多层螺旋CT肺气肿指数评估慢性阻塞性肺疾病的肺叶功能

牛朋影

蔡 中2 CAI Zhong

哈若水2 HA Ruoshui

宁夏人民医院放射科 宁夏银川 750021

慢性阻塞性肺疾病（COPD）是危害健康的常见疾病，随着疾病发展会严重影响患者的工作和生活，甚至导致死亡。目前临床多依赖肺功能检查（PFT），但是当某肺段或肺叶破坏严重时，肺功能多不能检出。多层螺旋CT（MSCT）集高分辨率CT及PFT的优点于一体，实现了肺部功能与形态的结合，不仅可以清晰、直观地对病灶进行定位、定形、定性，还能对肺部功能进行分析。近来MSCT的肺容积指标与肺功能指标的相关性受到广泛关注，但多数研究仅探讨了全肺功能[1]。本研究拟采用MSCT评价COPD患者的肺叶功能，以指导临床判断患者的肺叶功能。

1 资料与方法

1.1 研究对象 2011-07～12选择30例 COPD患者作为研究组，均符合NHLBI/WHO慢性阻塞性肺疾病全球倡议（GOLD）提出的标准[2]，纳入标准：有明确的慢性咳嗽、咳痰症状，吸入支气管舒张药后第1秒用力肺活量/用力肺活量（FEV1/FVC）＜70%，且FEV1＜80%预计值。其中男19例，女11例；年龄45～74岁，平均（63±9）岁。选择同期行胸部CT及肺功能检查无COPD的34例体检者为对照组，男18例，女16例；年龄35～64岁，平均（54±10）岁。两组均排除扫描时呼吸运动不能配合、不能完成扫描者以及扫描图像显示影响肺容积及肺功能疾病者（如胸廓畸形、肺部手术病史、大面积肺部感染、大量胸腔积液、肺实质性病灶直径＞4.0 cm等）。所有受检者均于1周内完成MSCT扫描及PFT检查。

1.2 仪器与方法 采用GE LightSpeed 16层螺旋CT机，扫描前对受检者进行深吸气末及深呼气末屏气训练。受检者取仰卧位，行呼吸双相从肺尖至肺底扫描。扫描参数：管电压 120 kV，管电流 80 mA（低剂量扫描），层厚1.25 mm，间隔1.25 mm，标准算法重建。观察窗位上限－400 Hu，窗宽 1200 Hu。

1.3 图像后处理 使用ADW 4.3工作站Threshold软件对薄层扫描图像进行处理，显示表面遮盖显示的三维肺模型（3D-lung），应用域值限定下图像分割技术[3]成像，在3D-lung肺模型下把图像转换成常规轴位像，应用手工法勾画出各肺叶，然后由后处理软件计算出所勾画的肺叶容积及肺气肿容积。

测量呼吸两相各肺叶容积及肺叶肺气肿容积（emphysema volume, EV），并计算出各肺叶的肺气肿指数（EI）。EI定义为某阈值范围内经三维重建后密度衰减区的容积，即一定的窗宽和窗位下肺气肿容积（EV）与肺总容积（V）之比：EI=EV/V×100%。

1.4 肺功能测定 采用Master Screen型肺功能仪器（德国）采集肺功能数据，包括FEV1%、FEV1/FVC。

1.5 统计学方法 采用 SPSS 17.0 软件，研究组与对照组呼吸两相全肺及各肺叶EI比较采用Mann-WhitneyU检验，全肺及各肺叶EI与PFT指标的相关性行Spearman相关分析，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组呼吸两相肺叶及全肺EI比较 研究组最大吸气及呼气末各肺叶及全肺EI均显著高于对照组（P＜0.05），见图1。研究组和对照组吸气相与呼气相右肺EI均显著高于左肺（P＜0.05），研究组呼吸两相右肺下叶EI均高于其他肺叶（P＜0.05），见图2。两组呼吸两相肺叶及全肺EI比较见表1。

图1 研究组与对照组肺叶吸气相右肺上叶差异。A、B、C及E、F、G分别为研究组与对照组横轴位、矢状位及冠状位右肺上叶图像，D、H分别为研究组与对照组的肺容积曲线及测量数值，D：EV=303.82 ml，EI=30.3%，V=1000.95 ml；H：EV=19.28 ml，EI=3.2%，V=604.64 ml。研究组在阈值范围内肺气肿的范围（绿色区域）明显长于对照组

表1 研究组与对照组呼吸两相肺叶及全肺EI值比较（%）

图2 左右两肺异常容积（绿色区域）比较

2.2 研究组呼吸两相肺叶EI与PFT指标的相关性研究组 FEV1% 为（69.70±27.59）%，FEV1/FVC为（84.83±14.25）%。研究组深吸气相右肺上叶EI值与FEV1/FVC 呈正相关（r=0.400,P＜0.05），其他肺叶及全 肺 EI值 与 FEV1%（r=－ 0.693～－0.498,P＜0.05）、FEV1/FVC（r=－0.765～－0.353,P＜0.05）呈负相关；深呼气相各肺叶及全肺EI值与FEV1%（r=－0.729～－0.473,P＜0.05）、FEV1/FVC（r=－0.769～－0.353,P＜0.05）均呈负相关。

