低剂量双源CT肺容积及肺密度指标与肺功能的相关性研究

黄梅萍++黄拔威++兰长青++王洁

DOI：10.16662/j.cnki.1674-0742.2017.11.007

[摘要] 目的 探討低剂量双源CT（DSCT）双相肺容积及密度指标与肺功能的相关性，评估其在慢性阻塞性肺疾病（COPD）中的价值。方法 方便选取2014年8月—2016年9月期间福州肺科医院CT室确诊COPD患者60例为COPD组，健康志愿者45名作对照组，均进行最大吸气末和最大呼气末的低剂量双相DSCT扫描，比较两组DSCT 各项容积及密度指标的差异，分析其与肺功能指标的相关性。结果 COPD组最大吸气末容积Vin：（5 229.18±1 268.26）mL，最大呼气末容积Vex：（3 507.55±1 208.74）mL，双相肺容积差（Vin-Vex）：（1 721.63±852.21）mL，最大吸气末平均肺密度MLDin：（-816.23±26.03）HU，最大呼气末平均肺密度MLDex：（-742.79±56.85）HU，双相平均肺密度差（MLDin-MLDex）：（-73.45±53.82）HU，与对照组比较，Vin增高、Vex增高更明显，（Vin-Vex）明显减少，MLDin、MLDex明显下降，（MLDin-MLDex）明显减少。相关性分析中，两组Vin、（Vin-Vex）均与FVC显著相关（P<0.01），Vin、MLDin与FEV1%预相关，与FEV1/FVC相关性更好（r=-0.593、0.444，P<0.01、<0.01），Vex与FEV1%预、FEV1/FVC显著相关（r=-0.451、-0.589，P<0.01、<0.01），MLDex与FEV1%预、FEV1/FVC显著相关（r=0.485、0.517，P<0.01、<0.01）。（MLDin-MLDex）与FEV1%预、FEV1/FVC相关（r=-0.382、-0.332，P<0.01、<0.01）。结论 低剂量DSCT肺容积及肺密度与肺功能指标具有相关性，可以有效地评估慢性阻塞性肺疾病患者的肺功能。

[关键词] 双源CT；肺疾病，慢性阻塞性；肺功能检查

[中图分类号] R816 [文献标识码] A [文章编号] 1674-0742（2017）04（b）-0007-05

Research on Correlation between the Low-dose Dual-source CT Lung Volume， Lung Density Index and Lung Function

HUANG Mei-ping1， HUANG Ba-wei2， LAN Chang-qing1， WANG Jie1

1.CT Room， Fuzhou Pulmonary Hospital of Clinical Teaching Hospital of Fujian Medical University， Fuzhou， Fujian Province， 350008 China；2.Department of Respiration Medicine， South Hospital of Fujian Provincial Hospital， Fuzhou， Fujian Province， 350028 China

[Abstract] Objective To study the correlation between the low-dose dual-source CT lung volume， lung density index and lung function and evaluate the value of it in the chronic obstructive pulmonary disease. Methods 60 cases of COPD patients diagnosed in Fuzhou Pulmonary Hospital CT Room from August 2014 to September 2016 were conveniently selected and 45 cases of healthy volunteers were selected as the control group， and the two groups underwent the low-dose biphasic DSCT scan of maximum end-inspiratory and maximum end-expiratory， and he differences in the DSCT various volumes and density indexes were compared between the two groups， and the correlation between it and lung function index was analyzed. Results The maximum end-inspiratory volume in the COPD group and maximum end-expiratory volume were respectively （5 229.18±1 268.26）mL and （3 507.55±1 208.74）mL， and the dual-source lung volume difference（Vin-Vex）：（1 721.63±852.21）mL， and the mean lung density of maximum end-inspiratory MLDin：（-816.23±26.03）HU and the mean lung density of maximum end-expiratory MLDex：（-742.79±56.85）HU， and the mean biphasic lung density difference （MLDin-MLDex）：（-73.45±53.82）HU， and the Vin increased compared with that in the control group， and the Vex increased more obvious， and the （Vin-Vex） decreased more obviously， MLDin and MLDex decreased more obviously， （MLDin-MLDex） obviously decreased， and the correlation analysis showed that the Vin and（Vin-Vex）was obviously correlated with the FVC（P<0.01）， and the Vin and MLDin had the pre-correlation with the FEV1% and the correlation with FEV1/FVC was better （r=-0.593，0.444， P<0.01，<0.01）， and the Vex was obviously correlated with the FEV1% and FEV1/FVC （r=-0.451，-0.589，P<0.01，<0.01）， and the MLDex was obviously correlated with the FEV1% and FEV1/FVC（r=0.485，0.517， P<0.01，<0.01）， and the （MLDin-MLDex） was correlated with the FEV1% and FEV1/FVC（r=-0.382，-0.332， P<0.01，<0.01）. Conclusion The low-dose DSCT lung volume is correlated with the lung density and lung function index， which can effectively evaluate the lung function of patients with chronic obstructive lung disease.

