弥漫性间质性肺疾病的CT定量分析及与肺功能和视觉评估的相关研究

陈永华，叶彩儿，余鑫锋，吴恩福，杜龙龙

（温州医学院附属第一医院 放射科，浙江 温州 325000）

弥漫性间质性肺疾病的CT定量分析及与肺功能和视觉评估的相关研究

陈永华，叶彩儿，余鑫锋，吴恩福，杜龙龙

（温州医学院附属第一医院 放射科，浙江 温州 325000）

目的：研究弥漫性间质性肺疾病（DILD）的CT定量参数与视觉评估（VS）、肺功能检查（PFT）指标的相关性，探讨CT定量分析对评估DILD肺功能损伤的价值。方法：DILD组（实验组）30例和健康对照组20例，各行深吸气屏气下CT薄层检查，并且实验组患者再行PFT。利用CT定量分析软件分析图像数据并得到相应肺功能参数：平均肺密度（MLA），两肺总容量（TLV），PI值（pixel indexes，像素指数，分为-1024～-950，-950～-700，＞-700区）。半定量的CT视觉评分包括病变严重性及病变范围。CT定量参数与PFT及VS间进行相关分析。结果：①不同肺弥散功能组间的CT定量参数间差异有统计学意义（P＜0.05），除了轻中度组与重度组间PI-1024～-950；实验组与对照组相比，TLV、PI-950～-700显著减小（P＜0.05），而MLA、PI＞-700显著增大（P＜0.01）。②TLV与TLC呈正相关（r=0.619，P＜0.01）；PI＞-700与VCMAX、FVC、DLCO呈负相关（r分别为-0.701、-0.739、-0.753，P＜0.01）；PI＞-700与VS呈正相关（r=0.709，P＜0.01）；PI-950～-700与VCMAX、FVC、DLCO呈正相关。结论：CT定量指标是可用于评估DILD患者病变严重程度与随访的一种客观工具。

肺疾病，间质性；体层摄影术，螺旋计算机；CT定量分析；视觉评估；肺功能

弥漫性间质性肺疾病（diffuse interstitial lung disease，DILD）是以弥漫性肺间质、肺泡炎症和间质纤维化为病理基础的病变总称，高分辨率CT具有特征性表现和分布，是其确诊的必需检查[1]。高分辨率CT半定量的视觉评分可以进一步评估DILD的程度，但易受观察者诊断能力差异的影响。近年来CT定量分析揭示其结果[如平均肺密度（MLA）、肺总容量（TLV）、峰度及偏度]与肺功能及病死率有较好的相关性[2-3]，且具有很高的可重复性和客观性特点，然而该法文献报告尚较少，部分参数选择及其价值也存异议，从而限制了其临床普及应用。为此，本研究采用西门子公司商用的Pulmo肺定量分析软件，分析其参数与肺功能及CT视觉评分值间的相关性，并且分析DILD实验组和对照组定量参数间的差异性，旨在进一步探讨DILD CT定量分析参数的合理选择及其临床应用价值。

1 资料和方法

1.1 一般资料 收集本院2011年9月至2012年4月期间，结合临床症状、肺功能、CT表现，依据美国胸科学会诊断标准诊断为DILD的患者，并参考以下排除标准：①不能一次性完全屏气；②年龄大于70岁；③既往有胸部手术史或局灶性疾病（如结核、肉芽肿、肿瘤等）；④严重心脏疾病、肺动脉高压；⑤急性间质性肺炎；⑥明显蜂窝肺。最后符合标准的实验组共30例，其中特发性间质性肺炎15例，结缔组织病继发间质性肺炎15例（肌炎皮肌炎4例、干燥综合征4例、系统性硬化4例、类风湿关节炎2例及系统性红斑狼疮1例）。包括女24例，男6例，年龄41～70岁，平均（56.60±9.37）岁，呼吸系统主要症状为咳嗽咳痰、气促、胸闷、胸痛等。另收集同时期健康体检CT表现正常者20例，无任何症状或体征，无粉尘接触及吸烟史，包括女15例，男5例，年龄42～69岁，平均（50.2±5.28）岁。

