摘要
气管支气管软化症(TBM)的定义是胸腔内气管过度塌陷。支气管镜检查是诊断TBM的金标准;然而,它有很大的缺点,如全身麻醉。Cine computed tomography (CT)是诊断TBM的一种非侵入性替代方法,但它在儿童中的应用受到电离辐射的限制。我们的目的是在一项回顾性研究中评估肺量计控制的电影磁共振成像(MRI)作为电影ct替代的可行性。
12名平均年龄(范围)为12岁(7-17岁)怀疑患有TBM的儿童接受了电影MRI检查。静态扫描是在吸气末和呼气末使用三维破坏梯度回波序列覆盖胸部进行的。仅对中央气道进行三维动态扫描。TBM被定义为在静态和动态扫描中呼气末气管或支气管直径减少>50%。
电影MRI方案的成功率为92%。7名受试者的电影MRI与支气管镜或胸部CT进行了比较。12名儿童中有7名(58%)通过电影MRI诊断TBM,并经支气管镜或CT证实。4名患者的电影MRI显示静态扫描中未出现的气管狭窄。
肺活量计控制的电影MRI是一种有前途的评估儿童TBM的技术,有可能取代支气管镜检查。
摘要
肺活量计控制的电影mri:一种评估儿童TBM的技术,有可能取代支气管镜/电影cthttp://ow.ly/pDNAA
介绍
气管支气管软化症(TBM)定义为呼气期间气管和/或主支气管胸内部分过度塌陷[1]。当怀疑TBM时,使用诊断性支气管镜检查(目前的金标准)来确认诊断[1,2].在儿科人群中,支气管镜检查有一个缺点,它是有创的,需要全身麻醉,而儿童保持自主呼吸[1].此外,相关的日常呼吸操作,如强迫呼气和咳嗽,不能在手术过程中常规执行[3.- - - - - -4].成人使用有意识镇静的支气管镜检查,以保留自发性通气来评估TBM [4].然而,由于缺乏合作,这项技术在儿童中一般不可行[4].最后,支气管镜检查无法提供与成像技术相比的气道尺寸的精确测量[3.- - - - - -5].
由于这些原因,一种替代支气管镜检查的方法,电影计算机断层扫描(CT)已被用于评估TBM[6]这种技术的一个优点是可以在静态和动态条件下评估气管和主支气管的塌陷性[7- - - - - -9]然而,电影CT检测TBM会使患者暴露于电离辐射中[1,这对儿童来说是一个比成人更严重的问题,因为他们更容易受到电离辐射的有害影响[10- - - - - -14].电影磁共振成像(MRI)可能是一个有吸引力的,无辐射替代电影ct诊断TBM [15- - - - - -19].最近磁共振技术(超快成像)的改进允许动态评估中心气道尺寸(电影磁共振成像)[15].理想情况下,电影MRI期间的呼吸操作应使用电影MRI肺活量测定法进行标准化。最近开发并测试了一种与MRI兼容的肺活量计[20.].据我们所知,肺活量计控制的电影MRI在TBM评估中从未应用过[16,18].
