低劑量雙源CT肺容積及肺密度指標(biāo)與肺功能的相關(guān)性研究

黃梅萍++黃拔威++蘭長(zhǎng)青++王潔

DOI：10.16662/j.cnki.1674-0742.2017.11.007

[摘要] 目的 探討低劑量雙源CT（DSCT）雙相肺容積及密度指標(biāo)與肺功能的相關(guān)性，評(píng)估其在慢性阻塞性肺疾?。–OPD）中的價(jià)值。方法 方便選取2014年8月—2016年9月期間福州肺科醫(yī)院CT室確診COPD患者60例為COPD組，健康志愿者45名作對(duì)照組，均進(jìn)行最大吸氣末和最大呼氣末的低劑量雙相DSCT掃描，比較兩組DSCT 各項(xiàng)容積及密度指標(biāo)的差異，分析其與肺功能指標(biāo)的相關(guān)性。結(jié)果 COPD組最大吸氣末容積Vin：（5 229.18±1 268.26）mL，最大呼氣末容積Vex：（3 507.55±1 208.74）mL，雙相肺容積差（Vin-Vex）：（1 721.63±852.21）mL，最大吸氣末平均肺密度MLDin：（-816.23±26.03）HU，最大呼氣末平均肺密度MLDex：（-742.79±56.85）HU，雙相平均肺密度差（MLDin-MLDex）：（-73.45±53.82）HU，與對(duì)照組比較，Vin增高、Vex增高更明顯，（Vin-Vex）明顯減少，MLDin、MLDex明顯下降，（MLDin-MLDex）明顯減少。相關(guān)性分析中，兩組Vin、（Vin-Vex）均與FVC顯著相關(guān)（P<0.01），Vin、MLDin與FEV1%預(yù)相關(guān)，與FEV1/FVC相關(guān)性更好（r=-0.593、0.444，P<0.01、<0.01），Vex與FEV1%預(yù)、FEV1/FVC顯著相關(guān)（r=-0.451、-0.589，P<0.01、<0.01），MLDex與FEV1%預(yù)、FEV1/FVC顯著相關(guān)（r=0.485、0.517，P<0.01、<0.01）。（MLDin-MLDex）與FEV1%預(yù)、FEV1/FVC相關(guān)（r=-0.382、-0.332，P<0.01、<0.01）。結(jié)論 低劑量DSCT肺容積及肺密度與肺功能指標(biāo)具有相關(guān)性，可以有效地評(píng)估慢性阻塞性肺疾病患者的肺功能。

[關(guān)鍵詞] 雙源CT；肺疾病，慢性阻塞性；肺功能檢查

[中圖分類(lèi)號(hào)] R816 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 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） 是一種常見(jiàn)的呼吸系統(tǒng)疾病，以持續(xù)性氣流受限為主要特征的，多呈進(jìn)行性發(fā)展，其患病率和病死率均高[1]。目前肺功能檢查是判斷氣流受限的主要客觀(guān)指標(biāo)，但是具有局限性，特異性不強(qiáng)。隨著多層螺旋CT（ multi-slice spiral computed tomography，MSCT）設(shè)備的更新及后處理軟件的飛速發(fā)展，CT對(duì)肺容積的檢測(cè)更加安全、簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確，可以利用MSCT功能成像技術(shù)，間接的反應(yīng)肺功能[2]。該研究利用西門(mén)子flash 雙源CT（DSCT）對(duì)2014年8月—2016年9月期間該院確診COPD患者60例進(jìn)行低劑量雙相掃描，將肺容積指標(biāo)及肺密度指標(biāo)與肺功能指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，探討其在COPD中的價(jià)值，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

