侵袭性肺部真菌感染影像学特征的临床及动物实验研究

发布时间：2020-05-24 19:54

【摘要】：【研究背景】真菌广泛存在于自然界,许多真菌可直接或间接引起人类疾病,致病性真菌对人体呈条件性、机会性侵害。真菌病的发生和发展取决于三个方面,即真菌的特性和接触的数量,宿主的免疫功能状态,不同环境条件下真菌侵入机体的途径。机体由吸入的方式感染真菌后,如果免疫功能健全,通过炎症反应和吞噬作用可以将病原菌抑制,临床表现为气管炎或支气管炎症状;如果不能完全消灭,致病菌持续存在将引起机体迟缓变态反应,表现为哮喘症状;如果免疫功能低下则发生侵袭性肺真菌病,或因全身性真菌播散而致命。随着器官移植的广泛开展,肿瘤放化疗技术和免疫抑制剂的普遍应用,以及获得性免疫缺陷综合征(Acquired Immune Deficiency Syndrome,AIDS)的日益增多,侵袭性真菌感染特别是侵袭性肺部真菌感染(Invasive Pulmonary Fungal Infections,IPFI)的发病率逐年上升,已成为近年来的研究重点。侵袭性真菌病大多发生在有严重基础疾病的患者,预后差,病死率高。早期发现和确诊肺部真菌感染尤其是IPFI,以便行及时有效的抗真菌治疗,是治疗肺部真菌感染和降低其死亡率的关键。随着影像学科的发展,特别是薄层螺旋CT成像技术的不断革新,清晰地显示肺部的精细结构和微观病理变化已成为可能。用影像学手段早期发现和确诊肺真菌感染是当前该领域内研究的重要课题。由于受到患者免疫状态,侵入病原体的种类、数量、感染途径差异的影响,肺部真菌感染的影像学表现十分复杂,目前所发现的对IPFI诊断有实用价值的特征性征象不多。因此,本课题从临床病例回顾性分析与动物模型建立后病程动态观察两个方面对IPFI影像学表现的特征性、发生机制及演变规律进行全面的研究与探讨,旨在从多方面提高对IPFI的影像学表现的认识,提高早期诊断准确率。第一部分侵袭性肺部真菌感染影像学特征的临床回顾性研究【目的】探讨不同病原菌引起的侵袭性肺部真菌感染影像学表现的特征,为该病的早期诊断提供依据。【材料和方法】 1患者资料:搜集长征医院及复旦大学附属上海公共卫生临床中心2006年10月至2010年10月间确诊或临床诊断侵袭性肺部真菌感染患者的临床资料及影像学资料。 2患者纳入标准: IPFI的诊断需符合2006年中华内科杂志编辑委员会颁布的《侵袭性肺部真菌感染的诊断标准与治疗原则》(草案)。 3患者排除标准:(1)根据EORTC/IFICG及MSG 2008年联合颁布的侵袭性真菌感染诊断标准的修订条例将肺孢子虫肺炎排除IPFI之外;(2)真菌寄生和过敏所致的支气管肺部真菌感染患者;(3)同时合并其他病原体感染的患者(细菌、支原体、衣原体、病毒、结核等);(4)无肺部CT检查资料的患者。 4 CT检查方法:搜集确诊肺部感染患者胸部CT检查资料,胸部CT扫描的机型包括Somatom Sensation 16排螺旋CT、TOSHIBA Acquilion 16排螺旋CT及GE LightSpeed VCT 64排螺旋CT,全肺常规曝光剂量螺旋扫描,重建层厚分别为7mm或5mm。 5 CT图像分析:由2位高年资胸部放射诊断专业医师分别阅片,对患者确诊前及最接近确诊时间的胸部CT图像资料进行分析,意见不一致时,协商后达成一致意见,评价指标包括主要病变的性质,大小,形态,分布,内部结构,外周表现。 6统计学方法:用SPSS16.0软件对资料进行统计分析,绝对数用均数±标准差表示,相对数采用率、比表示,组间比较用χ2或Fisher确切概率法分析。