多层螺旋CT三维重建技术在婴幼儿气道异物诊断中的应用价值

张朋,刘鹏,刘杰,梁琼鹤,姜辉

南京医科大学附属儿童医院 放射科,江苏 南京 210008

[摘要]目的 探讨多层螺旋CT三维重建技术在婴幼儿(0~3岁)气道异物诊断中的应用价值。方法回顾性分析197例经临床支气管镜检查确诊为气道异物患儿的影像资料。所有患儿均行64排螺旋CT检查,然后经工作站运用多层面重组、曲面重组和最小密度投影法后处理技术进行三维重建。其中58例患儿同时采用仿真内窥镜技术进行图像处理,比较二者对于异物的检出是否存在统计学差异。结果 除3例患儿异物未能明确诊断考虑为分泌物外,其余194例异物位置大小均可明确显示和诊断,其中喉部1例,主气管8例,气管分叉处2例,右侧支气管102例,左侧支气管77例,左右主支气管均有异物4例。大部分患儿伴有肺气肿、肺炎、肺不张和纵膈皮下积气等气道异物间接征象。三维重建技术和仿真内窥镜技术二者对于异物检出无统计学差异。结论 多层螺旋CT三维重建技术对儿童气道异物的检出准确率非常高且能明确异物位置,属于无创伤性检查,可作为支气管镜异物取出术前的重要辅助检查手段。

[关键词]婴幼儿;支气管镜;多层螺旋CT;三维重建;仿真内窥镜

引言

气道异物是儿童常见的急诊疾病之一,严重者可危及患儿生命健康,及早确诊取出异物是降低死亡率和减少并发症的关键[1]。3岁以下婴幼儿,其处于特殊的生理时期,进食时易发生呛咳致使食物进入气管支气管,并且其语言等表达能力尚未发育完全,因此易引起延误就诊和误诊。常规X线摄影技术虽然能检出一部分气道异物,但当异物为非金属和患儿肺气肿等并发症不明显时,易发生漏诊,而且X线平片基本无法确定异物位置,无法为临床异物取出提供依据[2]。近年来随着多层螺旋CT的普及和后处理技术的进步,多层螺旋CT三维重建技术已逐渐成为诊断婴幼儿气道异物的重要手段[3]。本文着重探讨基于多层螺旋CT横断位扫描的多层面重组(Multipie Planar Reconstruction,MPR)、曲面重组(Curved Planar Reconstruction,CPR)和最小密度投影法(Minimum Intensity Projection,MinIP)等三维后处理技术在婴幼儿气道异物诊断中的应用价值。

1 资料和方法

1.1 临床资料

回顾性分析我院2015年1月~2016年1月气道异物患儿197例,年龄3~36个月,平均17个月。其中,男性135例,女性62例,确认有异物呛咳史152例,无明确异物吸入史45例。患儿均伴有不同程度的喘息和呼吸困难,其中伴发热38例,紫绀17例。各患儿病程1 h~数月不等。所有患儿经支气管镜检查后均明确有气道异物存在。

1.2 仪器与方法

采用飞利浦64排CT,电压:120 kV,40 mAs,扫描层厚:3 mm,重建层厚:1 mm,层间距:0.7 mm,螺距:1.29,剂量指数CTDIvol:2.6 mGy。

患儿检查前按照1 mL/kg口服5%水合氯醛,待患儿熟睡后进行扫描,患儿采取仰卧位,扫描范围为鼻腔上缘至肋膈脚。

1.3 图像处理及分析

使用工作站对197例患儿的图像进行三维重建处理,并对异物大小、位置及并发症等进行诊断,其中58例患儿同时采用仿真内窥镜技术对气管、支气管进行分析,确定异物的位置及大小。

请3位高年资医师分别对58例患儿的三维重建技术和仿真内窥镜技术就异物的显示情况的优劣按1~10分进行打分,各患儿两项技术分别取其3人打分的平均值。

1.4 统计学分析

采用SPSS 19.0软件进行统计分析,三维重建和仿真内窥镜二者评分比较采用配对t检验,P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 气道异物的位置

197例患儿中,气道异物在喉部1例,主气管8例,气管分叉处2例,右侧支气管102例,左侧支气管77例左右主支气管均有异物4例,3例患儿异物紧贴气管壁被考虑为分泌物,见图1。

