兒童哮喘肺HRCT空氣潴留與肺功能的相關性研究

哮喘是兒童呼吸系統常見疾病,表現為反復發作性氣道狹窄。臨床常規做胸部X線片檢查,主要是排除肺炎、氣胸、肺結核等疾病,很少做CT檢查。

目前,肺功能檢查是唯一應用于檢測氣道功能的檢查方法,它是診斷和評估哮喘最常用的工具。但肺功能檢查結果是抽象的,不能直觀顯示受累氣道的分布;而且由于肺的代償作用,在肺功能檢查出現異常以前,已有相當數量的氣道存在病變。對于兒童,肺功能的作用更小,因為許多兒童既使有急性疾病,FEV1也是正常的[1,2]。因此有必要尋找一種直觀、敏感、準確反映小氣道功能的檢查方法,國內外已有許多用肺H RCT檢測肺小氣道功能的研究。

對健康成人空氣潴留的研究表明,年齡增長和吸煙是空氣潴留發生的原因[3,4]。對于兒童哮喘患者,排除了吸煙及年齡增長二因素,空氣潴留主要是由于疾病本身引起的。此研究的目的是觀察兒童哮喘患者在肺呼氣末HRCT空氣潴留的表現;并明確空氣潴留的面積與肺功能阻塞性指標如 FEV1、FEF25%～75%等的相關性。

1 材料與方法

1.1 研究對象的選擇 選擇中國醫科大學附屬盛京醫院2006-12～2007-08的兒童哮喘患者21名,其中,男16名,女5名,年齡5～11歲(平均6.9歲),所有哮喘兒童的診斷標準符合2002年版GINA方案。入選標準:能夠配合呼氣末CT檢查及肺功能檢查的哮喘兒童,年齡＜14歲。排除標準:有肺炎、縱隔氣腫及氣胸、肺結核、支氣管擴張、慢性肺疾病、胸廓畸形等影響肺功能的疾病。

1.2 CT掃描及觀察 使用Philip 64層螺旋CT行仰臥位、呼氣末肺H RCT掃描。掃描范圍:肺尖至肺底;掃描參數:120kV,100mAs。骨算法重建,重建層厚1mm,層距1mm。掃描前訓練患兒于呼氣末后屏氣5s,直至達到要求為止。

1.2.1 觀察征象 空氣潴留(air-trapping)在CT上表現為呼氣時密度不能升高的肺組織,其密度低于鄰近正常肺組織(圖1～3)。

1.2.2 CT征象確認 由2名放射科醫師獨立閱片后確認空氣潴留的有無及位置,對于有爭議者兩者協商達成統一意見。

1.2.3 測量方法 于上、中、下肺野分別選取2個可清晰顯示空氣潴留的層面(以隆突和右膈頂為界)。用一張規格為2mm×2mm的透明方格紙覆蓋于CT圖像上,分別計數空氣潴留及該層面肺所占格子數,然后計算出二者比值(圖4)。最后計算出6個層面結果的平均值,即空氣潴留面積占全肺面積的百分比。1.3 空氣潴留的分級標準 根據空氣潴留面積占全肺面積的比例,把空氣潴留的嚴重程度分為3級:Ⅰ級5%,Ⅱ級5%～25%,Ⅲ級＞25%。并將空氣潴留的級別與肺功能阻塞性指標做相關性分析。1.4 肺功能檢查 使用德國Ganshorn肺功能儀。所有肺功能檢查均于CT檢查當天或第2天進行。

圖1 男性,9歲,空氣潴留位于雙肺下葉后基底段、右肺上葉及右肺下葉背段。肺功能指標:FEV1 104%,FEV1/FVC 0.9,FEF25%～75%112%?？諝怃罅裘娣e4.09%-Ⅰ級

圖2 女性,5歲,空氣潴留位于右肺中葉、左肺舌段、雙肺下葉背段及雙肺下葉基底段。肺功能指標:FEV1 82%,FEV1/FVC 0.9,FEF25%～75%72%?？諝怃罅裘娣e25.69%-Ⅲ級

圖3 男性,7歲,空氣潴留位于左肺下葉基底段

測定指標:

FVC(用力肺活量)

FEV1(第1秒用力呼氣容積,簡稱一秒力)

FEV1/FVC(一秒力與用力肺活量的比值)

圖4 用一張規格為2mm×2mm的透明方格紙覆蓋于CT圖像上,分別計數空氣潴留及該層面肺所占格子數,然后計算出二者比值

FEF25%～75%(最大呼氣中段流量)

FEF25%(25%肺活量時最大呼氣流量)

FEF50%(50%肺活量時最大呼氣流量)