【结果】 1临床资料统计 (1)共搜集IPFI病例117例,其中长征医院34例,上海市公共卫生中心83例,包括免疫抑制患者101例(86.3%),常见基础疾病依次为AIDS患者36例(35.6%)、器官或骨髓移植术后28例(27.7%)及肝炎肝硬化24例(23.8%)。两所医院患者死亡率分别为26.5%及38.6%,肺外播散发生率分别为20.6%及33.7%。 (2)共确诊或临床诊断肺隐球菌病43例,侵袭性肺曲霉病35例,肺念珠菌病22例,曲霉及念珠菌混合感染1例,病原体未明确的肺部真菌感染16例;其中有57例患者病理确诊,肺组织标本获取通过经皮穿刺活检24例,开胸活检或手术切除13例,纤维支气管镜引导下活检8例,或胸水培养及血培养阳性12例;60例患者临床诊断,通过合格痰液镜检或2次培养阳性37例,支气管肺泡灌洗液镜检或培养阳性12例,血液或胸液标本抗原检测阳性11例。 2胸部CT表现 (1)常见CT征象:IPFI最常见的CT表现为单发或多发结节或肿块影,共88例(75.2%),其次为肺气腔实变59例(50.4%)及磨玻璃影34例(29.1%),结节倾向于分布在肺外周带(P=0.003),实变倾向分布于下肺(P=0.013),三种病变在肺部单侧或双侧分布的比较无显著性差异(P=0.085)。在AIDS患者结节中空洞的发生率(89.3%)显著高于非AIDS免疫抑制者(47.0%,P=0.000),而非AIDS免疫抑制者结节周围晕征的发生率(67.3%)显著高于AIDS患者(32.1%,P=0.010);免疫抑制患者的实变影中多发病灶的比率(75%)显著高于免疫正常者(28.6%,P=0.023);胸腔积液仅在免疫抑制者中出现,其发生率在非AIDS免疫抑制者(32.1%)显著高于AIDS患者(11.1%,P=0.018)。 (2)三种常见IPFI的CT表现:肺隐球菌病最常见的影像学表现为单发或多发结节或肿块影37例(86.0%),其次为肺气腔实变7例(16.3%)及磨玻璃影6例(14.0%),包括单纯性病变36例(92.3%),混合性病变7例(7.7%);IPA/CNPA最常见的影像学表现为气腔实变23例(65.7%),其次为结节或肿块影22例(62.8%)及磨玻璃影12例(34.3%),包括单纯性病变15例(42.9%),混合性病变20例(57.1%);肺念珠菌病最常见的影像学表现为单发或多发结节影15例(68.1%),其次为气腔实变14例(63.6%)及磨玻璃影10例(45.5%),包括单纯性病变8例(36.4%),混合性病变14例(63.6%)。 (3)三种常见IPFI的CT表现的对比:肺部隐球菌病结节以多发聚集型出现的比率显著高于IPA/CNPA(P=0.004),IPA/CNPA及肺念珠菌病结节以多发散在型出现的比率均显著高于肺隐球菌病(P=0.000,P=0.000);肺隐球菌病结节中支气管充气征的发生率显著高于肺念珠菌病(P=0.011),IPA/CNPA结节中空洞的发生率显著高于肺念珠菌病(P=0.008);空气半月征仅出现于IPA/CNPA;IPA/CNPA与肺念珠菌病的实变灶的发生率均显著高于肺隐球菌病(P=0.000,P=0.000),IPA/CNPA的实变以胸膜为基底分布的几率显著高于肺隐球菌病(P=0.001);肺隐球菌病的实变于支气管周围分布(P=0.007),并且出现支气管充气征(P=0.001)的几率均显著高于IPA/CNPA。 (4)不同免疫状态下肺隐球菌病CT表现的比较:AIDS患者结节中空洞的发生率(78.9%)显著高于非AIDS免疫抑制患者(36.3%, P=0.047);免疫正常者结节内支气管充气征的发生率(71.4%)显著高于免疫抑制者(23.3%,P=0.025),在非AIDS免疫抑制患者结节内支气管充气征的发生率(54.5%)中显著高于AIDS患者(5.3%,P=0.004)。