慢性阻塞性肺病患者多层螺旋CT小血管与肺截面积比值在病情评价中的应用价值

黄权生，李子平，刘华

（1.嘉应学院医学院附属医院 放射科，广东 梅州 514031；2.中山大学附属第一医院 放射科，广东 广州 510055）

慢性阻塞性肺病患者多层螺旋CT小血管与肺截面积比值在病情评价中的应用价值

黄权生1，李子平2，刘华1

（1.嘉应学院医学院附属医院 放射科，广东 梅州 514031；2.中山大学附属第一医院 放射科，广东 广州 510055）

目的分析多层螺旋CT（MSCT）影像应用在慢性阻塞性肺病（COPD）患者的小血管与肺截面积比值诊断病情的临床价值。方法依据电脑筛选的方法抽选于2015年8月‐2017年1月入院治疗的90例慢性阻塞性肺病（COPD）患者作为研究组和80名正常人作为对照组诊断资料进行对比。结果当取肺小血管截面积＜5 mm2时和血小管截面积为5～10 mm2时，研究组都低于对照组的比值（P ＜0.05），但肺功能轻重程度不同的患者当小血管5～10 mm2或小于5 mm2时肺截面积比值纵向比较差异无统计学意义（P ＞0.05）。结论对COPD患者采取多层螺旋CT成像，通过小血管与肺截面积比值判定组织实际分化程度和病情发展状况，指导后续治疗。

COPD；肺疾病；多层螺旋CT；病情评估

慢性阻塞性肺病（chronic obstructive pulmonary disease,COPD）为死亡率较高的常见慢性呼吸疾病。其临床表现为气道、肺实质慢性炎症，主要症状包括呼吸困难、咳痰及咳嗽等[1]。患者常常会出现病情复发的情况，肺功能发生衰退，呼吸功能出现显著降低，严重影响患者的生命健康及质量[2]。随着我国医学影像学技术的进步与发展，为该类疾病的诊断提供了较为先进的医学技术检测手段。目前COPD主要依靠临床病史及肺功能检查（pulmonary functional test,PFT）来诊断及评估严重程度[3]。其中多层螺旋CT（multi-slice computed tomography,MSCT）则是近年来使用较为广泛的一类新型成像技术，其主要特点是可以清晰显示肺部相关组织病理变化状况以及组织间的联系等，通过该技术可为患者肺小气道和肺气肿的症状做定量分析，进而帮助影像学医师判定患者的病情轻重程度[4]。为了进一步提高疾病的诊断准确率，本研究利用MSCT定量分析肺小血管与肺截面积比值（percentage of cross-sectional area of small pulmonary vessels for the lung area,%CSA），并通过研究%CSA在COPD中的变化及其与PFT的相关性，探讨其在评估COPD严重程度中的价值，现报告如下。

1 资料与方法

1.1 基础资料

抽选2015年8月‐2017年1月本院行多层螺旋CT（MSCT）检查并经手术病理诊断确认的90 例慢性阻塞性肺病（COPD）患者为研究组与80例经过CT胸部扫描无心肺疾病的正常人为对照组。本院医护人员同所有选取患者详细讲解本次研究的目的、方法以及意义等，所有选取的患者均充分了解研究的内容，且均自愿参与研究。90 例患者均无肺疾病或者其他严重肺部面积感染，根据肺部功能的轻中重程度分为A、B、C 3小组，A组男13例，女17例；均龄（65.28±3.20）岁，B组男10例，女20例；均龄（66.08±3.14）岁，C组男16例，女14例；均龄（65.31±3.19）岁。同时从本院行胸部CT平扫的体检者中选取无心肺疾病病史、影像表现正常的80名作为对照组进行对照，男46，女34；均龄（65.28±3.20）岁。两组基本资料差异无统计学意义（P ＞0.05），可用于本次研究。

