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编号:10267513
CT仿真内窥镜对鼻腔结构与病变显示能力的研究
http://www.100md.com 《中华放射医学与防护杂志》 1999年第1期
     作者:韩萍,Hans Jrgen Brambs Roman Sokiranski

    单位:430022 武汉,同济医科大学附属协和医院放射科(韩萍);德国Ulm大学附属医院放射科(Hans Jrgen Brambs Roman Sokiranski)

    关键词:体层摄影术,X线计算机,鼻腔,内窥镜,对比研究,诊断,计算机辅助

    journal/zhfsxzz/199901/002.htm 【摘要】 目的 通过与纤维内窥镜比较,评价CT仿真内窥镜的显示能力和临床应用价值。方法 将11例病人(22个鼻腔)的轴位螺旋CT资料进行计算机工作站Explorer软件处理,制作成仿真内窥镜影像并观察分析,其中9例(18个鼻腔)进行了纤维内窥镜检查。结果 CT仿真内窥镜能清楚地显示鼻腔内解剖结构、鼻中隔弯曲、鼻道狭窄和阻塞、鼻甲肥大和直径>3 mm的肿块,但可出现“假性粘连”,不能评价粘膜状况及帮助组织学诊断。结论 CT仿真内窥镜这一新的、非侵袭性显示方法对鼻腔内结构和病变的显示能力相当于纤维内窥镜,可作为纤维内窥镜的补充检查方法。
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    CT virtual endoscopy: a study of the capability to display the structures and abnormalities in nasal cavityHAN Ping*, Hans Jrgen Brambs, Roman Sokiranski. *Department of Radiology, Xiehe Hospital, Tongji Medical University, Wuhan 430022

    【Abstract】 Objective To evaluate display ability of virtual endoscopy and its clinical application in comparison with fiberoptic nasal endoscopy. Methods 11 patients (22 nasal cavities) were examined by virtual endoscopy after axial spiral CT scanning was performed. Virtual endoscopy was performed by Explorer software package in a computer workstation. 9 patients (18 nasal cavities) underwent fiberoptic endoscopy. Results Virtual endoscopy could clearly demonstrate the anatomical structures in nasal cavity, septal deviation, nasal meatus narrowing and obstruction, turbinate hyperplasia, and pathological masses larger than 3 mm in diameter. However, “false adhesions” may appear in virtual endoscopy. The main limitation of virtual endoscopy was inability to evaluate mucosa and lack of histological diagnosis. Conclusions Virtual endoscopy is a new, non-invasive method for demonstrating anatomical structures and diseases in nasal cavity. Its display ability is comparable with fiberoptic nasal endoscopy and is a supplement to fiberoptic nasal endoscopy.
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    【Key words】 Tomography, X-ray computed Nasal cavity Endoscopy Comparative study Diagnosis, computer-assisted

    螺旋CT也称为容积扫描CT,自1989年临床应用以来,以其快速扫描、容积采集资料的优点受到放射界的广泛好评[1,2]。由于其扫描速度快,胸、腹部脏器能在1次呼吸控制过程中扫描完毕,小病灶如肺部结节、肝转移瘤等不会被遗漏[2]。容积采集的资料允许以任意间距作回顾性的重建重叠影像,因此能提供高质量的多平面重建和三维重建图像[1]。螺旋CT最近的进展是使用仿真内窥镜(virtual endoscope, VE)技术显示腔内病变,如仿真支气管镜、仿真血管镜、仿真结肠镜等[3-6]。笔者使用影像后处理软件,将轴位的CT图像重建成三维立体的内窥镜图像,并与纤维内窥镜(fiberoptic endoscope, FE)比较,评价VE对鼻腔结构与病变的显示能力和临床应用价值。
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    材料与方法

    1.病人资料:11例病人共22个鼻腔,男9例,女2例,自1996年8月至1996年12月在德国Ulm大学附属医院放射科进行螺旋CT检查。除1例新生儿和1例婴儿外,其余患者年龄为23~71岁。9例患者有慢性鼻窦炎并鼻息肉(6个鼻腔)或鼻甲肥大(6个鼻腔),其中6例(10个鼻腔)进行了内窥镜鼻窦手术治疗并经病理证实。2例鼻腔肿瘤,也经手术病理证实。

