低剂量宝石能谱CT测量肺气肿指数、平均肺密度在评估肺癌患者肺功能的价值研究

上海交通大学附属胸科医院放射科(上海 徐汇 200000)

倪其鸣 虞凌明 焦 静

肺癌是目前发病率最高的恶性肿瘤之一，病情进展迅速，死亡率居高不下[1-2]。肺癌多发于中老年人群，患者多有吸烟史，或合并慢性阻塞性肺病等肺部疾病，因此检测患者的肺功能对治疗方案的制定与预后评估有重要意义。目前，肺功能检查(pulmonary function test，PFT)是评估患者肺功能的最常用手段，但其在肺癌患者中的应用存在许多不足[3]。PFT要求患者主动进行快速地吹吸气，但由于肺癌患者常存在咯血症状，或由于身体虚弱及胸部手术无法进行用力呼吸，肺功能检测仪常常无法测得有效数据、或数据无法真实反映患者肺部功能。因此需要一种对患者配合要求较低的技术来反映肺癌患者的肺功能，以弥补肺功能检测仪的缺陷。CT扫描是诊断肺部疾病的常用影像学检查手段，有研究显示[4]，CT不仅可以反映肺部的形态学改变，还能早期提示肺功能的改变。宝石CT能谱扫描模式是近年来开发的新型CT扫描方式，其特点是能以低辐射剂量和低浓度对比剂获得高清晰的图像，在不增加患者额外检查项目和检查流程的前提下、单次扫描、提供多种定量分析方法和反映更多病人信息，有望成为CT精准诊断与安全性统一的新方式[5]。本研究应用宝石能谱CT对肺癌患者进行扫描与后处理分析，探讨宝石能谱CT在评价肺癌患者肺功能中的价值，现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取我院于2016年6月～2017年6月收治的肺癌患者128例进行研究，其中男87例，女41例，年龄18～69岁，平均年龄(54.6±12.8)岁。所有患者均经病理活检明确诊断，其中肺鳞状细胞癌67例，肺腺癌38例，其他23例。临床分期：I期3例，Ⅱ期10例，Ⅲ期91例，IV期24例。纳入标准：细胞学检查明确原发性肺癌患者；无远处转移。排除标准：听力或精神障碍，无法配合检查的患者；无法耐受检查的患者；胸廓畸形或有胸部手术史的患者；合并严重心、肝、肾肺功能不全的患者。所有患者均签署知情同意书，且该方案通过本院伦理委员会批准。

1.2 方法 所有患者于入院后接受深呼吸训练，进行低剂量宝石能谱CT扫描与肺功能检查。采用GE Discovery CT750 HD CT进行扫描，患者取仰卧位，双臂举过头顶，选择深吸气末与深呼气末从肺尖至肺底进行扫描。扫描管电压100kV，电流80mA，以层厚5mm、层距5mm。扫描后将原始数据传送至ADW4.6后处理工作站进行图像重建与分析。

PFT 测定采用德国耶格MasterScreen PFT System肺功能仪，测量指标包括肺总量(TLC)、用力肺活量(FVC)、第1秒用力呼气容积(FEV1)、一秒率(FEV1/FVC)。

1.3 观察指标 观察患者肺功能指标，应用ADW4.6后处理工作站对图像进行量化分析，获得吸气末容积(Vin)、呼气末容积(Vex)、体积变化百分比(Vin-Vex)、肺气肿指数(EI)和平均肺密度(MLD)。

1.4 统计学分析 所有数据均采用SPSS20.0软件分析。相关分析采用Pearson法，P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结 果

2.1 CT扫描与PFT结果 所有患者均顺利完成CT扫描与PFT检查，并得到CT图像(见图1-2)。患者肺功能检测TLC、FVC、FEV1、FEV1/FVC分别为(5.03±0.80)L、(3.27±0.68)L、(2.25±0.40)L、(68.78±5.91)%。CT后处理参数Vin、Vex、Vin-Vex、EI、MLD分别为(4.55±1.15)L、(2.26±0.80)L、(2.29±0.54)L、(7.0 1±6.6 1)%、(-975.43±9.01)HU。

