基于MSCT及后處理技術在氣管憩室中的應用進展

付紅江，張崗，梁智博，武繼業，李振山

1. 內蒙古民族大學 呼倫貝爾臨床醫學院，內蒙古 呼倫貝爾 021000；2. 呼倫貝爾市人民醫院 影像科，內蒙古 呼倫貝爾 021000

引言

氣管憩室（Tracheal Diverticulum，TD）是一種累及氣管或支氣管的囊性病變，多為胸部CT偶然發現，少數是做支氣管鏡檢或合并其他疾病時意外發現[1]，通常無臨床癥狀，極少數TD患者具有臨床癥狀及并發癥[2]，盡早發現并診斷TD非常關鍵，而多層螺旋CT（Multi-Slice Spiral CT，MSCT）在TD診斷中發揮著巨大作用。隨著MSCT及其后處理技術投入使用，極大地提高了TD的檢出率，使得人們對TD的認識更加深入，但目前MSCT及其后處理技術仍存在缺陷。本文主要對MSCT及其后處理技術在TD診斷、鑒別診斷、MSCT圖像質量影響因素及手術治療及其預后評估中的應用價值予以綜述，旨在歸納、總結目前MSCT及其后處理技術對TD的應用現狀及進展，為今后TD的診斷及治療提供有益指導。

1 TD概述

隨著影像技術的發展，TD的檢出率呈上升趨勢，在常規胸部CT中約為1%～3%。TD患者的平均年齡約為58歲（范圍16～93歲），男女中發病率目前仍存在一定爭議，可能與選取樣本量大小有關[3-4]。目前已經證實了TD患者可能伴有慢性阻塞性肺疾病（Chronic Obstructive Pulmonary Disease，COPD）這一觀點[5]。晚期肺病囊性纖維化患病人群中TD發病率很高[6]，與TD相關的解剖弱點可能是由于支氣管哮喘惡化而導致氣道壓力持續升高的臨界點[7]。TD分為先天性和后天性TD兩種類型，證實前者主要是由氣管軟骨發育缺陷引起的，起源于膜狀氣管后壁發育過程中的內胚層分化缺陷或胎兒生命第6周氣管軟骨發育過程中的缺陷，可以影響氣管整個解剖結構（呼吸上皮、平滑肌和軟骨）；后者也稱之獲得性TD，且僅包括呼吸道上皮，缺乏典型平滑肌或軟骨，主要是慢性咳嗽、COPD合并氣管壁薄弱導致腔內壓力長期升高引起[8]。有學者認為獲得性TD也可能是外科手術的并發癥或氣管軟化的結果[9]，TD后天形態與氣管創傷、外科手術或肺部疾病有關。而多個獲得性TD是巨氣管支氣管癥的標志，了解TD的發病機制有助于管理和預防其他并發癥的產生[10]。

2 MSCT中TD的影像表現

TD多發于胸廓入口平面氣管旁，先天性TD多位于聲帶下方4～5 cm或者隆突上方，通常位于右側氣管旁[11]，體積小于獲得性TD。而獲得性TD可以發生于任何水平，T1～T3椎體水平之間最多見[12]，由于氣管左后側有食道作為支撐，因此TD多位于氣管右后壁[13]，表現為類圓形或不規則囊狀氣體密度影，呈單一或多發，其壁可厚亦可薄，體積大小不等，多數TD與氣管之間為線形開口，少數為小缺損。

TD的MSCT特征性表現包括氣管或支氣管旁有一個薄壁氣囊、鄰近與管腔有或無相通。因此，尋找TD與氣管或支氣管的交通對于診斷氣管及支氣管憩室至關重要，而MSCT不僅能夠觀察TD的位置、大小、輪廓及壁厚，一定程度上可以顯示TD與氣管及支氣管的細小通道[14]。還能夠動態地評估TD，趙亞春等[15]、江山岳[16]和賀新華等[17]通過MSCT對TD發生、發展、消失及消失后再生等復雜過程進行觀察，證實TD形態與結構隨訪中均可發生變化,部分TD可合并感染或伴有其他疾病，關注TD變化有助于協同評估肺功能變化,對臨床具有一定指導價值。MSCT還能用于區分先天性和獲得性TD病變，這取決于有無軟骨和TD頸部的大小判斷。當MSCT掃描層厚<1 mm時，才能詳細、準確地評價TD，然而軸位MSCT圖像對TD的診斷仍存在局限。同時MSCT對細小的TD、TD與氣管之間的通道顯示比較困難，因為TD與氣管之間通道一般較為細短，走行多樣。周靜然等[18]收集56例TD患者中，MSCT軸位圖像能夠顯示TD與氣管或支氣管之間通道的只有21例，而在其后處理圖像中顯示的卻可以達到40例。不難發現，MSCT后處理技術在TD診斷中極為重要，這為MSCT后處理技術發展提供了推動作用，也對圖像后處理技術提出了更高要求。

