基于MSCT及后处理技术在气管憩室中的应用进展

付红江，张岗，梁智博，武继业，李振山

1. 内蒙古民族大学 呼伦贝尔临床医学院，内蒙古 呼伦贝尔 021000；2. 呼伦贝尔市人民医院 影像科，内蒙古 呼伦贝尔 021000

引言

气管憩室（Tracheal Diverticulum，TD）是一种累及气管或支气管的囊性病变，多为胸部CT偶然发现，少数是做支气管镜检或合并其他疾病时意外发现[1]，通常无临床症状，极少数TD患者具有临床症状及并发症[2]，尽早发现并诊断TD非常关键，而多层螺旋CT（Multi-Slice Spiral CT，MSCT）在TD诊断中发挥着巨大作用。随着MSCT及其后处理技术投入使用，极大地提高了TD的检出率，使得人们对TD的认识更加深入，但目前MSCT及其后处理技术仍存在缺陷。本文主要对MSCT及其后处理技术在TD诊断、鉴别诊断、MSCT图像质量影响因素及手术治疗及其预后评估中的应用价值予以综述，旨在归纳、总结目前MSCT及其后处理技术对TD的应用现状及进展，为今后TD的诊断及治疗提供有益指导。

1 TD概述

随着影像技术的发展，TD的检出率呈上升趋势，在常规胸部CT中约为1%～3%。TD患者的平均年龄约为58岁（范围16～93岁），男女中发病率目前仍存在一定争议，可能与选取样本量大小有关[3-4]。目前已经证实了TD患者可能伴有慢性阻塞性肺疾病（Chronic Obstructive Pulmonary Disease，COPD）这一观点[5]。晚期肺病囊性纤维化患病人群中TD发病率很高[6]，与TD相关的解剖弱点可能是由于支气管哮喘恶化而导致气道压力持续升高的临界点[7]。TD分为先天性和后天性TD两种类型，证实前者主要是由气管软骨发育缺陷引起的，起源于膜状气管后壁发育过程中的内胚层分化缺陷或胎儿生命第6周气管软骨发育过程中的缺陷，可以影响气管整个解剖结构（呼吸上皮、平滑肌和软骨）；后者也称之获得性TD，且仅包括呼吸道上皮，缺乏典型平滑肌或软骨，主要是慢性咳嗽、COPD合并气管壁薄弱导致腔内压力长期升高引起[8]。有学者认为获得性TD也可能是外科手术的并发症或气管软化的结果[9]，TD后天形态与气管创伤、外科手术或肺部疾病有关。而多个获得性TD是巨气管支气管症的标志，了解TD的发病机制有助于管理和预防其他并发症的产生[10]。

2 MSCT中TD的影像表现

TD多发于胸廓入口平面气管旁，先天性TD多位于声带下方4～5 cm或者隆突上方，通常位于右侧气管旁[11]，体积小于获得性TD。而获得性TD可以发生于任何水平，T1～T3椎体水平之间最多见[12]，由于气管左后侧有食道作为支撑，因此TD多位于气管右后壁[13]，表现为类圆形或不规则囊状气体密度影，呈单一或多发，其壁可厚亦可薄，体积大小不等，多数TD与气管之间为线形开口，少数为小缺损。

