2022, Vol. 31
2. 甘肃省人民医院放射科，兰州 730000
烟雾弹又称烟幕弹，燃放时可通过化学反应在空气中产生大范围烟雾，在反恐军事训练、特种作战等场合应用比较普遍，操作不当可引起急性吸入性肺损伤，轻症表现为胸闷、气短和咳嗽，重症可出现肺部炎症、呼吸窘迫综合征、甚至多脏器功能衰竭等，目前缺乏满意的临床治疗措施[1-2]。既往已有在烟雾弹燃放致吸入性肺损伤的临床、胸片、病理及治疗等方面研究[3-5]，但有关儿童的研究甚少。本研究回顾性分析一则少发的儿童群发烟雾弹中毒事件，以评价薄层CT定量分析在评估烟雾弹致儿童吸入性肺损伤中的临床价值。
1 资料与方法 1.1 一般资料本研究为回顾性研究，纳入2015年某单位进行防空防火演练中因吸入混合性化学烟雾致吸入性肺损伤转至甘肃省人民医院救治的11名患儿。入选标准：⑴年龄≤14岁；⑵住院时间≥48 h；⑶住院期间CT检查次数≥2次；⑷首次发生吸入性肺损伤且临床信息完整。排除标准：⑴年龄 > 14岁；⑵住院时间 < 48 h；⑶住院期间CT检查次数 < 2次；⑷因身体条件无法进行肺功能检查者；⑸存在严重肝肾疾患。本研究已获得医院伦理委员会的批准（审查编号：2015-071）。
肺损伤临床分级采用GBZ 73-2009诊断标准[6]：⑴轻度急性气管-支气管炎，呈哮喘样发作；⑵中度急性支气管肺炎，急性吸入性肺炎，急性间质性肺水肿，Ⅰ-Ⅱ度喉阻塞；⑶重度肺泡性肺水肿，急性呼吸窘迫综合征，并发严重气胸、纵隔气肿，Ⅱ度以上喉阻塞或窒息，猝死。
1.2 研究方法 1.2.1 临床资料收集收集患儿的一般资料（姓名、性别、年龄以及慢性疾病史）、CT资料、肺功能数值、血气分析值、住院天数，不良事件发生情况及转归等。
1.2.2 CT图像收集所有患者均经历5次同期CT扫描（入院当天、第3天、第10天、第17天、第24天），扫描条件一致，仰卧位于深吸气末屏气后从肺尖至肺底行全肺扫描。采用美国GE Lightspeed VCT机，管电压100 kV，管电流150~250 mA，扫描范围25~30 cm，层厚5 mm，薄层重建层厚0.6 mm（标准算法），窗宽1200~1500 HU，窗位-700 HU，剂量长度乘积为（105.57±20.30）mGy-cm，有效剂量为（1.79±0.35）mSv [kthorax = 0.017 mSv/(mGy·cm)] [7]。
1.2.3 CT定量分析⑴肺损伤及肺间质纤维化视觉评分：根据病变的表现、分布及程度获得肺损伤CT评分（lung injury CT score, LICTS）和肺间质纤维化评分（lung fibrosis CT score, LFCTS），由2名具有10年以上放射科工作经验的医师采用视觉评分系统评估病变[8-9]。将两肺分为上、中、下三部分，上部为气管分歧部以上区域，中部为气管分歧与下肺静脉间区域，下部为下肺静脉以下区域。对每个区域内不同CT征象所占范围进行评分：0分为正常；1分为病变面积 < 该层面的25%；2分为病变面积占该层面的25%~50%；3分为病变面积占该层面的50%~75%；4分为病变面积 > 该层面的75%。通过视觉评估每种征象在每个区域累及的面积进行评分，病变累及多个层面，将各层面分数累加再平均得到该区域评分（0~24分），如两肺各区域每个层面都弥漫分布病变，计为24分。
⑵平均肺密度（mean lung density, MLD)、正常通气的肺实质容积比(normal aerated volume ratio, NAVR)及吸气减少的肺实质容积比（reductively aerated volume ratio, RAVR）的测量：将CT扫描图像传至AW 4.4工作站，将肺实质根据CT值划分为四个区域：过度通气区（-1 024~-901 HU）、正常通气区（-900~-801 HU）、吸气减少区（-800~-701 HU）、限制通气区（< -700 HU）进行研究[10]。利用肺功能后处理软件测量MLD、正常通气的肺实质体积（normal aerated volume, NAV）、吸气减少的肺实质体积（reductively aerated volume, RAV）和总肺体积（total lung volume, TV），为减少误差，计算正常通气的肺实质体积比[NAVR (NAV/TV)]和吸气减少的肺实质体积比[RAVR（RAV/TV）]作为后处理定量指标。
1.2.4 肺功能检查所有患者肺功能检查均在CT检查时间后1 d进行。应用Master Screen-PFT记录仪（CareFusion，德国），采用单次呼吸法；测量指标包括：第一秒末用力肺活量（forced expiratory volume in 1 second, FEV1）、用力肺活量（forced vital capacity, FVC）、最大肺活量（vital capacity maximums, VCMAX)等。