1.2 纳入与排除标准

纳入标准：经临床病史及PFT确诊为COPD。排除标准：①肺癌患者；②胸部手术史：如肺减容手术术后；③胸廓先天畸形等；④肺部大面积感染或实变、严重肺间质纤维化、大量胸腔积液；⑤图像伪影较严重质量不佳。

1.3 方法

1.3.1 MSCT扫描方法 借助德国Siemens16层螺旋CT扫描仪给予患者和体检人员胸部扫描，医护人员指导进行扫描的对象身体平躺要求面部朝上，在患者以及体检者处于平静呼吸状态下，在呼吸吸气末通过肺尖到肺底进行全肺部的扫描。扫描仪器相关参数：电压：220 V，电流120 mAs，准直器16×0.6 mm，机架旋转时间：0.5 s/r，螺距1.0，矩阵512×512，重建层厚1.5 mm，层间距1.5 mm。

1.3.2 %CSA的MSCT测量 选取4名在放射科具有6年以上影像诊断经验的医生进行%CSA的测量，并借助半自动化图像分析处理软件对所得检测数据进行处理，所得结果使用平均值。选取患者的气管上缘1 cm和下层的右下静脉以下1 cm，中层选择气管隆凸下方处1 cm的部位。%CSA测量方式具体如下：首先采取高斯模糊（Gaussian blurring）和阈值技术（threshold technique）分别对扫描所得图像进行噪音消除和肺野像素转化，像素取值-1 024～-500 HU范围。随后把转化后的图像转化成窗位在-720 HU的二进制图像（如图1）。在亚段和亚段以下水平分别测得肺小血管截面积（cross-sectional area,CSA），亚段以下水平血管的CSA＜5 mm2，亚段水平血管范围定为5～10 mm2，其次是计算出3个图像层面上的CSA总和，采用CSA＜5 mm2表示亚段以下血管＜5 mm2总和，CSA 5～10 mm2表示亚段肺小管5～10 mm2总和。最后确定图像临界值，取值-1 024～-500 HU范围，获得3个层面的肺截面积之和，再计算出CSA＜5 mm2和CSA 5～10 mm2肺截面积之和的百分比值。

1.3.3 肺功能检查 对患者分别进行PFT和MSCT检查，要求两者检查时间间隔不能超过7 d。本次研究采用的是以美国胸协会制定的呼吸量测定法为标准，计算第1秒用力呼气容积（forced expiratory volume in first second,FEV1）实测值占预计值百分比（FEV1%）和FEV1与用力肺活量（forced vital capacity,FVC）之比（FEV1/FVC），结果使用百分比表示。按照PFT结果将COPD的严重程度分为3个亚组。

1.4 统计学方法

本文研究工作选用软件版本SPSS 20.0。计量资料以均数±标准差（±s）表示，计量资料组间比较采用t检验；计数资料以例（%）表示，计数资料组间比较采用χ2检验。P ＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组小血管与肺截面积比值比较

研究结果显示，研究组的肺小血管与肺截面积比值比对照组低，差异具有统计学意义（P ＜0.05），见表1。

2.2 研究组中A、B、C 3小组的小血管与肺截面比值

由表2结果表明，研究组A、B、C 3小组两两进行比较，差异具有统计学意义（P ＜0.05），而肺功能轻重程度不同的A、B、C 3组当小血管5～10 mm2或者小于5 mm2时与肺截面比值纵向比较差异无统计学意义（P ＞0.05）。

2.3 使用ImageJ软件对小血管以及肺截面积进行测量的图像

首先是将肺叶像素转换在-1 024～-500 HU后的图像，在此基础上转化为-720 HU的二进制图像，并以黑色显示血管。

表1 两组小血管与肺截面积比值 （±s,%）

表1 两组小血管与肺截面积比值 （±s,%）

注：†与对照组比较，P ＜0.05。

组别 例数 小于5 mm2小血管与肺截面比值5～102 mm小血管与肺截面比值研究组 90 0.53±0.21† 0.21±0.10†对照组 80 0.84±0.16 0.35±0.23

