Medicine

全身硬化-相关间交性肺病的成像特征

Published: June 16, 2020 doi: 10.3791/60300

Jonathan H. Chung¹, Christopher M. Walker², Stephen Hobbs³

¹Department of Radiology, University of Chicago Medicine, ²Department of Radiology, University of Kansas Medical Center, ³Department of Radiology, University of Kentucky

Summary

在这里，我们提出了用于进行胸腔高分辨率计算机断层扫描的实用建议，用于诊断和评估与全身性硬化症相关的间质性肺病。

Abstract

早期诊断全身性硬化症相关间质性肺病（SSc-ILD）对于使治疗能够以最小的延迟进行治疗非常重要。但是，诊断 SSc-ILD 具有挑战性，因为关键症状是非特异性症状。胸部的高分辨率计算机断层扫描（HRCT）被认为是用于诊断和评估 SSc-ILD 的敏感成像方法。患者暴露于电离辐射可被视为一种限制，尽管可以采取方法步骤来缓和这种情况。我们为执行 HRCT 扫描和解释结果提供切实可行的建议。HRCT 上 SSc-ILD 的主要特征包括非特异性间肺炎（NSIP）模式，具有外围地面玻璃不通性以及广泛的牵引支气管扩张。尽管SSc-ILD和特发性肺纤维化（IPF）有相似之处，但HRCT可用于区分这些条件：在SSc-ILD与IPF相比，地面玻璃不全的比例更大，纤维化则不那么粗糙。在SSc-ILD中，常见的有直径 >10 mm 的扩张、充满空气的食道，暗示食管障碍。肺动脉大小大于相邻的上升主动脉表明存在肺高血压。结节必须监测，因为肺癌的风险增加。HRCT上大量疾病（±20%）或高纤维化分数表明死亡风险增加。HRCT 是诊断 SSc-ILD 的核心，串行评估有助于监测疾病进展或治疗反应。

Introduction

系统性硬化症（SSc）是一种复杂的异质、自身免疫性疾病。它可以表现为血管病，雷诺现象和皮肤和内脏纤维化^1。SSc分为以下亚型：有限皮肤、漫性皮质、正子硬皮病（无皮肤参与）和SSc重叠综合征^1。

SSc不是孟德利时尚遗传的，但遗传因素似乎会影响对这种疾病的易感性。不同种族的发病率不同，在有该疾病家族史的个人中，发病率增加²^2，3。³环境风险因素也似乎也存在，高接触二氧化硅或有机溶剂似乎增加了SSc⁴的发生。全球SC的患病率约为10，000^1。女性比男性多受SSc影响，报告的女性：男性比例在3：1和8：1之间，发病率最高的年龄组为45-54岁^。

肺是SSc⁶患者中第二大最常见的内脏器官。SSc有两种主要的肺表现：间质性肺病（ILD）和肺高血压^7。ILD 通常是纤维化的;它发生在大约80%的SSc患者，在扩散性皮质硬皮病比在疾病的有限形式¹^1，8⁸更常见。肺高血压可能表现为孤立的肺动脉高血压（PAH，在SSc中患病率为13-35%）或因左心室参与/舒失功能障碍或ILD/低氧血症⁷引起的肺高血压。SSc-ILD 患者和 SSc-PAH 患者之间的抗体特征不同。例如，抗Scl-70抗体的存在与SSc-ILD⁸有关，而抗中心抗体在PAH患者中比没有^PAH9的患者更常见。

SSc-ILD的症状包括呼吸困难、咳嗽、胸痛和运动限制。ILD是SSc^10、11、12¹¹^,¹²发病率的主要原因。¹⁰因此，据报告，SSc-ILD患者每年的全因医疗费用高于没有ILD的患者：31，285-55，446美元，而18，513-23，268美元，分别为¹³美元。

SSc-ILD是SSc患者死亡的主要原因，占这组^10，14^,¹⁴例死亡的30-35%。据报告，SSc-ILD患者的中位存活率为5-8年¹⁰^年^、15年;相比之下，大约76%的SSc总人口从发病¹⁶年起存活超过10年。SSc-ILD中死亡的重要预测变量包括年龄、强制生命容量（FVC）、肺一氧化碳（DLCO）的基线扩散能力、高分辨率计算机断层扫描（HRCT）的疾病程度、肺高血压的存在以及Kerbs von den Lungren 6（KL-6）抗原^17、18。¹⁷^,