2.2 气道异物的直接征象

重建图像上可见气管、支气管管腔阻塞或狭窄,内嵌高密度异物影,异物形态多样,多不规则,其中管腔完全阻塞或不完全阻塞。见图1。

2.3 气道异物的间接征象

图1 异物位置及征象

注:a.异物位于左支气管并伴有纵膈和皮下积气;b.异物位于左支气管并伴有左肺气肿;c~d.异物位于右支气管;e.异物位于气管分叉处;f.异物位于左支气管;g.异物位于左支气管并伴有左上肺不张和左下肺炎;h.异物紧贴左支气管管壁。

肺气肿、肺不张、肺炎、纵膈积气、皮下气肿等是本组病例最常见的合并征象,患儿大多数伴有其中一种或一种以上的并发症。其中肺气肿最常见,有144例,肺炎63例,肺不张10例,纵膈积气10例,皮下气肿7例。另外合并肺萎缩1例,气胸1例,胸腔积液1例,见图1。

2.4 统计学结果

58例患儿三维重建和仿真内窥镜图像的评分分别为7.02±2.18和6.97±2.26,P > 0.05,两者之间比较差异无统计学意义。

3 讨论

儿童是气道异物的高发人群,其中3岁以下婴幼儿由于其咀嚼、吞咽等功能尚未发育完善且易激惹,极易在进食过程中发生呛咳导致异物进入气道,加上其语言等表达能力有限,易导致家长疏忽,引起误诊。部分患儿多以呼吸急促、喘息、呼吸道感染久治不愈等原因入院,未能明确异物吸入史,为临床诊治带来困难。

婴幼儿气道异物绝大多数为可透性的坚果类、果蔬类等固体食物,因此普通X线摄影检查较难确诊。异物在气道中所处位置与其大小、重量、形状以及气流状况有关。重量较轻、体积较大且形状扁平的异物易位于主气管和气管分叉处,体积较小、较重、圆钝的颗粒状异物易位于左右主支气管、叶支气管或段支气管开口处。由于右主支气管粗短且走形较直,异物多位于右侧支气管,本文病例右侧102例,左侧77例,与其他文献报道一致[4-6]。截至目前,诊断气道异物的金标准为纤维支气管镜检查,但是其前期准备时间长、要求高,术中及术后并发症也较多,对异物位置和大小了解不清,盲目性大,且其经济成本较高,初诊时不易被患儿家长接受。

普通CT相比于普通X线摄影虽然也可以从横断位图像上对异物大小和位置有一定的显示,但是其具有层厚厚、扫描时间长、辐射量大和无法进行三维重建等缺点,对异物检出达不到令人满意的效果。随着影像学技术和设备的不断发展,多层螺旋CT的出现,以其超快的扫描速度、良好的分辨率以及强大的三维重建后处理功能迅速成为临床气道异物取出术前首选检查方法。其中MPR是在断层扫描的基础上对某些或全部扫描层面进行各种方向范围的重组,得到冠状面、矢状面、斜面或任意面的二维图像,可将异物及其所处支气管在一个平面上显示;CPR是在容积数据的基础上,沿感兴趣区器官画一条曲线,计算指定曲面的所有像素的CT值,并以二维图像的形式显示出来,可将扭曲重叠的支气管等结构伸展拉直,显示在同一平面上,较好的显示全貌,可更好的显示异物和支气管腔的位置关系;MinIP是容积重组的一种,是对每一线束所遇低密度阈值低于所选阈值的像素投影重组图像,能清晰的显示气道特别是支气管形态[7-9]。多层螺旋CT扫描并配合其强大的三维重建等后处理技术,可清晰明确显示异物大小、位置和其与气管的毗邻关系,为临床行纤维支气管镜异物取出术提供了重要参考。本组197例病例中有194例均能明确异物大小和位置并顺利经支气管镜取出。