1.2.5 血气分析测量所有患者血气分析均在CT检查同一天进行。应用ABL800型血气自动分析仪（Radiometer，丹麦），检测指标包括血液中的酸碱度（pH）、二氧化碳分压（PCO2）、氧分压（PO2）及血氧饱和度（SO2）。
1.3 统计学方法应用SPSS 22.0软件对所得数据进行统计学分析。计量资料经正态性检验后，正态分布数据采用均数±标准差（x±s）表示，非正态分布数据采用中位数（四分位数）[M（Q1，Q3）]表示。采用Spearman相关分析评价CT定量分析值与肺功能及血气分析值的相关性，以及CT视觉评分定量值与后处理定量值间的相关性，以P < 0.05为差异具有统计学意义。
2 结果 2.1 一般临床资料本研究共纳入10名肺损伤患儿，其中男性6名、女性4名；11岁患儿2名，12岁患儿6名，13岁患儿2名；平均身高157.50 cm（男161.25 cm，女155.00 cm），平均体重46.75 kg（男47.00 kg，女45.75 kg），既往均无严重肝肾疾患。其中10名患儿因病情需要均同期进行了胸部CT、肺功能及血气分析等检查，1名患儿因出现纵隔及皮下气肿，未进行肺功能检查，亦未纳入本研究。患儿在治疗后病情均好转，治疗24~50 d后陆续出院。
2.2 CT定量分析、肺功能及血气分析检查结果采用视觉评分LICTS评估法，研究发现患儿的肺损伤程度在五次CT图像中呈现早期略加重后逐渐减轻的变化趋势；肺间质纤维化改变多在第三次CT检查中被发现，在第四次CT检查中加重，随后减轻；CT后处理定量指标MLD值呈早期略升高之后逐渐降低的变化；NAVR值呈早期略降低之后逐渐升高的变化；RAVR值在前两次CT检查中变化不明显，于第三次CT中升高，第四次较前更高，而后下降。见图 1。
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| A~F分别为第一至五次CT同一层面的影像表现，第一次CT（A）主要表现为斑片状渗出灶和磨玻璃影，第二次CT（B和C）示渗出灶更明显，后三次CT可见渗出灶及磨玻璃影吸收、消散；G-I分别为第三至五次CT，第三次CT（G）示双肺下叶背侧胸膜下可见磨玻璃影之上的网格影及胸膜下线影，提示出现间质纤维化改变；第四次CT（H）示双肺背侧明显的间质纤维化改变；第五次CT（I）选择与前一次CT同一层冠状面，示间质纤维化较前一次CT明显减轻 图 1 一位12岁男患儿吸入性肺损伤后CT图像的动态演变过程 |
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肺功能通气功能检查结果显示，10例患儿中早期出现轻度通气功能障碍3例，中度通气功能障碍4例，重度通气功能障碍3例，之后全部逐渐好转至恢复正常。血气分析结果提示第一次PO2明显降低，第二次进一步降低，随后升高至正常值范围，余血气分析检查结果均在正常参考值范围。见表 1。
| 测量指标 | 第一次（入院当天） | 第二次（第3天） | 第三次（第10天） | 第四次（第17天） | 第五次（第24天） |
| LICTSa | 20.0(19.00, 20.00) | 20.00(17.50, 21.25) | 13.00(9.50, 18.25) | 11.00(6.00, 12.25) | 6.00(5.25, 8.00) |
| LFCTSa | — | — | 3.00(1.75, 3.25) | 8.50(7.50, 11.25) | 6.00(6.00, 7.50) |
| MLD（HU）a | -641.00(-653.25, -633.00) | -632.50(-706.25, -606.75) | -684.00(-773.25, -673.00) | -710.00(-738.50, -692.75) | -772.00(-787.50, -759.75) |
| NAVR（%）a | 10.40(4.13, 11.20) | 5.25(2.90, 15.68) | 13.80(7.73, 44.93) | 14.85(11.00, 28.35) | 42.10(35.23, 48.55) |
| RAVR（%）a | 28.90(28.90, 32.98) | 28.30(26.08, 40.68) | 33.25(22.95, 36.63) | 39.50(34.55, 42.98) | 31.98(26.40, 36.98) |