我们之前已经在健康成年志愿者中证明了肺量计控制的电影磁共振成像方案的可行性[21]本研究的目的是回顾性评估该方案在一组儿童中的诊断可行性,这些儿童因各种适应症需要胸部MRI,治疗临床医生要求将TBM评估纳入评估。在这篇文章中,我们描述了我们的方法和对12名患者的中心气道尺寸的静态和动态变化进行回顾性图像分析的结果。
材料和方法
磁共振成像
电影MRI诊断TBM的方案是在10名平均年龄(范围)31岁(30-33岁)的健康成年志愿者中制定的,该方案已获得我们机构伦理委员会的批准[21].使用1.5T Signa Hdxt MRI(美国威斯康星州密尔沃基通用电气医疗公司)进行扫描,并使用全身线圈进行射频激励,使用八通道躯干线圈进行信号接收。该协议包括静态和动态采集。使用重复时间/回波时间=1.4/0.6 ms、翻转角度2°、重复时间/回波时间=1.4/0.6 ms的3D射频衰减梯度回波序列(SPGR),在吸气末和呼气末,通过覆盖整个胸部区域的两次13秒屏气,获得总肺容量和残余容积的三维“静态”图像,使用3.0×3.0×3.0 mm真各向同性的矢状面体积采集3.体素:3D电影MRI采集采用相同的成像参数和体素分辨率,但仅覆盖气管和主干支气管(矢状12 cm)。这用于测量其尺寸,并伪实时监测气道尺寸,以检测强制呼气和咳嗽期间的动态TBM。使用对比动力学扫描平台的时间分辨率成像和加速成像选项,实现了400 ms/体积的时间分辨率[22]在19秒内收集了.48个容量。每个患者的总体采集时间,包括定位器、调整、呼吸指令和执行所有扫描,为∼15分钟(范围9-20分钟)。在线补充材料中提供了动态采集的视频。
支气管镜检查
11名患者中有6名患者的支气管镜检查由儿科肺科医生进行,作为常规患者护理中诊断检查的一部分,在全身麻醉期间,使用外径为3.5 mm或5.5 mm的柔性支气管镜(奥林巴斯;日本东京),同时保持自主呼吸。在无呼气末正压的自主呼吸期间,通过目视检查气道形状和动力学,以及在发生这种情况的自主咳嗽期间,诊断为气道软化。Malacia被定义为at的崩溃≥50%的气道管腔,在自主呼吸或患者咳嗽时的呼气阶段[2].
呼吸指示
需要胸部MRI检查各种临床指征的儿科患者,以及治疗临床医生根据其临床表现要求对其进行TBM评估的儿科患者,被安排进行肺活量计控制的电影MRI检查。在MRI检查前半小时,所有儿童在肺功能技术员的指导下进行常规直立式肺活量测定。Next、 使用MRI兼容肺活量计在担架上仰卧位重复所需呼吸动作(定制Masterscope MRI;CareFusion,Houten,荷兰).培训的目的是:1)在MRI期间使用肺活量计数据监测和标准化呼吸动作;2)减少与MRI检查相关的焦虑;3)增加成功MRI检查的次数。对于静态MRI采集,培训儿童获得15 s的最大屏气时间在≥95%的激发肺活量(VC)和≥90%的过期VC。对于动态电影MRI序列,患者被要求进行两次过期操作,均从≥95%受启发的VC。第一个动态操作是完全强制呼气,操作如下。通过潮气呼吸,患者被要求:1)深呼吸并伸手≥95%的受鼓舞的VC;2)屏住呼吸几秒钟;3)执行强制呼气和伸手≥90%的过期VC;4)屏住呼吸几秒钟;5)安静呼吸即。呼吸潮气量。第二种动态操作是完全呼气操作,当患者产生一系列重复咳嗽时,开始≥95%的激发VC≥90%的呼气VC。
培训课程结束后,患者被转移到MRI扫描仪。MRI期间的呼吸指示由执行培训的肺功能技师使用与MRI兼容的内置患者音频系统给出。在MRI调查期间,坐在MRI技师旁边的肺功能技师监控insMRI兼容肺活量计装置计算机屏幕上的pired和过期量以及动态流量(图1).根据肺活量计的数据,肺功能技术员指示MRI技术员何时开始或停止扫描,以防病人出错。
图像分析
肺和中央气道图像的第一个后处理步骤在扫描仪控制台上执行,包括使用表面线圈校正强度算法和自适应滤波来均衡接收器阵列线圈的不均匀性/信号衰减,以提高信噪比。定义图像质量标准d静态和动态扫描。如果观察到结构模糊和重影,则重复静态扫描。当观察到胸壁过度模糊和重影时,重复动态扫描。后者表明缺乏时间分辨率或由于呼吸不畅,如肺活量计屏幕所示。
然后将图像数据传输到Advantage windows工作站,或传输到Advantage windows服务器(通用电气医疗保健)上,以根据收集的3D电影MRI数据执行电影多平面重组(MPR)。由两名放射科医生(P.Ciet和M.H.Lequin)联合评估磁共振成像在回顾性分析中,所有影像均由放射科医生(P.Ciet)进行评估,放射科医生对所有临床数据均不知情,并使用如下所述的手动追踪。
