张景峰,郑建军,闫昆,刘日

(中国科学院大学宁波华美医院疑难疾病诊疗中心,浙江 宁波315010)

医学影像学是介于基础医学与临床医学之间的桥梁学科,是现代医学发展最快、涉及范围最广的学科之一。21世纪以来,随着医学影像技术与计算机信息技术的飞速发展,医学影像学从单纯的形态学诊断发展成集形态、功能和代谢改变于一体的综合影像诊断体系与介入治疗体系,在临床诊疗实践中的重要性日益凸显。如何培养合格的临床影像诊断医生,使其具有科学的影像诊断思维,更好地参与多学科协作诊疗(multiple disciplinary team,MDT)工作,已成为现代医学影像学科临床教学质量提升的关键,尤其是以患者为中心的临床影像诊断思维模式需要我们在实践中探索与思考。

1 临床影像诊断思维原理及主要类型

疾病的诊断是一个主观反映客观的认识过程,临床诊断思维贯穿于始终。所谓临床思维,就是以患者为中心,运用医学科学、自然科学、人文社会科学和行为科学的知识,通过充分的沟通与交流,获取患者的病史,并结合体格检查和必要的实验室检查,对疾病信息进行分析、综合、类比、判断及推理等一系列思维过程和思维活动,以达到认识疾病本质并形成诊断、治疗、康复和预防的个体化方案[1-3]。因此,临床思维是医疗行为的核心,必须在医疗实践中培养和实现。

临床影像诊断思维是以影像表现作为思维的起点,根据疾病的影像特征,结合患者的临床表现,从解剖学、病理学和病因学等角度出发对疾病进行综合分析、思考和判断,并得出结论,以达到认识疾病的思维过程[4]。影像诊断思维除具有一般的临床思维特征外,又有其自身的思维方式和特点。一般来说,影像诊断思维以空间结构思维为先导,以时间逻辑思维来串联,同时又有经验思维和辨证思维穿插出现[5](图1)。只有将各种思维形式合理地交叉运用,才能得出最接近真实的诊断结论。清晰的图像是影像诊断的前提和依据,临床病史和相关实验室检查是实现正确影像诊断的重要因素。

图1 临床影像诊断思维常见类型Figure 1 Common types of clinical imaging diagnostic reasoning

1.1 临床影像诊断的辨证思维

1.1.1 事物是普遍联系的 人体的各个组织、器官、系统始终处在相互联系、相互作用之中。然而,临床实际工作中的影像资料却往往抓取了某个时间点的空间结构变化,很容易忽略同一时间点的其他空间结构变化或者同一空间结构的不同时间点的变化[6-7]。比如,腹部CT 检查发现了肝脏多发占位,影像表现支持“转移性肿瘤”,我们也许会忽略起源于胃肠道的原发恶性肿瘤。因此,在对疾病做出影像诊断时,必须树立“联系的观点”,避免“只见树木,不见森林”,只有这样才能最大限度地保证诊断的准确性与全面性。

1.1.2 事物是永恒发展的 疾病的发展有既定的模式和自身的规律,在影像诊断中需要以动态的眼光来观察影像表现,以发展的观点来理解影像变化[6-7]。影像检查是抓取疾病发展过程中某个瞬间的形态学表现,反映的是某个瞬间的病理变化。每种疾病都有一个发生、发展和动态演变的过程,在不同的病理时期可能出现不同的影像征象,即“同病异影”,例如脑出血后血肿的演变过程包括急性期、亚急性期和慢性期,影像学上表现为不同的密度或信号。不同疾病在某一病理时期可能出现相同的影像征象,这就是所谓的“异病同影”,例如胸部CT 平扫发现肺部有磨玻璃密度影,需鉴别炎症、肺泡出血、肺癌的浸润前病变、肺泡蛋白沉积症等。因此,在临床工作中,必须以“发展的观点”来认识和分析影像征象,才能最大限度地接近正确诊断。

此外,临床治疗手段的干预对疾病的自然进程会造成不同程度的影响,实际的影像表现可能与已有的认知出现矛盾,这就要求我们在进行影像诊断思维过程中,学会运用“否定之否定”的规律,密切结合临床病史,具体情况具体分析。