| FEV1（L）b | 1.24±0.39 | 1.57±0.45 | 1.70±0.58 | 2.01±0.60 | 2.17±0.50 |
| FVC（L）b | 1.33±0.43 | 1.64±0.45 | 1.86±0.54 | 2.11±0.60 | 2.29±0.52 |
| FEV1/FVC（%）b | 93.39±3.29 | 95.37±2.77 | 95.16±3.56 | 95.27±4.16 | 94.20±2.80 |
| VCMAX（L）b | 1.41±0.46 | 1.71±0.45 | 1.97±0.58 | 2.23±0.62 | 2.40±0.57 |
| pHa | 7.42(7.40, 7.44) | 7.44(7.43, 7.46) | 7.45(7.42, 7.46) | 7.45(7.43, 7.46) | 7.44(7.42, 7.48) |
| PO2（mmHg）b | 77.08±16.02 | 76.57±26.76 | 93.72±20.08 | 83.91±10.52 | 87.00±5.52 |
| PCO2（mmHg）b | 37.26±6.02 | 36.98±6.47 | 36.27±3.62 | 33.56±3.55 | 36.80±2.49 |
| SO2（%）a | 95.25(91.13, 96.53) | 94.95(90.10, 97.60) | 97.10(95.95, 98.05) | 96.00(94.68, 97.25) | 97.00(96.75, 97.00) |
| 注：LICTS为肺损伤CT评分，LFCTS为肺间质纤维化CT评分，MLD为平均肺密度，NAVR为正常通气的肺实质体积比，RAVR为吸气减少的肺实质体积比，FVC为用力肺活量，FEV1为第一秒用力呼气容积，FEV1/FVC为第一秒用力呼气容积占用力肺活量比，VCMAX为最大肺活量，pH为酸碱度，PO2为氧分压，PCO2为二氧化碳分压，SO2为氧饱和度；a为[M（Q1，Q3）]，b为x±s | |||||
LICTS、MLD及NAVR与FEV1相关（r=-0.562，-0.616，0.581，均P < 0.001），同时与FVC相关（r=-0.590，-0.614，0.581，均P < 0.001），并同时与VCMAX相关（r=-0.580，-0.639，0.608，均P < 0.001）；LICTS与PO2呈负相关（r=-0.406，P=0.003），同时与SO2呈负相关（r=-0.365，P=0.009）。见表 2。
| 肺功能、血气分析指标 | CT定量指标 | ||||
| LICTS | LFCTS | MLD | NAVR（%） | RAVR（%） | |
| FEV1（L） | -0.562a | 0.242 | -0.616 a | 0.581 a | 0.207 |
| FVC（L） | -0.590 a | 0.252 | -0.614 a | 0.581 a | 0.260 |
| FEV1/FVC（%） | 0.072 | 0.077 | -0.127 | 0.150 | 0.001 |
| VCMAX（L） | -0.580 a | 0.253 | -0.639 a | 0.608a | 0.230 |
| pH | -0.093 | 0.182 | -0.175 | 0.150 | 0.025 |
| PO2（mmHg） | -0.406a | -0.195 | -0.146 | 0.084 | -0.058 |
| PCO2（mmHg） | -0.202 | -0.151 | 0.055 | -0.087 | 0.094 |
| SO2（%） | -0.365 a | -0.110 | -0.083 | 0.003 | 0.026 |
| 注：LICTS为肺损伤CT评分，LFCTS为肺间质纤维化CT评分，MLD为平均肺密度，NAVR为正常通气的肺实质体积比，RAVR为吸气减少的肺实质体积比，FVC为用力肺活量，FEV1为第一秒用力呼气容积，FEV1/FVC为第一秒用力呼气容积占用力肺活量比，VCMAX为最大肺活量，pH为酸碱度，PO2为氧分压，PCO2为二氧化碳分压，SO2为氧饱和度；a为P < 0.05；当肺功能、血气分析各参数值与LFCTS进行相关分析时，仅取后三次值 | |||||
MLD、NAVR及RAVR与LICTS相关（r=0.769，-0.647，-0.330，P < 0.05）；RAVR与LFCTS呈正相关（r=0.363，P=0.048）。见表 3。
| CT后处理定量指标 | CT视觉评分定量指标 | |
