利用肺脏模型评价CT测量胸腔积液量准确性的研究
作者：黄科峰 赵国宏 姚竑 韩金安 曾社平 王海军 张昌庆 宋君
【摘要】 目的 评价CT测算胸腔积液量的准确性。方法 （1）采用GE?sytec4000i全身CT扫描系统，对注水肺脏模型进行扫描，选取右侧肺脏共作15次测量。（2）由一名熟练的CT操作人员在积液最明显的一层上用轨迹手工圈划出积液的完整轮廓，预设感兴趣区的CT值上下限范围0～20 Hu，采用机体积测算功能，计算出各层满足上述要求的感兴趣区图像总体积。结果 肺脏模型体积CT测值与实际注水量关系呈直线趋势，R2=1.000。回归系数t检验的t值=681.077，P=0.000 1（P＜0.001），故可认为肺脏模型体积CT测值与实际注水量之间有直线关系；直线回归方程为：Y=－0.238+0.999X。肺脏模型体积的标准差为893.275 04，实际注水量的标准差为894.427 19。肺脏模型体积CT测值与实际注水量的相关分析表明，肺脏模型体积CT测值与实际注水量高度相关。结论 CT能够准确测量胸腔积液量，它可替代传统X线的粗略估算，是胸腔积液测算的客观准确方法。
【关键词】 X线计算机断层扫描 胸腔积液 肺脏模型
Abstract： Objective To evaluate the accuracy of hydrothorax volume by computerized tomography (CT).Methods (1) Water?perfused lung model was scanned by systemic CT scanning (GE?sytec4000i), which measured the right lung of the model for 15 times. (2) A skilled CT operator drew the whole contour line on the layer with the clearest hydrothorax with manual tracks. The prearranged interesting area CT value’s upper and lower limit was 0-20 Hu. The total interesting area imaging volume was calculated using the computer’s volume measuring function. Results A linear trend existed between the lung model’s CT volume value and the actually perfusing volume’s scatterplot (R2=1.000), which indicated a linear correlation with a 681.077 of t value in regression coefficient t test (P=0.000 1, P<0.001; regression equation: Y=-0.238+0.999X). The standard deviation was 893.275 04 (lung model volume) or 894.427 19 (actually perfusing volume). The correlation analysis between the lung model’s CT volume value and the actually perfusing volume suggested that they were highly correlative, i.e. there was no significant difference (P<0.001). Conclusion The volume of hydrothorax can be accurately measured by CT which may replace traditional X?ray rough estimation.
Key words： computerized tomography; hydrothorax; lung model