1.2 临床影像诊断的时空思维 从认识论的角度,根据物质运动与时间、空间的不可分割性,人类思维有两种基本形式,即时间逻辑思维与空间结构思维[8-11]。

1.2.1 影像诊断的时间逻辑思维 逻辑思维的材料来源是言语概念,加工方法是将这些言语概念按出现的时间先后排序,因此称为“时间逻辑思维”。当某一疾病有多种影像表现时,即“同病异影”,则常用逻辑上的类比推理。在影像诊断思维中,往往在已有图像知识的基础上,把陌生的图像和已知的图像进行比较,找出它们相似的属性和联系,相似属性越多,两者相同的可能性也越大。这就是当我们在观察一张陌生的影像检查图像时,不仅要注意判断影像检查技术、图像质量是否能够满足临床诊断要求,还要关注病变部位、数目、大小、形态、边缘、内部以及与邻近结构的关系等,其目的就是要找出与已知病变影像更多的相似属性,而得出更可靠的结论。

临床实际工作中,我们通过阅读和分析影像征象做出影像诊断时,临床相关信息和辅助检查结果具有极其重要的参考价值。同时,影像诊断思维过程也应遵循Bayesian(贝叶斯定理)思想,即“有条件或前提的可能性”[12-13]。要提高影像科医生的诊断报告的准确性,一个公认的重要前提是,影像信息必须与临床资料紧密结合。例如大叶性肺炎,影像表现从肺泡渗出到肺野内大片实变,再到逐渐吸收消散,反映了充血期、实变期、消散期的病理改变,体现了时间逻辑思维与空间结构思维的统一。

大多数情况下,我们看到的病例影像并不十分典型,甚至各种影像之间存在矛盾情况,必须通过建立概念来分析综合,这就是逻辑思维。影像诊断逻辑思维的特点是:根据收集的病例影像资料,形成具体的抽象,建立概念→由概念的联系进行判断→由判断的联系进行推理。当某一影像征象提示有多种疾病的可能时,即“异病同影”,在影像诊断思维中可用归纳推理的剩余法,即在引起某一种(组)影像征象的多种疾病中,把各个可能因素逐一排除,剩余的因素就可能是造成该影像征象的原因。有时也可采用逻辑“二”分类法,分类后得到的子项只有两个。例如,一位脑出血患者的头颅CT 图像,我们可以根据逻辑“二”分类思维连续进行二分法,见图2。

图2 脑出血的影像诊断逻辑“二”分类思维Figure 2 Logical dichotomous reasoning of imaging diagnosis for cerebral hemorrhage

1.2.2 影像诊断的空间结构思维 根据思维材料的不同,空间结构思维又可分为两类:一类以表征事物基本属性的“属性表象”作为思维材料,称为形象思维;另一类以表征客体位置关系或结构关系的“空间关系表象”作为思维材料,称为直觉思维。形象思维的加工方法主要是运用事物表象进行分析、综合、抽象、概括和联想、想象。直觉思维的加工方法主要是运用关系表象进行整体把握、直观透视和快速综合判断。尽管两者的加工方式有所不同,但都具有整体性的特点。以风湿性心脏瓣膜病(二尖瓣狭窄)为例,心脏的房室增大与血液动力学改变密切相关。

心脏舒张期,由于二尖瓣打开受限→左心房血液不能充分流入左心室→舒张末期,左心房血液有不同程度残留→心脏收缩期,肺循环血液经肺静脉回流至左心房,加上之前残留的血液→左心房容量负荷增大,压力增高→左心房增大→下一个心动周期继续重复上述改变→左心房上游的肺静脉压力增高(肺淤血)→肺毛细血管压力增高、通透性增大(肺水肿)→肺动脉压力增高(肺动脉高压)→右心室后负荷增大→右心室增大。

基于上述血液动力学变化,影像学上出现相应改变:左心房增大;肺淤血、肺水肿、肺动脉高压;右心室增大。左心房增大在X 线上有一定特征:向后增大→食管左心房压迹加深;向上增大→气管分叉夹角增大;向左增大→左心缘“四弓”征;向右增大→右心缘“双弧”征。

1.3 临床影像诊断的经验思维 我们认识事物总是先从感官接受外部信息,并在头脑中储存,再遇到新信息时常把它与头脑中储存的信息进行比较,这种同既定信息比较的认识活动就是经验[1-2]。影像诊断思维的过程就是眼前的“新”图像与头脑中储存的“旧”图像进行对比的过程。

