肺的CT功能性成像医学PPT

《肺的CT功能性成像医学PPT》由会员分享，可在线阅读，更多相关《肺的CT功能性成像医学PPT（129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l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。l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。l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。 支气管扩张哮喘合并 空气贮留全细支气管炎l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)。l这些病因包括：l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；l发生于肺气肿中的由于肺组织破坏所致气 道正常

2、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。 l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。l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。 哮喘合并 空气贮留l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。l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。l在用力呼气曲线中部的呼气流率(FEF2575) 和3s最

3、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。 l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。l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。l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 。l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。lHRCT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 300m，

4、相当于第7至9级细支气管 的特征性的肺解剖细节。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l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。l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。 超 高 速 C T 动 态 扫 描吸气相呼气相l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。l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

5、 管结构特征得以更精确地显示。l当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。l 一、检查技术l 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。l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。l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。 l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。l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

6、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。l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。l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l而这在以前是不可能在活体中明 确的 lWood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。l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。吸气相呼气相吸气相呼气相l二、小气道的功能性成像l肉眼不可见的小气道的功能可以通过肺衰 减

7、(Lung attenuation)及其在不同生理状态 下的变化来判断。l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。l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 。 l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。l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。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 。l正常肺呼气末表现为衰减增加吸气相呼气相吸气相呼气相正常肺非下垂部及下垂部密度曲线l在

8、气流阻塞时，由于呼气性 气道狭窄和气流阻力增加共 同引起呼气性空气阻塞。l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 空气贮留l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 (Mosaic perfusion，也称为马赛克血量减 少)。l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。l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)。马赛克灌注Mosaic perfusionl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。l在一个

9、图像上的HU值分布可表示为肺 衰减曲线的频率分布。lRienmuller认为，曲线下-900HU的 区域与胸内气体容积和特殊的阻力有 关；l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。 动 态 扫 描 像 素 分 析感兴趣区的像素动态分析动 态 螺 旋 CT 扫 描l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。l-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。l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。频率分布曲线

10、频率分布曲 线向左移动l电子束CT(EBT)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。l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。lEBT也可采用心电门控以研究无搏动伪 影的两下肺。 l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。l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。l在正常人中，电子束CT研究 显示，呼气时

11、衰减的增加与 肺容积的改变成比例。l虽然在不同病人和不同肺区 中有较大差异，但在用力呼 气时平均衰减值减少200HU 。l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 。l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。肺衰减减 少250HU肺衰减 减少仅 65HUl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。l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。 l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

12、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。l段或小叶的血量减少反映了横断 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。l右上、中叶支气管狭 窄所致上、中叶广泛 空气贮留l哮喘所致 空气贮留l全细支气管炎 所致广泛、弥 漫性空气贮留l三、临床应用l 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。l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。l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。l同时，原有肺和移植肺的时间衰减曲线也可 分别研究。 l健康的移植肺表现为在最初

13、的4s内与容 积时间曲线平行的正常的衰减增加。l支气管吻合口堵塞或属于排斥反应的闭 塞性细支气管炎可导致肺衰减的异常。l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。l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。l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。l许多研究者用CT研究哮喘和慢性阻 塞性肺疾病患者。lLamers等用肺量

14、计门控CT比较了慢 性支气管炎和肺气肿患者于10和 90VC时所测得的肺衰减并和正常 人作了对比。l肺气肿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10VC时 有异常的肺衰减减少(0.001）。 l肺气 肿所致 空气贮 留l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。l在10VC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90VC的肺衰减与一氧化碳 弥散能力之间都有显著相关。 l他们提出，在肺气肿中的肺衰减 减低代表了肺破坏；l而在慢性支气管炎中则反映了呼 气时空气贮留。l此外，他们认为在气流阻塞患者 中，在

15、同一解剖层面上从10和 90VC取得的图像足以诊断慢 性气道阻塞。l 在对无症状的哮喘患者和不吸烟的正 常人的前瞻性研究中，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。l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。l哮喘所致空气贮留l哮喘所致空气贮留l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

16、气管分割法测量可见 的支气管的横截面积。l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，但这种显著差 异仅见于最小的可见气道中。 l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。l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 。l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。l轻 度 哮 喘 患 者 局 限 性 空 气 贮 留l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。l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。l