早期诊断对于使治疗能够以最小的延迟进行治疗非常重要，而且，在有渐进型表型的患者中，疾病进展可能会减慢。然而，诊断SSc-ILD是具有挑战性的，因为咳嗽、呼吸困难和疲劳的非特异性症状可能被误认为是SSc的其他方面，如心脏病和肌肉骨骼参与。诊断ILD的评估包括：临床表现、病史、吸烟状况、肺功能、成像，在某些情况下，还有肺活检。确认SSc-ILD诊断需要几个调查，这通常用于组合^19。最常用的评估包括肺功能测试和HRCT20、21、22、23。²⁰^,²¹^,²²^,²³其他成像方法，如胸部放射成像和辐射分离成像（例如磁共振成像[MRI]，肺超声）也可以采用^22。肺功能测试用于评估 ILD 的严重性并监控其过程。然而，单独使用肺功能测试对诊断SSc-ILD^24，25^,²⁵的使用是有限的。胸部的HRCT被认为是最敏感的非侵入性手段，以促进SSc-ILD19的鉴别诊断。¹⁹基线HRCT结果，以及随时间的变化，可用于预测未来肺部疾病的过程和对治疗的潜在反应^26。

接触HRCT辐射有时被认为是常规筛查的一个限制因素^27、28;²⁷^,限制切片数量是降低辐射风险的潜在方法，通过降低电压或电流29、30、31，也可以降低剂量。²⁹^,³⁰^,³¹或者，可以考虑不同的评估方法。例如，MRI似乎对ILD^患者有一些评估和随访的潜力。在一项使用具有呼吸同步的T2加权MRI图像的研究中，HRCT作为"金标"评估并行进行;100% 灵敏度和 60% 特异性报告与 MRI 确定 ILD³²的存在.另一项研究³³中报道了MRI与HRCT在ILD检测和分类方面的类似协议。尽管取得了可喜的结果，MRI目前还是一种研究方法，尚未为一般临床使用做好准备。

在这里，我们提供了成像结果解释的实用概述，重点是HRCT，用于诊断SSc中的肺介入，确定预后，并探讨可能改进成像方法和结果解释的未来发展。文件中载有具有代表性案例的HRCT图像。

Protocol

1. HRCT 扫描

对胸部进行体积HRCT采集扫描^36。_.对比剂不需要^36，37。³⁶^,
使用表 1^36、^,³⁷所示的参数获取以下采集。
1. 获得从肺皮座到肺底的吸气扫描（体积）。
2. 从肺皮座以下2厘米到肺底，获得一个苏皮的呼气性光晕扫描（连续10~20毫米的间隙）。
3. 从卡米纳到肺碱，获得容易吸气的可选（连续10~20毫米的间隙）。
每次采集^36、37^,³⁷之前，给病人呼吸指示。对于吸气扫描，说"深呼吸...再深呼吸...再深呼吸，屏住呼吸。保持你的呼吸^"37。
获得吸气扫描在充分灵感^35，36。³⁵^,
使用最薄的准数、最短的旋转时间和最高的间距，确保获得无运动图像³⁶。建议的扫描参数详见表1^37。
为了获得最佳的体积扫描质量，获取具有高空间分辨率重建的薄截面（<2 mm）图像³⁵^、³⁶。
在采集后立即审查扫描，如果存在任何运动伪影或出现灵感不足，则重复³⁷。

2. 报告

准备解释性报告。
与患者护理团队共享报告和 HRCT 图像，并将其添加到患者的医疗记录中。

Representative Results

诊断
HRCT 上 SSc-ILD 的主要特征通常包括非特异性间肺炎（NSIP）模式，具有外围地面玻璃不常见和广泛的牵引支气管扩张（图1和图 2）。地面玻璃不一视其数具有广泛的病因，通常非特异性40、41、42。⁴⁰^,⁴¹^,⁴²具有辅助备用的中央优势或外围分布是 NSIP 的高度暗示（图3）。

