多層螺旋CT評估兒童正常氣管大小

歐陽榮珍，鐘玉敏，孫愛敏，王謙，顧曉紅，朱銘，邱海嵊

兒童先天性心臟病合并氣道狹窄的發生率很高［1-3］，且所致的臨床癥狀往往較重，治療非常棘手。兒童氣道狹窄的原因包括先天性和繼發性［3-4］，先天性氣道狹窄是由于胚胎發育過程中氣管軟骨環等結構異常所致。后天性氣道狹窄相對多見，主要是由血管性因素和非血管性因素引起，血管性因素如血管環、左肺動脈吊帶、右弓迷走左鎖骨下動脈、無名動脈壓迫、肺動脈過度擴張（肺動脈瓣缺如、嚴重的肺高壓）、心腔過度擴張等；非血管性因素主要包括先心病術后保留氣管插管、縱膈原發或繼發良惡性腫瘤、各種感染所致縱膈淋巴結增大及粘多糖等遺傳代謝性疾病。氣道狹窄分為局限性狹窄和均勻性狹窄，局限性狹窄一般不易漏診，均勻性狹窄因缺乏氣道正常參照值作參照常導致判斷較為困難。多層螺旋CT作為非侵入性的影像檢查方法能夠同時清晰顯示氣道及肺實質，是胸部疾病的主要檢查方法。本研究應用多層螺旋CT測量兒童氣管直徑的大小并作相關性分析，旨在建立國內不同體重兒童氣管直徑正常參照值，為氣道狹窄的診斷、手術氣管插管及氣道狹窄手術指征提供依據。

材料與方法

1.病例資料

搜集2012年11月-2013年3月在本院行胸部MSCT平掃和／或增強掃描的病例1200例，根據排除標準共360 例納入本組研究，其中男215 例，女145例，年齡2d～16 歲，中位年齡3 歲，體重3～60kg（17.3±10.0kg），按體重分為6組（表1）。每例病例檢查都經過患兒監護人的知情同意。排除標準為：反復發生的呼吸道感染、喘息或喘鳴，縱膈淋巴結增大，縱膈原發或繼發良、惡性腫瘤，患有任何先天性心臟病，軸面平掃、最小密度投影（MinIP）重組圖上或氣道三維重組圖像上可見氣管狹窄或軟化，橫軸面上氣管形態大部分不規則，有胸部手術史、氣管切開史、氣管外科手術史，有頸部損傷史。本次研究病例疾病譜主要為：初發的呼吸道感染，臨床懷疑氣道異物而不存在異物者，朗格漢斯細胞組織增生癥（Langerhan＇s cell histiocytosis，LCH），外傷，頸胸部以外的腫瘤，結締組織性疾病，膽道閉鎖等。

表1 按體重分組情況

2.檢查方法

所有病例均采用GE LightSpeed 16 層螺旋CT機行胸部CT掃描，按照臨床醫生的要求進行平掃和／或增強掃瞄，增強掃描采用非離子型對比劑。掃描范圍從聲帶下方至橫隔水平，患者取仰臥位，螺距1.75，床速5.62mm／s，薄層層厚1.25mm，掃描完成后在GE AW4.2 工作站上行氣道最小密度投影重組（MinIP），部分行氣道三維重組。能配合的兒童指導其呼吸，在屏氣時掃描；不能配合呼吸運動的患兒掃描期間保持平靜自由呼吸；易哭鬧不能配合檢查的患兒給予水合氯醛（50mg／kg）口服和／或苯巴比妥肌肉注射鎮靜。有研究顯示，最大吸氣末和最大呼氣末氣管大小幾乎保持不變［5］，故可以認為平靜自由呼吸狀態和屏氣狀態下掃描的測量結果是一致的。在保持其他掃描參數不變的情況下，采用管電壓為120kV，管電流隨機選擇20、50、80和100mA 進行掃描。

3.數據測量與圖像分析

在橫軸面4個部位測量氣管直徑大小，分別為胸廓外頸根部（約C6下緣）、胸廓入口處（約T1下緣）、主動脈弓（剛發出大血管）處（約T2下緣）、隆突上方（約T3下緣），測量線垂直于氣管縱軸，測量值精確到0.1mm（圖1）。本次研究僅測量直徑，有研究發現氣管有多種形態，但大部分氣管在橫軸面上是圓形的［6］，并且本研究去除了橫軸面上形態不規則的病例，故認為氣管直徑能夠直接反應氣管大小，而且直徑在臨床上使用也較簡便。采用肺窗（窗位-500 HU，窗寬1300HU）在工作站上進行觀察和測量，Griscom 等［6］提出采用窗位為-500HU、窗寬為1000HU 的肺窗測量氣管大小最合適，故認為本研究的測量結果是可靠的。本研究主要分析性別、年齡、體重與氣道大小的關系。根據改良Zeiberg 評分方法［7］，由兩位有經驗的副主任或主任醫師在不知掃描條件的情況下對同一圖像進行評分及比較，分析兩位醫師評價的一致性；依次對各組不同掃描條件的圖像質量進行評價，得出可接受的最低掃描條件。Zeiberg 評價標準：5 分，界面銳利，無階梯狀偽影、運動偽影或容積缺損；4分，極少的階梯狀偽影、運動偽影或容積缺損；3 分，輕度的階梯狀偽影、運動偽影或容積缺損；2分，顯著的階梯狀偽影、運動偽影或容積缺損；1分，階梯狀偽影或運動偽影引起圖像破裂或圖像對合不良。記錄根據預設掃描條件自動生成的CT容積劑量指數（volume CTdose index，CTDIvol）。

