[Аннотация] Цель Изучить диагностическую ценность методов постобработки изображений многослойной спиральной компьютерной томографии для выявления туберкулеза бронхов и проанализировать результаты диагностики в сравнении с результатами бронхоскопии. Методы Используя многослойный спиральный компьютерный томограф, 50 пациентов с бактериологическим исследованием и подтвержденным бронхиальным туберкулезом с помощью бронхоскопии были отобраны для проведения компьютерной томографии легких, а объемное отображение (VR), проекция максимальной плотности (MIP), мультипланарная реконструкция (MPR) и виртуальная бронхоскопия (VE) были выполнены рабочей станцией для наблюдения морфологии и выравнивания каждого бронхиального сегмента. Результаты в 98% случаев соответствовали визуализации туберкулеза бронхов. Заключение Частота выявления туберкулеза бронхов при постобработке изображений многослойной спиральной компьютерной томографии сходна с таковой при бронхоскопии, что может обеспечить более адекватную визуализационную основу для выявления соответствующих поражений и составления клинических планов лечения. Хоу Дай Лунь, отделение медицинской визуализации, Шаньдунская грудная больница
[Ключевые слова] туберкулез бронхов, многослойная спиральная компьютерная томография, трехмерная реконструкция
Значение постобработки изображений при многосрезовой спиральной КТ-реконструкции туберкулеза бронхов
[Цель: изучить особенности многосрезовой спиральной КТ изотропного сканирования при туберкулезе бронхов, изучить клиническое значение. Метод: многосрезовая спиральная КТ была выполнена у 50 взрослых пациентов с туберкулезом бронхов, подтвержденным бактериологическим исследованием и бронхоскопией. Им была выполнена спиральная КТ легких. Все оригинальные изображения были переданы на рабочую станцию для обработки изображений. Для исследования были получены изображения с наилучшими показателями MPR, MIP, VR, VE. Для наблюдения всех характеристик изображения бронхиальных ветвей. Заключение: Изображения мультисрезовой спиральной компьютерной томографии могут точно продемонстрировать туберкулез бронхов, и ——————— Ключевые слова】：туберкулез бронхов；мультисрезовая спиральная компьютерная томография；трехмерная реконструкция В 1698 году Мортон[1] впервые предложил туберкулезный бронхит, поражение которого в основном происходит в трахее и слизистой или подслизистой оболочке бронхов, также известный как эндобронхиальный туберкулез (ЭБТБ), на самом деле поражение может затрагивать мышечный слой и хрящи бронхов, а также может инвазировать трахею, что сейчас называется трахео-бронхиальным туберкулезом. В последние годы отмечается рост заболеваемости туберкулезом бронхов, и около 10%-20% пациентов с активным туберкулезом могут иметь вовлечение трахеи и бронхов [2], но из-за отсутствия специфичности клинической картины положительный результат анализа мазка мокроты невысок. МСКТ обладает высоким пространственным и временным разрешением и имеет преимущество при отображении поражений бронхов. Большинство бронхов проходит по продольной оси, а исходные изображения являются поперечными, в основном можно наблюдать только короткую ось бронхов, что не способствует всестороннему обзору просвета и стенки бронхов, и методы постобработки могут компенсировать это. Метод постобработки изображений позволяет наблюдать поражения легких с любой плоскости, наблюдать морфологию бронхов в параллельных плоскостях по любой длинной оси бронха, наблюдать внутреннюю стенку бронха, видеть утолщение стенки, сужение просвета, повышенную плотность, негладкую поверхность, обструкцию и сужение, искажение и деформацию и т.