在临床医学实践中,有时凭直觉和灵感可直接得出诊断,这就是非逻辑思维形式。直觉和灵感作为认识事物的特殊思维形式,具有爆发性和突破性的特点。在已有的背景知识和长期积累的丰富临床经验的基础上,瞬间可以爆发出巨大的智慧能量,从而突破常规思维方式和时间顺序,比如一看图像就想到某个疾病的诊断。这种诊断往往没有经过严密的逻辑思维推导过程,只凭感官所获得的感觉、知觉和表象来把握事物本质的认识过程。因此,直觉产生的结论常常带有或然性和错误性,但直觉往往有助于诊断方向的指引,在影像诊断思维过程中发挥着重要作用。

经验思维是在长期实践中形成的,影像诊断医生基于临床实践中反复接触的大量病例影像信息,不断在大脑中重复与叠加,逐渐形成一种牢固而潜在的反射连接模式,以后当这类信息再度刺激大脑时,我们就会自觉不自觉地对影像做出快速判断。因此,经验思维可以提示启发诊断思路,产生联想和类比,引导我们朝着某种疾病来思考,靠经验可进行类比、筛选、决定取舍,把问题局限于最大可能的较小范围内。经验思维的基础是实践,尤其是影像诊断,要把书本知识和别人的经验变成自己的经验,需要大量的实践活动。

2 临床影像诊断思维的流程

2.1 思维先导 影像诊断思维流程与临床诊断思维流程既有相同之处,又有不同的特点。一般来说,临床诊断是从患者的病史、体征等情况出发,初步考虑某一种或几种可能性,再结合各种辅助检查,来验证或否定初步诊断。影像诊断一般以获得的图像为诊断思维的起点,形态放在第一位,考虑形成这种影像征像的病理基础和多种疾病的可能性。结合临床表现,找出最能合理解释或排除这一征象的原因[4,14]。在此过程中,始终以影像变化为主导,把影像作为诊断思维的前提和基础,因此空间结构的形象思维在影像诊断中起着先导作用。

2.2 思维过程 自从1895年伦琴发现X 线以来,影像学经历了100 多年的发展,现代医学成像技术主要包括X 线成像、计算机断层成像(computed tomography,CT)、磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)、数字减影血管造影(digital subtraction angiography,DSA)、超声成像(ultrasonography,US)、发射型计算机断层显像(emission computed tomography,ECT)和正电子发射断层显像(positron emission tomography,PET)等。传统的影像诊断思维模式即以影像为信息载体,反映的主要是组织或器官病变的大体病理信息,诊断思维分析主要以形态学改变为依据。随着现代医学影像学的发展,图像呈现已由二维图像转变为三维图像和动态图像,由单纯的影像诊断转变为诊断与治疗一体化。这些变化要求影像诊断思维模式和思维过程随之发生相应改变,必须同时兼顾宏观与微观、静态与动态、形态与功能、诊断与决策等[15]。

2.2.1 宏观与微观相结合 传统的影像检查受限于图像的分辨率,一般主要反映人体的宏观结构改变。随着现代医学影像技术的发展,各种影像检查的精细度不断提高,图像的分辨率越来越高。借助于功能与分子成像,微观领域甚至可以达到细胞、亚细胞、分子和基因水平的成像。

2.2.2 形态与功能相结合 传统X 线检查主要观察病变的大体形态变化,很少能反映功能变化。消化道造影检查借助于X 线透视手段,可以同时观察消化道的形态结构与运动功能的变化。现代医学影像技术与计算机相结合,为各种功能成像提供了可能。CT 灌注成像、功能MR 成像、PET 成像等在反映脏器形态结构的同时,可以提供其功能与代谢信息的变化。

2.2.3 静态与动态相结合 消化道造影检查可以通过X 线透视观察脏器的运动情况,发现异常时立即抓拍静态图像留作记录。心脏超声检查、CT 与MRI 的动态增强检查、病变治疗过程中的动态影像随访等也属于动态与静态相结合的影像诊断思维过程。

2.2.4 诊断与决策相结合 影像学检查在提供影像诊断的同时,还可以指导临床诊疗决策。例如,对于某些须获取病理结果才能进一步实施治疗决策的病变,可以在影像设备引导下进行穿刺活检,如CT 引导下肺部肿块穿刺活检;还有一些病变,可以借助影像设备导向来实施微创治疗,如超声引导下肝脏占位射频消融、X 线或CT 引导下椎体成形术等。通过DSA检查,既可以对血管性病变(血管狭窄、闭塞或者血管破裂出血等)和肿瘤性病变等进行诊断,又可以实施介入治疗。

