基于CT雙氣相掃描對COPD患者肺容積定量研究

王 雷，趙凡惠，李建龍，黃曉旗

（延安大學(xué)附屬醫(yī)院影像科，陜西 延安 716000）

慢性阻塞性肺疾病 （Chronic obstructive pulmonary disease，COPD），簡稱慢阻肺，主要以不完全可逆的氣流受限為特點，常呈進行性加重，其主要是吸煙所致[1]。國內(nèi)外多項研究表明[2-3]到2020年COPD可能成為全球死亡原因的第3位，并成為全球疾病經(jīng)濟負擔的第5位。目前肺功能檢查是COPD診斷的最佳標準[4]。但此檢查限制因素較多，如近期內(nèi)嚴重的心肌梗死、心功能不穩(wěn)定及未控制的高血壓等患者禁用[5]。近年來，通過CT及其后處理技術(shù)對COPD患者肺功能進行定量分析具有極大的優(yōu)勢，如對于部分COPD患者，胸部定量CT評估其嚴重程度優(yōu)于肺功能[6]；另可通過此方法對肺容積、肺密度或像素指數(shù)等因素間接分析肺組織的病理及生理改變信息，進而可對COPD進行早期定量診斷、病情及預(yù)后進行評估[7]。本研究通過對正常人與COPD進行肺容積定量分析，探討其對慢阻肺臨床價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

初步收集我院2016年11月—2018年2月正常健康人群132例和COPD患者114例的雙氣相胸部CT數(shù)據(jù)，所有被掃描人員均簽署知情同意書。納入標準：我院體檢正常的健康人群，無任何肺部疾病、臨床表現(xiàn)及胸部CT表現(xiàn)正常；符合 《2018年GOLD慢性阻塞性肺疾病診斷、治療及預(yù)防全球策略解讀》[8]中COPD的診斷標準：①無其它導(dǎo)致肺容積改變的疾病，如胸廓畸形；②吸入支氣管擴張劑FEV1/FVC＜0.70；③CT胸部雙氣相圖像清晰完整，肺組織顯示清楚。排除標準：①患者配合差，圖像顯示不清；②影響肺容積的病變，如肺內(nèi)手術(shù)史（肺葉或肺段切除術(shù)后）、胸廓畸形等；③肺內(nèi)腫瘤或腫瘤樣病變；④影響CT圖像觀察的疾病，如肺大部分感染、嚴重的肺不張及肺實變等；⑤其它較嚴重的疾病，如心臟、肝臟、腎臟等方面的疾病。

1.2 CT雙氣相掃描、圖像后處理及定量測量

CT雙氣相掃描：所有被檢查者均采用上海聯(lián)影科技有限公司生產(chǎn)的UCT-760 128層螺旋CT進行掃描，掃描前對被檢查者說明檢查目的及注意事項，所有被檢查者均簽署知情同意書；對被檢查者進行反復(fù)呼吸訓(xùn)練，當訓(xùn)練合格后，按照指令，分別在深吸氣末與用力呼氣末屏住呼吸的同時進行掃描；掃描體位為仰臥位并雙手抱頭，所有被檢查者分別在深吸氣末與用力呼氣末屏住呼吸的同時進行全肺掃描；掃描參數(shù)：管電壓120 kV，自適應(yīng)動態(tài)管電流，準直 40 mm，螺距 1.0875，0.5 s/r，掃描層厚 5 mm，雙氣相圖像分別重建1 mm薄層，F(xiàn)OV 35 mm，矩陣512×512。圖像后處理及定量測量：所得圖像導(dǎo)入數(shù)字肺測試平臺數(shù)據(jù)分析平臺進行數(shù)據(jù)收集及處理，數(shù)字肺平臺可以量化分析肺氣腫和支氣管的軟件，并且前期測量了1 000多例正常肺容積、肺密度和支氣管的正常值，為COPD的研究奠定了基礎(chǔ)。前期工作通過驗證，數(shù)字肺科研平臺可以對全肺和各肺葉進行自動分割，并可用不同顏色區(qū)分肺氣腫及正常肺區(qū)域及定量測量各肺葉的肺容積及肺密度，最終將所得肺容積數(shù)據(jù)以Excel表顯示。

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 人口統(tǒng)計學(xué)

采集正常人與COPD患者雙氣相胸部CT數(shù)據(jù)，按照納入與排除標準，最終入選正常人91例，其中男55例，女36例，年齡中位數(shù)為46歲；COPD患者61例，其中男53例，女8例，年齡中位數(shù)為65歲。

2.2 COPD吸氣相與呼氣相CT肺容積定量指標差異

分析表1可得，COPD吸氣相與呼氣相各肺葉肺容積差異具有統(tǒng)計學(xué)意義，P＜0.01，且吸氣相全肺、右肺左肺及各個肺葉肺容積均顯著大于呼氣相；另發(fā)現(xiàn)無論吸氣相或呼氣相COPD右肺容積大于左肺容積。