圖1 患者，女，9歲，上肺部少許感染。氣管直徑測量在工作站上放大3倍采用肺窗（窗位-500HU，窗寬1300HU）進行，精確到0.1mm。a）胸廓外頸根部測量示意圖；b）胸廓入口處測量示意圖；c）主動脈弓（剛發出大血管）處測量示意圖；d）隆突上方測量示意圖。

4.統計學分析

采用SPSS 13.0統計軟件進行統計學分析。使用單因素方差分析分別分析各體重組4個不同水平氣管直徑的大小，再分析性別、年齡、體重與氣管大小的關系。假設性別、年齡、體重與氣管直徑均有相關性，使用相關分析與直線回歸分析方法分析這些因素與不同部位氣管直徑大小的關系，并得出影響因素最大者與氣管直徑的線性回歸方程。根據Zeiberg評分方法，分析圖像質量，采用配對Wilcoxon符號秩和檢驗分析兩位醫師對圖像質量評價的一致性。以P＜0.05為差異有統計學意義。

結 果

不同掃描條件下（120kVp，20、50、80和100mA）的圖像評分：20mA 掃描條件下在患兒能夠屏氣時圖像評分均在4分以上，自由呼吸者則多為3分；50mA時圖像質量評分均在4 分以上。單純評價氣道時，120kVp／20mA 的掃描參數能清晰顯示氣道，得分基本為5分。兩位醫師對圖像的評分差異無統計學意義（P＝0.782，Z＝-2.77）。結果表明體重＜25kg時，管電流為20mA 可用于呼吸道疾病的診斷及其他疾病的復查，并且氣道顯示清晰無偽影；體重＞25kg時，管電流為50mA 圖像質量較好，基本滿足診斷需求。

1.不同體重組各水平氣管直徑分析

使用單因素方差分析法分析6個不同體重組4個水平氣管直徑大小，結果見表2。

表2 6個不同體重組4個水平氣管直徑大小 （mm）

結果顯示每組氣管直徑大小自上而下略有增加，且同時使用配對t檢驗（4 個水平氣管直徑大小兩兩配對）分析發現4個水平氣管大小的差異具有統計學意義，對應的t值分別為-14.724、-18.062、-4.620、-9.670、-2.959、-1.975，對應的P值分別為0.000、0.000、0.000、0.000、0.003、0.049。

2.性別、年齡與體重的關系

不同性別其體重差異無統計學意義（兩獨立樣本t檢驗，t＝-1.329，P＝0.185），其中男性體重為（16.76±9.41）kg，女性體重為（18.19±10.80）kg；不同年齡其體重差異具有統計學意義且具有相關性（相關系數r＝0.929，P＝0.00）。

3.各因素與氣管直徑大小的相關性分析

采用相關分析及散點圖分析發現性別與各個部位氣管直徑的大小均無相關性（P值分別為0.154、0.211、0.133、0.900），而年齡、體重與之具有相關性（P值均為0.000），進一步使用多元回歸分析年齡、體重與各水平氣管直徑大小間的相關性，其相關系數見表3。

表3 年齡、體重分別與各個水平氣管直徑大小間的相關系數

由于年齡與體重具有相關性，且體重與氣管直徑大小的相關性更大，為進一步提高相關性的檢驗水準，研究中增加了年齡的平方、年齡的立方、體重的平方、體重的立方等變量，再次使用多元回歸分析，得出的P值中只有體重、體重的平方及體重的立方的P值均小于0.05。最后進一步使用逐步回歸分析得出了體重、體重的平方、體重的立方與各水平氣管直徑的回歸方程：