2.3 思维结果 经过上述影像诊断思维过程,最终形成思维结果,即影像诊断印象,一般包括病变的定位、定量、定性和定期。

2.3.1 定位 病变的解剖学定位是影像诊断的关键线索。实际影像诊断工作中,我们经常通过对病变的定位诊断来指导定性诊断,比如肺部肿块的鉴别首先须区分病变来源于肺、胸膜、纵隔或者胸壁等,颅内占位病变首先须鉴别是脑内病变还是脑外病变。病变定位的思维过程主要涉及空间结构性思维,有时候会借助逻辑推理来进行病变定位。

2.3.2 定量 确定病变的数目(单发,多发)、大小、形态(圆形,椭圆形,不规则形)、边缘(光滑,毛糙)、内部特点(密度,信号,回声……)、范围(局限,弥漫)、与邻近结构关系、增强后强化方式与程度等,有助于病变的定性和定期,指导临床诊疗决策。

2.3.3 定性 确定病变的良性/恶性、原发性/继发性、先天性/后天性等。病变定性的思维过程需要多种思维形式的参与,既有空间结构性思维,又有时间逻辑性思维,还有经验思维与辨证思维的成分。只有充分地联合运用多种思维形式,才能得出最接近真实的诊断结论。总的原则是“常见、典型”优先考虑,其次是“常见、不典型”,再次是“少见、典型”,最后考虑“少见、不典型”。

2.3.4 定期 病变的发生、发展有一个动态演变过程,影像表现抓取的只是其中一个静态时间点的空间结构变化。根据该时间点的病变影像特征,可以对疾病进行影像学分期或分级评估,为进一步指导临床决策提供影像学依据。

临床影像诊断思维流程及其关键点,见图3。

3 临床影像诊断思维模式

3.1 传统影像诊断思维模式 传统的影像诊断思维模式一般包括临床病史收集、影像征象解读与分析、确定初步诊断印象、梳理鉴别诊断和给出进一步处理建议等几个环节[15],见图4。该模式一般由临床医生发起影像检查申请,影像诊断医生根据临床提供的病史信息,阅读影像征象并进行分析、归纳、总结,初步建立诊断意见,同时提出需要鉴别的疾病,最终明确诊断、排除诊断或提供概率性诊断,并提供进一步检查或处理的建议。根据后续的诊疗策略,往往需要随访诊疗效果或修正初期的诊断印象。

图3 临床影像诊断思维流程Figure 3 Process of clinical imaging diagnostic reasoning

图4 传统的影像诊断思维模式流程Figure 4 Flow chart of traditional clinical imaging diagnostic reasoning

3.2 基于安全的影像诊断思维模式

3.2.1 基于安全的“降阶梯”思维模式 传统影像诊断思维模式一般不强调“降阶梯”思维。所谓“降阶梯”思维,是指将患者所患疾病按照一定的方法依次进行排除,先从危及生命的疾病到一般性疾病,从迅速致命的疾病到缓慢进展的疾病,从器质性疾病到功能性疾病,最早在急诊专业领域提出,目的是为争取时间尽快给高危患者以有效救治[16]。

早在两千多年前,著名的《希波克拉底誓词》中就已经有了“首先无伤害”(first do no harm)的患者安全理念。因此,临床思维的第一原则是以“不伤害患者的生命”为前提,临床工作中要有“降阶梯”的诊断思维。“首先除外威胁生命的疾病”是所有临床工作者的基本思维原则。著名的澳大利亚全科医学教授John Murtagh 的“安全的诊断策略”中,就专门强调了对威胁生命疾病的筛查,并作为全科医生的思维模式[17]。

疾病早期患者可能没有任何危重的影像表现,但并不能排除潜在的威胁生命的疾病存在。此时必须通过详细的病史、体格检查以及必要的实验室检查,采用符合“降阶梯”临床思维的原则进行逻辑分析和排除,运用动态观察的方法把握患者的病情变化,早期识别危重病和高风险传染病,做到未雨绸缪、防范于未然[18]。

