残气量 FRC 显著相关 反映了空气贮留和气道阻塞 72 哮喘所致空气贮留 73 哮喘所致空气贮留 74 最近Goldin等研究了一小组轻度哮喘病人和正常人 先用肺量计和螺旋HRCT作基线扫描 再用乙酰甲基胆素激发支气管后重复扫描 在FRC系列上用半自动支气管分割法测量可见的支气管的横截面积 在正常人和哮喘患者之间 在基线和用乙酰甲基胆素后支气管面积改变的百分率上有显著差异 但这种显著

16、差异仅见于最小的可见气道中 75 他们也比较了兴趣区在FRC和RV时基线及用乙酰甲基胆素后的肺衰减频率分布曲线 由局部标志如血管分支的类型来保证不同的图像系列中解剖关系的正确 在基线和用乙酰甲基胆素后的正常人和哮喘患者 他们的肺衰减曲线均有显著差异 在基线上正常人和轻度哮喘患者之呼气气流的测量结果是相似的 但是在功能性残气量和残气量状态下的肺衰减参数改变百分率上 哮喘患者比正常人小 76 轻度哮喘患者局限性空气贮留 77 在用乙酰甲基胆素后 正常人在1s最大呼气量减少 10 时肺衰减的相应改变很轻微 而哮喘患者FEVl减少20 36 时 其肺衰减减少明显 这一点表现为与基线相比较的肺衰减频率分布的明显左移 在另一小组给予雾化 2兴奋剂后 结果1s最大呼气量恢复到基线值 但病人仍有胸部发紧及呼吸困难等症状 而且肺衰减参数也没有完全恢复到基线值 如果这些观察在未来的对人类的研究中能得到支持 那么 生理性影像提供的功能性信息将有助于解决症状和传统肺功能检查中的矛盾 78 79 四 展望在高空间分辨力下快速采集容积性影像资料 加上先进的图像处理技术提供了无与伦比的机会以探究局部肺结构和功能之间