64层螺旋CT低剂量双相扫描像素指数在慢性阻塞性肺疾病肺功能评估中的应用价值

王志平 杨 蓉 周 海

首都医科大学附属北京天坛医院放射科，北京 100050

慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）是一种可以预防及治疗的常见呼吸系统疾病，其特征是持续存在的气流受限，气流受限呈进行性发展，伴有气道和肺对有害颗粒或气体所致慢性炎症反映的增加[1]。 目前随着CT 技术的进展及后期图像处理软件的出现，CT 扫描不仅可以有效显示肺部组织和形态变化情况， 还可以通过定量指标分析，反映早期肺功能（PFT）的变化情况。 本文笔者对首都医科大学附属北京天坛医院（以下简称“我院”）收治的COPD 患者行64 层螺旋CT 低剂量呼吸双相扫描，并采用像素指数（PI）进行定量分析，评价其在反映患者肺功能方面的价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择我院2012 年1～12 月收治的临床确诊为COPD 患者40 例，排除有胸肺部手术史、先天性心脏病、结核、胸廓变形、恶性肿瘤以及心肝肾功能不全者，全部纳入患者中，男22 例，女18 例，年龄52～73岁，平均（65.3±4.6）岁。 选择同期于我院行健康体检者40例，均为肺功能检查无异常，无胸部疾病史，无职业性粉尘接触史的健康人群。 其中，男20 例，女20 例，年龄49～70 岁，平均（63.5±6.0）岁；两组研究对象性别、年龄等一般资料比较，差异无统计学意义（P > 0.05），具有可比性。 本研究经医院伦理委员会批准，并且两组对象均对研究知情同意。

1.2 方法

采用美国通用电气公司的Light speed VCT 型64排螺旋CT 扫描，全部患者行肺部扫描前指导其进行正确的呼气末及吸气末屏气， 检查时患者取仰卧位，行深吸气末和深呼气末肺部扫描，由肺尖扫描至肺底部；扫描参数：管电流50 mA，管电压120 kV，扫描频率0.5 s/周，螺距为1.4，以层厚5 mm 进行重建，FOV 30 cm × 30 cm～38 cm×38 cm， 重建矩阵512×512，观察窗位为-600 HU。 根据文献研究肺实质CT 密度-900 HU 以下可认为是肺气肿区域[2]。本文以-400 HU～-1024 HU 为观察阈值进行肺实质病变的研究。

后期图像处理数据在GE AW4.4 工作站进行，按5 mm 层厚对像素患者深吸气、 深呼气末的像素指数进行逐层测量， 按照CT 扫描层数将全肺分为5 个区域 （分别为-400～-700 HU、-700～-800 HU、-800～-910 HU、-910～-960 HU、-960～-1024 HU）， 计算不同区域深吸气末扫描像素指数（PIin）及深呼气末扫描像素指数（PIout）；计算全肺及上、中、下肺小于-910 HU 肺区域的吸气末及呼气末像素指数（PIin-910、PIout-910）。CT 扫描完成后2 d 内患者均行肺功能检测， 测定第一秒用力肺活量 （FEV1），FEV1占预计值的百分比（FEV1%）、FEV1与用力肺活量比值（FEV1/FVC）。

1.3 统计学方法

数据处理采用SPSS 13.0 统计学软件， 计量资料数据以均数±标准差（±s）表示，比较采用独立样本t检验，相关性分析采用Spearman 分析，以P < 0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组不同CT 阈值分区呼气末、 吸气末扫描像素指数比较

两组不同CT 阈值分区呼气相、 吸气相PI 值比较， 在-800～-910 HU、-910～-960 HU、-960～-1024 HU 区域，两组PIin差异有统计学意义（P < 0.05），全部分区中， 两组PIout差异均有统计学意义 （均P <0.05）。 见表1。

表1 两组不同CT 阈值分区呼气末、吸气末扫描像素指数比较（±s）

表1 两组不同CT 阈值分区呼气末、吸气末扫描像素指数比较（±s）

注：与对照组比较，*P < 0.05；A：-400～-700 HU；B：-700～-800 HU；C：-800～-910 HU；D：-910～-960 HU；E：-960～-1024 HU；PIin：深吸气末扫描像素指数，PIout：深呼气末扫描像素指数

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2.2 COPD 患者各CT 阈值分区PIin、PIout 与肺功能指标的相关性