| LICTS | LFCTS | |
| MLD | 0.769 a | -0.127 |
| NAVR | -0.647 a | 0.023 |
| RAVR | -0.330 a | 0.363a |
| 注：LICTS为肺损伤CT评分，LFCTS为肺间质纤维化CT评分，MLD为平均肺密度，NAVR为正常通气的肺实质体积比，RAVR为吸气减少的肺实质体积比；a为P < 0.05；后处理定量值与LFCTS进行相关分析时，仅取后三次值 | ||
日常生活中，烟雾弹所致急性肺损伤情况并不多见，儿童群发情况更是罕见。本研究回顾性分析少发的儿童群发烟雾弹中毒事件，入组的患儿年龄相仿，身高、体重相近；同时暴露在以四氯乙烷和一氧化氮为主的混合性化学烟雾中，暴露时间相近；均属于重度吸入性肺损伤；患儿在院期间因诊疗需要接受过五次同期的低剂量CT扫描、血气分析及肺功能检查，为本研究提供了可靠资料。
研究结果显示，入组的10例患儿的肺损伤程度在五次CT图像中呈早期加重后逐渐减轻的变化，总结其胸部CT特点，早期主要表现为：肺多发渗出灶、磨玻璃影；后期不同程度出现间质纤维化病变，具体表现为：网状影、小叶间隔增厚、薄壁带状影、磨玻璃影基础上的不规则线状影。肺间质纤维化改变于第三次CT检查中被发现，于第四次CT检查中明确显示，随后减轻。这种动态的影像学变化应该与其病理生理机制相关[11]，烟雾弹燃放致吸入性肺损伤在早期多为物理性热损伤及化学性腐蚀损伤，临床表现为上呼吸道的梗阻和肺顺应性下降。随着肺毛细血管通透性显著增加，大量的血浆成分渗漏到肺间质和肺泡，造成肺含水量增加、血浆胶体渗透压降低，引起肺间质肺水肿和肺泡肺水肿，故在影像学可表现为磨玻璃影和（或）渗出灶。而在后期烟雾弹本身所含的氧化成分和燃放后产生的过氧化物可通过脂质过氧化反应，导致肺内大量中性粒细胞积聚浸润、脱颗粒，释放氧自由基、髓过氧化物酶、弹性蛋白酶、白细胞三烯、血小板活化因子、血栓素等物质，对组织造成损伤[12]。释放的氧自由基又可进一步损伤血管内皮细胞和基底膜，增加血管通透性，破坏肺间质，最终出现以成纤维细胞增殖及大量细胞外基质聚集伴炎症损伤、组织结构破坏为特征的肺纤维化改变[13]。本研究中10名患儿在肺损伤后期均出现间质纤维化并加重，采用糖皮质激素治疗后减轻，考虑与其抑制炎症反应等机制相关，并与既往文献报道相似[14-16]。
本研究通过视觉评分指标LICTS和LFCTS与后处理测量指标MLD、NAVR及RAVR行相关性分析，发现LICTS与MLD、NAVR呈负相关，且与RAVR正相关，同时发现后三次检查中的LFCTS与RAVR呈正相关，提示MLD、NAVR及RAVR与视觉评分LICTS及LFCTS的形态学结果有很强的一致性，提示这些指标可评价急性吸入性肺损伤及后续出现的肺间质纤维化的严重程度，且比视觉评分更加准确和客观。在与肺功能参数值进行的相关性分析中，本研究发现薄层CT定量分析值LICTS、MLD及NAVR均与FEV1、FVC、VCMAX密切相关，因此，采用CT定量分析值LICTS、MLD及NAVR去评估急性吸入性肺损伤肺通气功能的状况及动态变化似乎是可行的，这也与Ni等[17]和Kloth等[18]研究中发现CT肺功能后处理测量值在一定程度上可评估肺结缔组织病和肺淋巴管肌瘤病的肺功能状况有相似作用。同时，本研究分析薄层CT定量分析值与血气分析参数值间的相关性，发现LICTS与PO2、SO2呈负相关，提示急性吸入性肺损伤可能更易引起I型呼吸衰竭，这可能与上述肺损伤的病理生理变化以及儿童呼吸道的解剖特点相关。因为烟雾弹燃放早期多侵犯上呼吸道，表现为肺泡上皮增生以及气道阻塞，而小儿气管管腔较窄，气管软骨软弱、气道黏膜血管多、管腔弹性组织发育差、纤毛清除功能弱以及鼻咽部淋巴组织（腺样体）丰富的解剖学特点，使得小儿在应急状态下可能更易出现阻塞性呼吸障碍[19-20]。
综上所述，肺功能检查和血气分析检测能够反映吸入性肺损伤患儿肺功能的情况，胸部薄层CT定量分析既可形态化及量化评估急性吸入性肺损伤及后续出现的肺间质纤维化的严重程度及动态变化，又可评估吸入性肺损伤的肺功能状况。因此，三项检查结合可更直观、准确地评估吸入性肺损伤患儿的肺部受累情况。对于病情严重不能进行肺功能检查的患者，采用CT定量分析LICTS、MLD及NAVR值来评估肺通气功能的状况及病情变化均有一定参考价值。但本研究样本量有限，基础疾病以及儿童在肺功能测定中的不同依从性等因素均可能影响到本次研究结果，尚待更多的相关研究来验证。
利益冲突 所有作者声明无利益冲突
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