3 MSCT在TD鑒別診斷中的運用

根據TD在MSCT中的影像表現及診斷依據，TD需要與縱隔氣腫、肺尖疝、食管憩室及頸部皮下氣腫等疾病進行鑒別。縱隔氣腫和頸部皮下氣腫，常見于急診外傷的患者，可伴有氣胸、肋骨骨折及頸部軟組織損傷等征象，表現為頸部皮下組織、縱隔不規則片狀氣體密度影。由于MSCT檢查時間短、費用相對便宜，對氣體、骨骼及軟組織外傷具有極高的軟組織分辨力，檢出率極高，如果擔心輻射太大，可以選擇低劑量CT掃描[19]。因此，MSCT是診斷縱隔氣腫和頸部皮下氣腫最重要的檢查手段，容易將兩者與TD鑒別出來。肺尖疝是指由于Sibson’s筋膜缺損或薄弱，導致肺組織向上突破致患者頸部呈“山峰”狀改變，基底部與肺組織相延續，通過MSCT掃描可與之鑒別。食管憩室分為幕狀和囊狀憩室，是管壁局部向外膨出的囊狀結構，幕狀憩室的頸部開口較大，垂直向外突出；囊狀憩室上端有細蒂頸部與食管相連，其內可見狹小頸口與之貫通，表現為向下垂的囊狀結構，憩室內可有鋇劑或食物存留。由于氣管與食道位置相近，要求MSCT薄層掃描，才能夠清楚顯示憩室與食道、氣管的關系。此外，TD還要與支氣管囊腫、喉膨出及肺大泡等鑒別。通過MSCT檢查TD不難與這些疾病鑒別。同時，增強CT時TD囊壁無強化也有助于診斷及鑒別。

4 MSCT后處理技術

MSCT后處理技術包括多平面重組（Multi-Planar Reformation，MPR）、 多 層 面 容 積 再 現（Multi-Planar Volume Rendering，MPVR）、 容 積 再 現（Volume Rendering，VR）、曲面重組（Curved Planar Reformation，CPR）、CT仿真內鏡（CT Virtual Endoscopy，CTVE）、表面遮蓋顯示（Surface Shaded Display，SSD）、血管探針技術（Vessel Probe，VP）和能譜CT等技術，主要是利用容積數據進行2D、3D和能譜圖像的后處理加工，此外還包括圖像數據的分割與融合等，其中MPR和CPR屬于2D重組技術，而MPVR、SSD、VR、CTVE及VP屬于3D重組技術。其中MPVR還整合了最大密度投影（Maximum Intensity Projection，MIP）、 最 小 密 度 投 影（Minimum Intensity Projection，Min MIP）或平均密度投影等技術，獲取圖像可以在不同角度觀察和顯示解剖結構及病變。通過這些MSCT后處理重建技術，可以觀察TD發生位置、大小、數目、形態以及它和氣管或支氣管之間的通道等[20-21]，也可以檢出掃描內肺部的重要病變，這極大地提高了TD檢出以及顯示TD整體形態，下面主要對Min MIP、MPR、VR及CTVE后處理技術作重點介紹。