2.3 正常人組與COPD吸氣相與呼氣相CT肺容積定量指標差異

COPD組與正常組雙氣相比較（表2，3），各肺葉肺容積差異具有統(tǒng)計學(xué)意義，P＜0.01；且無論吸氣相或呼氣相COPD各肺葉肺容積均顯著大于正常人組。圖1～8為正常人與COPD CT雙氣相掃描圖像。

表1 COPD吸氣相與呼氣相CT肺容積定量指標差異

表2 正常人組與COPD組吸氣相CT肺容積定量指標差異

表3 正常人組與COPD組呼氣相CT肺容積定量指標差異

圖1 ～4 男，45歲，吸煙史10年，肺功能指標正常。圖1，2：正常人吸氣相與呼氣相CT橫斷層圖像；圖3，4：正常人吸氣相與呼氣相冠狀位。 圖5～8 COPD，男，56歲，吸煙史20年，肺功能GOLD分級為4級。圖5，6：COPD患者吸氣相與呼氣相橫斷層圖像；圖7，8：COPD吸氣相與呼氣相冠狀位。Figure 1～4. Male,45 years old,smoking history 10 years,normal lung function index.Figure 1,2:The inspiratory and expiratory CT transverse images in normal subject;Figure 3,4:The inspiratory and expiratory CT coronal images in normal subject. Figure 5～8. COPD,male,56 years old,smoking history 20 years,pulmonary function GOLD grade is 4.Figure 5,6:The inspiratory and expiratory CT transverse images in COPD patient;Figure 7,8:The inspiratory and expiratory CT coronal images in COPD patient.

3 討論

COPD主要以不完全可逆的氣流受限為特點的疾病，常呈進行性加重，隨著疾病的進展，氣流受限逐漸增重；雖然目前肺功能檢查是診斷最佳標準，但由于其存在較多限制，實施存在較多困難，準確性亦難以評估，而近年來隨著影像技術(shù)的迅猛發(fā)展及成熟，CT定量掃描與后處理軟件結(jié)合進行肺容積定量分析的方法已逐漸成為定量評估肺功能的方法，且其具有較廣泛、非侵襲性的優(yōu)點[9]。

本研究主要具有以下優(yōu)點：①CT肺功能測定主要通過肺容積或肺密度的改變來評估肺組織的功能變化[10]，但由于肺容積便于測量且客觀,因此，此論著主要采用肺容積定量測量的方法。②以往CT定量研究主要為吸氣相，但單純的吸氣相掃描可能由于被檢查者主觀因素影響而出現(xiàn)假陽性，對于某些COPD患者吸氣相形態(tài)學(xué)表現(xiàn)不明顯，而呼氣相氣流阻滯相對突出，呼氣相可輔助吸氣相評價COPD病變程度，本文吸氣相與呼氣相相結(jié)合，可使結(jié)果更具有臨床價值及意義。

通過CT雙氣相肺容積定量分析，COPD組雙氣相與正常組雙氣相比較，無論吸氣相或呼氣相，COPD全肺、右左肺及各個肺葉肺容積均顯著大于正常人組，這是因為COPD主要與慢性支氣管炎和肺氣腫有密切關(guān)系并出現(xiàn)持續(xù)氣流受限的肺通氣功能障礙[11]，隨著病情發(fā)展，肺組織彈性逐漸減退，肺泡不斷擴大且回縮障礙，最終導(dǎo)致COPD各肺葉肺容積大于相應(yīng)的正常人肺容積；另一方面，無論吸氣相或呼氣相肺容積差異均以左肺上葉變化最顯著，變化最小的是右肺中葉，說明COPD患者肺氣腫及空氣潴留主要以左肺上葉最明顯，右肺中葉較少，其原因可能為左肺上葉體積較大，而右肺中葉體積較小，對比而言，左肺上葉對全肺影響較大，相關(guān)研究者[13]發(fā)現(xiàn)COPD首先從兩肺上葉開始，逐漸向兩肺下葉發(fā)展，且左肺上葉由于體積相對較大，其對全肺影響較明顯。

蘇維維等[13]通過肺容積定量測量的研究得出此方法可分析肺部形態(tài)學(xué)變化，同時對肺功能有著極好的預(yù)測功能，最終得出其對COPD診斷具有一定意義，本研究與此結(jié)果一致，且本研究所用測試平臺可自動區(qū)分肺組織與其他組織，所得數(shù)據(jù)更接近生理指標，其定量結(jié)果相對更客觀、準確，對COPD的診斷有一定的臨床診斷價值；另一方面可用于判斷各肺葉COPD病變的嚴重程度，因此可對近年來較流行治療COPD的肺減容手術(shù)的術(shù)前及術(shù)后評估、定位及手術(shù)效果等方面有一定的臨床價值，Kumar等[14]對肺減容手術(shù)患者分別進行術(shù)前與術(shù)后評估，結(jié)果發(fā)現(xiàn)此方法可更好的評價病變范圍、程度及位置等信息，并可更好的預(yù)測術(shù)后肺功能。

本研究仍存在一定的局限性，COPD的病理改變不僅有肺容積的改變，也可出現(xiàn)其他的表現(xiàn)，如不同亞型的改變，而本例僅主要從肺容積方面進行分析；對COPD引起的其他改變?nèi)孕柽M一步研究分析。