д., а также наблюдать количество и протяженность поражений, увеличение лимфатических узлов и сопутствующую ситуацию в легком с общей перспективы, что более благоприятно для Это не является хорошим средством диагностики туберкулеза бронхов и может предоставить подробную информацию о визуализации для лечения. Наше исследование является попыткой улучшить чувствительность и специфичность МСКТ для диагностики туберкулеза бронхов путем постобработки изображений. 1 Информация и методы 1.1 Объект исследования В общей сложности 100 пациентов, 60 мужчин и 40 женщин, в возрасте 20-80 лет, поступивших в нашу больницу, у которых был диагностирован туберкулез бронхов по результатам бактериологического исследования и бронхоскопии, были отобраны для лечения с помощью обычной и расширенной МСКТ грудной клетки. 1.2 Оборудование и методы визуализации Использовался компьютерный томограф GE LightSpeed 16, спиральное сканирование, матрица 512×512, напряжение трубки 120кв, ток трубки 120мАс, толщина сканирующего слоя 5,0мм, шаг 1,375. Методы постобработки изображений: исходные изображения передавались на рабочую станцию с толщиной слоя реконструкции 1,25 мм и интервалом реконструкции 1,25 мм. Реконструированные данные изображения загружались в 3D интерфейс, и проводилась MPR бронхов, подозрительных на аномалии на поперечных изображениях, (1), корональная и сагиттальная MPR для наблюдения гиларных лимфатических узлов и внутрилегочных очагов туберкулеза; (2), путем регулировки угла базовой линии MPR, чтобы показать Длинная ось «целевого» бронха использовалась для наблюдения за изменениями стенок и просвета долевых и сегментарных бронхов. Затем целевой бронх подвергался виртуальной бронхоскопии для визуализации бронхиальной выстилки и состояния просвета. В данном исследовании наблюдался только главный бронх и каждая доля и сегмент бронха. В качестве контрольной группы использовались изображения поперечного сечения, а в качестве экспериментальной — изображения поперечного сечения в сочетании с обработанными изображениями. Любой случай со стенозом бронхов, утолщением стенок, ателектазом легких, увеличением илеарных лимфатических узлов и внутрилегочными очагами туберкулеза считался положительным, процентное соотношение рассчитывалось и анализировалось с помощью статистического программного обеспечения SPSS. Бронхиальные лимфатические узлы вручную позиционируются на изображении поперечной оси для создания виртуальной бронхоскопической симуляции просвета бронхов с целью точного определения местоположения увеличенных лимфатических узлов. 2 Результаты 2.1 Изобразительные характеристики обычных поперечных снимков КТ и постпроцессированных изображений грудной клетки (см. таблицу 1) Презентация изображения Неравномерный стеноз бронхов (см. рис. 1) Неравномерное утолщение стенки протока (см. рис. 2) сегментарный и лобарный ателектаз легких (см. рисунок 3) Увеличение легочных подколенных лимфатических узлов внутрилегочные очаги туберкулеза Поражение не обнаружено контрольная группа 69 (69%) 56 (56%) 53 (53%) 51 (51%) 88 (88%) 18 (18%) экспериментальная группа 98 (98%) 90 (90%) 55 (55%) 51 (51%) 90 (90%) 2 (2%) Полученные данные были сравнены с помощью статистического программного обеспечения SPSS13.0, и процент положительных результатов в двух группах был значительно выше, чем в контрольной группе. 2.2 Сравнение результатов виртуальной бронхоскопии с результатами фиброоптической бронхоскопии (см. таблицу 2)
Микроскопическая презентация Протоковый стеноз (рис. 1, 3)
Утолщение стенки протока (рис. 2) Патологические изменения в стенке протока (изъязвление, закупорка и т.д.) (рис. 3) Хрящевое кольцо трахеи
Фиброоптическая бронхиальная эндоскопия
77 (77%)
