影像學(xué)檢查對胸腔積液定量分析的應(yīng)用進(jìn)展

【摘要】 胸腔積液是臨床上常見的一種癥候，以胸膜腔內(nèi)病理性液體積聚為特征，多系統(tǒng)、多器官的疾病均可引發(fā)。胸腔積液的量化對患者管理具有重要意義，可直接關(guān)系到患者治療方案的確定及療效的判定。目前，胸腔積液的診斷主要基于影像技術(shù)，影像學(xué)檢查不僅能準(zhǔn)確顯示胸腔積液有無，而且能進(jìn)行胸腔積液的定量估測。此外，精確的胸腔積液定量分析可以為臨床治療方案選擇提供可靠的影像依據(jù)。本文旨在綜述目前影像學(xué)檢查對于胸腔積液定量分析的應(yīng)用進(jìn)展。

【關(guān)鍵詞】 胸腔積液 定量分析 X線 計算機斷層掃描 超聲

Application Progress of Imaging Examination in the Quantitative Analysis of Pleural Effusion/LOU Jing， FANG Caiyun， LIU Dao’an， ZHANG Shigong， WANG Jun. //Medical Innovation of China， 2024， 21（24）： -179

[Abstract] Pleural effusion is a common clinical symptom characterized by accumulation of pathological fluid in the pleural cavity， which can be caused by diseases of multiple systems and organs. The quantification of pleural effusion is of great significance to the management of patients and can directly relate to the determination of the treatment plan and the evaluation of the curative effect. At present， the diagnosis of pleural effusion is mainly based on imaging techniques. Imaging examination can not only accurately show the presence or absence of pleural effusion， but also quantitatively estimate pleural effusion. In addition， accurate quantitative analysis of pleural effusion can provide a reliable image basis for the selection of clinical treatment protocol. This article aims to review the current application progress of imaging examination in quantitative analysis of pleural effusion.

[Key words] Pleural effusion Quantitative analysis X-ray Computed tomography Ultrasound

First-author's address： Department of Medical Imaging， Guang’anmen Hospital， Jinan Hospital， Jinan 250012， China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2024.24.040

胸腔積液是以胸膜腔內(nèi)病理性液體積聚為特征的一種常見臨床癥狀，其產(chǎn)生與許多肺部、胸膜或肺外疾病有關(guān)[1]，胸腔積液的顯示有助于更好的指導(dǎo)臨床治療。如何定量分析胸腔積液亦是臨床醫(yī)師關(guān)注的重要問題。目前，胸腔積液的診斷主要基于各種影像學(xué)技術(shù)，包括胸部X線檢查、超聲檢查、計算機斷層掃描（CT）檢查。其中，超聲能準(zhǔn)確顯示約100 mL的胸腔積液，具有定量準(zhǔn)確的優(yōu)點，但是，在檢測過程中會受到皮下脂肪的干擾，造成偽影等狀況，有一定的應(yīng)用局限性。MRI可以提供最佳顯示結(jié)果，但是實際應(yīng)用中費用較昂貴，掃描過程對患者有一定要求且需無相應(yīng)的MRI掃描禁忌證，一般患者不推薦做首選檢查。目前，CT診斷作為一種圖像診斷方法已經(jīng)被國內(nèi)外公認(rèn)，具有較高的診斷準(zhǔn)確度和合理的檢查成本，也是評估胸腔積液量及指導(dǎo)胸腔穿刺最常用方法[2-3]。胸腔積液量的計算可能會直接影響疾病的治療進(jìn)展和計劃調(diào)整，并指導(dǎo)臨床是否進(jìn)行胸膜穿刺[4]。另外，量化胸腔積液的量及其對藥物治療的反應(yīng)是臨床醫(yī)生特別關(guān)注的問題。本文就目前影像學(xué)檢查對胸腔積液定量研究的應(yīng)用進(jìn)展予以綜述。