临床对胸腔积液患者是通过X线透视或摄片进行估算，其依据是沿用已久的方法：少量（第4前肋骨水平以下），中等量（第4前肋骨水平以上至第2前肋骨水平以下），大量（第2前肋骨水平以上）[1]。这种估算法简单易掌握，但不准确，不能准确地估算出胸腔积液量。利用CT断层扫描准确测量胸腔积液量尚未见报道，我们利用医学人体肺脏解剖学模型对胸腔积液量进行测定，评价其准确性，为临床提供一个具体的、客观的依据和方法，以便能更好地为患者制订方案。
1 材料与方法
1.1 肺脏模型的制作 采用医学人体肺脏解剖学模型（图1，2）， 左右各1侧，材料为橡胶质， 中含空气。实验时用AB胶密封各孔，防止漏水，再在右肺尖打一小孔，以便注水测量。准备量杯和100 ml 注射器各1个，从300 ml 开始注水测量，由少到多，每增加200 ml 测量1次，到3 100 ml ，共测量15次（图3，4）。每次注完水后密封肺尖小孔。双侧肺脏模型摆放模拟人体平卧时状态。
图1 人体肺脏解剖学模型 （略）
图2 肺脏解剖学模型CT扫描图像（略）
图3 注水300 ml的CT扫描图 （略）
图4 图3下一层CT扫描图像及像及用轨迹手工划出的积液轮廓 用轨迹手工划出的积液轮廓（略）
1.2 CT扫描 采用GE?sytec4000i全身CT扫描系统，对注水肺脏模型进行扫描，选取右侧肺脏共作15次测量。扫描方案与临床实际应用方案相同，扫描平面垂直于长轴，选用层厚10 mm，层距10 mm，横断面连续扫描，扫描范围包括肺尖至肺底，重建图像显示矩阵为512×512。由1名熟练的CT操作人员在积液最明显的一层上用轨迹手工圈划出积液的完整轮廓，预设感兴趣区的CT值上下限范围0～20 Hu，采用计算机体积测算功能，计算出各层满足上述要求的感兴趣区图像体积。
1.3 统计学方法 用SPSS13.0统计软件进行t检验、直线相关与回归分析。
2 结果
右侧肺脏模型体积CT测值与实际注水量的比较见表1。
肺脏模型体积CT测值与实际注水量呈直线趋势，R2=1.000。回归系数的t值=681.077，P=0.000 1（P＜0.001），因此，肺脏模型体积CT测值与实际注水量之间有直线关系；直线回归方程为：Y=－0.238+0.999X。肺脏模型体积的标准差为893.275 04，实际注水量的标准差为894.427 19，表明肺脏模型体积CT测值与实际注水量高度相关。
表1 肺脏模型体积CT测值（mm3）与实际注水量（ml）比较（略）
3 讨论
CT具备良好的空间分辨率和密度分辨率，在横断面扫描通过计算机重建所获得的图像中，既无不同组织器官、病变的影像重叠，又能提供受检切面组织器官和病灶的解剖细节，尤其对胸腔积液十分敏感，极少量的胸腔积液也能检测出。传统X线的少量、中等量、大量估算法，虽简单易掌握，但不准确，不能准确估算出胸腔积液量。而CT目前一般仅凭诊断医师的目测估计为大量、中等量或少量，或者观察CT表现：与胸膜平行的水样密度弧形带状影为少量；新月形低密度区，弧形线向后内侧凹陷，局部肺组织轻度受压为中量；肺组织明显受压缩，体积缩小，贴近肺门，纵隔向对侧移位为大量[2]。有的甚至作完CT检查后再让患者透视或摄片进行估算。我们利用医学人体肺脏解剖学模型对胸腔积液量进行测定，评价其准确性，由一名熟练的CT操作人员在积液最明显的一层上用轨迹手工圈划出积液的完整轮廓，预设感兴趣区的CT值上下限范围0～20 Hu，采用计算机体积测算功能，计算出各层满足上述要求的感兴趣区图像体积。采用CT计算胸腔积液量，既不依赖胸腔的几何形状，也不需要经验方式，因此也就不会遗漏需要测算的任何部位，人为因素造成的误差很小，所测得的胸腔积液量是客观准确的。
在人体生理状态下，胸腔随呼吸运动其形态有一定变化，心脏搏动可影响清晰度，在对模型的测量中未予考虑，实际操作扫描时注意嘱患者平静呼吸下屏气和应用螺旋CT扫描，可使这两个因素影响引起的误差予以忽视[3]。本研究预设感兴趣区的CT值上下限范围为0～20 Hu，有些伪影可导致积液的CT值测定超出或低于上述范围，造成一定的误差。但本组数据进行t检验、直线相关与回归分析，肺脏模型体积CT测值与实际注水量的关系呈直线趋势，R2=1.000。回归系数t检验的t值=681.077，P=0.000 1（P＜0.001），故可认为肺脏模型体积CT测值与实际注水量之间有直线关系，相关分析表明，肺脏模型体积CT测值与实际注水量高度相关。 总之，我们的研究进一步证实CT计算胸腔积液的准确性，它可替代传统X线的粗略估算，是对胸腔积液测算的客观准确方法。但这只能用于游离性胸腔积液，对于特殊类型的积液，如包裹性积液、叶间积液、纵隔胸膜腔积液以及肺底积液等因其形态不规则，测量不准确，误差较大。
【】
[1] 陈炽贤. 实用放射学[M]. 北京：人民卫生出版社，1998:168-169.