0 75 (75%) 19 (19%) Виртуальная бронхоскопия 73 (73%) 36 (36%) 62 (62%) 2 (2%) Виртуальная бронхоскопия существенно не отличалась от фиброоптической эндоскопии в диагностике сужения просвета и изъязвления стенки; при фиброоптической бронхоскопии было трудно наблюдать однородное утолщение стенки бронхов, тогда как при виртуальной бронхоскопии это было возможно; фиброоптическая эндоскопия была значительно лучше виртуальной бронхоскопии в диагностике поражений хрящевых колец трахеи. 2.3 Бронхоскопическое исследование (см. таблицу 3) Бронхоскопические проявления Застой и отек слизистой оболочки бронхов (см. рис. 1d)
изъязвление слизистой оболочки бронхов, некроз (см. рис. 2d) Гранулематозная пролиферация (см. рис. 4d) рубцовый стеноз (см. рисунок 3д) Отсутствие или разрушение хрящевых колец в стенке Количество случаев (%) 71 (71%) 65 (65%) 57 (57%) 49 (49%) 19 (19%) Бронхоскопические проявления в основном представлены застоем и отеком слизистой оболочки бронхов, казеозным некрозом слизистой и/или подслизистой оболочки, мелкими язвами или узелками, различной степени сужения просвета, разрастанием туберкулезной грануляционной ткани, утолщением стенки, сужением рубца, закупоркой служебного просвета и, в редких случаях, дефектами или разрушением хрящевых колец трахеи и стенки бронхов; для подтверждения диагноза туберкулеза трахеи и бронхов ткань берется для патологоанатомического исследования при микроскопии. 3 Обсуждение 3.1 Что касается диагностики бронхиального туберкулеза. 3.1.1 Лабораторные испытания Туберкулез бронхов (ТББ) относится к туберкулезу, возникающему в трахее, слизистой, подслизистой и эпителии (хрящевой и фиброзной ткани) бронхов и является внелегочным туберкулезом. Установлено, что около 10-40% пациентов с активным туберкулезом легких имеют ТББ в качестве осложнения[3] , и около 60-70% пациентов с туберкулезом в сочетании с ТББ имеют положительную мокроту, 25-30% — отрицательную мокроту, а остальные являются Пациенты с простым ЭБТБ, т.е. ЭБТБ без явных активных туберкулезных поражений, обнаруженных в легких, составляют приблизительно 5-10% всех ЭБТБ. Поэтому пациент с положительной мокротой на туберкулез не имеет значения для диагностики туберкулеза бронхов. Человек без явных туберкулезных поражений в легких и с неоднократно положительной мокротой полезен для диагностики туберкулеза бронхов, если у него есть клинические симптомы и визуализационные проявления туберкулеза бронхов. 3.1.2 Диагностическая роль и недостатки фиброоптической бронхоскопии при туберкулезе бронхов Фиброоптическая бронхоскопия позволяет визуализировать сужение и обструкцию пораженных бронхов, четко определить застой слизистой, отек, казеозный некроз, изъязвление и образование грануляционной ткани, а также позволяет одновременно проводить промывание, чистку, биопсию тканей и культуру мокроты [5, 6], но в то же время она имеет определенные недостатки. Трудно наблюдать за длиной суженной или обструктивной трахеи и состоянием постстенотического бронха, невозможно наблюдать бронх в целом и обнаружить диссеминированные поражения в легком. Недавно разработанный ультратонкий бронхоскоп имеет меньший внешний диаметр и позволяет наблюдать периферические бронхи легкого, но его аспирационная способность соответственно снижена, а визуализация значительно ухудшается из-за небольшого количества крови и выделений вокруг дыхательных путей, что осложняется тенденцией периферических дыхательных путей к коллапсу во время аспирации. 3.1.3 Имиджирование Обычная рентгенограмма грудной клетки не имеет специфических признаков для диагностики туберкулеза бронхов, особенно у пациентов с простыми поражениями бронхов, и пациентам с рецидивирующим кашлем, мокротой или кровохарканьем при нормальной рентгенограмме грудной клетки следует рекомендовать пройти дополнительное обследование с помощью компьютерной томографии или бронхоскопии для исключения заболевания. Как видно из Таблицы 1, при обычном поперечном сканировании КТ частота выявления EBTB составляет всего 82%, что может привести к недодиагностике. 3.2 Преимущества постобработки изображений МСКТ для диагностики туберкулеза бронхов