1 胸腔積液定量分析的研究意義

胸腔積液量的判斷方法，主要是通過輔助檢查進(jìn)行判斷，最常用的是胸部X線、CT和超聲檢查，這些檢查已成為胸腔積液成像及指導(dǎo)胸腔穿刺術(shù)的主要工具。一種典型的方法是站立位后前胸部X線，約200 mL時，在后前投影上可以看到胸腔積液，表現(xiàn)為新月形；約500 mL時，半橫膈膜消失；當(dāng)胸腔積液量小于200 mL時，只有在側(cè)位胸部X線片拍攝時才能檢測到；當(dāng)積液量約50 mL時，可見肋膈后溝的新月形陰影[5]。對于仰臥位患者，尤其是重癥監(jiān)護(hù)室的患者，檢測胸腔積液的一個好方法是胸膜腔超聲檢查，胸腔積液的量化可以通過方程y=47.6X-837計算，其中y是預(yù)測的胸腔積液量的體積，單位為mL，X是超聲測量的胸腔積液片層的最大厚度，單位為mm[6]。然而，當(dāng)胸腔積液的量超過300 mL時，這些方法可能都不夠準(zhǔn)確，如胸部X線檢查時，胸腔積液圖像因患者而異，積液的形狀可能會不規(guī)則變形，不能用新月形來準(zhǔn)確描述，因此，數(shù)據(jù)集的分散性將增加，從而導(dǎo)致顯著的偏差。

胸腔積液會影響氣體交換、血流動力學(xué)穩(wěn)定性和呼吸運動，可能會引起患者胸痛、呼吸困難、咳嗽、睡眠質(zhì)量差等癥狀[7-8]，從而增加患者死亡率。胸膜穿刺術(shù)可以緩解呼吸困難，是醫(yī)學(xué)中常用的治療選擇[9]，胸腔積液量的多少決定了是否可以進(jìn)行穿刺引流。因此，對于胸腔積液的定量分析也是治療中至關(guān)重要的一步，若對胸腔積液量的測定不準(zhǔn)確，在穿刺過程中可能會出現(xiàn)氣胸、出血等。此外，并非所有胸腔積液患者都需要穿刺引流，隨著時間的推移，對于胸腔積液量的重復(fù)測量也有助于后續(xù)的隨訪和監(jiān)測[10]。

目前，大多數(shù)放射科醫(yī)生使用主觀系統(tǒng)對胸腔積液量的大小進(jìn)行分級，如“少”“中等”“多”[11]。盡管放射科醫(yī)生會針對每個級別設(shè)置個人閾值，但這無法準(zhǔn)確地傳達(dá)給臨床醫(yī)生或患者。因此，添加具體的體積描述能夠提供更有價值的臨床意義。準(zhǔn)確測量胸腔積液的體積具有以下臨床價值和意義：一是可以準(zhǔn)確了解胸腔積液的生長情況，從而有助于幫助臨床上區(qū)分良惡性胸腔積液；二是可以協(xié)助臨床醫(yī)生選擇治療方案，胸腔積液的體積可能會直接影響疾病的治療，以及是選擇穿刺引流術(shù)還是保守治療；三是可以幫助臨床醫(yī)生評估對胸腔積液的治療效果，特別是定量評估胸腔積液的吸收情況，同時，治療也可以根據(jù)胸腔積液量的變化進(jìn)行調(diào)整；四是可以為相關(guān)科學(xué)研究提供定量評估胸腔積液的方法。因此，準(zhǔn)確計算胸腔積液量對患者管理和輔助臨床工作具有重要作用。

2 胸腔積液影像學(xué)定量分析的研究現(xiàn)狀

2.1 超聲

2.1.1 普通灰階超聲 超聲檢查具有簡單易行、可重復(fù)性高等特點，已被廣泛用于胸腔積液的定位和定量。楊雨田等[12]計算了超聲前后測量的腋后線最大深徑X1和腋中線最大高度X2，取二者之間的差值并計算穿刺抽液體積。對二者之間的差值與穿刺抽液體積進(jìn)行多元線性回歸分析，建立了多元線性回歸方程：胸腔積液量=-249.872 4+9.607 5X1+6.090 1X2，用于前瞻性預(yù)測胸腔積液量。他們的研究表明，胸腔積液量與X1和X2之間存在良好的相關(guān)性，預(yù)測的胸腔積液量與實際穿刺抽取的胸腔積液量非常接近。然而，在這項研究中，使用超聲測量來估計胸腔積液量對于包裹性胸腔積液有一定局限性，因為胸膜粘連有時會讓滲出物復(fù)雜化。Hassan等[13]測試了先前研究中采用超聲提出的估計胸腔積液量的方程，并直接比較了不同的計算模型。他們只測試了簡單測量的方程，最終發(fā)現(xiàn)預(yù)測胸腔積液量最準(zhǔn)確方程是（H+D）×70，最簡單但準(zhǔn)確的方程為H×100（其中H是積液的橫向高度，D是肺底與橫膈膜圓頂頂點之間的距離）。然而，這項研究是為危重、臥位患者開發(fā)的方程，并將胸腔積液的排出量作為參考，這可能會影響方程的可靠性，尤其是如果應(yīng)用于坐位的患者。Remérand等[14]使用前瞻性研究方法評估多平面超聲測量胸腔積液量的準(zhǔn)確性，發(fā)現(xiàn)胸腔積液量等于膈肌中點至臟層胸膜處無回聲深度、椎旁無回聲區(qū)長度和面積的乘積，然后將超聲計算的積液量與胸腔引流或胸部CT的結(jié)果進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)該方法測量的積液量與其胸腔引流和胸部CT得出的積液量密切相關(guān)。然而，使用肺部超聲測量進(jìn)行評估在很大程度上依賴于觀察者，并且獲得橫向超聲視圖很重要，因為傾斜偏差往往高估了胸腔積液量。

