64層螺旋CT低劑量雙相掃描像素指數(shù)在慢性阻塞性肺疾病肺功能評估中的應用價值

王志平 楊 蓉 周 海

首都醫(yī)科大學附屬北京天壇醫(yī)院放射科，北京 100050

慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）是一種可以預防及治療的常見呼吸系統(tǒng)疾病，其特征是持續(xù)存在的氣流受限，氣流受限呈進行性發(fā)展，伴有氣道和肺對有害顆?；驓怏w所致慢性炎癥反映的增加[1]。 目前隨著CT 技術的進展及后期圖像處理軟件的出現(xiàn)，CT 掃描不僅可以有效顯示肺部組織和形態(tài)變化情況， 還可以通過定量指標分析，反映早期肺功能（PFT）的變化情況。 本文筆者對首都醫(yī)科大學附屬北京天壇醫(yī)院（以下簡稱“我院”）收治的COPD 患者行64 層螺旋CT 低劑量呼吸雙相掃描，并采用像素指數(shù)（PI）進行定量分析，評價其在反映患者肺功能方面的價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇我院2012 年1～12 月收治的臨床確診為COPD 患者40 例，排除有胸肺部手術史、先天性心臟病、結(jié)核、胸廓變形、惡性腫瘤以及心肝腎功能不全者，全部納入患者中，男22 例，女18 例，年齡52～73歲，平均（65.3±4.6）歲。 選擇同期于我院行健康體檢者40例，均為肺功能檢查無異常，無胸部疾病史，無職業(yè)性粉塵接觸史的健康人群。 其中，男20 例，女20 例，年齡49～70 歲，平均（63.5±6.0）歲；兩組研究對象性別、年齡等一般資料比較，差異無統(tǒng)計學意義（P > 0.05），具有可比性。 本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準，并且兩組對象均對研究知情同意。

1.2 方法

采用美國通用電氣公司的Light speed VCT 型64排螺旋CT 掃描，全部患者行肺部掃描前指導其進行正確的呼氣末及吸氣末屏氣， 檢查時患者取仰臥位，行深吸氣末和深呼氣末肺部掃描，由肺尖掃描至肺底部；掃描參數(shù)：管電流50 mA，管電壓120 kV，掃描頻率0.5 s/周，螺距為1.4，以層厚5 mm 進行重建，F(xiàn)OV 30 cm × 30 cm～38 cm×38 cm， 重建矩陣512×512，觀察窗位為-600 HU。 根據(jù)文獻研究肺實質(zhì)CT 密度-900 HU 以下可認為是肺氣腫區(qū)域[2]。本文以-400 HU～-1024 HU 為觀察閾值進行肺實質(zhì)病變的研究。

后期圖像處理數(shù)據(jù)在GE AW4.4 工作站進行，按5 mm 層厚對像素患者深吸氣、 深呼氣末的像素指數(shù)進行逐層測量， 按照CT 掃描層數(shù)將全肺分為5 個區(qū)域 （分別為-400～-700 HU、-700～-800 HU、-800～-910 HU、-910～-960 HU、-960～-1024 HU）， 計算不同區(qū)域深吸氣末掃描像素指數(shù)（PIin）及深呼氣末掃描像素指數(shù)（PIout）；計算全肺及上、中、下肺小于-910 HU 肺區(qū)域的吸氣末及呼氣末像素指數(shù)（PIin-910、PIout-910）。CT 掃描完成后2 d 內(nèi)患者均行肺功能檢測， 測定第一秒用力肺活量 （FEV1），F(xiàn)EV1占預計值的百分比（FEV1%）、FEV1與用力肺活量比值（FEV1/FVC）。

1.3 統(tǒng)計學方法

數(shù)據(jù)處理采用SPSS 13.0 統(tǒng)計學軟件， 計量資料數(shù)據(jù)以均數(shù)±標準差（±s）表示，比較采用獨立樣本t檢驗，相關性分析采用Spearman 分析，以P < 0.05 為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組不同CT 閾值分區(qū)呼氣末、 吸氣末掃描像素指數(shù)比較

兩組不同CT 閾值分區(qū)呼氣相、 吸氣相PI 值比較， 在-800～-910 HU、-910～-960 HU、-960～-1024 HU 區(qū)域，兩組PIin差異有統(tǒng)計學意義（P < 0.05），全部分區(qū)中， 兩組PIout差異均有統(tǒng)計學意義 （均P <0.05）。 見表1。

表1 兩組不同CT 閾值分區(qū)呼氣末、吸氣末掃描像素指數(shù)比較（±s）

表1 兩組不同CT 閾值分區(qū)呼氣末、吸氣末掃描像素指數(shù)比較（±s）

注：與對照組比較，*P < 0.05；A：-400～-700 HU；B：-700～-800 HU；C：-800～-910 HU；D：-910～-960 HU；E：-960～-1024 HU；PIin：深吸氣末掃描像素指數(shù)，PIout：深呼氣末掃描像素指數(shù)

?

