煤工尘肺小结节HRCT与病理相关性研究

       作者:陈步东，马大庆，关砚生，张岩松

【摘要】  目的  研究煤工及煤工尘肺(CWP)患者小结节影的HRCT表现及病理基础。评价HRCT对CWP结节及尘斑的显示，进而探讨HRCT诊断CWP的可行性。方法  45例煤工尘肺和煤尘接触者（生前X线胸片诊断无尘肺37例，0+期3例，Ⅰ期5例）的尸检离体肺脏行尘肺病理诊断，其中32例采用Heitzman法固定、充气干燥制成充气固定肺标本，进行冠状位MSCT／SSCT及HRCT扫描。选取13例肺标本的18片厚切片进行厚度为80～150μm的大切片制作。大切片后剩余的薄片进行5μm组织学切片。图像分析：(1) 结节数量，分0～4级；（2）结节分布范围，分0～3级；（3）结节类型，分圆形结节、模糊结节和星芒状结节。并记录小结节的分布特点及其与肺小叶固有结构的关系。结果  (1) 尸检病理诊断：CWP26例(Ⅰ期7例、Ⅱ期17例、Ⅲ期2例)，无CWP 19例。45例接尘工人尸检肺脏的尘肺病理诊断分期与其生前胸片诊断分期差异有显著性（χ2=4.9，P＜0.05）。（2）32例离体肺标本的HRCT图像均显示有结节存在，病理证实其中29例有结节存在。HRCT对结节的显示与病理所见差异无显著性（χ2=0.5，0.25＜P＜0.5）。结论  （1）X线胸片诊断煤工尘肺和病理诊断间差异有显著性，胸片对早期尘肺的诊断率较低。（2）HRCT对煤工尘肺的诊断与病理诊断差异无显著性，优于胸部X线片。 
   
    【关键词】  肺；尸体肺；结节；体层摄影术；X线机；高空间分辨率算法；病理
   
    Correlative study between the HRCT and pathology for the nodules of coal worker pneumoconiosis
        
    【Abstract】  Objective  The purpose of the study was to assess the appearances of high-resolution computed tomography (HRCT) and pathologic features of nodules of coal worker or coal worker pneumoconiosis (CWP) and to evaluate the display of small nodules of CWP and dust speckle on HRCT，then to discuss the feasibility of HRCT diagnosing pneumoconiosis at the early stage.Methods  Forty five entire lung specimens were available from autopsy of the patients with CWP and occupational exposure to coal dusts．They comprised 37 cases without CWP，3 cases with 0+ stage and 5 cases with Ⅰ stage.Thirty two lung specimens were inflated and fixed by Heitzman’s method，and undergone coronal  single slice computed tomography (SSCT)／multi-slice computed tomography (MSCT) and HRCT scans．Gross specimens section (50～100μm slice thickness) and histologic section(5μm～8μm slice thickness) were performed on eighteen piece of 10mm-thickness slices of lung specimen in thirteen cases.Images analysis：(1) The amount of nodules，divided 0～4 grade；(2) Distribution of nodules，divided 0～3 grade.Results  (1) Pathologic diagnosis of lung specimens： CWP were diagnosed in 26 cases including 7 cases with Ⅰ stage CWP，17 cases with Ⅱ stage CWP and 2cases with Ⅲ stage CWP.There were 19 cases without CWP.The differences were statistically significant（χ2=4.9，P＜0.05） between pathologic diagnosis and X ray film diagnosis of forty five patients.(2) Nodules were displayed on HRCT images of all of thirty two lung specimens.Nodules presence were verified by pathologic diagnosis in twenty nine cases.The difference of nodules displaying was not statistically significant （χ2=5，0.25＜P＜0.5） between HRCT and pathology diagnosis and X ray film diagnosis of forty five patients.Conclusion  (1) There were statistically significant differences between pathologic diagnosis and X-ray film diagnosis of CWP.(2) The difference of nodules displaying was not statistically significant between HRCT and pathology.
   