[Key words] Dual-source CT； Lung disease； Chronic obstructive； Lung function examination

慢性阻塞性肺疾病（ chronic obstructive pulmonary disease，COPD） 是一种常见的呼吸系统疾病，以持续性气流受限为主要特征的，多呈进行性发展，其患病率和病死率均高[1]。目前肺功能检查是判断气流受限的主要客观指标，但是具有局限性，特异性不强。随着多层螺旋CT（ multi-slice spiral computed tomography，MSCT）设备的更新及后处理软件的飞速发展，CT对肺容积的检测更加安全、简便、准确，可以利用MSCT功能成像技术，間接的反应肺功能[2]。该研究利用西门子flash 双源CT（DSCT）对2014年8月—2016年9月期间该院确诊COPD患者60例进行低剂量双相扫描，将肺容积指标及肺密度指标与肺功能指标进行相关性分析，探讨其在COPD中的价值，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

COPD组：方便收集于该院确诊慢性阻塞性肺疾病的患者60例，男性33例，女性 27 例，年龄25～77岁，平均（53.20±10.72）岁。诊断标准符合《慢性阻塞性肺疾病诊治指南（ 2013 年修订版） 》[3]中 COPD 的诊断标准。该研究严格除外胸廓畸形、胸部手术史、肺部大面积感染、胸腔积液、气胸和纵隔气肿、支气管扩张、肺内实质性病灶直径>5 cm等影响肺功能疾病的患者及极重度的COPD患者。对照组：选择同期于该院肺功能检查正常的健康体检者45名，男性19名，女性26名，年龄21～70岁，平均（50.40±9.55）岁。所有患者均行最大吸气末、最大呼气末DSCT检查及肺功能检查，两项检查均在同一天完成。在研究中充分尊重了研究对象的知情同意权。两组受检者一般资料比较差异无统计学意义（P>0.05），具有可比性。

1.2 仪器与方法

采用西门子第二代光子双源CT（SOMATOM Definition Flash，Forchheim，Germany）进行数据采集。扫描前严格训练患者最大吸气末屏气、最大呼气末屏气。受试者行仰卧位，双手上举，不注射对比剂，分别于最大吸气末及最大呼气末从肺尖扫至肺底。扫描参数：管电压80KV，管电流采取自动管电流调节技术（CARE Dose4D），参考管电流110 mAs，pitch 3.0，准直128 mm×0.6 mm，旋转时间0.28 s。重建采用肺窗，重建层厚1 mm，层间距0.7 mm，卷积核I70 f，肺窗窗位-500 HU，窗宽1 500 HU。

1.3 CT容积及密度测定

采用Pulmo 3D软件（syngo via，VA30A）对最大吸气末及最大呼气末的肺窗图像进行肺容积及平均肺密度测定。该后处理软件能够自动将肺组织与其他组织（胸壁、心脏、大血管、气管、纵膈等）分别开来，部分可以手工修正。软件自动得出最大吸气末容积（Vin）、最大呼气末容积（Vex）、最大吸气末平均肺密度（MLDin）及最大呼气末平均肺密度（MLDex），在此基础上计算出双相容积差（Vin-Vex）、双相平均肺密度差（MLDin-MLDex）。

1.4 肺功能测定（PFT）

采用高频组合式模块化专业肺功能诊断系统。患者取坐位，检测 3 次，以最佳结果为准。检测指标包括用力肺活量（ FVC）、第1秒用力呼气容积占预计值百分比，即一秒量（FEV1%预）、第1秒用力呼气容积与用力肺活量的比值，即一秒率（FEV1/FVC）。肺功能检查由专业的肺功能科医师进行。

1.5 统计方法

数据处理采用SPSS 22.0统计学软件，计量资料以均数±标准差（x±s）表示，两组间进行独立样本t检验。用pearman相关分析法分析肺容积及肺密度指标与肺功能指标的相关性，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组CT肺容积及密度指标的比较

COPD组Vin与对照组比较增高，差异有统计学意义（P<0.05），Vex较对照组明显增高（P<0.01），Vin-Vex、MLDin、MLDex、MLDin-MLDex较对照组明显下降（P<0.01）。见表1。

2.2 两组肺功能指标的比较

两组间肺功能指标差异有统计学意义（P<0.01）。见表2。

2.3 双相CT肺容积及肺密度指标与肺功能指标的相关性分析

两组CT肺容积指标Vin、（Vin-Vex）均与FVC显著相关（P<0.01），Vin、MLDin与FEV1%预相关，与FEV1/FVC相关性更好（r=-0.593、0.444，P<0.01、<0.01），Vex与FEV1%预、FEV1/FVC显著相关（r=-0.451、-0.589，P<0.01、<0.01），MLDex与FEV1%预、FEV1/FVC显著相关（r=0.485、0.517，P<0.01、<0.01）。（MLDin-MLDex）与FEV1%预、FEV1/FVC相关（r=-0.382、-0.332，P<0.01、<0.05）。见表3。