胸廓外氣管直徑＝1.852×體重-1.870×體重2＋0.935×體重3＋3.143±0.262

胸廓入口處氣管直徑＝1.881×體重-1.763×體重2＋0.783×體重3＋3.334±0.267

主動脈弓處氣管直徑＝1.959×體重-1.902×體重2＋0.850×體重3＋3.398±0.267

隆突上方氣管直徑＝0.291×體重＋5.674±0.539

討 論

兒童氣道病變主要表現為氣道狹窄、特殊氣道形態以及氣道占位，其中，氣道狹窄有先天性和繼發性氣道狹窄。氣道狹窄按部位可分為局限性狹窄和均勻性狹窄，局限性狹窄一般不易漏診，均勻性氣道狹窄因沒有氣道正常參照值參照常致判斷較為困難，而且兒童的氣道直徑也隨著年齡、體重的增長而增大，進一步增加了診斷的難度。

診斷氣道有無狹窄的方式主要包括：高千伏胸片、CT、纖維支氣管鏡、支氣管造影。高千伏胸片由于其可靠性不高現已摒棄不用。支氣管造影是一項傳統的檢查方式，能夠清晰觀察氣管支氣管樹；支氣管鏡能夠直觀地觀察氣管，但此兩種方法均屬侵入性的檢查方法［8］，且檢查條件相對較高，可能產生一定的并發癥，不是篩查的最好方式。MSCT為一種非侵入性檢查方法，空間分辨力高，檢查時間短，能夠同時觀察氣道和肺實質，對病變的定位、范圍等判斷較準確，擁有多種后處理技術（如多平面重組、最小密度投影重組等），現已廣泛運用于臨床。早在20世紀80年代Griscom等［9］就已使用CT掃描測量氣管大小，受設備及技術的限制，當時的掃描時間遠比現在長（約需2s），受呼吸影響較大，因此其研究對象主要是年齡較大的兒童，通過屏氣來減少呼吸運動偽影。本研究中一次掃描時間為0.6s，掃描時間的縮短明顯降低了呼吸運動的影響，指導患兒呼吸也一定程度上降低了呼吸運動的影響，使得測量結果更加準確，并且此次研究納入的患者年齡、體重范圍都較廣，因此代表性較強。Gamsu等［10］認為CT橫軸面上測量的氣管直徑可能會較其他檢查方式如氣管造影和支氣管鏡的偏小，這可能是因為氣管內的黏液在肺窗上呈高密度，也可能與CT掃描技術比如體位不正導致氣管偏斜有關。降低CT掃描的輻射劑量是目前關注的熱點問題，本研究使用不同的管電流，有利于降低患兒所受的輻射劑量。

本研究發現，性別與氣管大小無相關性，而Griscom 等［9］的研究認為在14 歲前氣管前后徑、橫徑、橫斷面積與性別無關，而14歲以后則與性別有關，他們認為男孩在青春期后生長得比女孩快且身高停止增長后氣管還會增粗。此外，本研究結果表明年齡、體重與氣管直徑大小均具有相關性，并且氣管自上而下直徑逐漸增加，這與Chen等［11］的研究結果一致，但之前有研究認為氣管直徑自胸廓入口至隆突上方幾乎沒有變化［6，9］。

本研究存在的一些不足：①嬰幼兒（體重5kg以內）病例數較少，可能研究結果對這部分人群的適用性較低，有待今后擴大樣本量繼續研究；②Chen等［11］認為氣管直徑與身高的相關性較體重大，但本次研究中具有身高數據的病例數較少，所以未分析身高與氣管直徑的相關性，有待進一步研究；③CT輻射劑量受很多因素的影響，主要包括X 線管的電壓、電流、曝光時間、螺距（P）等，目前調節輻射劑量的方式主要是調節管電壓和管電流。降低管電壓和管電流會增加圖像的噪聲，圖像質量降低，目前公認的權衡劑量與圖像質量的原則是國際防護委員會提出的X 線診斷應遵循正當化、防護最優化的原則及北美兒科放射學會提出的ALARA（as low as reasonably achievable）原 則［12］。Suess等［13］提出，不管按年齡、體重、體重指數、腹圍或檢查部位，兒童行CT檢查的管電壓一般選擇80～130kV。Arch等［14］指出，在北美約98%的兒科放射成像采用了按照體重計算的降低管電流時間乘積（mAs）的方法來降低輻射劑量，Lee等［3］提出了按體重調節管電流的方案，認為體重小于40kg 時，使用40mA管電流即可，其它文獻總結探討了更多的關于降低劑量的方法［15-16］。本研究受CT儀器條件限制，僅對管電流進行調整，盡管知曉在一定范圍內降低管電壓能更有效地降低劑量，因為劑量與管電流呈正比關系而與管電壓呈指數關系［17］，因此在降低輻射劑量方面仍有待進一步研究。

本研究得出了體重與氣管直徑的回歸方程，為氣道狹窄的診斷、手術氣管插管及氣道狹窄手術指征提供了依據。Chen等［11］認為先天性心臟病患兒的生長一定程度上會受限，因而與非先天性心臟病兒童的氣管大小可能有差異，這也是本次研究未納入先天性心臟病患兒的原因，更全面、更深入、更準確的研究有待進一步進行。

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