    2.螺旋CT扫描: CT扫描采用CT-Twin Flash双螺旋扫描器(以色列Elscint公司)。病人仰卧在扫描床上,扫描平面平行于腭板,扫描范围从额窦至上颌齿。扫描时间为20~51秒。成人使用120 kV,小儿使用90 kV。扫描射线束宽度为1 mm,间距为1 mm。4例(包括小儿)使用25~100 mAs,床进速度2 mm/s,其余的病例均使用200~250 mAs和床进速度1 mm/s。2例肿瘤患儿使用非离子型造影剂(300 mg I/ml)进行增强CT扫描。新生儿以8 ml总量、0.2 ml/s的速率注射,延迟40秒开始扫描。婴儿以12 ml总量、0.5 ml/s的速率注射,延迟24秒开始扫描。为了消除可逆的鼻腔充血和粘液分泌,3例病人(6个鼻腔)在CT扫描前使用了滴鼻剂。
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    3.VE成像:在病人CT扫描完成后,螺旋CT的资料经过联网装置从CT扫描机转运到计算机工作站(Indigo 2,美国Silicon Graphics公司)。内窥镜成像和实时三维显示(即VE检查)采用美国Silicon Graphics公司生产的"IRIS Explorer"软件。通过比较每个病例的原始CT图像和经过Explorer软件重新计算出的图像(我们称为二次图像,它将构成VE图像)来选择合适的阈值进行VE图像重建。在VE图像产生以后,使用计算机的编辑功能来调节图像的颜色和灯光的亮度。最后,使用Explorer中“飞越”(fly through)功能动态观察鼻腔和咽部的结构,如鼻甲、鼻道和鼻窦口复合体以及这些部位的病变。 所有病人的VE检查都在计算机监视器上实时分析并记录到电视录像带上,对某些重要的解剖结构及其病变征象进行摄片。

    4.手术前的FE检查:9例病人在德国Ulm大学医院耳鼻喉科进行了FE检查。常规局麻后,从前鼻孔引进纤维镜。每一侧鼻腔分别用0°和70°镜检查,顺序观察下鼻道和中鼻道并记录在录像带上。所观察的结构包括下鼻甲、中鼻甲、下鼻道、中鼻道、钩突、筛泡、上颌窦口及其病变。
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    5.影像分析:在VE下观察的结构有鼻中隔、咽后壁、下鼻甲、中鼻甲、下鼻道、中鼻道、钩突、筛泡和上颌窦口。这些结构的显示分为3个级别:2级为上述结构显示清晰,边界清楚、锐利;1级为上述结构只能部分显示,部分边界不清楚或者不容易被识别;0级为上述结构不能被显示。VE图像分别由2名放射科医师和1名耳鼻喉科医师独立分析,FE检查的录像资料分别由1名放射科医师和2名耳鼻喉科医师评价。

    6.资料的统计分析:将每一病人(每个鼻腔)的FE和VE检查所得数据资料配对列出行列表,使用Stata医学统计软件进行卡方(χ2)检验,分析两种方法对鼻腔解剖结构和病变显示的一致性。P>0.05表示两种方法在显示结构和病变上无显著性差异,即两种方法的一致性好。

    结果

    1.VE和FE对解剖结构的显示:9例有慢性鼻窦炎的病人分别进行了VE和FE两种检查,2例鼻腔肿瘤患儿由于无法接受FE检查仅进行了VE检查。3例(4个鼻腔)曾有内窥镜鼻窦手术史。VE能清楚显示鼻中隔和咽后壁,能显示94.4%的(17/18)鼻甲及鼻道。它对钩突、筛泡和上颌窦口的2级显示率分别为64.3%(9/14)、57.1% (8/14)和22.2%(4/18)。FE能够清楚地显示鼻中隔和咽后壁。鼻甲和鼻道的显示率为94.4%(17/18);钩突、筛泡和上颌窦口的显示率分别为71.4%(10/14)、50.0%(7/14)和33.3%(6/18)。VE和FE对鼻中隔、咽后壁、鼻甲和鼻道的显示结果经统计学处理,χ2值为0~0.5,钩突、筛泡和上颌窦口分别为1.47、4.89和1.26,两种方法对这些结构显示结果均无显著性差异(P>0.05),VE和FE显示解剖结构的详细资料见表1。
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    表1 18个(9例)鼻腔结构在纤维内窥镜和仿真内窥镜下显示结果比较

