肺部振动反应成像系统在呼吸系统疾病诊断中的应用

肺部振动反应成像系统在呼吸系统疾病诊断中的应用 � � 作者单位: 650032昆明,成都军区昆明总医院呼吸内科 赵生涛 (综述 ),刘 � 翱 (审校 ) [关键词 ] � 肺部振动反应成像; 呼吸系统疾病诊断;应用 中图分类号 � R 445� � 文献标识码 � A 文章编号 � 1004 � 0188( 2010) 12 � 1383 � 02� � do:i 10. 3969 / .j issn. 1004 � 0188. 2010. 12. 056 � � 自听诊器发明以来, 临床医师通过对心、肺等器官所发 出的声音听诊从而对疾病作出判断, 因没有量化的统一标 准, 所以一定程度上限制了其作用的发挥。 21世纪初一种 振动反应成像技术 ( v ibra tion response im ag ing, VR I)应用于 肺部疾病诊治, 这就是被称作 VRIxp的肺部呼吸成像系统, 这项新技术拓展了人们对肺部疾病的认识。 1� VRIxp成像原理及图像分析 1. 1� 成像原理 � 肺部呼吸音由空气湍流和肺与气道的振动 产生, 当气流在较大和中等的气道中达到临界速度时, 就会 产生湍流, 而振动受到肺组织结构、功能、性质的影响, 在频 率、强度、空间和时间方面会有不同的改变。这种振动能量 经肺和胸壁传导至皮肤, 其振幅因其在肺和气道内的位置、 吸气与呼气方式的不同而变化, VR Ixp就是通过吸气相 和呼气相呼吸振动产生的能量来形成肺部动态图像。一些 肺部疾病, 影响了气道物理特性,改变气流的强度和频率, 并 造成肺组织不同部位或同部位不同时间振动能量的变化, 从 而被 VR Ixp系统所捕捉而形成特定图像。 1. 2� 图像分析 � 检查者分析图像主要从振动能量曲线、最 大能 量桢 ( max energy fram e, MEF )、肺部 定 量 数 据 ( quantitative lung da ta, QLD )、干湿啰音检测及全程动态观察 图像几方面着手。振动能量曲线是记录连续 12 s内各呼吸 周期振动能量随时间变化的曲线,理想的振动能量曲线为光 滑连续, 各呼吸周期曲线相似, 有双峰 (吸气峰高于呼气峰 ) 类似动脉压波形, 12 s内约 3~ 4个呼吸周期, 每个周期 3~ 4 s左右, 没有平台、阶梯、尖峰等异常改变。MEF指 VRIxp 系统计算出的在自动选中的帧范围内,肺部具有最大振动能 量的单帧, 一定程度上反映该次记录周期双肺能量对比情 况。QLD是由 VR Ixp系统计算出振动反应能量在双肺各相 对区域分布的百分比, QLD值可大致反映该肺野肺组织呼 吸振动能量变化情况。VR Ixp自动检测患者肺部干、湿啰音 出现的时间和位置, 并通过图像上相应位置和时间点 (帧 ) 的红点 (干啰音 )或蓝点 (湿啰音 )显示。全程动态观察主要 观察双肺渐变性、同步性、有无跳跃、图像延迟及优势相反等 现象。 2� VRIxp在呼吸系统疾病中的应用 2. 1� VR Ixp技术合理性研究 � M ehta等 �1 对 VR Ixp灰阶绘 图的准确性进行了研究, 结果发现 VR Ixp能精确显示 97% 灰阶变化, 研究哮喘不同时期的定量数值,整体信号处理准 确率为 97% , 结为 VRIxp能准确地把信号绘制成灰阶图像。 De llinger等 �2 和 Ram等 �3 通过研究也认为, VR Ixp是一种可 靠的且敏感性较高的技术。 2. 2� 在气流受限疾病中的应用 � 国内侯小萌等 �4 研究了 64例哮喘患者、20例慢性阻塞性肺疾病 ( ch ronic obstructive pulmonary d iseases, COPD )患者的 VRI图像, 发现 VRI曲线 异常、跳跃感、MEF形态异常及干啰音计数这 4个变量在应 用支气管舒张剂前后 2次观测的差异在哮喘组有明显统计 学意义。W ang等 �5 研究认为吸 /呼振动峰值比及吸 /呼时间 比在气流受限疾病组与非气流受限疾病组中存在显著差别, 通过观察这两个指标有助于从现为急性呼吸困难的患者 中甄别判断是否存在气流受限。 Guntupalli等 �6 研究了老年支气管哮喘及 COPD患者的 VRI图像,发现在吸入短效支气管舒张剂后, 支气管哮喘患 者的 VRI图像明显改善, COPD则改善不明显。W ang等 �7 研究支气管哮喘急性发作期和临床缓解期 VRI图像的特 点。结果发现, 正常人中左右两肺的能量振动峰 ( energy v ibration peaks, EVPs)基本同步, 而支气管哮喘急性发作期 左右两肺明显不同步,在哮喘急性发作缓解后, EVPs同步性 改善明显。 