4.1 MPR

MPR目前在MSCT后處理技術中運用最為廣泛，通過MPR技術能夠獲得冠狀層面、矢狀層面和任意角度斜位層面的2D圖像，由于MPR圖像CT值屬性不變，還可以進行CT值測量。目前MPR技術已經廣泛運用于診斷氣管、支氣管病變中，針對TD的診斷，MPR在MSCT后處理技術中檢出率最高，是對MSCT軸位圖像的重要補充，不僅可以將TD進行多個平面重組，還能使憩室的通道與氣管、支氣管之間的開口顯示在同一個平面，這樣有利于憩室與氣管之間通道的顯示[18]，從而提高了TD檢出率。通過不同平面和角度可以很好地顯示憩室內解剖關系，以及病變部位的準確定位，陳七一等[22]收集30例TD患者共60個憩室中，在MPR上所有TD能夠全部顯示，檢出率明顯高于Min MIP、VR及CTVE，與三者存在統計學差異，這更加證實MPR后處理在TD診斷和治療中具有更突出的優點。MPR作為一種新起、無創、簡便的后處理技術，在TD病變的診斷、治療及隨訪等諸多環節中也發揮著重大作用。

4.2 Min MIP和VR

Min MIP主要用于顯示密度明顯低的含氣器官或病變，如胃腸道、支氣管及其病變等。不僅能夠顯示TD的病變形態及輪廓，一定程度上還能將TD與氣管或支氣管之間通道進行顯示，控制好Min MIP 圖像的層厚，通過薄層Min MIP 成像可以最佳地顯示憩室與氣管、支氣管之間的聯系，目前在一些研究中已經獲得了證實[23]，但對TD的檢出率不如MPR。

VR圖像的優點是分辨力高，可以顯示血管、氣管及支氣管等解剖結構及病變，能夠任意角度旋轉與切割，操作方便和適用范圍廣，是目前MSCT 3D圖像后處理最常技術用之一。VR可以對TD進行多角度旋轉與切割，其優點是顯示憩室內部結構，以及憩室與氣管、支氣管之間的通道[20]。江山岳[16]對90例TD進行后處理重建中，常規MSCT軸位圖像顯示TD與氣管或支氣管之間交通僅為41例（45.56%），MPR與VR技術均可以明確72例（80.0%），MPR與VR明確兩者關系比例明顯高于常規軸位圖像（P<0.05），進一步證實MSCT后處理技術的優勢及對TD檢出率具有極大的提高，為臨床針對TD的治療或者手術提供準確依據。憩室與氣管、支氣管之間通道內有時氣體量太少或者被分泌物所堵塞，會阻礙VR對通道的顯示，如果通道一端和（或）兩端開口比較大，或者被氣體充填而被顯示，表現為TD與氣管、支氣管之間的蒂狀突起指向對方，VR能夠間接地提示憩室來源。

4.3 CTVE

CTVE圖像具有很好的軟組織對比度、三維成像能力等優點，與纖維內鏡類似所見，通過CTVE技術能夠重建出空腔、器官或病變內表面的直觀立體視覺效果的圖像，主要用于發現并診斷氣管、支氣管、胃腸道和主動脈等管道竇腔的病變。CTVE不僅可以仿真體積較大的TD內部表現，還能顯示不少氣管或支氣管內部凹陷或者小孔。周靜然等[18]研究的56例TD中，在使用CTVE技術后，顯示氣管和（或）支氣管內表面局部小孔或凹陷者高達35例；賀新華等[17]在78例TD患者檢出和隨訪中，32例TD可以顯示其開口，這些研究證實CTVE在TD檢出中的重要性。CTVE技術操作簡便、無創，具有敏感度、特異度、準確度比較高的特點，而且容易被患者接受，尤其適用于不能耐受內鏡檢查的老年人及小兒患者，具有良好的臨床診斷價值，在臨床上推廣使用極為必要。

總之，MSCT及其后處理技術作為診斷TD最為重要的方法，在進行薄層掃描和軸位圖像觀察下，能夠對TD及其與氣管、支氣管之間進行最大程度地顯示，但缺乏立體感，對TD顯示仍有限制，而MSCT后處理重建技術可作為重要補充。尤其是MPR，使用最廣、操作簡便，MPR對TD的檢出率最高，Min MIP和VR次之，CTVE最低。其中，MPR與VR在顯示TD與氣管或支氣管之間通道時，二者對其顯示率沒有明顯差異，而CTVE在顯示氣管或支氣管內部凹陷或者小孔有很大幫助，能輔助診斷TD。其他后處理重建技術運用較少，在TD檢出率方面報道很少。