    纤维内窥镜

    仿真内窥镜

    χ2

    P值

    2级

    1级

    0级

    2级

    1级

    0级

    鼻中隔
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    8

    1

    0

    8

    1

    0

    0.00

    >0.05

    下鼻道

    17

    1

    0

    15

    3
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    0

    0.50

    >0.05

    中鼻道

    11

    5

    2

    12

    4

    2

    0.00

    >0.05

    下鼻甲

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    1

    1

    15

    2

    1

    0.25

    >0.05

    中鼻甲

    14

    3

    1

    14

    3
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    1

    0.00

    >0.05

    钩突

    8

    2

    4

    9

    0

    5

    1.47

    >0.05

    筛泡
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    5

    2

    7

    8

    0

    6

    4.89

    >0.05

    上颌窦口

    6

    0

    12

    4

    0
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    14

    1.26

    >0.05

    咽后壁

    9

    0

    0

    8

    1

    0

    0.00

    >0.05

    注:上述结构被清楚显示为2级,能被显示为1级,不能被显示为0级。:4个鼻腔中的钩突、筛泡已被手术切除
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    2.VE和FE对病变的显示: VE能够显示鼻中隔弯曲、鼻道狭窄和阻塞、鼻甲肥大和鼻腔内肿块。VE显示7例病人有鼻中隔弯曲,其中5例在弯曲的鼻中隔上有棘状突起(图1,2)。2例的棘状突起非常大,一直延伸到中鼻甲。3个鼻腔(4个部位)在鼻中隔和鼻甲之间显示有粘连。在VE下,鼻腔肿瘤和鼻息肉均表现为占位性病变。当占位性病变较小时,它们表现为突向腔内的肿块(图3,4)。如果占位性病变较大,则鼻腔狭窄或被阻塞。VE显示4例(5个鼻腔)共有9个鼻息肉。2个息肉直径约12~20 mm,占据整个中鼻道并挤压周围软组织(图5,6)。其余息肉位于中鼻道内,大小约3~9 mm。2例肿瘤患儿,1例的右侧鼻腔前部由于肿瘤部分阻塞而高度狭窄,仅留下一狭小的腔隙(图7,8),VE“飞”过了这个极小的残余腔隙,观察了鼻腔后部、中鼻甲和中鼻道的情况。另1例肿瘤完全阻塞了左侧鼻道前部,我们不仅经前鼻孔径路观察到了肿瘤的前界,还经后鼻孔径路观察到了肿瘤的后界及鼻腔后部的情况。由于这2例患儿太小,未能进行FE检查,但手术所见证实了VE和CT显示的形态学改变。FE显示5例(6个鼻腔)共有11个鼻息肉,息肉的部位和大小同VE所见。未被VE显示的2个息肉直径均小于3 mm。VE和FE显示鼻腔病变的对比资料见表2。两种方法对表2所列的鼻腔病变如鼻中隔弯曲和棘状突起、鼻道狭窄和阻塞、鼻甲肥大的显示具有良好的一致性(χ2=0,P>0.05);但对粘膜炎症,FE显示了14个鼻腔而VE完全未显示,两种方法有极显著性差异(χ2=12.07,P<0.01)。
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    图1,2 鼻中隔棘状突起。纤维内窥镜(图1)和仿真内窥镜(图2)显示弯曲的鼻中隔向左侧呈棘状突起(Sp),挤压下鼻甲(IC),使下鼻道狭窄 图3,4 纤维内窥镜(图3)和仿真内窥镜(图4)显示的右鼻腔内小息肉。S为鼻中隔,Po为鼻息肉,MC为中鼻甲 图5,6 左侧中鼻道内大息肉。纤维内窥镜(图5)和仿真内窥镜(图6)显示一软组织块影阻塞中鼻道(Po)。仿真内窥镜图像由螺旋CT扫描(25 mAs)资料重建而成。S为鼻中隔,AN为鼻丘 图7,8 由仿真内窥镜(图7)和螺旋CT(图8)显示的婴儿鼻腔肿瘤。图7示右侧鼻腔前部软组织肿块(Tu)突向鼻腔内,阻塞了大部分鼻道,仅留下上方一狭小的通道(黑箭头)。图8示肿块呈软组织密度并压迫周围组织结构(白箭头)表2 18个(9例)鼻腔病变在纤维内窥镜和