表2 研究组中A、B、C 3小组小血管与肺截面比值 %

图1 小血管以及肺截面积测量示意图像

3 讨论

3.1 %CSA在评估COPD严重程度中的价值

COPD患者容易复发，同时存在肺功能衰退、呼吸功能降低、呼吸衰竭及心力衰竭等症状，病情严重者对生活质量与生命健康影响巨大[5-7]。尤其是老年COPD患者，他们体质较弱，除了咳痰困难或气道梗阻，还伴有很多疾病[8]。在合并肺部感染疾病时存在咯痰不畅、痰液增加，最终出现气道受阻，极易造成窒息死亡，故临床需要帮助患者排除气道分泌物、改善水肿、维持呼吸道通畅、缓解支气管阻塞[9-11]。因此，早期诊断，早期治疗，对于提高患者的生存质量具有重要的意义[12]。

3.2 PFT与%CSA的相关性

多层螺旋CT通过选定相应的扫描视野及扫描层厚，并进行重建层厚的匹配，来获得立方体的像素，再由各向等性体素重建出任意的平面，等同于轴位图像质量的图像，让患者无需承受大剂量照射便能够有效检出肺部组织[13]。利用动态多平面重建技术，能够有效区分肺部纹理与肺小血管[14]。由于肺小血管在多平面重建（multi-planner reformation,MPR）各方向的移动过程中，会呈现出连续性特征，在通过一定角度的观察中，当肺纹理与相应角度平行时，在MPR上会显示出呈索条状。多平面重建图像的质量通常会受到多种因素的影响，包括重建间隔、准直数值、重建层厚、扫描螺距、层面选择、窗宽及窗位等[15]。在本次研究结果中，当肺小血管并发越严重这时候小血管与肺截面积就呈现出变小的趋势，因此数据结果具有可比性。当小于5 mm2或者5～10 mm2小血管与肺截面的比值可以了解患者的病变程度。因此多层螺旋CT（MSCT）影像应用在COPD患者的小血管与肺截面积比值诊断病情具有临床推广价值和实践意义。

3.3 %CSA与COPD严重程度的关系及各亚组间的比较

为了消除患者胸部体型对检测结果造成的影响，需要对平胸扫描所得的%CSA和肺截面积数值进行校正。研究结果表明COPD增加的严重程度与%CSA ＜5呈现反比关系，这就表示随着病情的发展，当患者的肺小血管床破坏程度增加，肺血小管的数量和截面积就呈现不断减小的趋势，临床上可以使用MSCT测量%CSA ＜5来评估COPD的严重程度。国外相关研究数据也表明%CSA ＜5和患者肺气肿病情的发展程度呈现反比关系，在一定程度上还能反映出合并肺动脉高压的情况。研究结果显示各等级之间COPD患者的%CSA ＜5差异具有统计学意义。

3.4 肺小血管大小的选择原则

肺血小管%CSA的定量分析受到肺血小管大小选择的影响，本次研究结果表明，由于截面积＜5 mm2的肺血小管%CSA 5～10与肺功能有一定的关系，但%CSA ＜5更能反映出COPD的严重程度包含肌性和弹性的血管，在5～10 mm2的肺血小管大部分属于弹性血管，而临床上发生改变的肺血小管主要发生在肌性血管上，而截面积＜5 mm2的肺血小管主要受到COPD病情发展进程的制约，并发生形态学改变。多数国外相关论著也表明COPD患者的血小管改变主要累及亚段以下的小血 管。

[1]王之悦,祝因苏,陈雪松,等.多层螺旋CT肺小血管与肺截面积比值评价慢性阻塞性肺疾病严重程度的作用[J].中华放射学杂志,2016,12(2):86-90.