TD的MSCT特征性表现包括气管或支气管旁有一个薄壁气囊、邻近与管腔有或无相通。因此，寻找TD与气管或支气管的交通对于诊断气管及支气管憩室至关重要，而MSCT不仅能够观察TD的位置、大小、轮廓及壁厚，一定程度上可以显示TD与气管及支气管的细小通道[14]。还能够动态地评估TD，赵亚春等[15]、江山岳[16]和贺新华等[17]通过MSCT对TD发生、发展、消失及消失后再生等复杂过程进行观察，证实TD形态与结构随访中均可发生变化,部分TD可合并感染或伴有其他疾病，关注TD变化有助于协同评估肺功能变化,对临床具有一定指导价值。MSCT还能用于区分先天性和获得性TD病变，这取决于有无软骨和TD颈部的大小判断。当MSCT扫描层厚<1 mm时，才能详细、准确地评价TD，然而轴位MSCT图像对TD的诊断仍存在局限。同时MSCT对细小的TD、TD与气管之间的通道显示比较困难，因为TD与气管之间通道一般较为细短，走行多样。周静然等[18]收集56例TD患者中，MSCT轴位图像能够显示TD与气管或支气管之间通道的只有21例，而在其后处理图像中显示的却可以达到40例。不难发现，MSCT后处理技术在TD诊断中极为重要，这为MSCT后处理技术发展提供了推动作用，也对图像后处理技术提出了更高要求。

3 MSCT在TD鉴别诊断中的运用

根据TD在MSCT中的影像表现及诊断依据，TD需要与纵隔气肿、肺尖疝、食管憩室及颈部皮下气肿等疾病进行鉴别。纵隔气肿和颈部皮下气肿，常见于急诊外伤的患者，可伴有气胸、肋骨骨折及颈部软组织损伤等征象，表现为颈部皮下组织、纵隔不规则片状气体密度影。由于MSCT检查时间短、费用相对便宜，对气体、骨骼及软组织外伤具有极高的软组织分辨力，检出率极高，如果担心辐射太大，可以选择低剂量CT扫描[19]。因此，MSCT是诊断纵隔气肿和颈部皮下气肿最重要的检查手段，容易将两者与TD鉴别出来。肺尖疝是指由于Sibson’s筋膜缺损或薄弱，导致肺组织向上突破致患者颈部呈“山峰”状改变，基底部与肺组织相延续，通过MSCT扫描可与之鉴别。食管憩室分为幕状和囊状憩室，是管壁局部向外膨出的囊状结构，幕状憩室的颈部开口较大，垂直向外突出；囊状憩室上端有细蒂颈部与食管相连，其内可见狭小颈口与之贯通，表现为向下垂的囊状结构，憩室内可有钡剂或食物存留。由于气管与食道位置相近，要求MSCT薄层扫描，才能够清楚显示憩室与食道、气管的关系。此外，TD还要与支气管囊肿、喉膨出及肺大泡等鉴别。通过MSCT检查TD不难与这些疾病鉴别。同时，增强CT时TD囊壁无强化也有助于诊断及鉴别。

4 MSCT后处理技术

MSCT后处理技术包括多平面重组（Multi-Planar Reformation，MPR）、 多 层 面 容 积 再 现（Multi-Planar Volume Rendering，MPVR）、 容 积 再 现（Volume Rendering，VR）、曲面重组（Curved Planar Reformation，CPR）、CT仿真内镜（CT Virtual Endoscopy，CTVE）、表面遮盖显示（Surface Shaded Display，SSD）、血管探针技术（Vessel Probe，VP）和能谱CT等技术，主要是利用容积数据进行2D、3D和能谱图像的后处理加工，此外还包括图像数据的分割与融合等，其中MPR和CPR属于2D重组技术，而MPVR、SSD、VR、CTVE及VP属于3D重组技术。其中MPVR还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术，获取图像可以在不同角度观察和显示解剖结构及病变。通过这些MSCT后处理重建技术，可以观察TD发生位置、大小、数目、形态以及它和气管或支气管之间的通道等[20-21]，也可以检出扫描内肺部的重要病变，这极大地提高了TD检出以及显示TD整体形态，下面主要对Min MIP、MPR、VR及CTVE后处理技术作重点介绍。