手动评估首先分析了四维MPR平台上的末端吸气和末端呼气静态体积。使用窗口和放大倍数设置(放大系数3.0)重新测量气管和主干支气管的直径。开窗时,将窗位设置为气管周围记录的最大信号的一半,窗宽为0。首先,使用二维卡尺在垂直于气管中线的视图下测量气管前后径,确定呼气时气管最窄段(图2).为了比较狭窄的程度,根据主气管轴的角度,使用周围的解剖结构作为空间参考和到隆凸的距离,对一个类似的截面进行重新格式化。接下来,动态采集(强制呼气和咳嗽)在4D重建平台上,在纵向和垂直的气管视图上以电影模式进行评估,以确定48个容积中哪一个显示出最大的气管塌陷(图3).选择“最塌陷”体积后,进行与屏气采集相同的距离测量。
TBM被定义为静态吸气末和呼气末扫描之间或吸气末和动态扫描之间的气道前后径减少>50%,这是支气管镜评估TBM的常规方法[17]该定义用于比较电影MRI对TBM的诊断与医生对进行支气管镜检查的患者作出的主观诊断。
MRI与支气管镜或CT的比较
6名受试者的支气管镜检查报告可用,并与3D电影MRI进行比较。由于使用支气管镜检查,TBM是通过视觉评估而不是通过气道尺寸的精确测量来诊断的,因此支气管镜检查报告用于验证3D电影MRI结果。在一名受试者中,只有肺活量计控制的CT可用于确认TBM的诊断。对于该患者,胸部CT图像与电影MRI结果进行比较。
后果
我们的回顾性分析包括12名儿科患者(表1),由于各种临床诊断原因,他们都做了电影核磁共振成像。获得患者家长的知情同意,对数据进行匿名分析,并在患者电子记录中登记。这项回顾性研究获得了机构审查委员会的批准。
MRI方案的成功率为92%,只有一名参与者无法成功完成所有要求的呼吸动作,因为MRI扫描仪中的噪音会引起恐惧。除上述患者外,所有受试者的图像都具有诊断质量,可用于分析。通过手动评估测量的气道尺寸耳鼻喉科显示在表17名儿童(58%)诊断为TBM:患者B、C、D、F、L、M和N(表1).在患者B和C中,TBM在静态和动态MRI图像上可见,而在患者D、F、L、M和N中,TBM仅在动态MRI采集中可见。患者B和N有严重的TBM,累及隆突水平的气管和左主支气管。在患者B中,拒绝接受支气管镜检查时,进行了后续胸部CT扫描n证实了TBM的诊断。患者C的TBM位于隆凸上方1cm,经支气管镜检查证实(图3)患者D在强制呼气期间左主支气管完全塌陷,经支气管镜检查定义为“孤立性远端狭窄”。患者F在隆突上方有严重的TBM,在强制呼气期间清晰可见,经支气管镜评估证实(图4和5).患者L和M患有TBM∼隆突分叉上方1.5 cm。患者H和I在MRI和支气管镜评估中TBM均为阴性。患者A、E和G的TBM-to-cine MRI评估结果为阴性,治疗医师认为无需进一步诊断。通过电影MRI评估,患者L和M的TBM结果为阳性,治疗医师建议通过支气管镜进一步评估,但家长拒绝。因此,对于所有7例可用支气管镜检查和/或CT检查的患者,电影MRI与支气管镜检查和/或CT检查是否存在TBM一致。对于4名患者,这无法进行评估。
讨论
我们的回顾性研究表明,肺活量计控制的3D电影MRI在儿童中是一种很有前途的静态和动态评估中心气道尺寸的技术,并有可能取代支气管镜评估TBM。
电影磁共振成像对支气管镜检查
3D电影MRI最重要的优点是,在标准化静态和动态呼吸操作(如强制呼气和咳嗽)期间,可以研究气道尺寸。使用与MRI兼容的肺活量计,我们可以在MRI采集期间监测吸气和呼气流量和容积[20.]。通过同时获取功能和形态数据,可以以标准化方式确定TBM的严重程度。
在儿童使用支气管镜检查评估气道尺寸时,通常需要全身麻醉。麻醉师面临的挑战是如何控制麻醉水平,使孩子能够继续自主呼吸。在麻醉不够深的情况下,病人开始移动并经常咳嗽,这是麻醉师试图避免的情况。在麻醉太深或使用肌肉松弛剂的情况下,自发呼吸停止,需要正压通气,这可能会由于正的跨肺压而掩盖TBM。意识镇静可以在灵活的支气管镜检查时进行有控制的呼吸动作。然而,在儿童中,这种技术并不经常使用,因为它高度依赖于合作,这被认为是大多数儿童的挑战[4].因此,在8岁以上儿童中使用电影mri是一种有吸引力的替代方法,可以通过支气管镜检查使用标准化的呼吸操作来研究气道尺寸。
电影MRI的第二个优点是,它允许我们使用后处理图像分析工具获得客观的气道尺寸。这与支气管镜检查很复杂,因此不能常规进行[5].尽管支气管镜光学技术有所发展,但图像基本上仍然是二维的和扭曲的[5].因此,使用支气管镜诊断软化大多是主观的,并不是很可重复性[5].重要的是,MRI具有多平面成像能力,因此可以重建3D数据集,提供每个可能的平面和横截面的测量[16,18].
