慢性阻塞性肺病患者多層螺旋CT小血管與肺截面積比值在病情評價中的應用價值

黃權生，李子平，劉華

（1.嘉應學院醫學院附屬醫院 放射科，廣東 梅州 514031；2.中山大學附屬第一醫院 放射科，廣東 廣州 510055）

慢性阻塞性肺病患者多層螺旋CT小血管與肺截面積比值在病情評價中的應用價值

黃權生1，李子平2，劉華1

（1.嘉應學院醫學院附屬醫院 放射科，廣東 梅州 514031；2.中山大學附屬第一醫院 放射科，廣東 廣州 510055）

目的分析多層螺旋CT（MSCT）影像應用在慢性阻塞性肺病（COPD）患者的小血管與肺截面積比值診斷病情的臨床價值。方法依據電腦篩選的方法抽選于2015年8月‐2017年1月入院治療的90例慢性阻塞性肺病（COPD）患者作為研究組和80名正常人作為對照組診斷資料進行對比。結果當取肺小血管截面積＜5 mm2時和血小管截面積為5～10 mm2時，研究組都低于對照組的比值（P ＜0.05），但肺功能輕重程度不同的患者當小血管5～10 mm2或小于5 mm2時肺截面積比值縱向比較差異無統計學意義（P ＞0.05）。結論對COPD患者采取多層螺旋CT成像，通過小血管與肺截面積比值判定組織實際分化程度和病情發展狀況，指導后續治療。

COPD；肺疾病；多層螺旋CT；病情評估

慢性阻塞性肺病（chronic obstructive pulmonary disease,COPD）為死亡率較高的常見慢性呼吸疾病。其臨床表現為氣道、肺實質慢性炎癥，主要癥狀包括呼吸困難、咳痰及咳嗽等[1]。患者常常會出現病情復發的情況，肺功能發生衰退，呼吸功能出現顯著降低，嚴重影響患者的生命健康及質量[2]。隨著我國醫學影像學技術的進步與發展，為該類疾病的診斷提供了較為先進的醫學技術檢測手段。目前COPD主要依靠臨床病史及肺功能檢查（pulmonary functional test,PFT）來診斷及評估嚴重程度[3]。其中多層螺旋CT（multi-slice computed tomography,MSCT）則是近年來使用較為廣泛的一類新型成像技術，其主要特點是可以清晰顯示肺部相關組織病理變化狀況以及組織間的聯系等，通過該技術可為患者肺小氣道和肺氣腫的癥狀做定量分析，進而幫助影像學醫師判定患者的病情輕重程度[4]。為了進一步提高疾病的診斷準確率，本研究利用MSCT定量分析肺小血管與肺截面積比值（percentage of cross-sectional area of small pulmonary vessels for the lung area,%CSA），并通過研究%CSA在COPD中的變化及其與PFT的相關性，探討其在評估COPD嚴重程度中的價值，現報告如下。

1 資料與方法

1.1 基礎資料

抽選2015年8月‐2017年1月本院行多層螺旋CT（MSCT）檢查并經手術病理診斷確認的90 例慢性阻塞性肺病（COPD）患者為研究組與80例經過CT胸部掃描無心肺疾病的正常人為對照組。本院醫護人員同所有選取患者詳細講解本次研究的目的、方法以及意義等，所有選取的患者均充分了解研究的內容，且均自愿參與研究。90 例患者均無肺疾病或者其他嚴重肺部面積感染，根據肺部功能的輕中重程度分為A、B、C 3小組，A組男13例，女17例；均齡（65.28±3.20）歲，B組男10例，女20例；均齡（66.08±3.14）歲，C組男16例，女14例；均齡（65.31±3.19）歲。同時從本院行胸部CT平掃的體檢者中選取無心肺疾病病史、影像表現正常的80名作為對照組進行對照，男46，女34；均齡（65.28±3.20）歲。兩組基本資料差異無統計學意義（P ＞0.05），可用于本次研究。

1.2 納入與排除標準

納入標準：經臨床病史及PFT確診為COPD。排除標準：①肺癌患者；②胸部手術史：如肺減容手術術后；③胸廓先天畸形等；④肺部大面積感染或實變、嚴重肺間質纖維化、大量胸腔積液；⑤圖像偽影較嚴重質量不佳。