COPD組：方便收集于該院確診慢性阻塞性肺疾病的患者60例，男性33例，女性 27 例，年齡25～77歲，平均（53.20±10.72）歲。診斷標(biāo)準(zhǔn)符合《慢性阻塞性肺疾病診治指南（ 2013 年修訂版） 》[3]中 COPD 的診斷標(biāo)準(zhǔn)。該研究嚴(yán)格除外胸廓畸形、胸部手術(shù)史、肺部大面積感染、胸腔積液、氣胸和縱隔氣腫、支氣管擴(kuò)張、肺內(nèi)實(shí)質(zhì)性病灶直徑>5 cm等影響肺功能疾病的患者及極重度的COPD患者。對(duì)照組：選擇同期于該院肺功能檢查正常的健康體檢者45名，男性19名，女性26名，年齡21～70歲，平均（50.40±9.55）歲。所有患者均行最大吸氣末、最大呼氣末DSCT檢查及肺功能檢查，兩項(xiàng)檢查均在同一天完成。在研究中充分尊重了研究對(duì)象的知情同意權(quán)。兩組受檢者一般資料比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），具有可比性。

1.2 儀器與方法

采用西門(mén)子第二代光子雙源CT（SOMATOM Definition Flash，F(xiàn)orchheim，Germany）進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。掃描前嚴(yán)格訓(xùn)練患者最大吸氣末屏氣、最大呼氣末屏氣。受試者行仰臥位，雙手上舉，不注射對(duì)比劑，分別于最大吸氣末及最大呼氣末從肺尖掃至肺底。掃描參數(shù)：管電壓80KV，管電流采取自動(dòng)管電流調(diào)節(jié)技術(shù)（CARE Dose4D），參考管電流110 mAs，pitch 3.0，準(zhǔn)直128 mm×0.6 mm，旋轉(zhuǎn)時(shí)間0.28 s。重建采用肺窗，重建層厚1 mm，層間距0.7 mm，卷積核I70 f，肺窗窗位-500 HU，窗寬1 500 HU。

1.3 CT容積及密度測(cè)定

采用Pulmo 3D軟件（syngo via，VA30A）對(duì)最大吸氣末及最大呼氣末的肺窗圖像進(jìn)行肺容積及平均肺密度測(cè)定。該后處理軟件能夠自動(dòng)將肺組織與其他組織（胸壁、心臟、大血管、氣管、縱膈等）分別開(kāi)來(lái)，部分可以手工修正。軟件自動(dòng)得出最大吸氣末容積（Vin）、最大呼氣末容積（Vex）、最大吸氣末平均肺密度（MLDin）及最大呼氣末平均肺密度（MLDex），在此基礎(chǔ)上計(jì)算出雙相容積差（Vin-Vex）、雙相平均肺密度差（MLDin-MLDex）。

1.4 肺功能測(cè)定（PFT）

采用高頻組合式模塊化專(zhuān)業(yè)肺功能診斷系統(tǒng)?；颊呷∽?，檢測(cè) 3 次，以最佳結(jié)果為準(zhǔn)。檢測(cè)指標(biāo)包括用力肺活量（ FVC）、第1秒用力呼氣容積占預(yù)計(jì)值百分比，即一秒量（FEV1%預(yù)）、第1秒用力呼氣容積與用力肺活量的比值，即一秒率（FEV1/FVC）。肺功能檢查由專(zhuān)業(yè)的肺功能科醫(yī)師進(jìn)行。

1.5 統(tǒng)計(jì)方法

數(shù)據(jù)處理采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）表示，兩組間進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。用pearman相關(guān)分析法分析肺容積及肺密度指標(biāo)與肺功能指標(biāo)的相關(guān)性，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組CT肺容積及密度指標(biāo)的比較

COPD組Vin與對(duì)照組比較增高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），Vex較對(duì)照組明顯增高（P<0.01），Vin-Vex、MLDin、MLDex、MLDin-MLDex較對(duì)照組明顯下降（P<0.01）。見(jiàn)表1。

2.2 兩組肺功能指標(biāo)的比較

兩組間肺功能指標(biāo)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.01）。見(jiàn)表2。