通常，HRCT 图像中的 ILD 模式包括具有结构变形的隔离，导致牵引支气管扩张/支气管扩张（与 NSIP 的纤维化形式一致）。事实上，牵引支气管扩张和牵引支气管支气管炎往往是SSc-ILD的主要特征（图4）43。⁴³其他发现可能包括蜂窝（图5;在有限形式的SSc中更常见）、球形隔膜增稠和球内线，以及微结^{核40，44。}^,⁴⁴蜂巢是指通常直径（±3~10毫米）的聚集囊状空气空间，其壁厚、定义明确^31。蜂窝和牵引支气管扩张是HRCT上常见的间质性肺炎（UIP）的主要特征。虽然这种模式最常见的与特发性肺纤维化（IPF）相关，原型纤维化ILD与渐进型表型，它有时可以看到在SSc-ILD¹⁰患者。最近，在与结缔组织疾病相关的ILD（包括SSc-ILD）和HRCT上的UIP模式的患者中发现了几个迹象，但在有IPF的患者中则没有发现。这些是直边符号（即，纤维化与肺碱的隔离，在颅骨平面上具有清晰的分界，在日冕图像上没有沿着肺的侧边边缘进行实质性延伸）、蜂窝主要（或旺盛的）符号（或旺盛的）符号（肺纤维部分的>70%），以及前上瓣符号（即，上叶前部纤维化的浓度，与上叶其他方面的相对备用，并伴随下叶参与）⁴⁵。直边符号也与NSIP病理学⁴⁶有关，这是SSc-ILD¹⁰中的主要CT模式。

在SSc患者（图6）47、48、49和SSc-ILD⁴⁷^,⁴⁸^,⁴⁹ ^47，48^,⁴⁸患者中，经常观察到有空气充沛的食道。虽然没有公认的高龄限制，扩张性食道可能不再有助于区分SSc-ILD和IPF，但由于食管运动障碍的发生率增加，扩张性食道在65岁以上的患者中可能更难解释。中位淋巴曲病（通常反应性），其中淋巴结的短轴超过10毫米，也经常观察到在SSc-ILD^47，50^,⁵⁰的患者。肺动脉大小大于相邻的上升主动脉建议共存肺高血压（图6），即使在没有纤维化肺病的患者51，52，53。⁵¹^,⁵²^,⁵³巩固区域表明叠加感染、吸入、组织肺炎、出血或恶性肿瘤。由于SSc-ILD⁷中肺癌风险增加，必须监测结核;最常见的原发性癌症出现在SSc-ILD患者是腺癌⁷^,^7，54。

SSc-ILD 与 IPF^15、^,⁵⁵共享许多临床、机械和病理相似性。然而，一些辐射功能允许分化这两个^{ILD15，45。}^,⁴⁵在SSc-ILD中，与IPF相比，地面玻璃不全的比例更高，纤维化则不那么粗糙。在SSc的UIP的情况下，蜂巢可以在超过70%的纤维肺组织-旺盛的蜂窝符号^56，57。⁵⁶^,此外，四角符号（也称为前额叶符号）在 SSc-ILD 中比 IPF 中更常见;这是一种炎症和/或纤维化的焦点或不成比例地涉及双边前侧上额叶和后上额下叶⁵⁸的模式。

胸部放射图最初可能检测到 ILD;然而，它们不能提供足够的对比度分辨率来可靠诊断。在来自SSc-ILD患者的胸放射图中，最常见的模式是基础主导性视网膜^59。其他功能可能包括可见的支气管扩张、体积损失和蜂窝化。与HRCT一样，扩张性充满空气的食道的存在可能有助于支持SSc-ILD⁴⁷的诊断。

预后
几种不同的成像发现已经证明与SSc-ILD的预后有关。据报告，在HRCT疾病程度至少为20%的患者中，死亡率较高（10年生存率分别为43%对67%，疾病范围高于20%的患者中为^60.同样，HRCT的高纤维化评分（基于视网膜和蜂窝化的程度）也与死亡率增加^有关61。大食管直径与ILD严重性增加和DLCO⁴⁸减少有关。肺密度和肺动脉直径可能被用来预测肺高血压的风险^62。计算机化、定量CT参数也可以识别患者肺功能下降或死亡的风险。一项研究表明，从HRCT量化的ILD的程度可以用来预测FVC在12个月⁶³年的下降。在另一项研究中，定量胸腔CT参数提供的死亡率风险结果与临床预测模型⁶⁴一致。尽管基于成像的生物标志物具有明显的潜力，但目前最好在人群一级考虑，因为它们在单个患者中的临床效用尚未确定。