1.3 方法

1.3.1 MSCT掃描方法 借助德國Siemens16層螺旋CT掃描儀給予患者和體檢人員胸部掃描，醫護人員指導進行掃描的對象身體平躺要求面部朝上，在患者以及體檢者處于平靜呼吸狀態下，在呼吸吸氣末通過肺尖到肺底進行全肺部的掃描。掃描儀器相關參數：電壓：220 V，電流120 mAs，準直器16×0.6 mm，機架旋轉時間：0.5 s/r，螺距1.0，矩陣512×512，重建層厚1.5 mm，層間距1.5 mm。

1.3.2 %CSA的MSCT測量 選取4名在放射科具有6年以上影像診斷經驗的醫生進行%CSA的測量，并借助半自動化圖像分析處理軟件對所得檢測數據進行處理，所得結果使用平均值。選取患者的氣管上緣1 cm和下層的右下靜脈以下1 cm，中層選擇氣管隆凸下方處1 cm的部位。%CSA測量方式具體如下：首先采取高斯模糊（Gaussian blurring）和閾值技術（threshold technique）分別對掃描所得圖像進行噪音消除和肺野像素轉化，像素取值-1 024～-500 HU范圍。隨后把轉化后的圖像轉化成窗位在-720 HU的二進制圖像（如圖1）。在亞段和亞段以下水平分別測得肺小血管截面積（cross-sectional area,CSA），亞段以下水平血管的CSA＜5 mm2，亞段水平血管范圍定為5～10 mm2，其次是計算出3個圖像層面上的CSA總和，采用CSA＜5 mm2表示亞段以下血管＜5 mm2總和，CSA 5～10 mm2表示亞段肺小管5～10 mm2總和。最后確定圖像臨界值，取值-1 024～-500 HU范圍，獲得3個層面的肺截面積之和，再計算出CSA＜5 mm2和CSA 5～10 mm2肺截面積之和的百分比值。

1.3.3 肺功能檢查 對患者分別進行PFT和MSCT檢查，要求兩者檢查時間間隔不能超過7 d。本次研究采用的是以美國胸協會制定的呼吸量測定法為標準，計算第1秒用力呼氣容積（forced expiratory volume in first second,FEV1）實測值占預計值百分比（FEV1%）和FEV1與用力肺活量（forced vital capacity,FVC）之比（FEV1/FVC），結果使用百分比表示。按照PFT結果將COPD的嚴重程度分為3個亞組。

1.4 統計學方法

本文研究工作選用軟件版本SPSS 20.0。計量資料以均數±標準差（±s）表示，計量資料組間比較采用t檢驗；計數資料以例（%）表示，計數資料組間比較采用χ2檢驗。P ＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組小血管與肺截面積比值比較

研究結果顯示，研究組的肺小血管與肺截面積比值比對照組低，差異具有統計學意義（P ＜0.05），見表1。

2.2 研究組中A、B、C 3小組的小血管與肺截面比值

由表2結果表明，研究組A、B、C 3小組兩兩進行比較，差異具有統計學意義（P ＜0.05），而肺功能輕重程度不同的A、B、C 3組當小血管5～10 mm2或者小于5 mm2時與肺截面比值縱向比較差異無統計學意義（P ＞0.05）。

2.3 使用ImageJ軟件對小血管以及肺截面積進行測量的圖像

首先是將肺葉像素轉換在-1 024～-500 HU后的圖像，在此基礎上轉化為-720 HU的二進制圖像，并以黑色顯示血管。

表1 兩組小血管與肺截面積比值 （±s,%）

表1 兩組小血管與肺截面積比值 （±s,%）

注：?與對照組比較，P ＜0.05。

組別 例數 小于5 mm2小血管與肺截面比值5～102 mm小血管與肺截面比值研究組 90 0.53±0.21? 0.21±0.10?對照組 80 0.84±0.16 0.35±0.23

表2 研究組中A、B、C 3小組小血管與肺截面比值 %

圖1 小血管以及肺截面積測量示意圖像

3 討論

3.1 %CSA在評估COPD嚴重程度中的價值

COPD患者容易復發，同時存在肺功能衰退、呼吸功能降低、呼吸衰竭及心力衰竭等癥狀，病情嚴重者對生活質量與生命健康影響巨大[5-7]。尤其是老年COPD患者，他們體質較弱，除了咳痰困難或氣道梗阻，還伴有很多疾病[8]。在合并肺部感染疾病時存在咯痰不暢、痰液增加，最終出現氣道受阻，極易造成窒息死亡，故臨床需要幫助患者排除氣道分泌物、改善水腫、維持呼吸道通暢、緩解支氣管阻塞[9-11]。因此，早期診斷，早期治療，對于提高患者的生存質量具有重要的意義[12]。