1.2 CT检查方法 采用西门子16排螺旋CT机（Somatom Sensation）。每位受检者在检查前均进行呼吸训练，嘱咐其听到“深吸气，气屏住”后控制呼吸，由1名检查医师在机房内采用人工对讲机在进行断层扫描前命令患者深吸气并屏气。扫描于最大吸气末屏气后从肺尖至肺底范围螺旋扫描，体位采用仰卧位。扫描参数：电压：120 kV；电流：100 mA；层厚、层间距均为5 mm，实验组患者再增加层厚、层间距各为2 mm的薄层重建图像；螺距：1.15；重建算法：B70f（极锐利）；窗宽：1200 Hu，窗位：-700 Hu。

1.3 CT定量分析 将数据传入至西门子syngo CT（WinNT5.1，Service Pack 2版本）工作站，利用Sensation Pulmo肺定量分析软件对层厚、层间距各为5 mm的横轴图像进行逐层测定，该软件自动将图像中肺组织与其他组织（胸壁、气管、肺门大血管、纵隔、心脏等组织）勾画出来，除个别层面部分未完全勾画出的（如近肺门的大血管及气管支气管）需行手动校正。分析结果包括TLV、MLA、阈值-950 Hu、-700 Hu的像素指数（PI）。

1.4 CT视觉评估（VS） 由2位分别有12和5年工作经验的胸部放射科医生在不了解其临床症状及肺功能结果的情况下对实验组30例患者的薄层CT图像进行逐层评估，并给出最后一致的VS。评分标准参考Camiciottoli的标准[2]，由肺实质病变的类型和各自范围组成；前者包括磨玻璃影（计分1）、肺实变影（计分2）、小叶间隔不规则增多增粗（计分3）、网格状影（计分4）及蜂窝影（计分5），病变类型评分由0分（无异常表现）至15分（5种异常均出现）；根据支气管肺段的分布将两肺各分为10个肺段共20个肺段，累及肺段数目如1～3个为1分，4～9个肺段者为2分，9个以上肺段为3分，病变累及范围得分为0分（各肺段均无异常）至15分（5中病变类型均累及9以上肺段）。最后将两者相加得到总的评分值（0～30分）。

1.5 肺功能检查（PFT） 利用德国JAEGER公司Master Screen Body肺功能仪，检查时采用坐位，套上咬嘴，夹闭鼻子。通过测定获得最大肺活量（VCMAX）、用力肺活量（FVC）、肺总容积（TLC）及CO弥散量（DLCO）。根据患者的体质量、年龄、性别和身高得到预测值，并得到上述PFT值的实测值/预测值（实/预）（%）。患者的PFT在CT扫描后3 d内完成检查。

2 结果

2.1 CT定量参数比较 实验组30例患者根据肺功能DLCO实/预百分比分轻度（60%～80%）、中度（60%～40%）和重度（＜40%），分别为9例、8例和13例。由于轻中度样本量较少，统计时合并为轻中度组共17例，组间CT定量参数的比较见表1。3组间CT定量参数差异有统计学意义（P＜0.01），除了轻中度组与重度组间PI-1024～-950。轻中度组、重度组与对照组相比，TLV、PI-950～-700显著减小，而MLA、PI＞-700显著增大，差异有统计学意义。

表1 对照组、轻中度组、重度组的CT定量参数比较（±s）

表1 对照组、轻中度组、重度组的CT定量参数比较（±s）

与对照组比：aP＜0.05；与轻中度组比：bP＜0.05

对照组轻中度组重度组3916±906 2695±700a 2042±637ab 842±26 769±28a 656±70ab 1.06±0.97 0.18±0.29a 0.42±0.76a 92.40±0.97 81.85±4.65a 52.20±13.38ab 6.54±1.60 18.59±5.79a 47.47±13.57ab TLV（cm3）MLA（Hu）PI-1024～-950（%）PI-950～-700（%）PI＞-700（%）

