肺压缩容积影像学测量方法

魏仁国(综述)，谭利华(审校)

(湖南省湘西自治州人民医院影像中心，湖南吉首416000)

气胸包括自发性气胸与外伤性气胸两类。气胸治疗方式的选择除与气胸的类型、原因有关外，还与气胸量或肺组织被压缩的程度有直接关系。气胸量是临床决定是否进行闭式引流或者开放手术的重要依据之一［1，2］，也是法医临床司法鉴定中重伤确定的重要依据［3］。目前临床上测量气胸后肺组织的压缩程度或者气胸容积有多种方法，现综述气胸后肺组织压缩程度或气胸量(容积)的测量方法，并对各种方法的优缺点进行描述。

1 目测法

目测法有两种，都是根据站立位后前位胸片上气胸所占胸廓径线在全胸廓径线的比率来推测气胸的大约程度。

一种方法是气胸宽度测量法。这一方法将胸腔与肺都看成一近似立方体。因此，胸腔容积约等于胸腔宽度的立方。气胸占胸腔容量=(单侧胸腔直径3－肺直径3)/单侧胸腔直径3。根据这一原理推算出单侧胸腔外侧边缘至气胸内缘肺边缘的距离为1 cm时，气胸约占单侧胸腔容量的25%;距离为2 cm时，气胸约占单侧胸腔容量的50%。一般将单侧气胸量＞50%的气胸诊断为大量气胸［3］。另一种方法是根据气胸带占该侧肺野的比例来估计肺压缩率，即气胸带占肺野外1/4带，肺被压缩约35%;气胸占肺野外1/3带时，肺被压缩约50%，气胸占肺野外1/2带时，肺被压缩约75%［4］。

这两种目测法简便易行，能满足临床诊治的基本需要，在日常工作中仍很常用。但是，该种方法粗糙，结果误差大，未考虑胸腔与肺系不规则容积这一事实;不同的观察者对结果的判断亦有差异。王成林［5］将目测法的结果与CT实测值相比发现，目测法结果误差高达46．2%。

2 面积法与体积法

2．1 面积法 面积法由 Kircher等［6］于1954年提出。具体方法是在胸片上将肺野及胸腔轮廓转化成规则的矩形，即在肺萎缩后的肺尖部、肺底、肺外缘中点及在胸骨中线处分别划出该侧胸腔、萎缩肺组织边缘相应的水平线和垂直线，四条线相交形成矩形，测量矩形的长度a和高度b，两者相乘分别得出患侧胸廓面积与患侧萎缩肺的面积。肺被压缩的比率=(患侧胸廓面积－患侧肺的面积)/患侧胸廓面积×100%(图1)［7］。这种方法操作并不简单，结果也不够准确。Collins等［8］的研究结果，也证实了面积法的不准确性。王文元等［9］认为，这种方法仅涉及二维信息，没能考虑到肺组织、胸廓的三维立体形态及包裹性气胸或液气胸对结果的影响，准确性不高。吴小芹等［10］将面积法与CT测量结果比较，发现两者误差达10%～15%。目前面积法已被其他方法取代。

2．2 体积法 体积法应用割补法［7］，从肺尖、膈顶作水平线，肺门及肺野(胸壁)外缘作垂直线，将略似圆锥形的胸腔转化成椭圆形或圆柱形，一侧胸腔(或肺组织)看成圆柱体的一半，测得该侧胸腔(R)和压缩后肺组织的水平距离(r)作为圆锥体的半径，垂直距离H(h)作为圆柱体的高，根据圆柱体体积的计算公式，分别算出同侧胸腔的体积(πR2H/2)，萎缩肺组织的体积(πr2h/2)，则肺萎缩程度=(πR2H/2－πr2h/2)/πR2H/2 =(R2H － r2h)/R2H × 100%(图2)［7］。吴小芹等［10］分析这种方法测得的结果与CT实测值比较大致接近，误差约5%。但是这种方法操作及计算均较复杂，测量画线点无法统一，不同的操作人员实测结果也不一致，对于不规则形态或者包裹性气胸不适用，同样，这种方法也没有考虑到患者胸廓因素的影响，故其精确性仍未得到公认。

图1 面积法

图2 体积法

3 平均胸膜间距离法(Rhea法)

根据Barnhard等［11］描述的原理，将肺及胸腔看成一个五面的椭圆形圆锥体，分别测量肺尖部、压缩肺上半部分及压缩肺下半部分脏、壁层胸膜间的距离，求出三处距离的平均值，然后在制定好的平均距离值与肺压缩比例值对照表中直接读出百分比数值即可。1982年Rhea等［12］运用此法测量气胸，认为是一种简单易行的方法，其准确性也较高。2006年Kelly等［13］研究发现，该方法对于测算少量气胸时，其误差是可以接受的，但对于测量较大量的气胸，其结果会明显低估气胸的容积。