所有受試者肺功能測定均給出預計值及實測值,采用實測值與預計值的比值(%)進行分析。預計值根據患兒的年齡、身高、體重計算。

1.5 統計學分析 使用SPSS14.0軟件進行數據統計?？諝怃罅舻募墑e與肺功能指標的相關性分析采用Spearman等級相關。雙尾概率P＜0.05認為具有顯著性。

2 結果

2.1 一般臨床資料 共有29名患兒接受了檢查,排除3名合并肺炎、1名合并肺炎和縱隔氣腫、1名呼氣不到位及3名憋氣不佳致圖像偽影嚴重的患兒,最終有21名患兒納入研究范圍,其中,男16名,女5名,年齡5～11歲,平均6.9歲。本組病例的肺功能檢查結果見表1。

表1 肺功能檢查結果

21名研究對象空氣潴留分級與肺功能情況見表2。

表2 空氣潴留分級與肺功能情況統計表

本資料顯示,大部分(76%)研究對象的肺功能是正常的。肺功能正常的哮喘兒童肺HRCT空氣潴留出現率為87.5%(14/16)。肺功能正常的哮喘兒童在肺呼氣末HRCT上可觀察到明顯的空氣潴留征,其空氣潴留級別可達到Ⅱ、Ⅲ級(表2,圖 2)。

2.2 空氣潴留的出現率及在各葉段的分布 哮喘兒童肺 HRCT空氣潴留的出現率為90.5%(19/21)?？諝怃罅舭l生的部位見表3。

表3 空氣潴留在肺各葉段的分布

結果顯示:下葉空氣潴留最多,占100%(19/19),其中基底段出現率為89.5%(17/19);上葉次之,右肺中葉和(或)左肺舌段最少。

2.3 空氣潴留與肺功能的相關性 空氣潴留級別與肺功能阻塞性指標FEV1、FEF25%～75%、FEF50%顯著相關,相關系數分別為(r=-0.565,P＜0.01;r=-0.499,P＜0.05;r=-0.521,P＜0.05)(表4)。

表4 空氣潴留分級與肺功能的相關性

3 討論

3.1 空氣潴留的概念及形成機制 根據Fleischner學會命名委員會(Nomenclature Committee of the Fleischner Society)的定義,空氣潴留是一個病理生理學概念,它是指過多的氣體(空氣)在呼氣時任一階段在部分或全肺組織內存留[5]。

本研究是通過視覺觀察評估空氣潴留的存在與否,因此觀察的空氣潴留屬前一種,即呼氣時過多氣體在部分肺組織內的存留?？諝怃罅粼贑T上表現為呼氣時密度不能升高的肺組織,其密度低于鄰近正常肺組織,補丁狀低密度區與周圍正常肺實質相映襯,呈“馬賽克”改變(圖1～3)。如果過多氣體在全肺組織存留,整個肺的密度普遍減低,則使肉眼無法判斷是否有空氣潴留的存在。

“空氣潴留”和“馬賽克”征象的形成機制有二:一是氣道的不完全阻塞,致呼氣時過多氣體在部分肺組織存留;二是血流的不均勻分布,空氣潴留局部缺氧,小血管反應性收縮。

3.2 空氣潴留的原因及影響因素 空氣潴留是小氣道病變在HRCT的特征性征象,肺小氣道的概念不一[1,2,6],通常是指內徑＜2mm的細支氣管,肺小氣道病變可以僅發生在小氣道本身,也可以是肺和大氣道病變的延伸。各種原因引起的小氣道病變[3,4,7～14]均可出現空氣潴留,如支氣管哮喘、慢性支氣管炎、支氣管擴張、過敏性肺炎、閉塞性細支氣管炎等,也可見于無癥狀吸煙者及非吸煙者。

Lee等[3]研究了無癥狀人群(包括吸煙者及非吸煙者)的空氣潴留,結果顯示空氣潴留總的發生率為52%,國內楊學東等[4]研究了成人無癥狀非吸煙者的空氣潴留,其發生率為39.7%,表明對于健康成人,年齡增長和吸煙是空氣潴留發生的原因。對于兒童哮喘患者,排除了吸煙及年齡增長二因素,空氣潴留主要是由于哮喘疾病本身引起的,因此研究兒童哮喘肺呼氣末HRCT上的空氣潴留征,對兒童哮喘的診斷和評估較成人更有價值。

Hashimoto等[15]研究了健康成人的肺空氣潴留征,結果表明,大幅度的呼吸運動有助于空氣潴留的形成。采用呼吸門控技術,可以盡量避免由于呼氣深度不同引起的誤差,但兒童的配合能力差,能做到呼氣末屏氣已經不容易,采用呼吸門控技術會加重兒童的不適感,因此在實際操作中很難應用。在既往成人哮喘的許多研究中也未使用這種技術[3,4,7,8,12,14～16]。