2.3 雙相CT肺容積及肺密度指標(biāo)與肺功能指標(biāo)的相關(guān)性分析

兩組CT肺容積指標(biāo)Vin、（Vin-Vex）均與FVC顯著相關(guān)（P<0.01），Vin、MLDin與FEV1%預(yù)相關(guān)，與FEV1/FVC相關(guān)性更好（r=-0.593、0.444，P<0.01、<0.01），Vex與FEV1%預(yù)、FEV1/FVC顯著相關(guān)（r=-0.451、-0.589，P<0.01、<0.01），MLDex與FEV1%預(yù)、FEV1/FVC顯著相關(guān)（r=0.485、0.517，P<0.01、<0.01）。（MLDin-MLDex）與FEV1%預(yù)、FEV1/FVC相關(guān)（r=-0.382、-0.332，P<0.01、<0.05）。見(jiàn)表3。

3 討論

慢性阻塞性肺疾病診斷主要根據(jù)高危因素、臨床癥狀、體征及肺功能檢查等綜合判斷，診斷具有主觀(guān)性，可能存在不同程度的誤差。目前PFT是臨床診斷COPD金標(biāo)準(zhǔn)[4]，但該檢查具有耐受性欠佳、敏感性低、影響因素多等缺點(diǎn)，不能進(jìn)行早期 COPD的評(píng)估，不能直觀(guān)反映肺氣腫程度及范圍等。隨著CT技術(shù)的發(fā)展，MSCT不但可以可靠、直觀(guān)地顯示肺氣腫病變區(qū)域的位置和范圍[5]，而且可以通過(guò)定量研究方法，對(duì)肺功能情況做出評(píng)估，反映肺組織的病理改變[6]，具有其他影像學(xué)檢查方法無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)[7]。應(yīng)用HRCT研究肺氣腫成為目前研究的熱點(diǎn)[8]。

3.1 DSCT肺容積及肺密度測(cè)定在COPD患者研究中的可行性

目前關(guān)于 MSCT 雙相肺掃描診斷 COPD 的研究已有不少，但大多應(yīng)用常規(guī)劑量進(jìn)行雙相掃描，這增加了患者所接受的 X 線(xiàn)輻射劑量，也加大輻射風(fēng)險(xiǎn)。該研究中采用西門(mén)子第二代光子雙源CT（SOMATOM Definition Flash），機(jī)器內(nèi)自帶有Care Dose4D軟件，該軟件按患者不同體型和不同部位自動(dòng)調(diào)整有效mAs，在保證圖像質(zhì)量良好的同時(shí)可以最大限度減少不必要的輻射，同時(shí)采用低電壓（80 KV）進(jìn)行掃描，從而雙方面降低輻射劑量，即使行雙相掃描，其接受的輻射量也較常規(guī)的單期MSCT劑量要小，更符合ALARA原則。另外，SOMATOM Definition Flash CT掃描速度快，旋轉(zhuǎn)時(shí)間0.28 s/圈，所以絕大部分患者可以在1 s內(nèi)順利完成掃描，增加患者舒適性和依從性，降低了呼吸對(duì)數(shù)據(jù)測(cè)定的影響。此外，根據(jù)掃描原始數(shù)據(jù)重建成1 mm的薄層肺窗圖像，采用syngo CT Pulmo 3D軟件（syngo via，VA30A）進(jìn)行后處理，該軟件自動(dòng)將肺組織與其他組織（胸壁、心臟、大血管、氣管、縱膈等）分別開(kāi)來(lái)，并能夠自動(dòng)計(jì)算出全肺容積及平均肺密度等多項(xiàng)指標(biāo)，大大提高了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性，為研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.2 DSCT肺容積及肺密度指標(biāo)與肺功能指標(biāo)相關(guān)性分析

該研究中DSCT肺容積及肺密度測(cè)定結(jié)果顯示，COPD組Vin與對(duì)照組比較增高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），Vex較對(duì)照組增高更明顯（P<0.01），（Vin-Vex）、MLDin、MLDex、（MLDin-MLDex）均較對(duì)照組明顯下降（P<0.01）。說(shuō)明兩組在肺容積及肺密度指標(biāo)方面差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，與對(duì)照組比較，雙相肺容積均增大，相應(yīng)的平均肺密度均減小，（Vin-Vex）及（MLDin-MLDex）下降，反映了COPD患者肺過(guò)度充氣，肺總量及殘氣量增加，用力肺活量減低，肺順應(yīng)性下降。COPD 患者深呼氣末肺容積增加較深吸氣末肺容積增加更明顯，所以該研究認(rèn)為Vex更能反映COPD 的肺功能狀況，深呼吸末的CT圖像某種程度上優(yōu)于深吸氣末的診斷價(jià)值。

