64层螺旋CT肺容积成像在慢性阻塞性肺疾病中的诊断价值

尹子铭 YIN Ziming

高 莉 GAO Li

王霄英 WANG Xiaoying

刘建新 LIU Jianxin

慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary diseases，COPD）是一种以不完全可逆的气流受限为特征的疾病，进行性发展。COPD目前主要依据临床表现、实验室检查、影像学和肺功能检查诊断，缺乏诊断特异性，且易受患者年龄及健康因素等条件限制，诊断误差较大[1]。常规CT检查可以了解COPD合并的肺气肿范围和类型。CT肺功能成像通过研究肺气肿容积比例，在早期和定量诊断、形态学功能定量评价等方面具有一定优势，已逐渐成为当今COPD研究的热点[2,3]，可为临床早期快速诊断提供依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2010-01～2011-11北京大学第一医院收治的116例患者。排除不能合作及合并其他疾病者，患者同时接受CT肺容积扫描测定及肺功能测定，两项检查的时间间隔小于30d。87例确诊为COPD，为COPD组，其中男性54例，女性33例，平均年龄（65.9±11.8）岁，病程3～25年。29例非COPD患者为对照组，其中男性19例，女性10例，平均年龄（64.6±13.7）岁，有吸烟史，但肺功能检查无异常。

COPD组和对照组间年龄、性别等指标比较差异无统计学意义（P＞0.05）。

1.2 肺功能实验室评价指标 采用美国森迪斯Vmax229肺功能仪，记录患者的用力肺活量（FVC）、第1秒用力呼气容积（FEV1）、残气容积（RV）、肺总量（TLC）、最大呼气量（MAX），计算以上各参数实测值占预计值的百分比（%）及FEV1/FVC（%）、RV/TLC（%）值等。

1.3 COPD肺功能诊断的分级标准 根据NHLBI/WHO慢性阻塞性肺疾病全球倡议（GOLD）[4]提出的COPD诊断标准：①0级，肺功能正常；②1级（轻度），FEV1≥预计值的80%；③2级（中度），FEV1为预计值的50%～79%；④3级（重度），FEV1为预计值的30%～49%；⑤4级（极重度）：FEV1＜预计值的30%或出现FEV1/FVC＜70%、呼吸衰竭或右心衰竭的临床表现。由2名主治以上的呼吸内科医师进行分级：其中0级15例，1级14例，2级29例，3级21例，4级8例。

1.4 CT扫描方法及评价指标 采用Philips Brilliance 64层Multi-detector CT（MDCT）机。受试者取仰卧位，双手抱头，深吸气末屏气，从肺底至肺尖扫描。扫描参数：120 kV，自动毫安选择（范围50～500mA），螺距0.68∶1，转速0.75s，64×0.625mm；标准算法重建，重建层厚1mm，扫描时间4～6s。将扫描获得的数据传输到EDW4.0工作站进行阈值设定的肺密度三维后处理及肺容积自动测量，阈值上限设为-500Hu，下限为-1000Hu，作为CT测量的肺容积范围，肺气肿CT值范围设定-800～-1000Hu，软件自动生成全肺和单侧（左、右）肺容积（lung volume，L）以及肺气肿容积（emphysema volume，E）的三维彩色图像、容积数据，并计算出全肺和单侧（左、右）肺气肿容积分别占各自肺总容积的百分比，即肺气肿容积比例（E/L），见图1～9。

1.5 统计学方法 应用SPSS 13.0软件，P＜0.05为差异有统计学意义。计数资料之间的比较采用χ2检验；计量资料采用表示，组别间比较采用Mann-Whitney t 检验；采用Pearson法研究E/L指标与肺功能实验室指标之间的相关性；运用ROC曲线评价各个E/L指标在COPD中的诊断价值。

图1～3 患者男性，64岁，吸烟史20年，肺功能正常。CT肺容积扫描显示肺内可见少量的肺气肿改变。图1为肺容积和肺气肿三维图像，用不同颜色显示，红色为肺气肿容积；图2是冠状位的多平面重建（MPR）图像，均显示了少量的肺气肿改变。图3显示E/L为2.3%。图4～6 患者女性，68岁，咳嗽、咳痰、喘息6年，肺功能分级 1级（轻度），主要肺功能实验室指标：FEV1（%）为 70.26%，RV（%） 为160.40%，TLC（%）为108.35%，RV/TLC（%） 为128.45%，FEV1/VC MAX（%）为8.56%。图4为肺容积和肺气肿三维图像。图5是冠状位的MPR图像。图6显示E/L为11.2%。图7～9 患者男性，72岁，咳嗽、咳痰10年，近2年明显加重伴喘息、胸闷及间歇性咯血，肺功能分级 3级（重度），主要肺功能实验室指标：FEV1（%） 为40.29%，RV（%）为180.56%，TLC（%） 为135.47%，RV/TLC（%）为 149.67%，FEV1/VC MAX（%）为60.39%。图7为肺容积和肺气肿三维图像。图8是冠状位的MPR图像。图9显示E/L为23.2%