    【Key words】  lung；cadaveric lung；nodule；tomography；X-ray computed；high-space algorithm；pathology
   
    尘肺的诊断目前仍以ILO的胸部X线标准片为诊断标准，有关尘肺的CT表现，特别是尘肺CT诊断标准的报道相对较少。而且有关尘肺的CT研究，多以胸部X线片为对照，本文以煤工及煤工尘肺病人尸检离体肺脏为研究对象，拟以病理诊断为标准，重点探讨HRCT对尘肺小结节的显示。
   
    1  材料与方法
   
    1.1  离体尘肺标本的制作  临床诊断为0期或0+期的接尘工人和Ⅰ期煤工尘肺患者尸体45例，死者年龄41～80岁，平均66.4岁，平均工龄17．2年。全部标本来自煤炭职业医学研究所。45例患者生前临床诊断：无尘肺37例，0+期3例，Ⅰ期5例；尸检病理诊断：CWP 26例(Ⅰ期7例、Ⅱ期17例、Ⅲ期2例)，无CWP 19例。
   
    尸解后获得完整的、带有气管的双侧离体肺标本。离体肺标本采用改良的Heitzman法固定，1周后将标本悬空并充气干燥(流速3～5ml／s)，制成干燥的、膨胀良好的全肺标本。
   
    1.2  肺标本的螺旋CT扫描方法  45例尸检肺脏中的32例肺标本进行了冠状位螺旋CT（SCT）或多层螺旋CT（MSCT）及HRCT扫描，自前向后扫描。SCT扫描方法：层厚8mm，间隔8mm，螺距1.5：1，130kVp，110mA，标准算法重建，FOV：30cm，矩阵512×512。SCT的HRCT扫描方法：准直1．5mm，层距10mm，130kVp，200mA，骨算法重建；FOV：30cm，矩阵512×512。MSCT扫描方法：准直1．25mm×8，螺距1.35：1，130kVp，110mA。标准算法重建，层厚5mm，间隔5mm，FOV：30cm，矩阵512×512。MSCT的HRCT扫描方法：准直1．25mm，层距5mm，130kVp，200mA，骨算法重建；FOV：30cm，矩阵512×512。
   
    1.3  煤工尘肺标本大切片和组织学切片的制作  10mm厚度切片制作。切面平行于气管、主支气管层面，并以气管、主支气管所在的层面为零位层面。制成厚度10mm的薄片。记录每个切面上的结节、煤斑数量、纤维化面积、肺气肿等。
   
    80～150μm的大切片制作。根据冠状位HRCT表现，选取有各种不同类型结节的厚层切片进行大切片制作。选取的厚层切片经干燥后，用固定器固定并摆成解剖位对厚层切片再进行一次HRCT扫描，以便HRCT能与病理更可靠地进行对照。厚层切片经明胶包埋、真空抽吸、冷冻后在大切片机上进行切片，制成厚度为80～150μm的大切片。
   
    病理分析：结节数量采用0～4级分类法，结节浸润范围、肺气肿浸润范围、肺纤维化浸润范围的均采用0～3级分类法。病人生前胸片尘肺诊断依据ILO诊断标准。
   
    1.4  图像分析  结节准入标准：所有由含气肺组织围绕，长径与短径之比小于2的局灶性软组织密度病变，线性结构的局限性增厚也可确定为结节。
   
    冠状位HRCT对小结节的显示：记录每幅图像结节的有无，如有结节，则记录结节的数量及结节的分布范围。结节数量采用0～4级分类法，无结节记录为0，结节数＜10个时，记录为1，结节数≥10、＜20时，记录为2，结节数≥20，＜50时，记录为3，结节数≥50时，记录为4（结节计数方法参照尘肺病理诊断标准的计数方法，即结节直径≤2mm，记作0.5个；结节直径＞2mm，≤5mm，记作1个；结节直径＞5mm，≤10mm，记作2个）；结节分布范围采用0～3级分类法：无结节记录为0，结节分布不超过2个肺区时记录为1，超过2个肺区，但未超过4个肺区时记录为2，超过4个肺区时记录为3。
   