CT仿真内窥镜技术是容积数据同计算机领域的虚拟现实结合,重组出空腔器官内表面的立体图像,相当于纤维内镜所见的一种CT后处理技术[10]。其可利用工作站远景投影软件功能,以器官管道内腔为中心,不断缩短物屏距,产生目标物体逐渐靠近观察者并不断放大的图像,随后以电影回放速度逐步连续显示这些图像,即可产生类似纤支镜直视观察效果的动态重建图像。从其检查的无创性、直观性以及与纤支镜图像的一致性来看,其功能在理论上来讲甚至优于三维重建技术。但其极易受到伪影的干扰,对于分支细小的支气管异物显示较差,无法提供管腔以外的器官受损情况(如肺气肿、肺炎、纵膈积气等)[11-13]。且内窥镜技术并不能提供真实组织器官的颜色,对于组织粘膜水肿、出血等并不能提供比三维重建技术更多的信息。从本文58例患者三维重建和内窥镜图像显示的比较来看,二者对于异物的显示功能无统计学差异。另外,仿真内窥镜技术后处理过程耗时比较长,且对于没有或PACS系统不够强大的医疗单位,其图像的传输也是很大的难题。因此无法在最短时间内给予临床以及时可靠的信息。所以从实际工作中来看,三维重建技术仍是目前最优的对于儿童气管异物诊断的后处理技术[14-16]

当今多层螺旋CT的扫描速度已经相当快,绝大多数患儿均可顺利完成扫描,但是极个别患儿由于异物影响呼吸较重,呼吸幅度较大,频率较高,易引起CT原始图像的运动伪影,致使后期三维重建无法得到理想的效果和精确度。另外对于细小且薄的异物,特别当其紧贴气管壁时较难与分泌物相鉴别,诊断报告中应对此有相应提示,利于临床医生根据患儿病史病情等制定下一步诊疗方案[12],本文3例无法明确气道位置的病例即属此种情况。虽然多层螺旋CT辐射剂量相比普通CT已有大幅度减少,但为了保证三维重建图像的质量,要求层厚要足够薄,致使患儿所受辐射剂量的增加。因此要求医师在操作中根据实际情况采用低剂量扫描,通过减小管电流和增大螺距等手段有效减少患者所受辐射剂量[6]

综上所述,多层螺旋CT及其三维重建技术能很好的显示婴幼儿气道异物的大小、位置、支气管的形态以及阻塞情况,为临床进行气道异物取出术提供重要依据和参考。

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本文编辑 袁隽玲

Application Value of Multi-Slice Spiral CT in Diagnosis of Bronchial Foreign Bodies in Pediatric Patients

Z H A N G P e n g, L I U P e n g, L I U J i e, L I A N G Q i o n g-h e, J I A N G H u i

Department of Radiology, Nanjing Children’s Hospital, Af fi liated to Nanjing Medical University, Nanjing Jiangsu 210008, China

A b s t r a c t:O b j e c t i v e This paper aimed to evaluate the application value of the multi-slice spiral CT in the diagnosis of bronchial foreign bodies in pediatric patients aged from 0 to 3 years old. Me t h o d s Retrospectively analyzed the imaging data of 197 pediatric patients who were diagnosed as bronchial foreign bodies by fiber optic bronchoscopy. All patients underwent 64-slice CT axial scanning and post-processed reconstruction including multi-planner reformation, curved planar reconstruction and minimum intensity projection. 58 cases of children's images were processed by CT virtual endoscopy, and evaluated if there were signi fi cant statistical difference between the two groups. R e s u l t s Except 3 patients was misdiagnosed, the remaining 194 cases of foreign body size could be clearly displayed and diagnosed, 1 case happened in throat, 8 cases in trachea, 2 cases in bifurcation of trachea, 102 cases in the right bronchus, 77 cases in the left bronchus and 4 cases in both the right and left bronchus. Indirect accompanied signs were happened in the majority of patients, such as emphysema, pneumonia, atelectasis, mediastinal emphysema and subcutaneous emphysema. There was no signi fi cant difference between the two groups. C o n c l u s i o n The multi-slice spiral CT is non-invasive examination and displays bronchial foreign bodies in pediatric patients accurately and visibly, so it can be used as the most important examination before fi ber optic bronchoscopy.

K e y w o r d s:infant; bronchoscopy; multislice spiral computed tomography; three-dimensional reconstruction; virtual endoscopy

[中图分类号]R816.96

[文献标识码]B

doi:10.3969/j.issn.1674-1633.2017.07.013

[文章编号]1674-1633(2017)07-0044-03

收稿日期:2016-10-17

修回日期:2016-11-03

通讯作者:姜辉,副主任技师,主要研究方向为儿童医学影像技术。

通讯作者邮箱:50356517@qq.com