2.2 COPD 患者各CT 閾值分區(qū)PIin、PIout 與肺功能指標的相關性

在-910～-1024 HU 范圍內(nèi)PI 均與FEV1%、FEV1/FVC 有顯著相關性（P < 0.01）。 見表2。

2.3 兩組患者肺上中下區(qū)小于-910 HU 的PI 值對比

研究組全肺及上、中、下肺雙相掃描指數(shù)PIin-910、PIout-910均較對照組顯著增加，差異有統(tǒng)計學意義（P <0.05）。 見表3。

2.4 COPD 患者全肺PIin-910、PIout-910 與 呼吸功能指標的相關性

PIin-910、PIout-910均與FEV1%、FEV1/FVC 具有良好相關性，差異有統(tǒng)計學意義（P < 0.01）。 見表4。

3 討論

目前臨床肺部CT 掃描多采用呼氣末掃描，掃描結(jié)果主要顯示肺部形態(tài)學改變，對于肺內(nèi)氣流潴留情況及程度的判斷存在一定難度，COPD 患者肺部氣體潴留的CT 定量掃描采用呼吸或吸氣相臨床尚存在爭議[3-4]。 國外學者研究發(fā)現(xiàn)部分深吸氣末CT 掃描提示肺氣腫的患者，其深呼氣相掃描結(jié)果并不支持該診斷[5]；Arakawa 等[6]研究顯示呼氣末掃描可發(fā)現(xiàn)一些吸氣相表現(xiàn)正常的哮喘類或梗阻性支氣管炎的空氣潴留特征。因此國內(nèi)學者認為可采用呼吸相及吸氣相結(jié)合以提高氣流受限或空氣潴留類疾病的診斷情況[7]；本文筆者對COPD 患者采用低劑量雙相掃描像素指數(shù)判定患者肺功能改善情況，更準確、直接。 采用的SyngoCT 軟件，可以使用閾值分割技術，準確地將圖像中肺組織與其他組織分割開， 利于準確評估肺容積、密度及像素指數(shù)。

表2 COPD 患者各CT 閾值分區(qū)呼氣末、吸氣末掃描像素指數(shù)與肺功能指標的相關性（r 值）

表3 兩組患者肺上中下區(qū)小于-910 HU 的吸氣末及呼氣末掃描像素指數(shù)比較（±s）

表3 兩組患者肺上中下區(qū)小于-910 HU 的吸氣末及呼氣末掃描像素指數(shù)比較（±s）

注：與對照組比較，*P < 0.05；PIin：深吸氣末掃描像素指數(shù)，PIout：深呼氣末掃描像素指數(shù)

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表4 COPD 患者全肺小于-910HU 區(qū)域吸氣末、呼氣末掃描像素指數(shù)與呼吸功能指標的相關性（r 值）

國外有學者研究顯示低像素指標確實可以反映肺氣腫程度及范圍[8]，本研究顯示在-800～-910 HU、-910～-960 HU、-960～-1024 HU 區(qū)域，COPD 組與對照組吸氣相PIin差異有統(tǒng)計學意義， 而兩組呼氣相PIout在各分區(qū)差異均有統(tǒng)計學意義，其中-910～-1024 HU分區(qū)，COPD 患者呼氣末PIout均明顯高于對照組，說明健康人群呼氣末肺內(nèi)無明顯氣體潴留，而COPD 患者由于氣流受限，呼氣末肺內(nèi)潴留氣體增加，導致肺密度偏低， 低密度區(qū)像素指數(shù)升高。 因此筆者認為COPD 呼氣末像素指數(shù)對診斷更有意義， 因為COPD的病理學特征就是不可逆的呼氣氣流受限。本研究結(jié)果顯示在不同CT 值分區(qū)中，除-800～-910 HU 外，其余分區(qū)呼氣末PIout與FEV1%、FEV1/FVC 均顯著相關，說明該-800～-910 HU 對應的區(qū)域為正常通氣肺實質(zhì)部分。

研究顯示肺全實變區(qū)密度范圍-100～100 HU，部分性實變區(qū)密度范圍100～-500 HU， 充氣區(qū)密度-500～-900 HU，密度值在-900 或-910 HU 以下可視為肺氣腫區(qū)域[9-10]；目前多項研究顯示CT 密度小于-910 HU 區(qū)域的PI 值可有效反映COPD 患者肺功能情況，無論呼氣相還是吸氣相，均有較多的氣體潴留肺內(nèi)，PI-910值升高[11]。本文研究結(jié)果顯示COPD 組患者全肺及上、中、下肺雙相掃描指數(shù)PIin-910、PIout-910均較對照組顯著增加，與文獻報道相符。 但是也有相關研究顯示將<-910 HU 肺組織定義為肺氣腫并不夠嚴謹，因為仍有很少部分肺組織的低密度不是由肺氣腫引起，該部分可能由肺彈性回縮減弱引起，也可能由其他原因?qū)е?，有學者將該部分定義為非肺氣腫的氣體潴留部分，CT 密度確定為-910～-950 HU[12-15]。 本研究所選例數(shù)較少，并未對該部分肺密度進行排除。 但本文相關性研究顯示PIin-910、PIout-910均與FEV1%、FEV1/FVC 具有良好相關性，差異有統(tǒng)計學意義，說明PIin-910、PIout-910也可作為反映肺功能的有效指標， 用于CT 雙相掃描時肺功能的評定。

綜上所述， 筆者認為，64 層螺旋CT 低劑量雙向掃描像素指數(shù)與肺組織氣體潴留及通氣指標有良好的相關性，可以有效評估慢性阻塞性肺疾病患者肺功能，有較高的研究和利用價值。

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