在-910～-1024 HU 范围内PI 均与FEV1%、FEV1/FVC 有显著相关性（P < 0.01）。 见表2。

2.3 两组患者肺上中下区小于-910 HU 的PI 值对比

研究组全肺及上、中、下肺双相扫描指数PIin-910、PIout-910均较对照组显著增加，差异有统计学意义（P <0.05）。 见表3。

2.4 COPD 患者全肺PIin-910、PIout-910 与 呼吸功能指标的相关性

PIin-910、PIout-910均与FEV1%、FEV1/FVC 具有良好相关性，差异有统计学意义（P < 0.01）。 见表4。

3 讨论

目前临床肺部CT 扫描多采用呼气末扫描，扫描结果主要显示肺部形态学改变，对于肺内气流潴留情况及程度的判断存在一定难度，COPD 患者肺部气体潴留的CT 定量扫描采用呼吸或吸气相临床尚存在争议[3-4]。 国外学者研究发现部分深吸气末CT 扫描提示肺气肿的患者，其深呼气相扫描结果并不支持该诊断[5]；Arakawa 等[6]研究显示呼气末扫描可发现一些吸气相表现正常的哮喘类或梗阻性支气管炎的空气潴留特征。因此国内学者认为可采用呼吸相及吸气相结合以提高气流受限或空气潴留类疾病的诊断情况[7]；本文笔者对COPD 患者采用低剂量双相扫描像素指数判定患者肺功能改善情况，更准确、直接。 采用的SyngoCT 软件，可以使用阈值分割技术，准确地将图像中肺组织与其他组织分割开， 利于准确评估肺容积、密度及像素指数。

表2 COPD 患者各CT 阈值分区呼气末、吸气末扫描像素指数与肺功能指标的相关性（r 值）

表3 两组患者肺上中下区小于-910 HU 的吸气末及呼气末扫描像素指数比较（±s）

表3 两组患者肺上中下区小于-910 HU 的吸气末及呼气末扫描像素指数比较（±s）

注：与对照组比较，*P < 0.05；PIin：深吸气末扫描像素指数，PIout：深呼气末扫描像素指数

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表4 COPD 患者全肺小于-910HU 区域吸气末、呼气末扫描像素指数与呼吸功能指标的相关性（r 值）

国外有学者研究显示低像素指标确实可以反映肺气肿程度及范围[8]，本研究显示在-800～-910 HU、-910～-960 HU、-960～-1024 HU 区域，COPD 组与对照组吸气相PIin差异有统计学意义， 而两组呼气相PIout在各分区差异均有统计学意义，其中-910～-1024 HU分区，COPD 患者呼气末PIout均明显高于对照组，说明健康人群呼气末肺内无明显气体潴留，而COPD 患者由于气流受限，呼气末肺内潴留气体增加，导致肺密度偏低， 低密度区像素指数升高。 因此笔者认为COPD 呼气末像素指数对诊断更有意义， 因为COPD的病理学特征就是不可逆的呼气气流受限。本研究结果显示在不同CT 值分区中，除-800～-910 HU 外，其余分区呼气末PIout与FEV1%、FEV1/FVC 均显著相关，说明该-800～-910 HU 对应的区域为正常通气肺实质部分。

研究显示肺全实变区密度范围-100～100 HU，部分性实变区密度范围100～-500 HU， 充气区密度-500～-900 HU，密度值在-900 或-910 HU 以下可视为肺气肿区域[9-10]；目前多项研究显示CT 密度小于-910 HU 区域的PI 值可有效反映COPD 患者肺功能情况，无论呼气相还是吸气相，均有较多的气体潴留肺内，PI-910值升高[11]。本文研究结果显示COPD 组患者全肺及上、中、下肺双相扫描指数PIin-910、PIout-910均较对照组显著增加，与文献报道相符。 但是也有相关研究显示将<-910 HU 肺组织定义为肺气肿并不够严谨，因为仍有很少部分肺组织的低密度不是由肺气肿引起，该部分可能由肺弹性回缩减弱引起，也可能由其他原因导致，有学者将该部分定义为非肺气肿的气体潴留部分，CT 密度确定为-910～-950 HU[12-15]。 本研究所选例数较少，并未对该部分肺密度进行排除。 但本文相关性研究显示PIin-910、PIout-910均与FEV1%、FEV1/FVC 具有良好相关性，差异有统计学意义，说明PIin-910、PIout-910也可作为反映肺功能的有效指标， 用于CT 双相扫描时肺功能的评定。

综上所述， 笔者认为，64 层螺旋CT 低剂量双向扫描像素指数与肺组织气体潴留及通气指标有良好的相关性，可以有效评估慢性阻塞性肺疾病患者肺功能，有较高的研究和利用价值。

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