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就是通过记录吸气相
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
, 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。
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(收稿日期: 2010 � 04 � 29� 修回日期: 2010 �05 � 04)
!1384! 西南国防医药 2010年 12月第 20卷第 12期