2.1.2 其他超聲檢查技術(shù) Wu等[15]前瞻性分析了疑似輕度胸腔積液的患者，并進(jìn)行了彩色多普勒超聲檢查以確定是否存在液體彩色信號，以及穿刺抽吸以驗證胸腔積液的真實存在。研究表明，彩色多普勒超聲檢測胸腔積液出現(xiàn)液體顏色征象的敏感度為89.2%，這表明彩色多普勒超聲有較高的敏感度，是實時灰階超聲診斷微量或包裹性積液的有用輔助診斷工具。Capper等[16]使用經(jīng)食管超聲心動圖對冠脈搭橋術(shù)后胸部閉合前的患者進(jìn)行了胸腔積液定量研究，他們將50 mL生理鹽水等分注入胸膜腔，直到經(jīng)食管超聲心動圖能夠檢測到，然后測量胸腔積液的最大橫截面積[CSA（max）]和軸向長度（AL），胸腔積液體積=CSA（max）×AL，通過公式計算的結(jié)果與實際體積相接近，CSA（max）×AL可以為胸腔積液提供一個相當(dāng)準(zhǔn)確的定量值。Howard等[17]應(yīng)用經(jīng)食管超聲心動圖對心力衰竭引起慢性胸腔積液的心臟手術(shù)患者進(jìn)行了積液定量研究，并記錄了胸腔積液的CSA（max），患者均行胸腔積液外科引流，并記錄引流液體的總量。在log-log圖上分析數(shù)據(jù)，得出胸腔積液量的估算公式=4.5×CSA（max）3/2。然而，經(jīng)食管超聲心動圖檢測到的圖像不能忽略胸膜中的液體體積，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)的潛在偏差和固有分散。因此，對胸腔積液量估算公式的臨床應(yīng)用性還有待進(jìn)一步研究。

2.2 CT

CT在臨床實踐中是檢測胸腔積液的高度敏感和特征性指標(biāo)，可反映胸腔積液的衰減程度并顯示反應(yīng)性胸膜增厚或增強，在胸腔積液診斷中的應(yīng)用價值得到了證明[18]，CT可以準(zhǔn)確地檢測出常規(guī)胸部X線或超聲無法確定的病變，如腫塊、結(jié)節(jié)和鈣化，為了解胸腔積液的性質(zhì)提供有價值的信息[19]。Hazlinger等[20]對CT掃描進(jìn)行了平面測量，并在矢狀面和橫向掃描平面上進(jìn)行了二維重建。他們將單個平面測量值與CT三維重建獲得的胸腔積液體積進(jìn)行了統(tǒng)計學(xué)比較，并得到了所有測量值及其組合的回歸方程：胸腔積液體積=0.365×b3-4.529×b2-88.377（b是在積液深度最高的橫向掃描中垂直于頂部胸膜測量的尺寸），發(fā)現(xiàn)體積與單個平面測量之間最準(zhǔn)確的相關(guān)性是b。因此，他們設(shè)計了一種簡單的方法，將CT掃描的單個平面測量值轉(zhuǎn)換為胸腔積液的體積，并創(chuàng)建了最佳單平面測量的表格表達(dá)式。嚴(yán)超貴等[21]采用胸腔積液CT橫斷面最大深度（H）和矢狀面最大縱向累及長度（L）兩項指標(biāo)來預(yù)測胸腔積液量。他們隨機選擇70%的樣本作為訓(xùn)練樣本，其余樣本作為驗證樣本，采用多重線性回歸方法建立了預(yù)測模型，即胸腔積液量=0.016 88H+0.005 78L+4.197 38，決定系數(shù)R2=0.929。得出結(jié)論，當(dāng)H在16.1～182.0 mm，L在124.8～294.0時，可以使用該回歸方程預(yù)測胸腔積液量的自然對數(shù)值，并經(jīng)過反對數(shù)轉(zhuǎn)換得到胸腔積液量。Mergo等[22]建議測量單次CT掃描中積液的最大深度（d）和積液的最大長度（l），以估計胸腔積液的體積，公式為：胸腔積液體積=d2×l。但由于單層選定不同導(dǎo)致d值不同，造成定量測量的誤差較大。陳莉等[23]在CT軸位圖像上分別于膈頂、隆突下及主動脈弓下三個平面測量胸腔積液最低點到胸腔最低點的距離，然后將所測得的體積分別于三個不同平面的胸腔積液層厚進(jìn)行回歸分析，以獲得回歸方程。得出所有回歸模型都是顯著的，胸腔積液的厚度能夠預(yù)測胸腔積液量，尤其是隆突下平面的徑線更能準(zhǔn)確反映胸腔積液量（R2=0.924）。