В последние годы, с усовершенствованием и популяризацией многорядной спиральной компьютерной томографии и методов реконструкции 3D изображений, объемные КТ-сканы всего легкого в миллиметровом слое выполняются за короткое время, проводится различная постобработка изображений, и информация после обычных аксиальных КТ-сканов рассматривается в различных ракурсах, углах и модальностях больного бронха и окружающих его тканей с помощью таких методов постобработки изображений, как MPR, CPR, MIP, VR и VE. Использование виртуальных бронхоскопических изображений, полученных с помощью технологии трехмерной реконструкции КТ, является дополнением к бронхоскопии и может компенсировать трудности наблюдения за трахеей в целом. Finkelstein и др. пришли к выводу, что чувствительность виртуальной бронхоскопии для диагностики обструктивных поражений дыхательных путей составляет 100% [7]. А КТ-изображения более чувствительны, чем фиброоптическая бронхоскопия, для выявления кальцификатов в просвете бронхов и перибронхиальных кальцификатов. Метод виртуальной бронхоскопии позволяет наблюдать трахею, стенки бронхов и их просвет с уровнем детализации, который соответствует диагностическим требованиям EBTB. Было высказано предположение[8,9], что виртуальные бронхоскопические изображения КТ менее эффективны для отображения субсегментарных бронхов. Маниатис[10] и др. предложили -520Hu в качестве порога для наблюдения центральных дыхательных путей и -720Hu в качестве порога для точного отображения бронхов и субсегментарных бронхов сегмента легкого, применяя поле наблюдения (FOV) 16-18 см для ретроспективной реконструкции цели, пространственное разрешение Возможность рутинной идентификации бронхов 5-8 классов, которые ранее было трудно различить, и изотропный характер исходных данных помогли улучшить качество виртуальных бронхоскопических изображений; при сравнении изображений, полученных с толщиной слоя реконструкции МСКТ 1,5 мм и интервалом реконструкции 0,75 мм, с изображениями, полученными с толщиной слоя реконструкции 0,75 мм и интервалом реконструкции 0,4 мм, количество бронхов, которые можно различить, увеличилось с 7,5 мм до 7,5 мм. 4,6 мм (p<0,0001) [11]. Было установлено, что виртуальные бронхоскопические изображения также полезны для улучшения диагностических показателей трансбронхоскопической тонкоигольной аспирации и биопсии (ТБНА) [12]. 3.3. Значение метода MPR при туберкулезе трахеи и бронхов. a. MPR превосходит изображения поперечного сечения по состоянию просвета и стенок Чувствительность: MPR пост-обработанные изображения выявили 98% сужения просвета бронхов, что значительно выше 69%, наблюдаемых на аксиальных изображениях; MPR пост-обработанные изображения выявили 90% утолщения стенки бронхов, что значительно выше 56%, наблюдаемых на аксиальных изображениях. специфичность: при раздельном сравнении просвета и стенки, MPR-постпроцессированные изображения были значительно более позитивными, чем обычные поперечные изображения, для диагностики стеноза просвета и неравномерного утолщения стенки. b. Нет существенной разницы в визуализации подколенных лимфатических узлов. c. Нет существенной разницы в наблюдении внутрилегочных поражений. 