例如,一位急腹症的患者行全腹部CT 平扫检查,我们的诊断与鉴别诊断思路主要包括以下疾病:(1)消化系统:消化道穿孔、消化道梗阻/扭转、急性阑尾炎、急性胰腺炎、胆道结石等;(2)泌尿生殖系统:尿路结石、尿路梗阻、异位妊娠、卵巢(肿瘤)蒂扭转等;(3)循环系统:腹主动脉/肠系膜动脉夹层、肠系膜动(静)脉栓塞、各类动脉瘤破裂、急性门静脉血栓形成等。一般情况下,根据临床表现和影像征象,不难做出诊断。但是,当影像表现无异常或者不典型时,我们不能忽略了可能危及患者生命的某些疾病,比如发现肠壁广泛水肿增厚或肠系膜上静脉密度增高,需高度警惕肠系膜血管栓塞的可能。

再举一个特殊的例子。2019年12月在湖北省武汉市出现了不明原因的肺炎病例,除了发热和呼吸道症状外,影像表现具有一定的特征,即两肺外围胸膜下区为主分布的多发磨玻璃密度病变。但是,临床工作中经常遇到的“异病同影”让我们忽视了这种影像改变的真正原因。如果影像科医生在临床工作中发现了“2 周内发生的有流行病学相关性的2 例或2 例以上的不明原因肺炎”病例,就应该引起特别关注,立即上报相关管理部门,并启动应急响应机制,避免风险进一步扩大。这种看似偶然发生的现象,其实蕴含着巨大的临床诊疗决策乃至公共卫生事件意义。

3.2.2 基于安全的“矛盾”思维模式 矛盾是指事物内部两方面之间既对立又统一的关系,矛盾是普遍存在的。在事物发展过程中处于支配地位、对事物发展起决定作用的矛盾是主要矛盾,在事物发展过程中处于从属地位、对事物发展不起决定作用的矛盾是次要矛盾。主要矛盾和次要矛盾在一定条件下可以相互转化。基于安全的影像诊断思维要求我们以“矛盾”的观点来看问题[19]。

临床实际工作中,我们常常会遇到一种影像检查同时发现多个问题,此时应该首先抓住主要矛盾。例如一位老年男性患者因渐进性肢体活动障碍突然摔倒后行头颅CT 扫描,结果发现颅内多发占位且伴有出血,首先考虑“脑转移瘤卒中”,应进一步寻找肺部有无肿瘤的证据(经验思维与逻辑思维)。如果肺部影像检查发现有孤立性肿块,且具有恶性肿瘤的特征,应顺藤摸瓜,看看有无肺门和/或纵隔淋巴结肿大、双侧肾上腺有无结节或肿块、骨窗图像有无骨质破坏等情况。如果上述情况都存在,肺部肿块就成了疾病的主要矛盾,而脑转移瘤为次要矛盾。但是,如果脑转移瘤卒中导致了脑疝形成,可能立即危及患者生命,非主要矛盾即上升为主要矛盾,需要立即按危急值处理。在此种情况下,如果忽视了“脑转移瘤”这个主要矛盾,患者可能会很快死亡;如果未全面分析问题,忽视了肺部原发恶性肿瘤,可能导致漏诊,治疗方案不全面,给患者造成严重后果。总之,在保证患者生命安全的前提下,应该启动多学科协作诊治模式,为患者制定一个最佳的个体化临床诊疗方案。

基于患者安全的影像诊断思维模式流程,见图5。

图5 基于患者安全的影像诊断思维模式流程Figure 5 Flow chart of clinical imaging diagnostic reasoning based on patients’ safety

对于一位突发肢体活动障碍的老年患者,临床医生怀疑卒中,如何选择合适的影像检查才能为患者赢得最佳的治疗时间窗。众所周知,卒中分为缺血性卒中和出血性卒中,两者的发病机制和治疗策略完全不同。为了明确诊断,究竟首选头颅CT 检查还是头颅MRI 检查更加合适? 很显然,患者起病急,“时间”就是大脑。头颅CT 平扫方便快捷,对脑出血十分敏感,在排除脑出血病变的情况下可以及时进行缺血性卒中的治疗。相反,MRI 对急性脑出血不如CT 敏感,而且检查时间较长,要求患者配合度高,不宜作为急性脑出血病人的首选影像检查。

综上所述,影像诊断具体的思维过程极其复杂,是各种思维形式的交叉与有机联合。既有空间结构思维与时间逻辑思维的结合,又有辨证思维与经验思维的闪光,还有安全思维的灵魂。因此,今天的医学影像诊断,必须灵活运用多种思维形式,才能得出最接近真实的诊断结论。