Guo等[24]探討采用64層CT容積技術(shù)測量胸腔積液容積的可行性，并分析游離胸腔積液容積與不同胸腔積液直徑的相關(guān)性。研究發(fā)現(xiàn)，CT容積技術(shù)可以準(zhǔn)確測量胸腔積液患者的容積，可以使用線性回歸方程[胸腔積液容積=158.16 d-116.01（d為胸腔積液最大深度）]來估計胸腔積液量。Yan等[25]評價胸腔積液量對早期急性胰腺炎的價值。他們通過系統(tǒng)軟件將選定感興趣區(qū)中CT值為50～100 HU的視為胸腔積液，并匯總所有的感興趣區(qū)和總切片厚度，從而獲得胸腔積液總量。然而，這種采用CT值“擴張”的方法也存在一定誤差，導(dǎo)致胸腔積液分組差異，研究結(jié)果出現(xiàn)一些偏差。胸部CT可以直接反映胸腔積液的情況，有利于病情的診斷，在評估胸腔積液的患者中起著重要的作用[26]。上述研究均基于胸部CT對胸腔積液提出的定量方法，但目前尚無統(tǒng)一的胸腔積液定量判斷標(biāo)準(zhǔn)。

3 總結(jié)與展望

早期運用胸部正位X線檢查方法測量胸腔積液較為普遍，其以肋骨為基準(zhǔn)水平進(jìn)行粗略估測，并提出胸腔積液少、中、多的分級概念，該估算法簡單易掌握，但粗略不準(zhǔn)確，無法精確的量化顯示胸腔積液量。超聲提出了估算胸腔積液量的方程，但運算過程較復(fù)雜，在實際工作中無法達(dá)成統(tǒng)一共識，量化的可靠性有待參考。近年來，胸腔積液體積的CT影像學(xué)評估發(fā)生了顯著變化，尤其運用各種CT二維、三維重建技術(shù)獲得的測量方法，能簡便的估算胸腔積液多少。然而，胸腔積液體積的精確測定仍然具有簡便、統(tǒng)識的挑戰(zhàn)性。筆者認(rèn)為，通過國內(nèi)外學(xué)者的共同努力，隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，開發(fā)半自動或全自動分割的容量測定是未來研究方向。隨著CT容積工具的可及性，胸腔積液的定量容積報告將變得更加簡便易行，為臨床治療決策的制訂提供依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] HENSCHKE C I，DAVIS S D，ROMANO P M，et al.The pathogenesis， radiologic evaluation， and therapy of pleural effusions[J].Radiologic Clinics of North America，1989，27（6）：1241-1255.

[2] EVANS A L，GLEESON F V.Radiology in pleural disease： state of the art[J].Respirology，2004，9（3）：300-312.

[3] JANY B，WELTE T.Pleural effusion in adults-etiology， diagnosis， and treatment[J].Deutsches Arzteblatt International，2019，116（21）：377-386.

[4] MAMMARAPPALLIL J G，ANDERSON S A，DANELSON K A，et al.Estimation of pleural fluid volumes on chest radiography using computed tomography volumetric analysis： an update of the visual prediction rule[J].Journal of Thoracic Imaging，2015，30（5）：336-339.

[5] BLACKMORE C C，BLACK W C，DALLAS R V，et al.Pleural fluid volume estimation： a chest radiograph prediction rule[J].Acad Radiol，1996，3（2）：103-109.

[6] EIBENBERGER K L，DOCK W I，AMMANN M E，et al.

Quantification of pleural effusions： sonography versus radiography [J].

Radiology，1994，191（3）：681-684.

[7] CARTAXO A M，VARGAS F S，SALGE J M，et al.

Improvements in the 6-min walk test and spirometry following thoracentesis for symptomatic pleural effusions[J].Chest，2011，139（6）：1424-1429.