2.2 CT定量参数与PFT、VS的相关性 实验组的CT定量参数与PFT、VS的相关系数r值见表2。TLV与TLC呈正相关（r=0.619，P＜0.01）。PI-1024～-950虽与DLCO呈负相关，差异有统计学意义，但是r值为-0.373。PI-950～-700与VCMAX、FVC、DLCO、TLC正相关，r分别为0.722、0.755、0.787、0.754，P＜0.01。MLA、PI＞-700（见图1-3）与VCMAX、FVC、DLCO、TLC均为负相关，r分别为-0.519、-0.578、-0.612、-0.737和-0.701、-0.739、-0.753、-0.738（P＜0.01）。DLCO负相关最好的为 PI＞-700（r=-0.753）。VS与PI-950～-700、PI＞-700（见图4）有较好的相关性，r分别为-0.720、0.709（P＜0.01）。

表2 CT定量参数与PFTs、VSs间的相关分析

图1 PI＞-700与VC实/预（%）相关性散点图

图2 PI＞-700与FVC实/预（%）的相关性散点图

图3 PI＞-700与DLCO实/预（%）的相关性散点图

图4 PI＞-700与VS的相关性散点图

3 讨论

3.1 CT定量参数选择的分析 CT定量分析对DILD肺纤维化程度的定量诊断、生理功能的评价，以及对预后的评估，已成为当前的研究热点。现有的研究发现，根据肺密度的直方图分析发现DILD患者的CT定量参数MLA、峰度、偏度与其肺功能指标（如VCMAX、FVC、DLCO）有较好的相关性，可用于评估患者肺纤维化及功能损害程度[2-3]。Koyama等[4]报道不同的CT重建模式对CT定量参数MLA、峰度及偏度的影响，发现高分辨率重建模式下的CT定量参数比标准重建模式更能反映DILD患者的肺功能情况。因此，本研究CT扫描图像均采用统一的高分辨率重建模式B70f（极锐利），并且放弃峰度、偏度两定量参数，主要研究PI的价值。通过研究吸气末正常肺，CT像素直方图呈正态分布，而且小于-950 Hu的像素分布不到5%[5]；多数学者将-950 Hu设为肺气肿的阈值，并能较好地评估其肺功能[6]。Delorme等[7]和Sverzellati等[8]在研究间质性肺炎时发现，大于-700 Hu的像素区间主要反映磨玻璃影、实变影及网格状影。故本研究CT定量分析选择-950 Hu、-700 Hu为像素阈值，即-1024～-950 Hu定义为肺气肿的像素区间，-950～-700 Hu为正常肺功能区，＞-700为间质性肺炎区。

3.2 CT定量分析评估DILD病变程度及肺功能的价值 Sverzellati等[8]在研究非蜂窝肺与蜂窝肺改变的DILD患者VS与CT定量直方图分析后发现，对DILD伴有明显蜂窝肺改变的患者，VS仍然是主要的定量分析方法。因为我们的CT定量分析软件依然无法区别评估蜂窝肺中的囊状气腔改变，所以本实验组中排除明显蜂窝肺改变的患者。国内外多数学者研究发现DILD患者的肺弥散功能最早也最明显发生改变，而且与肺部高分辨率CT的异常改变最为相关[9]。所以本研究实验组根据DLCO实/预的百分比分为轻中度组与重度组，通过分析可知，除了PI-1024～-950各组的CT定量参数间差异均有统计学意义。对照组PI-1024～-950比实验组高，前者平均1.06±0.97，而后者分别为0.18±0.29、0.42±0.76；这可能由于小于-950 Hu的像素包括肺内支气管腔内的气体以及肺气肿的肺实质，而本实验组DILD未见明显肺气肿改变，再加上DILD的MLA增大与支气管内的CT值产生部分容积效应等，从而可能引起实验组的PI-1024～-950减小。重度组TLV较轻中度、对照组减小，组间差异有统计学意义，证实DILD的限制性呼吸功能障碍。从轻中度组到重度组PI＞-700显著增大，而且PI-950～-700显著减小，可见PI＞-700对评估DILD的炎症及纤维化程度有较高敏感性。