    肺区划分方法。参照尘肺病诊断标准胸片肺区划分方法，将肺尖至肺底相当于膈顶处的垂直距离等分为三，用等分点的水平线把每侧肺野各分为上、中、下三个肺区，左右两侧共6个肺区，分别为RU：右上肺区，RM：右中肺区，RL：右下肺区，LU：左上肺区，LM：左中肺区，LL：左下肺区。
   
    1.5  阅片方法  由2位副主任医师以上职称、呼吸影像诊断经验丰富的医师进行HRCT阅片，对HRCT难以确定的结节，可结合常规CT，两人取一致性意见做出最后评价。肺标本的病诊断由2位多年研究尘肺病理诊断的医师以标本厚切片结合组织学切片进行诊断，不同意见协商达成一致。
   
    1.6  使用的仪器  CT扫描机为Picker PQ2000和GE Medical System，Lightspeed XOI。
   
    1.7  统计学分析  HRCT对尘肺小结节的显示及结节数量和结节浸润范围的显示与病理所见的差异显著性采用配对χ2检验，HRCT对尘肺小结节结节数量和结节浸润范围的显示与病理所见的一致性采用Pearson相关分析。
   
    2  结果
   
    2.1  生前胸片尘肺诊断与尸检病理诊断  见表1。

表1  胸片尘肺诊断与病理诊断对照

配对χ2检验显示，45例接尘工人尸检肺脏的尘肺病理诊断分期与其生前胸片诊断分期差异有显著性，χ2=4.9，P＜0.05。
   
    2.2  结节的显示  见表2。

表2  HRCT对结节的显示与病理所见

    32例离体肺标本的HRCT图像均显示有结节存在，病理证实其中29例有结节存在。HRCT对结节的显示与病理所见差异无显著性(χ2=0.5，0.25＜P＜0.5)。图1、2为一例病理检查无结节的肺标本的常规CT和HRCT图像，可见数个结节影。
   
    2.3  结节的数量  见表3。

表3  HRCT显示结节的数量与病理所见

32例离体肺标本HRCT显示结节的数量与病理所见差异无显著性(χ2=0.5，0.25＜P＜0.5)。Pearson相关分析显示，Pearson相关系数γ=0.428，P=0.023＜0.05，HRCT显示的结节数量与病理所见的结节数量呈正相关。部分肺标本的HRCT可比病理显示更多的结节，如图3、4所示，两例肺标本HRCT结节数量均为4级，病理诊断结节数分别为22个(3级)和119个(4级)。

    
    2.4  结节的分布范围  见表4。

表4  HRCT显示结节的浸润范围与病理的一致性和相关性

    32例离体肺标本HRCT显示的结节浸润范围与病理所见差异无显著性(χ2=0.8，0.25＜P＜0.5)。Pearson相关分析显示，Pearson相关系数γ=0.542，P=0.005＜0.01，HRCT显示的结节浸润范围与病理所见的结节浸润范围呈正的直线相关。图5为1例病理检查结节分布范围为2级的肺标本的100μm病理大切片，图6为同一位置的HRCT，可见结节累及4个肺区，与大切片所见相同，结节主要分布在中、上肺区。

图1  1例肺标本的常规CT，可见数个直径小于5mm的结节灶，CT结节数量分级为1级。病理未见结节，数量分级为0级

图2  与图1同1例肺标本的HRCT，可见数个直径小于5mm的结节灶，CT结节数量分级为1级。病理未见结节，数量分级为0级 

图3  1例肺标本的HRCT，结节数量多，HRCT结节数量分级为4级。病理结节较多，数量分级为3级

图4  1例肺标本的HRCT，结节数量多，HRCT和病理结节数量分级均为4级

 

图5  1例标本左肺的100μm病理大切片，病理上结节分布范围为2级，结节浸润累及左中、左上两个肺区 

 