治疗反应
环磷酰胺和霉菌在SSc-ILD患者中提供适度的益处。在具有里程碑意义的斯氯德米尔马肺研究I，环磷酰胺治疗导致纤维化的进展较慢相比安慰剂^65。最近，Scleroderma肺研究II报告与环磷酰胺⁶⁶相比，与霉菌素软骨具有类似的疗效和增强的耐性。然而，仍然需要为SSc-ILD患者改进治疗方案。目前正在研究的疗法包括单克隆抗体（如利妥昔单抗、阿比妥祖马布）、抗纤维化剂（如宁达尼布、皮尔费尼酮）、直接血栓抑制剂dabigatran、蛋白酶抑制剂Bortezomib和造血干细胞移植^19、67。¹⁹^,

序列性 HRCT 扫描，显示患有 SSc-ILD 的患者的疾病进展
在不同时间点进行的 HRCT 评估可用于调查疾病进展。图 7显示了两组轴向和日冕胸部 HRCT 图像，这些图像在 SSc-ILD 患者中相隔 10 年。胸部HRCT的初始轴向和日冕图像（图7A，B）显示，在患有SSc的患者中，巴西拉主要地面玻璃不通和抗性与轻度牵引支气管扩张和亚性备用一致。后一组图像（图7C，D）拍摄于10年后，显示肺碱基的视网膜和牵引支气管病增加，轴向和日冕（D图7C，D）的地面玻璃不成度减少，与肺纤维化的轻微恶化一致。连续HRCT扫描也可用于监测治疗反应68，69，70;⁶⁸^,⁶⁹^,⁷⁰这一点在Scleroderma肺研究II中得到了证明，其中基于HRCT扫描的计算机辅助诊断分数用于比较SSc-ILD⁶⁸患者的环磷酰胺与霉菌的疗效。

相	探测器准直	电压（kV）	电流（mA）	扫描区间	沥青	旋转	管电流调制
苏皮恩吸气	螺旋 1.2 毫米	120 （可降低）	230 （可降低）	不适用	±1.0	0.5 秒或更快	上
苏佩恩到期	轴向 2 x 1.0 毫米	120	150	20 毫米	不适用	1.0 秒	上
倾向吸气	轴向 2 x 1.0 毫米	120	150	20 毫米	不适用	1.0 秒	上

表1：计算断层扫描采集参数³⁷。不适用。

图1：具有细胞NSIP疾病模式的系统性硬化症。轴向（A），易发（B）和日冕（C）高分辨率计算机断层扫描图像都显示了广泛的外围和基底主要地面玻璃不一切;这些是NSIP的典型观测值。缺乏牵引支气管扩张症是细胞NSIP疾病模式的暗示。NSIP = 非特异性间间肺炎。请点击此处查看此图形的较大版本。

图2：全身性硬化症与纤维化非特异性间膜肺炎模式的疾病。轴向计算机断层扫描图像显示广泛、基底占主导地位的地面玻璃不透明与相关的牵引支气管扩张。值得注意的是，食道显示明显的扩张;这是典型的硬皮病。请点击此处查看此图形的较大版本。

图3：具有纤维化NSIP模式的系统性硬化症。轴向高分辨率计算机断层扫描图像（A 和 B）显示了广泛的地面玻璃不通性、偏视、建筑变形和牵引支气管扩张.值得注意的是，下肢备用是显而易见的;这是NSIP的典型，在大约50%的所有病例中可见。NSIP = 非特异性间间肺炎。请点击此处查看此图形的较大版本。

图4：具有旺盛牵引支气管扩张的全身性硬化症。轴向（A）和日冕（B）高分辨率计算机断层扫描图像显示广泛的中下肺区主要牵引支气管扩张.虽然这可能被误认为是蜂窝，但囊肿区域相互连接，避免立即的下肺;这是典型的支气管扩张。请点击此处查看此图形的较大版本。

图5：肺纤维化UIP模式的全身性硬化症。轴向（A）和日冕（B）计算机断层扫描图像显示外周和基底主要蜂窝和牵引支气管扩张与典型的肺纤维化 UIP 模式保持一致.请注意扩张性食道（可归因于硬皮病）和"旺盛"蜂巢（ILD 的暗示与结缔组织疾病相关，而不是特发性肺纤维化）。UIP = 通常的间质性肺炎。请点击此处查看此图形的较大版本。