4. виртуальная бронхоскопия в сравнении с фиброоптической бронхоскопией a., при оценке стеноза просвета У 100 пациентов, прошедших фиброоптическую бронхоскопию, стеноз просвета был обнаружен в 77 случаях, с различной степенью стеноза, положительный показатель составил 77%, по сравнению с 73 пациентами, прошедшими виртуальную бронхоскопию, у которых был обнаружен стеноз просвета, положительный показатель составил 73%. Не было существенной разницы между двумя положительными показателями при сравнении Бронхоскопия с симуляцией многослойной спиральной КТ показала не только высокую частоту стеноза трахеи и бронхов, но и хорошую частоту постобструктивного бронха с высокой степенью стеноза и обструкции, который не мог быть пройден при фиброоптической бронхоскопии. b., в оценке утолщения стенок Что касается оценки утолщения стенок бронхов, при фиброоптической бронхоскопии трудно непосредственно наблюдать толщину стенок бронхов, при виртуальной бронхоскопии можно наблюдать толщину стенок бронхов с помощью методов постобработки VR, как путем прямого отображения наибольшего диаметра просвета с помощью методов мультипланарной реконструкции MPR, так и путем наблюдения просвета с помощью CTVE, а также путем усечения бронха вдоль длинной оси в режиме CTVE для сравнения и наблюдения утолщения стенок бронхов. (Рисунок 5). c. При оценке патологических изменений в стенке (изъязвление, закупорка и т.д.) У 100 пациентов, прошедших фиброоптическую бронхоскопию, патологические изменения, такие как изъязвление, закупорка и гранулематозное разрастание стенки трубы, были обнаружены в 75 случаях, с положительным процентом 75%, в то время как в 62 случаях, с положительным процентом 62%, была проведена виртуальная бронхоскопия и было обнаружено, что просвет выстилается менее чем ярко и видны некроз и гиперплазия. Разница между двумя положительными показателями не была значительной. d. В оценке пневматических хрящевых колец У 100 пациентов, прошедших фиброоптическую бронхоскопию, в 19 случаях было обнаружено отсутствие или разрушение хрящевых колец в трахее и стенке бронхов, что составляет 19%, по сравнению с только 2 случаями, когда при виртуальной бронхоскопии были обнаружены изменения хрящевых колец, что составляет 2%. При сравнении двух показателей положительных результатов виртуальная бронхоскопия была значительно ниже, чем фиброоптическая бронхоскопия. 5. изучить клиническое значение туберкулеза бронхов и его визуализационные проявления Клинические исследования выявили значительные различия в основных противоречиях в лечении, регрессии и прогнозе между активным ЭБТБ и неактивным ЭБТБ с комбинированным бронхиальным стенозом, к которым в процессе лечения следует подходить по-разному. У пациентов с подтвержденным ЭБТБ 3D КТ-изображения бронха пораженного сегмента позволяют точно рассчитать степень вовлечения поражения и точно уловить степень стеноза дыхательных путей, наличие рестеноза или дилатации бронхов дистальнее стеноза. Технология постобработки многослойной спиральной КТ может значительно повысить частоту диагностики туберкулеза бронхов, с простой операцией и безболезненным обследованием пациентов. Сочетая постобработку изображений с бронхоскопическим стадированием EBTB, разработано КТ-стадирование, что является важным ориентиром для бронхоскопии и разработки планов эндолюминального интервенционного лечения, а также разработаны клинические планы лечения в соответствии с внутрилегочными и бронхо-трахеальными проявлениями различного стадирования. 4 Заключение В целом, на основе методов постобработки изображений многослойной спиральной компьютерной томографии, отображаемых с помощью многоплоскостной реконструкции и нескольких способов визуализации, в сочетании с бронхоскопией, сильные и слабые стороны дополняются для максимальной характеристики поражения, что делает диагноз более точным и обеспечивает полезную помощь в клиническом лечении. Рисунок 1 Стеноз просвета левого главного бронха a. Аксиальные поперечные изображения; b. MPR корональные изображения; c. MPR сагиттальные изображения; d. Волоконно-оптические эндоскопические изображения; e. Виртуальные