2 结果

2.1 两组别间肺功能实验室指标和CT测量的E/L指标比较 由表1可知，COPD组的FEV1（%）和FEV1/VCMAX（%）均明显低于对照组（P＜0.01），而COPD组的RV（%）、TLC（%）、RV/TLC（%）、3个E/L指标均明显高于对照组（P＜0.01）。

2.2 肺功能实验室指标与CT测量的E/L指标之间的相关性 由表2可知，肺功能分级、RV（%）、TLC（%）、RV/TLC（%）与各E/L指标呈显著正相关，FEV1（%）和FEV1/VCMAX（%）与各E/L指标间呈显著负相关。

2.3 CT测量的E/L指标筛查COPD的ROC分析 采用ROC曲线分析3个E/L指标对COPD筛查的诊断价值，由图10可知，全肺E/L、左肺E/L和右肺E/L诊断COPD的ROC曲线下面积分别为0.863，0.917和0.822（P＜0.01），均有统计学意义。说明这3个E/L指标对COPD均有良好的诊断价值。

表1 两组间肺功能实验室指标和CT测量的E/L指标比较（ ）

表1 两组间肺功能实验室指标和CT测量的E/L指标比较（ ）

表2 肺功能实验室指标与CT测量的E/L之间的相关性（r值）

图10 E/L诊断筛查COPD的ROC曲线分析结果。由上而下分别为左肺E/L、全肺E/L和右肺E/L诊断COPD的ROC曲线，曲线下面积分别为0.917、0.863和0.822（P＜0.01）

3 讨论

3.1 COPD的CT肺功能测定 当前CT肺功能的测定包括肺容积测定和肺平均密度测定。由于易受其他因素影响，与肺容积测定相比，肺平均密度测定有一定的局限性。而动态肺密度测定由于设备价格昂贵，难以普及，现多采用螺旋CT进行动态肺密度测定[5]。本研究采用64层螺旋CT扫描，有螺距小、扫描时间短、扫描图像各项同性好的优势，使获取的三维图像和结果更加准确，同时使用先进的后处理软件（lung density），自动从扫描影像中将肺组织与其他组织（胸壁、气管、肺门大血管、纵隔、心脏等软组织）分割开来，并计算出全肺和左、右肺的容积和肺气肿的容积，大大提高了运算的速度及准确性。本研究说明CT的肺容积扫描可以对于COPD作出准确诊断，这与其他文献结果一致[2,3,5-7]，且其客观性、可重复性均较佳。

3.2 CT测量指标与肺功能实验室指标之间的相关性 在肺部螺旋CT应用以前，肺功能检查是临床上唯一判断气道功能的方法，是诊断COPD的“金标准”。当小气道异常占气道阻力的20%左右时，患者才出现明显的症状及肺功能异常[5]，因此早发现、早治疗COPD尤为重要，可缓解COPD发病进程，并可预防由它引起的肺组织破坏。本研究发现，常规肺功能检查异常者，肺CT均有阳性征象，而部分肺功能正常者（长期吸烟者为主）肺CT亦有阳性征象（图1～3）。COPD组的肺功能明显差于对照组，尤其表现在FEV1（%）、RV（%）、TLC（%）、E/L等。本研究常规肺功能检查所测得的VC（%）、TLC（%）、RV（%）与同期CT肺容积成像测定的相应值，经统计学分析均显著相关[8]。相关性分析结果说明E/L越大，肺功能分级越严重、肺功能越差，这与陈垦等[6]的研究结果相似。ROC分析结果显示，3个E/L指标在筛查COPD的效果均较好。

COPD患者的病理改变不仅包括肺气肿，而且还有气道（大气道和小气道）的慢性炎症反应，而CT扫描检查不能直接显示小气道的病变，通常应用深吸气末和深呼气末的影像和容积差异来判断。本研究只探讨了COPD患者肺气肿改变和肺功能之间的相关性，而没有分析小气道病变对肺功能之间的关系，是本研究的不足之处。

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