本研究中TLV与TLC呈中度正相关，r=0.619，可能的原因[5]：①CT扫描采用仰卧位，PFT采用坐姿，两种姿势下的体积必然存在差异；②PFT通过气流量间接反映肺体积，受多方面的影响，CT则是对直观存在的肺组织进行客观的测量，精确度应该更高；③PFT测定的肺体积包括口腔、气管、大支气管内的气体含量，而肺体积不应该包括这些。以往研究发现DILD患者的MLA值会比正常组增大，虽然有差异，但是与PFT指标间的相关程度并不高[2-3]，本研究也证实了该观点。PI＞-700与VCMAX、FVC、DLCO有较好的负相关，r绝对值都大于0.7， 可见PI＞-700对反映DILD间质炎症及纤维化程度有较高的准确性，可用于DILD患者病变程度评估及治疗后疗效的评价。PI-950～-700与VCMAX、FVC、DLCO均呈正相关，所以PI-950～-700可作为反映DILD患者肺残余正常功能的指标。Camiciottoli等[2]对48例系统性硬化病伴发DILD患者行CT定量分析，显示参数偏度与FVC及DLCO的相关系数分别为0.67、0.62，而参数峰度的相关系数分别为0.71、0.57；结合本研究，可见PI＞-700对DILD患者病变严重程度的评估有一定优势。

3.3 本研究的局限性 ①所有检查者均未在呼吸门控监测下行CT检查，从而不能完全做到精确的深吸气后屏气扫描；②实验组共30例，样本量不够大，可能影响统计学分析的效率，今后需增加样本量和多中心进一步研究；③实验组均未经病理证实，而CT定量参数对不同病理类型的评估价值可能有差异[10]。

综上所述，使用商用的Sensation Pulmo软件对DILD患者行定量分析有较高的敏感性和准确性，能评估其肺功能及病变程度，可作为一种客观评估工具供临床使用。

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CT quantitative analysis of diffuse interstitial lung disease and correlation with physiologic tests and CT visual scores

CHEN Yonghua，YE Caier，YU Xinfeng，WU Enfu，DU Longlong.
Department of Radiology，the First Affiliated Hospital of Wenzhou Medical College，Wenzhou，325000

Objective:To study the correlation with quantitative indexes of computed tomography(CT)，spirometric pulmonary function tests(PFTs)，and visual scores(VSs)of CT in patients with diffuse interstitial lung disease(DILD)and to prove the estimated value of CT quantification for the prediction of pulmonary function impairment.Methods:DILD group (n=30)and normal control group(n=20)all underwent thin-section CT in the supine position at full inspiration，all patients of DILD also provided PFT. Quantitative indexes were obtained using a Sensation Pulmo Software. Quantitative indexes included total lung volume (TLV)，mean lung attenuation(MLA)，pixel indexes(-1024～-950，-950～-700，＞ -700).Visual scores measured semiquantitatively included the type and the extent of pulmonary parenchyma abnormality. Quantitative indexes were correlated with PFTs and VSs using the Pearson correlation test.Results:①Quantitative indexes differed significantly between the DILD group and the control group，except for PI-1024～-950（P＜ 0.05).② TLV showed positive correlation with TLC(r=0.619，P＜0.01)；PI＞-700showed negative correlation with VCMAX、FVC and DLCO(r=0.701、-0.739、-0.753，respectively，P＜0.01)；PI＞-700showed positive correlation with VS(r=0.709，P＜0.01)；PI-950～-700showed positive correlation with VCMAX、FVC and DLCO.Conclusion:Quantitative indexes can be used as an objective tool for quantitative evaluation of diseased extent and for follow-up of the progression or improvement of a DILD.

lung diseases，interstitial；tomography，helical computed；quantitative CT indexes；visual scores；pulmonary function test

吴恩福，主任医师，Email：wzwef@163.com。

R445.3

A

1000-2138（2012）06-0540-05

2012-05-09

陈永华（1986-），男，浙江永嘉人，硕士生。

吴健敏）

·临床经验·