5 MSCT發展及存在的缺陷

20世紀70年代，世界上首臺CT設備正式誕生，經過了將近50年發展，由當初掃描時間長、數據采集有限、圖像質量差到如今掃描時間短、影像質量高、診斷準確率高，CT診斷檢查技術得到了巨大發展[24]。尤其是MSCT問世，更是對傳統影像技術的重大革新，MSCT是指安裝有多排探測器的螺旋CT設備，具有X線利用率高、定位更準確、掃描速度快、無創、準確率高及分辨率高等優勢[25]，是診斷大多數疾病的最重要手段，尤其是TD的診斷，為臨床診治提供更加準確的依據。

MSCT在使用中也暴露出諸多缺點：① 輻射劑量遠高于普通X放射線，一直困擾著大多數患者，同時多數患者胸部檢查方式以胸片為主，這極大地限制了TD的檢出，因此對低劑量CT的更大范圍推廣使用提出了訴求；② 現有MSCT技術對細小的TD診斷仍然有限，檢出率有待提高；③ 目前MSCT后處理技術沒有充分挖掘，一些后處理技術開展很少，有望進一步開展研究，同時為MSCT后處理重建技術在其他疾病中使用作先期準備； ④ 目前影像技術及診斷與臨床醫生沒有達成共識，缺乏溝通協調，進一步地整合臨床科室與影像技術及診斷迫在眉睫。

6 影響MSCT圖像質量因素

由于TD極容易被忽視或誤診，為了提高TD的檢出，除了影像醫師在診斷中要特別謹慎之外，嚴格控制圖像質量也很重要。MSCT檢查時，其中偽影、掃描中組織和掃描噪聲、部分容積效應及相機曝光參數等因素對圖像質量影響較大，今后的工作中需要采取有力控制的措施。

首先，減少偽影的干擾，患者隨身金屬物品、呼吸運動、患者體位不正及掃描儀參數不合理設置等均會導致偽影，需要正確設置掃描參數及規范掃描，最大限度降低患者呼吸運動偽影。其次，降低容積效應，TD容易受到胸廓及周圍組織影響，而不能準確顯示病變的形態及位置，與容積效應和密度及相機曝光參數有關，需要根據 CT相機數目和膠片型號準確設置參數，將曝光參數調至最佳，酌情改變掃描野，或者提高照射量，盡量減少掃面層厚度，預防容積效應產生。最后，組織噪聲和掃描設備噪聲對成像質量也有影響，二者可以限制 CT設備空間分辨程度，從而引起噪聲，需要引起重視?？傊?，圖像質量是疾病檢出的重要保障，降低圖像質量對疾病的干擾，影像科醫師可以對疾病做出最佳的診斷，降低誤診和漏診，提高疾病的檢出率。

7 總結與展望

近年來，TD診斷方法包括胸片、支氣管造影、術中病理、支氣管鏡檢以及MSCT。而胸片受本身圖像重疊影響，TD顯示率極低；支氣管造影、術中病理及纖維支氣管鏡檢屬于侵入性操作，并不是診斷TD的首選方法。而MSCT屬于無創檢查，適用范圍廣，對TD檢出率高，MSCT及其強大后處理重建技術幾乎可以替代支氣管造影、支氣管鏡檢查，成為診斷TD最可靠、實用的檢查方法，在TD的分類、診斷、鑒別診斷及手術治療術前、術后評估及復發中已經得到廣泛認可[26-29]，值得大范圍推廣使用。

綜上所述，MSCT及其后處理技術是診斷TD最常用、最可靠的檢查手段，具有其掃描速度快、準確率高、分辨率高、定位更準確、適用更廣泛及無創等優點。盡管存在一定的缺陷，仍然不可替代。對于MSCT及其后處理技術在TD中使用的最終目的，是為了進一步提高TD的檢出率及伴隨疾病或并發癥的評估，使臨床醫生對TD產生更深刻的認識和關注度。先期對TD的進行適當干預，在進行治療時，保證治療方案的最優化，最大限度地降低患者痛苦及經濟負擔。