3 讨论

慢性阻塞性肺疾病诊断主要根据高危因素、临床症状、体征及肺功能检查等综合判断，诊断具有主观性，可能存在不同程度的误差。目前PFT是临床诊断COPD金标准[4]，但该检查具有耐受性欠佳、敏感性低、影响因素多等缺点，不能进行早期 COPD的评估，不能直观反映肺气肿程度及范围等。随着CT技术的发展，MSCT不但可以可靠、直观地显示肺气肿病变区域的位置和范围[5]，而且可以通过定量研究方法，对肺功能情况做出评估，反映肺组织的病理改变[6]，具有其他影像学检查方法无法比拟的优势[7]。应用HRCT研究肺气肿成为目前研究的热点[8]。

3.1 DSCT肺容积及肺密度测定在COPD患者研究中的可行性

目前关于 MSCT 双相肺扫描诊断 COPD 的研究已有不少，但大多应用常规剂量进行双相扫描，这增加了患者所接受的 X 线辐射剂量，也加大辐射风险。该研究中采用西门子第二代光子双源CT（SOMATOM Definition Flash），机器内自带有Care Dose4D软件，该软件按患者不同体型和不同部位自动调整有效mAs，在保证图像质量良好的同时可以最大限度减少不必要的辐射，同时采用低电压（80 KV）进行扫描，从而双方面降低辐射剂量，即使行双相扫描，其接受的辐射量也较常规的单期MSCT剂量要小，更符合ALARA原则。另外，SOMATOM Definition Flash CT扫描速度快，旋转时间0.28 s/圈，所以绝大部分患者可以在1 s内顺利完成扫描，增加患者舒适性和依从性，降低了呼吸对数据测定的影响。此外，根据扫描原始数据重建成1 mm的薄层肺窗图像，采用syngo CT Pulmo 3D软件（syngo via，VA30A）进行后处理，该软件自动将肺组织与其他组织（胸壁、心脏、大血管、气管、纵膈等）分别开来，并能够自动计算出全肺容积及平均肺密度等多项指标，大大提高了数据的准确性和可重复性，为研究打下坚实的基础。

3.2 DSCT肺容积及肺密度指标与肺功能指标相关性分析

该研究中DSCT肺容积及肺密度测定结果显示，COPD组Vin与对照组比较增高，差异有统计学意义（P<0.05），Vex较对照组增高更明显（P<0.01），（Vin-Vex）、MLDin、MLDex、（MLDin-MLDex）均较对照组明显下降（P<0.01）。说明两组在肺容积及肺密度指标方面差异有统计学意义，与对照组比较，双相肺容积均增大，相应的平均肺密度均减小，（Vin-Vex）及（MLDin-MLDex）下降，反映了COPD患者肺过度充气，肺总量及残气量增加，用力肺活量减低，肺顺应性下降。COPD 患者深呼气末肺容积增加较深吸气末肺容积增加更明显，所以该研究认为Vex更能反映COPD 的肺功能状况，深呼吸末的CT图像某种程度上优于深吸气末的诊断价值。

肺密度是肺内通气状况、血液量、血管外液量的综合反映，且受到呼吸、膈肌运动、重力因素的影响。COPD患者的肺密度值还受吸烟等诸多因素的影响。有研究表明[9]，肺密度指标的测定有助于COPD 的诊断，有助于判断肺组织气体潴留及呼气性通气功能障碍。COPD 患者与正常人的平均肺密度有显著差异，且与肺功能具有一致性，MLDin可以反映Vin，MLDex也反映Vex，可以作为一个有用的CT指数预测肺功能。此外，与以往研究相比，该研究中两组肺密度值均偏高，这可能主要与研究中采用低电压（80KV）有关。李锋坦等[10]研究表明，管电压改变，物质的X线衰减系数改变，从而会导致CT值的改变。在一定条件下，应用低管电压、高管电流可以降低辐射剂量，改变管电压后造成的CT值的变化，可以根据不同管电压下CT值对应关系进行校准。

经相关性分析显示，肺容积指标与部分肺功能指标具有良好的相关性。其中，Vin、（Vin-Vex）与 FVC的相关系数 r 为0.606、0.684，说明这两个指标可以一定程度上反映受试者用力肺活量的情况，该研究中（Vin-Vex）与 FVC的相关系数低于文献报道[11-12]的相关系数0.752～0.942，这可能与DSCT扫描速度太快，受试者还未达到真正的深吸气状态有关。COPD组Vin、Vex、MLDin、MLDex、（MLDin-MLDex）与FEV1%预、FEV1/FVC均有不同程度的相关性，跟对照组比较差异有统计学意义（P<0.05），其中Vin与FEV1/FVC（r=-0.593）、Vex与FEV1/FVC（r=-0.589）、MLDex与FEV1/FVC（r=-0.517）相关性较好，能不同程度地反映COPD患者一秒率的情况，MLDex与FEV1%预、FEV1/FVC的相關性较MLDin好，说明呼气状态的密度指标更能反映一秒量及一秒率，间接反映肺功能状况，对COPD诊断更有参考价值，这一结果与梁凯轶等[13]学者的研究结果相似。

综上所述，COPD患者DSCT肺容积及肺密度指标与肺功能指标具有相关性，能有效评估肺功能的变化，具有形态及功能结合、定位及定量兼备、可重复性强等优点，对COPD具有重要的临床应用价值。

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（收稿日期：2017-01-11）