4.1 MPR

MPR目前在MSCT后处理技术中运用最为广泛，通过MPR技术能够获得冠状层面、矢状层面和任意角度斜位层面的2D图像，由于MPR图像CT值属性不变，还可以进行CT值测量。目前MPR技术已经广泛运用于诊断气管、支气管病变中，针对TD的诊断，MPR在MSCT后处理技术中检出率最高，是对MSCT轴位图像的重要补充，不仅可以将TD进行多个平面重组，还能使憩室的通道与气管、支气管之间的开口显示在同一个平面，这样有利于憩室与气管之间通道的显示[18]，从而提高了TD检出率。通过不同平面和角度可以很好地显示憩室内解剖关系，以及病变部位的准确定位，陈七一等[22]收集30例TD患者共60个憩室中，在MPR上所有TD能够全部显示，检出率明显高于Min MIP、VR及CTVE，与三者存在统计学差异，这更加证实MPR后处理在TD诊断和治疗中具有更突出的优点。MPR作为一种新起、无创、简便的后处理技术，在TD病变的诊断、治疗及随访等诸多环节中也发挥着重大作用。

4.2 Min MIP和VR

Min MIP主要用于显示密度明显低的含气器官或病变，如胃肠道、支气管及其病变等。不仅能够显示TD的病变形态及轮廓，一定程度上还能将TD与气管或支气管之间通道进行显示，控制好Min MIP 图像的层厚，通过薄层Min MIP 成像可以最佳地显示憩室与气管、支气管之间的联系，目前在一些研究中已经获得了证实[23]，但对TD的检出率不如MPR。

VR图像的优点是分辨力高，可以显示血管、气管及支气管等解剖结构及病变，能够任意角度旋转与切割，操作方便和适用范围广，是目前MSCT 3D图像后处理最常技术用之一。VR可以对TD进行多角度旋转与切割，其优点是显示憩室内部结构，以及憩室与气管、支气管之间的通道[20]。江山岳[16]对90例TD进行后处理重建中，常规MSCT轴位图像显示TD与气管或支气管之间交通仅为41例（45.56%），MPR与VR技术均可以明确72例（80.0%），MPR与VR明确两者关系比例明显高于常规轴位图像（P<0.05），进一步证实MSCT后处理技术的优势及对TD检出率具有极大的提高，为临床针对TD的治疗或者手术提供准确依据。憩室与气管、支气管之间通道内有时气体量太少或者被分泌物所堵塞，会阻碍VR对通道的显示，如果通道一端和（或）两端开口比较大，或者被气体充填而被显示，表现为TD与气管、支气管之间的蒂状突起指向对方，VR能够间接地提示憩室来源。

4.3 CTVE

CTVE图像具有很好的软组织对比度、三维成像能力等优点，与纤维内镜类似所见，通过CTVE技术能够重建出空腔、器官或病变内表面的直观立体视觉效果的图像，主要用于发现并诊断气管、支气管、胃肠道和主动脉等管道窦腔的病变。CTVE不仅可以仿真体积较大的TD内部表现，还能显示不少气管或支气管内部凹陷或者小孔。周静然等[18]研究的56例TD中，在使用CTVE技术后，显示气管和（或）支气管内表面局部小孔或凹陷者高达35例；贺新华等[17]在78例TD患者检出和随访中，32例TD可以显示其开口，这些研究证实CTVE在TD检出中的重要性。CTVE技术操作简便、无创，具有敏感度、特异度、准确度比较高的特点，而且容易被患者接受，尤其适用于不能耐受内镜检查的老年人及小儿患者，具有良好的临床诊断价值，在临床上推广使用极为必要。

总之，MSCT及其后处理技术作为诊断TD最为重要的方法，在进行薄层扫描和轴位图像观察下，能够对TD及其与气管、支气管之间进行最大程度地显示，但缺乏立体感，对TD显示仍有限制，而MSCT后处理重建技术可作为重要补充。尤其是MPR，使用最广、操作简便，MPR对TD的检出率最高，Min MIP和VR次之，CTVE最低。其中，MPR与VR在显示TD与气管或支气管之间通道时，二者对其显示率没有明显差异，而CTVE在显示气管或支气管内部凹陷或者小孔有很大帮助，能辅助诊断TD。其他后处理重建技术运用较少，在TD检出率方面报道很少。