4 三线法

1995年，Collins等［8］利用螺旋CT测量的气胸容积作为参照标准，在同一患者的胸片上设定的3个固定点脏壁层胸膜间距离之和与CT实测体积值行相关回归方程分析，得出一计算公式，即肺萎缩程度Y=4．2+［4．7 ×(A+B+C)］。其中 A 表示气胸后肺尖部脏壁层胸膜间的垂直距离，B表示萎缩肺上半部分中点处脏壁层胸膜间的距离;C表示萎缩肺下半部分中点处脏壁层胸膜间的距离(图3)［8］，4．2表示回归方程截距，4．7表示回归方程常数。2006年Kelly等［13］对其准确性作了进一步的验证和肯定，认为Collins法是一种很好的在胸片上测量气胸后肺萎缩程度的方法，尤其是当较大量的气胸时更为准确有效。

图3 三线的测量

使用三线法时要注意以下几点:①后前位直立胸片;②球管与胶片之间的距离为1．8288 m(尽量减少图像的变异);③深吸气后摄片。Druda等［14］研究认为，在吸气相和呼气相胸片上测量自发性气胸的比例时其结果是有差别的，呼气相比吸气相平均要大9%。Seow等［15］认为，虽然直立位呼气相和吸气相胸片发现气胸的敏感性相同，但是患者首次检查有无气胸应以吸气相胸片为首选。

王蕾等［7］也根据这一原理求出了国人胸片上三线法气胸肺萎缩程度的计算公式，即 Y=2．20+［3．65×(A+B+C)］。与 Collins法不同的是国人胸片球管与胶片距离是1．5 m，参照的气胸体积实测值不是来源于CT，而是用胸片上的体积法代替CT实测值。目前尚无人对王蕾的方法进行验证或提出质疑。

三线法都是在胸部平片上进行测算，并且只要测量三个固定点之间的距离之和，操作起来简便快捷，其准确性也较面积法精确，与体积法更接近，并且具有临床可操作性。但是三线法测算时不同的医师对三个固定点的选择及线段的长短测量均会产生误差，对于不规则形态或者液气胸、包裹性气胸等不适用，并且同样没有考虑胸廓畸形等因素对结果的影响，所以仍存在不足之处。

5 CT测量法

以上所述的五种方法都是希望在胸部平片上发现一种简单实用的方法。随着螺旋CT的普及，电脑软件的不断开发和应用，以CT图片为基础的测量气胸的准确性已经得到了公认。早在1993年，Engdahl等［16］就利用人工肺气胸模型研究和证实了CT扫描后电脑测量容积的准确性，在模型研究组显示人工气胸计算的容积与CT扫描后计算的容积一致性高(r=0．99);在患者研究组中用两种X线计算方法得出的结果与CT扫描后计算结果相比一致性差(r=0．71)，提出要谨慎使用X线平片来计算气胸后肺组织被压缩的程度。

2008 年，Cai等［17］利用多层螺旋 CT(multidetector row computed tomography，MDCT)机上的软件系统，开发和证实了一种自动化计算机测量容积系统。在Cai的研究中，使用两种研究对象，一是用三只实验猪制造人工气胸后进行测量研究;二是用68例外伤后气胸患者作为研究对象。MDCT计算机容积自动测量系统测量气胸的容积分五个步骤:显示双侧胸膜腔区域→探查气胸区→分区和标记气胸带→删除假阳性区域→测量并报告气胸容积，并用3D法显示。用猪作实验时，把猪处死后双侧胸膜腔均植入一根16F导管，并将导管固定在体表的软组织上，然后从导管人工注入气体制造人工气胸，每次注射量为25 mL，等量不断递增，直到总量达600 mL为止。每次注射后都进行MDCT扫描，扫描后的图像进行两种方法的测量，一种是由放射科医师利用计算机工作站的容积测量法手工测算出每次的气胸总量，另一种方法是用计算机容积自动测量系统测量气胸的容积。将每次体外注入气体量的容积和放射科医师测量的容积结果分别作为体外的参照标准和体内的参照标准，并分别与计算机容积自动测量系统测量气胸容积的结果相比较，其相关系数分别是0．997和0．999;在外伤患者试验组，首先进行MDCT扫描，然后分别由放射科医师测算出每例的气胸总量和用计算机容积自动测量系统测量气胸的容积，将两者的结果进行对比分析，其相关系数为0．999。2011年，Cai［18］将同一方法应用于儿童气胸容积测量，手动法与自动法比较，相关系数亦达0．99。这充分说明其设计的气胸容积自动测量程序具有很高的准确性。另外，CT计算机工作站上手动测量每例患者的气胸容积所需时间为30～60 min，而计算机自动测量程序测量每例所需时间仅需2～5 min，大大提高了效率，完全适用于急症患者。这种方法的主要局限性是必须用MDCT机进行扫描和相应的计算机软件。在一些没有条件的医院无法推广应用。

总之，目前对气胸的测量方法很多，螺旋CT测量气胸的容积的准确性已得到肯定，但是在后前位胸片上测量气胸后肺组织的压缩程度仍然没有一种简便、实用、准确有效的方法。随着临床医师对气胸治疗方法的选择更加精确，法医临床“人体损伤程度鉴定标准若干条文的理解与适用”［3］的推广应用，气胸容积的测量可能会更加受到关注。

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