[2] 周康荣. 胸部颈面部CT[M]. 上海：上海医科大学出版社，1996:183.
[3] 李铁一，李 辉，肖国文，等. 胸部螺旋CT技术参数的最佳选择及应用[J]. 中华放射学杂志，1995，29（12）：831-832.A0
1.3 统计学方法 用SPSS13.0统计软件进行t检验、直线相关与回归分析。
2 结果
右侧肺脏模型体积CT测值与实际注水量的比较见表1。
肺脏模型体积CT测值与实际注水量呈直线趋势，R2=1.000。回归系数的t值=681.077，P=0.000 1（P＜0.001），因此，肺脏模型体积CT测值与实际注水量之间有直线关系；直线回归方程为：Y=－0.238+0.999X。肺脏模型体积的标准差为893.275 04，实际注水量的标准差为894.427 19，表明肺脏模型体积CT测值与实际注水量高度相关。
表1 肺脏模型体积CT测值（mm3）与实际注水量（ml）比较（略）
3 讨论
CT具备良好的空间分辨率和密度分辨率，在横断面扫描通过机重建所获得的图像中，既无不同组织器官、病变的影像重叠，又能提供受检切面组织器官和病灶的解剖细节，尤其对胸腔积液十分敏感，极少量的胸腔积液也能检测出。传统X线的少量、中等量、大量估算法，虽简单易掌握，但不准确，不能准确估算出胸腔积液量。而CT目前一般仅凭诊断医师的目测估计为大量、中等量或少量，或者观察CT表现：与胸膜平行的水样密度弧形带状影为少量；新月形低密度区，弧形线向后内侧凹陷，局部肺组织轻度受压为中量；肺组织明显受压缩，体积缩小，贴近肺门，纵隔向对侧移位为大量[2]。有的甚至作完CT检查后再让患者透视或摄片进行估算。我们利用医学人体肺脏解剖学模型对胸腔积液量进行测定，评价其准确性，由一名熟练的CT操作人员在积液最明显的一层上用轨迹手工圈划出积液的完整轮廓，预设感兴趣区的CT值上下限范围0～20 Hu，采用计算机体积测算功能，计算出各层满足上述要求的感兴趣区图像体积。采用CT计算胸腔积液量，既不依赖胸腔的几何形状，也不需要经验方式，因此也就不会遗漏需要测算的任何部位，人为因素造成的误差很小，所测得的胸腔积液量是客观准确的。
在人体生理状态下，胸腔随呼吸运动其形态有一定变化，心脏搏动可影响清晰度，在对模型的测量中未予考虑，实际操作扫描时注意嘱患者平静呼吸下屏气和应用螺旋CT扫描，可使这两个因素影响引起的误差予以忽视[3]。本研究预设感兴趣区的CT值上下限范围为0～20 Hu，有些伪影可导致积液的CT值测定超出或低于上述范围，造成一定的误差。但本组数据进行t检验、直线相关与回归分析，肺脏模型体积CT测值与实际注水量的关系呈直线趋势，R2=1.000。回归系数t检验的t值=681.077，P=0.000 1（P＜0.001），故可认为肺脏模型体积CT测值与实际注水量之间有直线关系，相关分析表明，肺脏模型体积CT测值与实际注水量高度相关。 总之，我们的研究进一步证实CT计算胸腔积液的准确性，它可替代传统X线的粗略估算，是对胸腔积液测算的客观准确方法。但这只能用于游离性胸腔积液，对于特殊类型的积液，如包裹性积液、叶间积液、纵隔胸膜腔积液以及肺底积液等因其形态不规则，测量不准确，误差较大。
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[1] 陈炽贤. 实用放射学[M]. 北京：人民卫生出版社，1998:168-169.
[2] 周康荣. 胸部颈面部CT[M]. 上海：上海医科大学出版社，1996:183.
[3] 李铁一，李 辉，肖国文，等. 胸部螺旋CT技术参数的最佳选择及应用[J]. 中华放射学杂志，1995，29（12）：831-832.A0