    仿真内窥镜下的显示结果比较 病变

    纤维内窥镜

    仿真内窥镜
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    鼻中隔

    弯曲

    7

    7

    棘状突起

    5

    5

    穿孔

    1

    1

    粘连

    2

    3

    鼻道
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    狭窄

    6

    6

    阻塞

    3

    3

    鼻甲

    肥大

    6

    6

    反向弯曲

    1

    1

    鼻息肉
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    6

    5

    鼻腔炎症

    14

    0

    3.伪影: 约1/3的VE图像中出现伪影。伪影很容易识别,它们表现为不规则的四边形或三角形小缺损区,通常出现在鼻腔轮廓弯曲较大的部位,如前鼻孔的边缘、筛窦壁等。在本研究中,伪影的出现不影响对病变的评价,因为它们具有特殊的形态而且特别小。讨论

    1.两种内窥镜的进入径路: VE至少有3条径路进入鼻咽腔和鼻窦。其一是从前鼻孔进入鼻腔,这也是FE常用的径路,在这条径路上,鼻甲、鼻道和鼻窦口区通常能被很好地显示。其二是穿过咽后壁从后鼻孔进入鼻腔,在这个方向上能观察到鼻甲和鼻道的后部。FE也能经口及口咽到达鼻腔后部,但其操作通常较VE复杂而困难,而且需要特殊的鼻腔镜设备[7,8]。此外,VE可以无任何损伤地穿过鼻窦的壁进入鼻窦内,而FE进入鼻窦内必须穿破窦壁[7,8],引起损伤。
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    2.两种方法显示能力的比较: 表1资料表明,VE显示鼻腔内解剖结构具有和FE相同的能力。这两种方法对钩突、筛泡和上颌窦口的显示率都不太高,是因为弯曲的鼻中隔、肥大的中鼻甲和中鼻道内息肉间接地或直接地使中鼻道狭窄或阻塞所致。从表2可见9例中7例有鼻中隔弯曲,其中5例在弯曲的鼻中隔上有棘状突起。这种弯曲的、有棘状突起的鼻中隔向外挤压中鼻甲,使中鼻道狭窄。有鼻甲泡的病人,鼻甲弥漫性或局限性肥大,肥大的中鼻甲直接使中鼻道狭窄。本组所有的鼻息肉均位于中鼻道内,较大的鼻息肉可以阻塞中鼻道。

    VE能够“飞”进非常狭窄的中鼻道,观察到狭窄后的情况。而FE由于镜头灯泡热量大,要进入狭窄的中鼻道常常很困难,有可能灼伤邻近软组织,以致其不能通过狭窄处。因此,在这种情况下,FE只能部分显示钩突和筛泡,或者完全不能显示。所以,在本研究中,钩突和筛泡的2级显示比率在VE组中(64.3%和51.7%)稍高于FE组(57.1%和35.7%)。当中鼻道完全被软组织充填时,VE很容易从后鼻孔径路观察病灶的后界。虽然FE也能经口咽观察鼻腔后部,但需使用特殊的鼻腔镜设备,且其操作复杂,常需对病人加做口咽部麻醉。
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    VE能清楚地显示鼻腔内病变,如鼻中隔弯曲、穿孔、棘状突起,鼻道狭窄和阻塞,鼻甲肥大和占位性病变。但是有假阳性,即“假性粘连”和假阴性存在。VE显示3个鼻腔(4个部位)在鼻中隔和鼻甲之间有粘连,而FE只显示2个鼻腔2个部位有粘连。这2个粘连与VE所见一致,另外2个被VE显示而未被FE显示的粘连,则被认为是“假性粘连”。“假性粘连”是由于鼻腔内粘液所致。附着在鼻甲和鼻中隔表面的粘液分泌物在CT图像上接近软组织密度,在VE成像过程中,粘液呈软组织图像。如果粘液附着在鼻甲和鼻中隔之间,“假性粘连”就会出现在VE图像中。防止“假性粘连”出现的有效方法是在CT检查前给予适当的滴鼻剂,以消除或减轻粘液分泌和可逆的粘膜充血。