3.2 PFT與%CSA的相關性

多層螺旋CT通過選定相應的掃描視野及掃描層厚，并進行重建層厚的匹配，來獲得立方體的像素，再由各向等性體素重建出任意的平面，等同于軸位圖像質量的圖像，讓患者無需承受大劑量照射便能夠有效檢出肺部組織[13]。利用動態多平面重建技術，能夠有效區分肺部紋理與肺小血管[14]。由于肺小血管在多平面重建（multi-planner reformation,MPR）各方向的移動過程中，會呈現出連續性特征，在通過一定角度的觀察中，當肺紋理與相應角度平行時，在MPR上會顯示出呈索條狀。多平面重建圖像的質量通常會受到多種因素的影響，包括重建間隔、準直數值、重建層厚、掃描螺距、層面選擇、窗寬及窗位等[15]。在本次研究結果中，當肺小血管并發越嚴重這時候小血管與肺截面積就呈現出變小的趨勢，因此數據結果具有可比性。當小于5 mm2或者5～10 mm2小血管與肺截面的比值可以了解患者的病變程度。因此多層螺旋CT（MSCT）影像應用在COPD患者的小血管與肺截面積比值診斷病情具有臨床推廣價值和實踐意義。

3.3 %CSA與COPD嚴重程度的關系及各亞組間的比較

為了消除患者胸部體型對檢測結果造成的影響，需要對平胸掃描所得的%CSA和肺截面積數值進行校正。研究結果表明COPD增加的嚴重程度與%CSA ＜5呈現反比關系，這就表示隨著病情的發展，當患者的肺小血管床破壞程度增加，肺血小管的數量和截面積就呈現不斷減小的趨勢，臨床上可以使用MSCT測量%CSA ＜5來評估COPD的嚴重程度。國外相關研究數據也表明%CSA ＜5和患者肺氣腫病情的發展程度呈現反比關系，在一定程度上還能反映出合并肺動脈高壓的情況。研究結果顯示各等級之間COPD患者的%CSA ＜5差異具有統計學意義。

3.4 肺小血管大小的選擇原則

肺血小管%CSA的定量分析受到肺血小管大小選擇的影響，本次研究結果表明，由于截面積＜5 mm2的肺血小管%CSA 5～10與肺功能有一定的關系，但%CSA ＜5更能反映出COPD的嚴重程度包含肌性和彈性的血管，在5～10 mm2的肺血小管大部分屬于彈性血管，而臨床上發生改變的肺血小管主要發生在肌性血管上，而截面積＜5 mm2的肺血小管主要受到COPD病情發展進程的制約，并發生形態學改變。多數國外相關論著也表明COPD患者的血小管改變主要累及亞段以下的小血 管。

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Application value of cross-sectional area ratio of small pulmonary vessel to lung on multi-slice spiral computed tomography in evaluation of chronic obstructive pulmonary disease

HUANG Quansheng,LI Ziping,LIU Hua
(1.Radiology Department,the Affiliated Hospital of Medical College of Jiaying University,Meizhou,Guangdong 514031,China; 2.Radiology Department,the First Affiliated Hospital of Zhongshan University,Guangzhou,Guangdong 510055,China)

【Objective】To investigate the clinical value of multi-slice computed tomography (MSCT) in diagnosis of chronic obstructive pulmonary disease (COPD) through analyzing cross-sectional area ratio of small pulmonary vessel to lung.【Methods】According to the computer screening method,ninety COPD patients treated in our hospital during August 2015 and January 2017 were included in the research group,80 normal persons were included in the control group,and their diagnostic data were compared.【Results】When cross-sectional area of small pulmonary vessels was less than 5 mm2and between 5 and 10 mm2,the ratio of the research group was lower than that of the control group (P＜0.05),but there was no significant statistical difference in the ratio among patients with different lung function.【Conclusion】MSCT is performed in patients with COPD,and the subsequent therapy is guided through the cross-sectional area ratio of the small blood vessel to lungs to determine actual differentiation degree and the development of disease.

chronic obstructive pulmonary desease; pulmonary disease; multi-slice computed tomography; disease assessment

R563.3

A

10.19338/j.issn.1672-2019.2017.09.003

2017-05-15

（張立芳 編輯）