бронхоскопические изображения; f. VR прозрачные изображения, показывающие стеноз бронха Рисунок 2 Неравномерное утолщение стенки бронха и сужение просвета в переднем базальном сегменте в нижней доле левого легкого a. Аксиальные поперечные изображения; b. Косые корональные изображения MPR; c. Сагиттальные изображения MPR; d. Фиброоптические эндоскопические изображения; e. Виртуальные бронхоскопические изображения; f. Изображения VR Рисунок 3 Бронхиальный стеноз в дорсальном сегменте нижней доли левого легкого с субсегментарной бронхиальной окклюзией и частичным лобарным ателектазом a. Аксиальное поперечное изображение; b. MPR корональное изображение; c. MPR сагиттальное изображение; d. Фиброоптическое бронхоскопическое изображение; e. Виртуальное бронхоскопическое изображение; f. VR изображение Рисунок 4 Узлоподобное выпячивание в просвете бронха нижней доли левого легкого a. Аксиальное поперечное изображение; b. Косое корональное изображение MPR; c. Косое сагиттальное изображение MPR; d. Фиброоптическое эндоскопическое изображение; e. Виртуальное бронхоскопическое изображение; f. Изображение VR Рисунок 5: Рисунок 5a. MPR изображение в длинноосевом положении показывает утолщенные бронхи, соединенные с полостью; Рисунок 5b. VR изображение показывает гладкую внутреннюю стенку полости и неравномерную толщину бронхов, соединенных с ней; Рисунок 5c. CTVE показывает неравномерную внутреннюю стенку бронхов с узлоподобными выступами; Рисунок 5d. Поперечное сечение на основе CTVE показывает утолщенную бронхиальную стенку с видимым рестриктивным утолщением. Справка. [1] Jiang HN, Qu JM, He LX. Достижения в диагностике и лечении трахеобронхиального туберкулеза[J]. Китайский журнал по борьбе с туберкулезом, 2000, (01). [2] Kim Y, Lee K S, Yoon J H, et al. Tuberculosis of the Tachea and Min Binchi: CT Fndings in 17 Patients[ J].AJR, 1997, 168:1051. [3] Huang MG, Qi M, Lei XY, et al. Фиброоптическая бронхоскопия и контрольное исследование визуализации эндобронхиального туберкулеза[J]. Журнал практической радиологии, 2005, 21(7):698-701. [4] Yu H, Li H, Shen Z, et al. achea и Min Binchi: Исследование многослойной КТ-диагностики трахеобронхиального туберкулеза. Китайский журнал медицинской компьютерной визуализации, 2004, 10(2):92. [5] Китайское общество медицинских наук, отделение туберкулеза. Руководство по диагностической и терапевтической микроскопии при легочном туберкулезе[J]. Китайский журнал туберкулеза и дыхания, 2001,24(2):70-74. [6]Liu L, Wang HX, Zhang FQ. Эффективность лечения эндобронхиального туберкулеза с помощью фиброоптической бронхоскопии при различных видах эндобронхиального туберкулеза. Chinese Journal of Tuberculosis and Respiratory Diseases, 2002, 25:62. [7] Finkelstein SE, Summers RM, Nguyen DM, Stewart JH, Tretler JA, Schrump DS. Виртуальная бронхоскопия для оценки злокачественных опухолей грудной клетки. J Thorac Cardiovasc Surg. 2002;123(5):967C972. [8] Summers RM, Feng DH, Holland SM, et al. Virtual bronchoscopy: segmentation method for real-time display. Radiology 1996;200:857-862. [9] Lacasse Y, Martel S, Hebert A, et al. Точность виртуальной бронхоскопии для выявления эндобронхиальных поражений. Ann Thorac Surg 2004;77:1774-1780. [10]Maniatis PN, Triantopoulou CC, Tsalafoutas IA, et al. Выбор порога в виртуальной бронхоскопии: исследование на фантоме и клинические последствия. Acta Radiol. 2004 Apr;45(2):176-83. [11]Khan MF, et al. Виртуальная эндоскопия трахео-бронхиальной системы: субмиллиметровая коллимация с помощью 16-рядного мультидетекторного сканера. Eur Radiol 2004;14:1400-1405. [12]William E. Higgins1, James P. Helferty1, Kongkuo Lu, et al. 3D CT-Video Fusion for Image-Guided Bronchoscopy. Comput Med Imaging Graph. 2008 Apr ; 32(3): 159C173.