3 讨论

3.1 MSCT评估肺功能的优势 既往CT研究仅局限于全肺容积成像的范畴，对于单侧肺，尤其是肺叶功能研究较少。CT容积成像对肺弥漫性疾病有诊断价值[4]。本研究是肺容积成像的延伸，不仅对全肺容积进行研究，并对肺叶容积功能进行了深入探讨。MSCT不仅可以清楚地显示肺气肿病变区域的范围和位置，还能通过后处理技术得到相应的功能数据，了解肺组织损伤情况，进一步得到各个肺叶的损伤数据；而肺功能则只能对全肺情况进行盲目的功能测定，不能直观了解病变分布的位置，也不能对单叶情况作出判断。

3.2 MSCT应用EI值评估肺叶功能的可行性及意义通过对研究组与对照组的EI值进行对比，发现MSCT应用EI值能明确显示COPD全肺及肺叶的病变情况，进而可以通过各肺叶的EI值评估肺叶的肺气肿情况，使临床更直观地了解病变的程度。而呼吸两相MSCT全肺及肺叶EI值与FEV1%、FEV1/FCV之间有显著的相关性，进一步说明MSCT测量EI值可以作为一种评价全肺及肺叶功能的有效辅助检查方法。Müller等[5]研究指出，CT能够评估活体肺组织的EV及EI，并对肺组织损伤程度进行定量分析。

本研究发现，研究组右肺下叶吸气相和呼气相EI值分别为（9.29±3.11）%和（6.96±2.68）%，肺气肿容积变化最早、最明显，可能与右肺下叶支气管由右肺主支气管直接移行而来有关，炎性因子沿气管容易到达右肺，侵袭细小支气管形成终末支气管炎，导致肺泡壁破坏形成肺气肿。由此认为右肺，尤其是右肺下叶是主要责任肺叶，此肺叶出现异常能反映COPD的早期病变；其次为左肺上叶，吸气相和呼气相EI值分别为（8.53±2.90）%和（5.64±2.12）%，其原因可能为左肺上叶所占肺总容积比例较大，是左肺的优势肺叶，所以容易被累及。右肺中叶吸气相和呼气相EI值最小，分别为（2.30±0.63）%和（1.26±0.51）%；研究组与对照组右肺中叶呼吸两相容积差比较也无明显差异（P=0.109），说明右肺中叶最少被累及，可能与右肺中叶穿行气管较少、较迂曲有关。由EI值可以推断出肺叶损伤的先后顺序及程度，从而明确责任肺及优势肺叶，为临床提供COPD病变早期诊断的具体数据和定量参数。

3.3 EI测定在临床中的价值 对照组吸气相和呼气相肺总EI值分别为（7.43±7.23）%和（3.25±2.08）%，研究组为（35.13±6.89）%和（22.03±5.33）%，即当吸气相和呼气相EI值分别至少大于28.24%和16.70%时，肺组织开始出现病变；而对照组中EI值在吸、呼气相临界值小于14.66%和5.32%时表现为正常，推测吸气相和呼气相EI值分别超出20%和10%时认为肺组织开始出现损伤及病变，因此，临床上可以利用EI值对COPD高危人群进行筛查，从而早期发现、早期干预和治疗；而肺组织破坏达30%以上PFT才能检测到[6]，不能检测到肺组织损害在双上肺“安静区”[7]的中重度患者，但MSCT无此限制。

EI值能得出肺组织异常比例的准确数据，明确责任肺叶组织的损伤程度，为评估肺储备功能及外科肺减容手术提供直接依据；而且CT测评病变范围比主观视觉对肺组织分析及评分更为精确、偏差较小[5]，避免了临床盲目地切除肺组织（尤其是常作为手术靶区的肺上叶[8]）进行减压，也减少了因主观判断病变范围带来的误差，外科医师可以有的放矢，对功能减低或无功能的肺组织进行准确切除，使受压或相对正常的肺组织复张，改善肺通气功能、血流比值及肺弥散功能，进而缓解或控制呼吸困难症状，提高患者的预后及生活质量。MSCT测定EI重复性好，可以作为观察患者病情、肺减容术前筛选和手术后疗效评价的客观依据[9]。

本研究的局限性在于，本研究囊括了肺气肿的所有分型，在今后研究中将对患者进行分型，如按照全小叶型及小叶中心型进行区分，使研究更为严谨；由于肺段气管分布错综复杂，本研究尚未能对肺段情况作出相应分析，尚需进行进一步探讨。

总之，MSCT所测量各肺叶肺气肿指标具有一定的特征性，能够与临床肺功能之间相互结合和印证，了解全肺及各肺叶的功能情况，对COPD有重要的提示意义。

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