图6  图5同一标本同一位置的HRCT，可见结节累及左侧2个肺区，与大切片所见相同，结节主要分布在中、上肺区

3  讨论
   
    胸部X线检查是确定尘肺和分期的主要诊断方法，胸片显示尘肺的表现受多种因素的限制，如大血管、肋骨、横膈等的遮盖及重叠、摄影技术的差异等，使尘肺的X线诊断存在明显的读片者之间和读片者自身前后的读片差异。陈开璋等［1］报道，对256例尘肺病理会诊，一致性为68.36%，二次诊断符合率为46.48%。本研究32例接尘工人生前尘肺诊断与尸检病理尘肺诊断差异有显著性（P＜0.05），说明胸部X线片在确定尘肺和分期时会有明显的诊断错误。病理诊断是确诊尘肺的可靠方法，但只有在患者死亡后才能进行，不利于尘肺的防治。胸部螺旋CT扫描对胸部疾病的诊断价值及其较胸片的优越性，已为大家所共识。有证实［2，3］，胸部螺旋CT能较胸部X线片更好地显示尘肺的各种改变。小结节影是诊断尘肺的主要依据，本研究对照病理所见，重点探讨胸部HRCT对尘肺小结节的显示情况。
   
    本研究32例离体肺标本的HRCT图像均显示有结节存在，病理其中29例有小结节存在。3例病理未见小结节的标本，HRCT显示小结节数量均较少，结节少于10个。笔者分析，病理结节计数只能记录厚切片表面可见的结节，因结节数量较少，可能恰好都位于切片内部，故病理检查未见结节。统计分析显示，对结节的显示HRCT与病理所见差异无显著性。
   
    因HRCT显示的所有结节无法进行与病理一一对照证实，笔者参照尘肺病理诊断标准，对HRCT显示的结节数量和结节浸润范围进行了分级，然后就HRCT显示的结节数量及结节浸润范围与病理所见进行了分析。32例离体肺标本HRCT显示结节的数量及结节浸润范围均与病理所见差异无显著性。而相关分析显示，HRCT显示的结节数量及结节浸润范围与病理所见均呈正的直线相关。故本研究显示胸部HRCT能可靠地显示尘肺小结节，对结节的显示与病理所见有较好的一致性。但有必要说明的是，本研究中1例HRCT结节数量为3级，即结节在20～50个之间，而病理检查结节数量为1级，即结节少于10个。另2例HRCT结节数量为4级，即结节多于50个，而病理结节数量为3级，即结节数在20～50之间，可见HRCT与病理检查在显示结节数量上并非没有差异。因为无论是HRCT还是病理检查，都有可能错判或漏判结节。
   
    总之，HRCT结合常规螺旋CT扫描，对尘肺小结节的显示，与病理检查所见一致性好，能理想地显示尘肺小结节的存在及结节浸润范围。
   
    因本研究旨在探讨HRCT对尘肺小结节的显示与病理检查所见的相关性，以便进一步研究HRCT能否成为病理检查之外的另一个尘肺的诊断标准，故本研究未对尘肺小结节的影像特征，如大小、边缘、密度及分布等进行讨论，有关内容将在系列的第二部分进一步探讨。
   
    4  结论
   
    (1)目前用于尘肺病诊断的“尘肺病诊断标准”主要依据胸部后前位高千伏胸片的表现进行诊断，本组45例煤工及CWP患者尸检肺脏的病理诊断证实，X线胸片对煤工尘肺的诊断与病理诊断差异有显著性，20例胸片诊断无尘肺者，病理证实有1～3期尘肺病。可见X线胸片诊断尘肺有一定的限度，不利于尘肺的早期诊断。
   
    (2)HRCT显示煤工尘肺结节影，在数量上与病理呈正相关，在结节分布范围上与病理所见差异无显著性，有助于弥补X线胸片在诊断尘肺时的不足。

【文献】

    1  陈开璋，张东辉，陈苏生，等.广东省尘肺诊断情况分析.职业医学，1996，23：17-19.
    2  刘培成，张盾，吴纯，等.煤工尘肺HRCT的形态学表现及诊断价值研究.实用放射学杂志，1999，15：9-12.
    3  Remy-Jardine M，Degreef JM，Beuscart R，et al.Coalworkers pneumoconiosis： CT assessment in exposed workers and correlation with radiographic findings . Radiology，1990，177：363.