3.3 空氣潴留的出現率及在各葉的分布 此次研究結果顯示,哮喘兒童肺HRCT上空氣潴留的出現率為90.5%,據我們了解,這是有關兒童哮喘空氣潴留出現率及在各葉的分布情況的首次報道。Neal等[13]研究了兒童哮喘患者空氣潴留的面積,即PI值(pixel index,像素指數)與肺功能的相關性,他們利用density mask軟件定量計算單一層面的PI值,沒有對空氣潴留進行定性分析,因此沒有給出兒童哮喘患者的空氣潴留的出現率及在各葉的分布情況。

空氣潴留發生部位下葉最多,占100%,這與健康成人空氣潴留研究[3,4]的結果相同,其原因可能是雙肺下葉的呼吸運動幅度較大。

3.4 空氣潴留的面積分級與肺功能的相關性 本研究結果表明,空氣潴留的分級與肺功能指標FEV1、FEF25%～75%、FEF50%有顯著的相關性,相關系數分別為(r=-0.565,P＜0.01;r=-0.499,P＜0.05;r=-0.521,P＜0.05)。這與既往有關小氣道病變的研究結果大致相同,Lee等[3]、Mastora[12]、楊學東等[4]的研究對象為健康人群;其他許多研究的對象為各種小氣道疾病,包括慢性支氣管炎、支氣管擴張、過敏性肺炎、閉塞性細支氣管炎等[7～10],以及支氣管哮喘[14]。

以上文獻的研究對象均為成年人,僅見一篇研究對象為兒童哮喘患者的文章[13],結果顯示空氣潴留面積與肺功能阻塞性指標有顯著的相關性。

3.5 肺呼氣末 HRCT空氣潴留評價哮喘患者小氣道功能的優勢及局限性 此次研究資料顯示,大部分(76%)研究對象的肺功能是正常的,肺功能正常的哮喘兒童肺H RCT空氣潴留出現率為87.5%。肺功能正常的哮喘兒童在肺呼氣末H RCT上可觀察到明顯的空氣潴留征,其空氣潴留級別可達到Ⅱ、Ⅲ級。這說明由于肺的代償作用,在肺功能檢查出現異常以前,已有相當數量的氣道存在病變?？諝怃罅舯确喂δ艿漠惓８淖兂霈F早,通過對其存在及程度的分析,使我們能夠在肺功能檢查結果尚正常時,評價小氣道病變的存在與否及嚴重程度,為進一步治療及療效觀察提供幫助。

該項檢查屬放射性檢查,比常規胸部X線片的放射劑量大。

3.6 空氣潴留面積的測量方法 本研究對空氣潴留的面積進行半定量評估[3,4],首先視覺評估空氣潴留的存在與否。對于可清晰顯示空氣潴留的層面,用一張規格為2mm×2mm的方格紙覆蓋于CT圖像上,分別計數空氣潴留及該層面肺所占格子數,計算出二者的比值。然后計算出6個層面的結果平均值,代表空氣潴留面積占全肺面積的百分比。根據空氣潴留面積占全肺面積的比例,把空氣潴留的嚴重程度分為3級:Ⅰ級＜5%,Ⅱ級5%～25%,Ⅲ級＞25%。并將空氣潴留的級別與肺功能指標做相關性分析。

這種視覺評估+人工測量對空氣潴留的面積進行半定量評估的方法更直觀,可以對空氣潴留做定性及定量分析,不需要各種軟件支持[13,15,16],但其結果易受主觀因素的影響。

Neal等[13]、金利芳等[16]通過軟件自動計算空氣潴留的面積,方法是給定一個CT值,軟件可以自動計算小于或等于給定CT值的像素占總像素的百分比,這種定量測量空氣潴留面積的方法簡便、快捷,減少了人的主觀因素,可重復性大大提高,但不能對空氣潴留進行定性分析,不能觀察其形態學改變及在全肺的分布情況。

局部空氣潴留征還可通過分析肺密度曲線(LAC)來評估[17,18],方法是將所選層面劃分為若干個感興趣區,通過軟件做出肺密度曲線。曲線向左移,反映空氣潴留面積增加;曲線向右移,反映空氣潴留的改善。這種方法適用于一個患者不同時期或用藥前后的比較。

4 結論

肺呼氣末H RCT空氣潴留可直觀顯示氣道病變的不均勻分布及病變的嚴重程度;空氣潴留征比肺功能異常改變出現早,其敏感性明顯高于肺功能檢查,可用于評價肺功能正常的哮喘兒童的氣道病變。肺呼氣末HRCT空氣潴留可用于評價哮喘兒童的小氣道功能,是診斷和評估哮喘的有用工具。

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