5 MSCT发展及存在的缺陷

20世纪70年代，世界上首台CT设备正式诞生，经过了将近50年发展，由当初扫描时间长、数据采集有限、图像质量差到如今扫描时间短、影像质量高、诊断准确率高，CT诊断检查技术得到了巨大发展[24]。尤其是MSCT问世，更是对传统影像技术的重大革新，MSCT是指安装有多排探测器的螺旋CT设备，具有X线利用率高、定位更准确、扫描速度快、无创、准确率高及分辨率高等优势[25]，是诊断大多数疾病的最重要手段，尤其是TD的诊断，为临床诊治提供更加准确的依据。

MSCT在使用中也暴露出诸多缺点：① 辐射剂量远高于普通X放射线，一直困扰着大多数患者，同时多数患者胸部检查方式以胸片为主，这极大地限制了TD的检出，因此对低剂量CT的更大范围推广使用提出了诉求；② 现有MSCT技术对细小的TD诊断仍然有限，检出率有待提高；③ 目前MSCT后处理技术没有充分挖掘，一些后处理技术开展很少，有望进一步开展研究，同时为MSCT后处理重建技术在其他疾病中使用作先期准备； ④ 目前影像技术及诊断与临床医生没有达成共识，缺乏沟通协调，进一步地整合临床科室与影像技术及诊断迫在眉睫。

6 影响MSCT图像质量因素

由于TD极容易被忽视或误诊，为了提高TD的检出，除了影像医师在诊断中要特别谨慎之外，严格控制图像质量也很重要。MSCT检查时，其中伪影、扫描中组织和扫描噪声、部分容积效应及相机曝光参数等因素对图像质量影响较大，今后的工作中需要采取有力控制的措施。

首先，减少伪影的干扰，患者随身金属物品、呼吸运动、患者体位不正及扫描仪参数不合理设置等均会导致伪影，需要正确设置扫描参数及规范扫描，最大限度降低患者呼吸运动伪影。其次，降低容积效应，TD容易受到胸廓及周围组织影响，而不能准确显示病变的形态及位置，与容积效应和密度及相机曝光参数有关，需要根据 CT相机数目和胶片型号准确设置参数，将曝光参数调至最佳，酌情改变扫描野，或者提高照射量，尽量减少扫面层厚度，预防容积效应产生。最后，组织噪声和扫描设备噪声对成像质量也有影响，二者可以限制 CT设备空间分辨程度，从而引起噪声，需要引起重视。总之，图像质量是疾病检出的重要保障，降低图像质量对疾病的干扰，影像科医师可以对疾病做出最佳的诊断，降低误诊和漏诊，提高疾病的检出率。

7 总结与展望

近年来，TD诊断方法包括胸片、支气管造影、术中病理、支气管镜检以及MSCT。而胸片受本身图像重叠影响，TD显示率极低；支气管造影、术中病理及纤维支气管镜检属于侵入性操作，并不是诊断TD的首选方法。而MSCT属于无创检查，适用范围广，对TD检出率高，MSCT及其强大后处理重建技术几乎可以替代支气管造影、支气管镜检查，成为诊断TD最可靠、实用的检查方法，在TD的分类、诊断、鉴别诊断及手术治疗术前、术后评估及复发中已经得到广泛认可[26-29]，值得大范围推广使用。

综上所述，MSCT及其后处理技术是诊断TD最常用、最可靠的检查手段，具有其扫描速度快、准确率高、分辨率高、定位更准确、适用更广泛及无创等优点。尽管存在一定的缺陷，仍然不可替代。对于MSCT及其后处理技术在TD中使用的最终目的，是为了进一步提高TD的检出率及伴随疾病或并发症的评估，使临床医生对TD产生更深刻的认识和关注度。先期对TD的进行适当干预，在进行治疗时，保证治疗方案的最优化，最大限度地降低患者痛苦及经济负担。