3D电影MRI的第三个优点是,与支气管镜检查相比,该程序的侵入性较小,因为它不需要全身麻醉,并且可以避免与麻醉相关的风险。全身麻醉下的支气管镜检查带来的并发症风险很小,如呼吸抑制、氧饱和度降低、呼吸暂停、心动过缓、呼吸衰竭等癫痫、气道出血、过度咳嗽、短暂性喉痉挛、手术引起的肺不张、气胸,在极少数情况下甚至死亡[3.- - - - - -4].
电影磁共振成像对cine-CT
与电影CT相比,电影MRI最重要的优点是它不会使儿童暴露于电离,这对儿童比成人的风险更大[10- - - - - -14]。由于电影MRI不需要电离辐射,所有要求的呼吸动作都可以在不考虑辐射暴露的情况下进行测试。此外,如果执行不正确,可以重复该过程。在我们的患者组中,我们必须在50%的受试儿童中,每次检查至少重复一次采集。因此,这可以在不增加儿童风险的情况下完成。
肺活量计控制电影磁共振成像的可行性
电影MRI也有一些局限性,其中最重要的是需要患者进行最佳合作。这是一个明显的挑战,尤其是对幼儿而言。大多数儿童从岁起就能做肺活量测定≥然而,6年后,让一个孩子进入由身体线圈覆盖的MRI孔,嘴里叼着肺活量计(图1c),然后进行要求的呼吸操作,需要仔细准备和指导。一般来说,我们认为我们的肺活量计控制的电影MRI可行的儿童年龄。≥8年。在我们的小系列中,我们只有一个11岁的孩子,无法完成预期的动作。
电影MRI协议的第二个限制是低空间分辨率。显然,MRI图像的分辨率低于CT[9].在我们的MRI方案中,我们获得了3.0 mm的各向同性体素3.,低于CT可以实现的亚毫米体素[9]然而,该分辨率足以检测6-18岁儿童大气道的气道管腔缩小情况,其直径范围为1至2 cm[23].对于较小的航路和动态图像,需要更高的空间分辨率。我们期望通过使用并行成像、专用躯干线圈和更高的场强,在不久的将来可以进一步提高空间和时间分辨率。
进一步验证
我们回顾性研究的一个主要局限性是我们只评估了一小群选定的患者。然而,我们研究的主要目的是测试该方法的可行性,以便日后在更大范围内对异质性更大的患者群体进行使用[24]因此,需要通过前瞻性研究进一步验证电影MRI作为TBM诊断方法的有效性。我们旨在比较支气管镜和肺活量计控制的3D电影MRI的诊断性能。
结论
这项回顾性研究表明,当怀疑TBM时,肺活量计控制的3D电影- mri是一种很有前途的评估中央气道尺寸静态和动态变化的方法。对于合作型儿童的静态和动态TBM,电影mri可能是一种比支气管镜或电影ct更敏感、更快、更安全的诊断方法。需要进一步的前瞻性验证研究来比较电影mri的敏感性和特异性对支气管镜和/或CT诊断TBM。
脚注
这篇文章有补充资料可从www.www.qdcxjkg.com
利益冲突:无声明。
- 收到2012年7月6日。
- 接受2013年4月1日。
- ©ERS 2014