[2]Mahnken AH,Wildberger JE,Sinha AM,et al.Value of 3D-volume rendering in the assessment of coronary arteries with retrospectively ECG-gated multislice spiral CT[J].Acta Radiologica,2015,44(3):302-309.

[3]殷艳霞.多层螺旋CT低剂量扫描在慢性阻塞性肺病诊断中的应用[J].山东医药,2013,53(26):60-61.

[4]叶文婧,宋琳,郭雪君,等.多层螺旋CT在评估慢性阻塞性肺疾病及支气管哮喘患者小气道功能方面作用的研究进展[J].国际呼吸杂志,2015,35(5):380-383.

[5]唐立钧.多层螺旋CT在评估慢性阻塞性肺疾病相关肺动脉高压中的应用进展[J].国际医学放射学杂志,2015,11(1):35-38.

[6]王赢.多层螺旋CT低剂量扫描技术在慢性阻塞性肺病诊断中的价值分析[J].中国医学创新,2013,34(23):77-78.

[7]许华权,陈亮,蒲燕燕,等.多层螺旋CT低剂量动态扫描对慢性阻塞性肺疾病的诊断价值[J].现代实用医学,2016,28(3):401-403.

[8]毛泽庆,徐香玖,张恒,等.多层螺旋CT评价慢性阻塞性肺病患者骨质疏松的临床应用研究[J].兰州大学学报(医学版),2015,41(4):40-43.

[9]杨林巧.多层螺旋CT低剂量动态扫描对慢性阻塞性肺疾病的研究[J].实用医技杂志,2015,43(2):124-125.

[10]胡燕霞,柳毅.高分辨率CT肺小血管面积测定在肺动脉高压中的应用价值[J].中华诊断学电子杂志,2016,4(2):94-97.

[11]李爽.MSCT肺容积测定在COPD患者肺功能评价中的应用研究[J].吉林大学,2016,14(32):924-927.

[12]张超亮,关玉宝,林翰菲,等.多层螺旋CT低剂量扫描技术在COPD疾病中的应用[J].中国CT和MRI杂志,2012,10(2):38-40.

[13]王之悦,祝因苏,唐立钧.多层螺旋CT在评估慢性阻塞性肺疾病相关肺动脉高压中的应用进展[J].国际医学放射学杂志,2015,6(1):35-38.

[14]王赢.多层螺旋CT低剂量扫描技术在慢性阻塞性肺病诊断中的价值分析[J].中国医学创新,2013(23):77-78.

Application value of cross-sectional area ratio of small pulmonary vessel to lung on multi-slice spiral computed tomography in evaluation of chronic obstructive pulmonary disease

HUANG Quansheng,LI Ziping,LIU Hua
(1.Radiology Department,the Affiliated Hospital of Medical College of Jiaying University,Meizhou,Guangdong 514031,China; 2.Radiology Department,the First Affiliated Hospital of Zhongshan University,Guangzhou,Guangdong 510055,China)

【Objective】To investigate the clinical value of multi-slice computed tomography (MSCT) in diagnosis of chronic obstructive pulmonary disease (COPD) through analyzing cross-sectional area ratio of small pulmonary vessel to lung.【Methods】According to the computer screening method,ninety COPD patients treated in our hospital during August 2015 and January 2017 were included in the research group,80 normal persons were included in the control group,and their diagnostic data were compared.【Results】When cross-sectional area of small pulmonary vessels was less than 5 mm2and between 5 and 10 mm2,the ratio of the research group was lower than that of the control group (P＜0.05),but there was no significant statistical difference in the ratio among patients with different lung function.【Conclusion】MSCT is performed in patients with COPD,and the subsequent therapy is guided through the cross-sectional area ratio of the small blood vessel to lungs to determine actual differentiation degree and the development of disease.

chronic obstructive pulmonary desease; pulmonary disease; multi-slice computed tomography; disease assessment

R563.3

A

10.19338/j.issn.1672-2019.2017.09.003

2017-05-15

（张立芳 编辑）