【结论】 1、IPFI主要累及免疫抑制患者,以多发结节、实变为最常见的CT表现,结节常分布于肺外周带,实变常位于下肺。 2、不同免疫状态下IPFI的CT表现存在差异, AIDS患者结节灶中易形成空洞,非AIDS免疫抑制者的结节周围易出现晕征;实变在免疫抑制患者中以多发病灶多见,在免疫正常者以单发病灶多见。 3、肺隐球菌病以单纯性病变多见,单发或多发结节为其最主要的CT征象,其中,聚集型分布、支气管充气征为区别于其他IPFI结节的主要特征性表现。 4、不同免疫状态下肺隐球菌病的结节内部结构存在差异,AIDS患者伴发空洞多见,免疫正常者伴发支气管充气征多见。 5、IPA/CNPA及肺念珠菌病以混合性病变多见,并以多发结节合并实变为主要的CT征象,多发结节常散在分布于多个肺叶。 6、结节内空洞形成是IPA/CNPA与肺念珠菌病相鉴别的重要征象,并以空气半月征为特征性表现形式;出现胸膜为基底的楔形实变影是IPA/CNPA区别于肺隐球菌病的重要征象。第二部分肺念珠菌病急性期影像学演变规律的动物实验研究【目的】通过建立动物模型探讨不同免疫状态及感染途径下肺白念珠菌病急性期CT表现与病理学改变的关系。【材料和方法】 1实验动物与材料:新西兰大白兔40只,白念珠菌ATCC10235标准株。 2动物模型建立方法:新西兰大白兔40只编为1-40号并随机分为4组(A,B,C,D组),每组10只。实验第1～5天,A、B组每日耳缘静脉注射阿糖胞苷440 mg/m~2,6天后隔日注射维持低免疫状态;于实验第1、6天分别做血常规比较。第4天起所有(A,B,C,D组)均给予万古霉素15 mg/kg、头孢他定150 mg/kg静脉注射,每日1次;庆大霉素5 mg/kg静脉注射,隔日1次。菌种复苏后于接种当天(第6天)制备白念珠菌菌悬液,浓度为5.0×10~8cfu/ml。每只兔的接种剂量为0.2 ml菌悬液,用1 ml一次性无菌注射器吸取,A、C组采用经皮气管穿刺法接种,B、D组采用耳缘静脉注射接种,于接种后第1,3,7天经耳缘静脉抽取血液样本行血培养检查。 3动物模型判定:所有兔从接种当天开始动态观察14 d,接种当天于接种前对所有兔行胸部CT扫描排除有病变兔,接种后隔日1次CT扫描观察病变进展。于第14天处死所有兔,所有处死兔及14日内自然死亡兔尸解取肺标本,取可疑病变组织置于沙氏固体培养基上行真菌培养;另取两侧肺可疑病变组织标本(参照CT扫描结果)行H-E染色及PAS染色,观察镜下病理变化。同样方法取肝、肾、脾标本行真菌培养。判断标准:(1)真菌培养后镜下鉴定为白念珠菌;(2)观察期内兔胸部CT扫描发现病灶;(3)病理标本H-E染色镜下发现肺组织炎性病变,和/或PAS染色发现念珠菌假菌丝及孢子。满足(1)者视为接种成功,以上3条皆成立者视为兔肺白念珠菌病模型建立成功,(1)成立而(2)和(3)不同时成立者视为白念珠菌肺部定植状态(潜伏感染)。 4统计学方法用SPSS16.0软件对资料进行统计分析,绝对数用均数±标准差表示,相对数采用率、比表示,组间比较用χ2或Fisher确切概率法分析。【结果】 1模型建立结果:共成功建立兔肺念珠菌病模型23例,各组建模成功例数为A组8例,B组7例,C组2例,D组6例,免疫抑制组(A+B)与免疫正常组(C+D)的建模成功率分别为75%与40%(p=0.025);气管接种组(A+C)与静脉接种组(B+D)分别为50%与65%(p=0.337)。