    VE不能发现小的占位性病变。FE发现11个鼻息肉,而VE只发现9个。2个未被发现的息肉直径均小于3 mm。

    3. VE检查的应用价值: VE是一种非侵袭性和安全的检查方法。它适用于所有能经受CT检查的病人。由于它是一个影像后处理过程,因而不会增加病人的痛苦,并可结合断面的CT影像反复回顾性地分析。从本组结果看, VE 的显示能力相当于FE,它能较好地显示鼻腔内结构和病变,图像质量好,可作为FE的补充检查手段。对一些难以实施FE检查的患者(如本组中2例肿瘤患儿)可以进行VE检查。
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    VE的缺点是不能显示粘膜及其本身的颜色。因此,它不能诊断由粘膜充血水肿所致的炎性病变(χ2=12.07,P<0.01)。单凭VE所见也不能鉴别鼻腔内肿瘤与息肉,但由于VE图像来源于CT扫描,在进行VE图像重建时,必然要观察CT图像,断面的CT图像则能弥补上述VE的不足。VE图像和CT图像相结合不仅可对鼻腔病变进行形态学诊断和鉴别诊断,还可以同时观察鼻窦及邻近结构内的病变,并能以三维立体的方式直观地显示病变,并不逊色于单一的纤维鼻腔镜检查。

    目前内窥镜鼻窦术已逐步广泛应用于耳鼻咽喉科临床, 该手术是借助于鼻腔内窥镜,通过切除鼻甲、钩突、筛泡等鼻腔内结构来疏通中鼻道和鼻道窦口,以恢复上颌窦、筛窦等鼻窦正常引流来达到治疗慢性、复发性鼻窦炎的目的[8,9]。VE能允许操作者动态、立体地观察每一例被检查者鼻腔内、尤其是中鼻道的解剖细节和形态变异,协助制订手术计划和估计手术风险,并允许年轻医生模拟内窥镜鼻窦手术过程,以减少手术的风险度[10]。同时这种再现的解剖结构更有利于医学生的课程学习与教育[10,11]
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    当前计算机技术的进步不仅促进了影像学的发展,也促进了临床医学的进步。一个计算机协助的外科手术正在兴起[10-12],它是在三维立体影像的基础上借助于由计算机控制的红外线探头等先进器械的引导来实施手术,以最小的创伤来达到治疗目的。CT的三维表面重建技术和仿真内窥镜技术正是这种外科手术发展的前提,具有广阔的应用前景。

    参考文献

    [1] Heiken JP, Brink JA, Vannier MW. Spiral (helical) CT. Radiology, 1993,189:647-656.

    [2] Remy-Jardin M, Remy J, Giraud F, et al. Pulmonary nodules: detection with thick-section spiral CT versus conventional CT. Radiology, 1993,187: 513-520.
, http://www.100md.com
    [3] Vining DJ, Liu K, Choplin RH, et al. Virtual bronchoscopy: relationships of virtual reality endobronchial simulations to actual bronchoscopic findings. Chest, 1996,109:549-553.

    [4] Rodenwaldt J, Kopka L, Roedel R, et al. Dreidimensionale oberflaechendarstellung des larynx und der trachea mittels spital-CT: virtuelle endoskopie. Fortschr Roetgenstr, 1996,165:80-83.

    [5] Rubin GD, Beaulieu CF, Argiro V, et al. Perspective volume rendering of CT and MR images: applications for endoscopic imaging. Radiology, 1996,199:321-330.
, http://www.100md.com
    [6] Kimura F, Shen Y, Date S, et al. Thoracic aortic aneurysm and aortic dissection: new endoscopic mode for three-dimensional CT display of aorta. Radiology, 1996,198:573-578.

    [7] Messerklinger W, ed. Endoscopy of the nose. Mnchen: Urban , 1978. 2-6.

    [8] Maran AGD, Lund VJ, eds. Clinical rhinology. Stuttgart: Georg Thieme Verlag, 1990. 22-57.

    [9] Mafee MF, Chow JM, Meyers R. Functional endoscopic sinus surgery: anatomy, CT screening, indications, and complications. AJR, 1993, 160:735-744.
, http://www.100md.com
    [10] Hinton A, Moore-Gillon V. Otorhinolaryngology. BMJ, 1994, 309: 651-654.

    [11] Satava RM. Emerging medical applications of virtual reality: a surgeon's perspective. Artif Intell Med, 1994, 6: 281-288.

    [12] Ossoff RH, Reinisch L. Computer-assisted surgical techniques: a vision for the future of otolaryngology-head and neck surgery. J Otolaryngol, 1994, 23:354-359.

    (收稿:1998-08-24 修回:1998-09-30), 百拇医药