2. 3� 在胸膜腔疾病中的应用 � Anantham等 �8 比较 VRI图 像与 X线胸片 ( CXR )、床旁超声检查、胸水引流量的关系, 认为 VRI可以用于胸腔积液的定性和定量诊断, 但对少量 胸水的敏感性较差。B lanco等 �9 研究发现, CXR显示气胸 侧相应的 VRI振动减低,且 VRI能够反映治疗后 CXR的改 善程度。 2. 4� 在气管内异物诊断中的应用 � Bentur�10 等报道了 6名 可疑气管内异物的患儿与 3名正常对照儿童 VRI图像,发现 其中 3名可疑患儿的 VR I图像明显存在左右差别,最终经气 管镜证实有气管内异物。另 3名疑似气管内异物患儿及 3 名正常对照儿童 VRI图像无异常, 气管镜也未发现异常。 但是该研究的问题是, 3名确诊气管内有异物的患儿中, 1名 患儿 VRI图像提示患侧肺振动能量减弱, 而另 2名患儿的 VRI图像提示患侧肺振动能量增强。研究者认为,如果异物 部分阻塞于大气道,会产生单向活瓣作用, 导致肺部振动能 量增强,如气道被完全堵塞则患侧肺振动能量减弱。该研究 提示,双肺 VR I图像的不对称性对提示气管内存在异物更 有意义。 2. 5� 在肺炎中的应用 � Mor等 �11 研究认为 VRI可以用于 区分肺炎和健康人。B artziokas等 �12 报道了一项研究, 6名 肺科专家从 VRI量化数据、呼吸音分布的同步性、MEF与 CXR一致性 3个方面对 20名健康成人和 23名肺炎患者的 VRI图像进行盲法分析, 结果发现, 以 CXR作标准, 肺科专 家根据 VRI图像诊断肺炎的准确率在 80%以上, 因此, 认为 VRI图像与 CXR诊断肺炎的一致性较好。 2. 6� 在机械通气中应用 � C ine ll等 �13 研究发现, 在不慎插 入食管的机械通气中,振动主要在上肺野, 认为 VRI图像在 !1383!西南国防医药 2010年 12月第 20卷第 12期 食管内或气管内插管的机械通气方面有鉴别意义。 Jean 等 �14 研究了双腔插管单侧肺通气的 VR I图像, 发现在单肺 通气时, VR I用较大、较暗的图像来识别通气肺, 非通气肺振 动极弱。 Lev等 �15 研究了在机械通气患者中, 增加呼气末正压 ( positive end � expiratory pressure, PEEP )肺部声音分布从肺 尖至横膈有明显变化 (P < 0. 05), 在单侧肺病变患者中, 患 肺变化明显, 健肺变化不明显; 不同 PEEP下 ,肺部声音分布 无明显差异。 Dellinger等 �16 对 38名机械通气的患者在潮 气量相同的情况下, 分别采用辅助容量控制 ( assist vo lum e contro,l VC)、辅助压力控制 ( ass ist pressure contro,l PC )和压 力支持 ( pressure support, PS)三种模式通气, 记录并比较其 VR I图像, 发现与 VC相比, PS与 PC通气模式下振动向肺的 下方移动, 其机制可能与患者与呼吸机的同步性更好、横膈 向下运动幅度更大以及减速气流波形有关。 2. 7� 气管镜检查治疗中的应用 � 气管镜介入治疗常用冷 冻、氦激光、超声及气管支架植入等方法 ,对大气道阻塞如中 央型肺癌进行治疗, 但其缺乏评价治疗效果的客观方法。 Becker等 �17 研究发现, VR I能可靠地反映中央气道阻塞患 者的阻塞位置, 并能准确评价介入治疗的疗效。 2. 8� 在肺移植术的应用 � Bodm annl等 �18 研究了 55例肺移 植病例的 VRI图像, 其鉴别中央气道阻塞准确性为 89%。 K rame r等 �19 对 37例单侧肺移植患者的 VR I图像和同位素 肺灌注扫描试验结果进行了分析, 发现二者有很好的相关 性, 有助于单侧肺移植后的评价和随访。 3� VRI应用前景 振动反应成像技术作为一种全新的诊断技术,具有操作 简单、安全、无辐射等优点, 且能反映肺组织结构和 (或 )功 能的变化, 因此,在肺部疾病的诊疗中有一定意义,也显示美 好的应用前景。但 VRI目前缺乏统一的判断标准, 下一步 研究重点应着重在寻找特征性的 VRI指标, 并制定肺部疾 病的相应判定标准。 ∀参考文献# �1 � M eh ta A C, GatM, M ann S. 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