所有兔在第14天内自然死亡,气管接种组(A+C)与静脉接种组(B+D)兔在接种第一周内死亡比率分别为15%与70%(P=0.001),A、B、C、D四组接种后生存时间分别为10.9±2.6,6.4±3.1,12.8±1.9,7.2±2.8天。气道接种组肺组织真菌培养阳性率为100%,静脉接种组肾脏组织真菌培养阳性率为100%。 2 CT表现:23例建模成功兔首次出现肺部CT征象的时间距接种2-12天不等,包括磨玻璃影19例,呈弥漫性分布7例,多发片状分布9例,局灶性分布3例,范围均逐渐加大;实变影11例,呈弥漫性分布5例,多发片状分布5例,单发1例;结节影10例,大小较均一,直径均小于1cm,7例出现晕征,均无空洞形成,6例结节首次出现以分布于外周带为主,逐渐向中央带进展呈弥漫性分布,2例首次发现分布于支气管血管束周围,其中1例结节数量增多,并向支气管末端进展,1例融合成实变影,2例结节呈双肺外周带散在分布,无明显进展趋势。各组均以混合型病变、弥漫性分布为主,接种后2-4天,以实变与GGO为主要表现,接种一周后,以结节与GGO为主要表现。气管接种组(A+C)与静脉接种组(B+D)结节发生率有显著性差异(80%,15.4%;P=0.003)。 3病理表现:19例磨玻璃影H-E染色表现为渗出性或增殖性肺泡损伤和/或间质炎症,11例实变影中出血性坏死9例,其中发现血管栓塞8例,其余2例表现为类似于GGO的肺泡损伤及肺间质出血,10例结节影中表现为肉芽肿性炎症3例,血管栓塞周围的出血性坏死灶4例,细支气管及细支气管周红细胞、淋巴细胞、多核巨细胞聚集及周围纤维组织增生3例。HE染色发现念珠菌假菌丝和/或孢子14例, PAS染色发现念珠菌假菌丝和/或孢子19例。 4分型:根据CT表现及其对应的组织病理学表现分为以下三型,支气管肺炎型4例,其中A组2例,C组2例;栓子型13例,其中A组5例、B组5例、D组3例,毛细血管侵袭型6例,其中A组1例,B组2例,D组3例。【结论】 1、通过气道及静脉接种两种途径能成功建立原发性及继发性肺念珠菌病动物模型,肺念珠菌病的发生率与宿主免疫状态相关,而与感染途径无关,两种感染途径均易导致多系统病变,但血行途径发生的感染病程进展更迅速。 2、兔肺念珠菌病的CT表现以弥漫性,混合型病变为主,急性期有两个发病高峰,第一个表现为实变及GGO,于接种后2-4天出现;第二个表现为结节合并GGO,于接种一周后出现。 3、气道接种组兔肺念珠菌病结节的发生率显著高于静脉接种组,而实变、GGO的发生率在两组间无显著性差异。 4、肺念珠菌病有支气管肺炎型、栓子型及毛细血管侵袭型三种表现形式,其中栓子型最多见,支气管肺炎型仅出现于气道感染途径,而栓子型及毛细血管侵袭型在气道及血行两种感染途径均可发生。 5、栓子型肺念珠菌的CT表现具有一定的特征性,表现为双侧多发、大小均一的结节,伴有晕征,无空洞形成,首先出现于肺外周带,迅速向内带进展呈弥漫性分布,病理为肺小血管栓塞所致的出血坏死性结节。
【图文】：

肺隐球菌病,空洞形成,肺部真菌感染,动物实验研究

例AIDS患者肺隐球菌病CT（1-3）及HRCT表现（1a-3a）:单发结节或肿块合并空洞形成

结节,左肺下叶,肺隐球菌病,聚集型

- 34e 4f图 4 AIDS 患者肺隐球菌病，首次 CT 表现左肺下叶聚集型结节、空洞(4a,4b)，经治疗 CD4 细胞由 28cell/ul 上升至 278cell/ul,第 3 个月随访 CT 显示（4c，4d）洞吸收，结节数目增多，第 6 个月随访 CT (4e,4f)与前（4c，4d）比较无明显变化
【学位授予单位】：第二军医大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：R519

【参考文献】