2.2 CT参数和肺功能参数间的相关性 患者Vin与TLC呈正相关(r=0.892，P＜0.001)，Vin-Vex与TLC、FVC、FEV1呈正相关(r=0.718、0.784、0.747，P均＜0.001)，EI与FEV1/FVC呈正相关(r=0.436，P＜0.001)，MLD与FEV1呈正相关(r=0.355，P＜0.001)，见表1和见图3-8。

3 讨 论

肺癌是目前发病率和死亡率最高的恶性肿瘤之一，随着空气污染和人口老龄化程度的不断加重，近年来肺癌的发病率呈不断升高趋势，研究预计[6]，到2035年，全球肺癌死亡人数将超过300万人/年。肺癌病情发展迅速，早期肺癌以手术治疗为主，晚期肺癌手术效果较差，大多需要放、化疗综合治疗[7]。肺功能评价在保障肺癌患者手术、放化疗安全中扮演重要的角色，同时还有助于评估患者治疗后的生活质量[8-9]。肺癌多发于中老年人群，常合并慢性阻塞性肺病，有研究表明[10]，阻塞性肺功能障碍与肺癌发生发展密切相关。目前，PFT是评价肺功能的最常用手段，但由于肺癌患者的特殊性，PFT评估的肺功能存在一些不足。PFT要求患者在检测时进行快速的用力吸气和用力呼气，而肺癌患者往往身体虚弱，或由于手术等原因呼吸功能受限，无法耐受PFT 检测，因此需要一种对患者呼吸功能要求更低的肺功能评估技术。

CT扫描是肺癌诊断和治疗的常规影像学检查手段，可以得到肺部的形态学图像和数据。有研究显示[11]，CT同时还可以对肺功能进行评估，相对PFT有许多优势。PFT 原理是通过测定患者呼出或吸入的气体流量来间接判断肺功能，但由于肺的代偿能力很强，轻微的肺组织破坏无法在PFT中得到反映，同时PFT检测还受到口腔、气管内气体的影响，无法准确判断肺内气体容积，而CT可以直接队肺组织进行测量，得到的数据更加真实客观，对微小的肺组织破坏也更为敏感。而CT扫描无需患者进行快速呼吸，对患者身体状况也没有要求，十分适用于病情较重的肺癌患者。既往，由于CT扫描会产生较大的X线辐射剂量，限制了CT的应用，但能谱CT的问世，扫除了这一最后的障碍。宝石能谱CT以宝石作为探测器材料，由原来的混合能量成像变为单能量谱成像，放大了传统CT成像的细节，能够提供更多的参数用于分析。相对于常规CT，宝石能谱CT动态测量更为精准，清晰度更高，由于自适应统计迭代重建技术的应用，降噪能力显著提升，可以有效改善图像质量，使得较低辐射剂量扫描即可得到高质量的图像，实现了高清晰度与低剂量的完美结合。

表1 CT参数和肺功能参数的相关性分析结果

图1-2 宝石能谱CT图像。图3-8 CT参数和肺功能参数散点图。

本研究结果显示，CT测得吸气末容积与肺总量呈正相关，而CT测得吸气末和呼气末肺容量差与用力肺活量相关性最高，说明CT定量分析评估肺功能具有较高的准确性，既往也有学者应用多层螺旋CT测量COPD患者肺容积与肺运动能力，其结果与PFT检测结果也有显著的相关性[12]。EI为一定范围内肺气肿容积与肺总容之比，肺通气功能约低，EI越高，可以通过其评估肺气肿程度[13]。FEV1/FVC是反应阻塞性通气功能障碍的敏感指标[14]，其值小于60%可诊断为肺气肿，患者EI与FEV1/FVC呈正相关，进一步说明了CT检测EI值可以作为评价肺气肿与肺功能异常的有效手段。MLD指的是肺部一定范围内的平均CT 值，主要由肺通气状况、肺组织密度、血液与血管外液体量决定，可反映肺内空气潴留和呼气性通气功能障碍情况[15]。本研究中MLD与FEV1呈正相关，说明肺癌患者存在呼气气流受限，导致肺内空气潴留，也说明了利用肺密度对肺通气功能进行评估是可行的。

综上所述，宝石能谱CT可以准确测定肺容积，反映肺功能，作为常规肺功能检测的补充。