[8] MARCONDES B F，VARGAS F，PASCHOAL F H，et al.Sleep in patients with large pleural effusion： impact of thoracentesis[J].Sleep Breath，2012，16（2）：483-489.

[9] ESTENNE M，YERNAULT J C，DE TROYER A.Mechanism of relief of dyspnea after thoracocentesis in patients with large pleural effusions[J].Am J Med，1983，74（5）：813-819.

[10] BIBBY A C，DORN P，PSALLIDAS I， et al.ERS/EACTS statement on the management of malignant pleural effusions[J].European Journal of Cardio-Thoracic Surgery，2019，55（1）：116-132.

[11] MOY M P，LEVSKY J M，BERKO N S，et al.A new， simple method for estimating pleural effusion size on CT scans[J].Chest，2013，143（4）：1054-1059.

[12]楊雨田，張冬妮，趙依娜，等.應(yīng)用超聲檢查對胸腔積液的定量研究[J].齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院學(xué)報，2006，27（4）：445.

[13] HASSAN M，RIZK R，ESSAM H，et al.Validation of equations for pleural effusion volume estimation by ultrasonography[J].Journal of Ultrasound，2017，20（4）：267-271.

[14] REMéRAND F，DELLAMONICA J，MAO Z，et al.Multiplane ultrasound approach to quantify pleural effusion at the bedside[J].Intensive Care Medicine，2010，36（4）：656-664.

[15] WU R G，YANG P C，KUO S H，et al."Fluid color" sign： a useful indicator for discrimination between pleural thickening and pleural effusion [J].J Ultrasound Med，1995，14（10）：767-769.

[16] CAPPER S J，ROSS J J，SANDSTR?M E，et al.Transoesophageal echocardiography for the detection and quantification of pleural fluid in cardiac surgical patients [J].British Journal of Anaesthesia，2007，98（4）：442-446.

[17] HOWARD A，JACKSON A，HOWARD C，et al. Estimating the volume of chronic pleural effusions using transesophageal echocardiography[J]. Journal of Cardiothoracic and Vascular Anesthesia，2011，25（2）：229-232.

[18] KE Z X，XIONG J X，HU J，et al.Risk Factors and management of postoperative pancreatic fistula following pancreaticoduodenectomy： single-center experience[J].Current Medical Science，2019，39（6）：1009-1018.

[19] SYER T，ARNOLD D T，PATOLE S，et al.Investigation of a unilateral pleural effusion： What CT scan coverage is optimal？[J].Thorax，2020，75（6）：503-505.

[20] HAZLINGER M，CTVRTLIK F，LANGOVA K，et al.

Quantification of pleural effusion on CT by simple measurement [J].

Biomed Pap Med Fac Univ Palacky Olomouc Czech Repub，2014，158（1）：107-111.

[21]嚴(yán)超貴，霍夢娟，范淼，等.CT定量測量成人游離性胸腔積液的歸一化方程[J].中山大學(xué)學(xué)報（醫(yī)學(xué)科學(xué)版），2016，37（5）：781-785.

[22] MERGO P J，HELMBERGER T，DIDOVIC J，et al.New formula for quantification of pleural effusions from computed tomography[J].Journal of Thoracic Imaging，1999，14（2）：122-125.

[23]陳莉，呂發(fā)金，張麗娟，等.胸腔積液量的多層螺旋CT定量研究[J].臨床放射學(xué)雜志，2012，31（6）：809-811.

[24] GUO Z J，LIN Q，LIU H T，et al.The preliminary exploration of 64-slice volume computed tomography in the accurate measurement of pleural effusion[J].Acta Radiologica，2013，54（7）：765-769.

[25] YAN G，LI H，BHETUWAL A，et al.Pleural effusion volume in patients with acute pancreatitis： a retrospective study from three acute pancreatitis centers [J].Ann Med，2021，53（1）：2003-2018.

[26] HOOPER C，LEE Y C，MASKELL N.Investigation of a unilateral pleural effusion in adults： British thoracic society pleural disease guideline 2010[J].Thorax，2010，65（S2）：114-117.

（收稿日期：2024-01-12） （本文編輯：陳韻）

*基金項目：山東省中醫(yī)藥科技項目（M-2023044）；濟南市衛(wèi)健委科技發(fā)展計劃項目（2023-1-41）

①廣安門醫(yī)院濟南醫(yī)院（濟南市中醫(yī)醫(yī)院）醫(yī)學(xué)影像科 山東 濟南 250012

通信作者：王軍