图6：肺高血压和扩张性食道的全身性硬化症。对比增强的胸部计算机断层扫描显示肺干干明显扩大，比相邻的上升主动脉（表明潜在的肺高血压）测量量更大。食道明显扩张;这可归因于硬皮病。请点击此处查看此图形的较大版本。

图7：序列胸部HRCT图像显示患有SSc-ILD的患者肺纤维化进展。从胸部HRCT的轴向（A）和日冕（B）图像显示，在患有 SSc 的患者中，巴西拉尔主要地面玻璃不通和轻度牵引支气管扩张和亚尿节。10年后，在轴向（C）和日冕（D）胸部 HRCT 图像上观察到肺碱基的抗性扩张和牵引支气管性增无减，并且与肺纤维化的轻微恶化一致。HRCT = 高分辨率计算机断层扫描;SSc-ILD = 全身硬皮病相关间质性肺病。请点击此处查看此图形的较大版本。

Discussion

虽然HRCT目前是诊断和评估SSc-ILD的决定性成像方法，但它使用电离辐射，而且相对昂贵。胸部放射线图可以代替进行，尽管这些不能促进与HRCT相同的鉴别诊断，而正常的胸辐射图并不能消除ILD的可能性。也许最好使用胸腔放射图是在HRCT扫描和排除复杂疾病（如传染性肺炎）之间监测渐进性疾病，从而在症状的急性恶化环境中。

HRCT 的一个感知限制是辐射照射。如前所述，进行CT扫描的新方法可使辐射暴露减少^31，此外，目前的CT扫描仪提供了一系列先进技术，为未来降低近胸部放射成像水平的辐射暴露提供了可能性。或者，成像方法，如核磁共振成像或肺超声，可能被用来避免病人在未来^{32，71，72，73}⁷¹^,⁷²^,⁷³暴露辐射。³²我们相信，虽然与成像利用相关的风险收益注意事项，CT 在诊断和患者管理方面的优势远远大于潜在风险。

成像数据，特别是 HRCT，提供了最重要的信息，使 SSc-ILD 的诊断工作得以进行。详细考虑HRCT扫描的模式和特征通常足以区分SSc-ILD与其他肺部疾病，从而避免了对侵入性活检手术的需要。

对HRCT扫描进行视觉评估引入了一定程度的主观性和观察者间变异的可能性。基于计算机的HRCT扫描解释方法已被调查为提高准确性的一种可能方法^63，74。⁶³^,例如，评估肺纤维化或疾病程度的定量方法可用于评估治疗反应68、70、75。⁶⁸^,⁷⁰^,⁷⁵然而，这些方法目前并没有在日常临床实践中得到广泛应用。

我们希望本手稿中提供的信息将作为实用指南，协助医生使用 HRCT 扫描来诊断 SSc-ILD 并确定预后。改进的图像获取和解释扫描的方法有可能减少患者暴露于辐射，并提高诊断/预后准确性。

Disclosures

Jonathan Chung 声明，在本文所述的研究、作者身份和/或发布方面不存在潜在的利益冲突;克里斯托弗·沃克宣布收到阿米尔西斯（埃尔塞维尔）的版税;斯蒂芬·霍布斯宣布从埃尔塞维尔和沃尔特斯·克卢沃健康公司收到版税。本文的开放访问出版物由博林格英格尔海姆制药公司赞助。

作者符合国际医学杂志编辑委员会（ICMJE）建议的作者标准。提交人没有得到与视频开发有关的直接赔偿。该视频脚本的医疗写作支持由阿什菲尔德公司GeoMed的博士Leon Newman提供，该公司由博林格英格尔海姆制药公司（BIPI）承包和资助。BIPI 有机会查看最终视频，了解医疗和科学准确性以及知识产权方面的考虑。

Acknowledgments

作者符合国际医学杂志编辑委员会（ICMJE）的建议。提交人没有得到与手稿开发有关的直接赔偿。写作援助由GeoMed的BScKen Sutor提供，该公司是一家阿什菲尔德公司，是UDG医疗有限公司的一部分，由博林格·英格尔海姆制药公司（BIPI）承包和出资。BIPI有机会审查手稿，了解医学和科学的准确性以及知识产权方面的考虑。