肺密度是肺內(nèi)通氣狀況、血液量、血管外液量的綜合反映，且受到呼吸、膈肌運(yùn)動(dòng)、重力因素的影響。COPD患者的肺密度值還受吸煙等諸多因素的影響。有研究表明[9]，肺密度指標(biāo)的測(cè)定有助于COPD 的診斷，有助于判斷肺組織氣體潴留及呼氣性通氣功能障礙。COPD 患者與正常人的平均肺密度有顯著差異，且與肺功能具有一致性，MLDin可以反映Vin，MLDex也反映Vex，可以作為一個(gè)有用的CT指數(shù)預(yù)測(cè)肺功能。此外，與以往研究相比，該研究中兩組肺密度值均偏高，這可能主要與研究中采用低電壓（80KV）有關(guān)。李鋒坦等[10]研究表明，管電壓改變，物質(zhì)的X線(xiàn)衰減系數(shù)改變，從而會(huì)導(dǎo)致CT值的改變。在一定條件下，應(yīng)用低管電壓、高管電流可以降低輻射劑量，改變管電壓后造成的CT值的變化，可以根據(jù)不同管電壓下CT值對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行校準(zhǔn)。

經(jīng)相關(guān)性分析顯示，肺容積指標(biāo)與部分肺功能指標(biāo)具有良好的相關(guān)性。其中，Vin、（Vin-Vex）與 FVC的相關(guān)系數(shù) r 為0.606、0.684，說(shuō)明這兩個(gè)指標(biāo)可以一定程度上反映受試者用力肺活量的情況，該研究中（Vin-Vex）與 FVC的相關(guān)系數(shù)低于文獻(xiàn)報(bào)道[11-12]的相關(guān)系數(shù)0.752～0.942，這可能與DSCT掃描速度太快，受試者還未達(dá)到真正的深吸氣狀態(tài)有關(guān)。COPD組Vin、Vex、MLDin、MLDex、（MLDin-MLDex）與FEV1%預(yù)、FEV1/FVC均有不同程度的相關(guān)性，跟對(duì)照組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），其中Vin與FEV1/FVC（r=-0.593）、Vex與FEV1/FVC（r=-0.589）、MLDex與FEV1/FVC（r=-0.517）相關(guān)性較好，能不同程度地反映COPD患者一秒率的情況，MLDex與FEV1%預(yù)、FEV1/FVC的相關(guān)性較MLDin好，說(shuō)明呼氣狀態(tài)的密度指標(biāo)更能反映一秒量及一秒率，間接反映肺功能狀況，對(duì)COPD診斷更有參考價(jià)值，這一結(jié)果與梁凱軼等[13]學(xué)者的研究結(jié)果相似。

綜上所述，COPD患者DSCT肺容積及肺密度指標(biāo)與肺功能指標(biāo)具有相關(guān)性，能有效評(píng)估肺功能的變化，具有形態(tài)及功能結(jié)合、定位及定量兼?zhèn)?、可重?fù)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)COPD具有重要的臨床應(yīng)用價(jià)值。

[參考文獻(xiàn)]

[1] Schroeder JD，McKenzie AS，Zach JA，et al.Relationships between airflow obstruction and quantitative CT measurements of emphysema， air trapping，and airways in subjects with and without chronic obstructive pulmonary disease[J].AJR Am J Roentgenol，2013，201（3）：W460-470.

[2] Litmanovich DE，Hartwick K，Silva M，et al. Multidetector computed tomographic imaging in chronic obstructive pulmonary disease： emphysema and airways assessment[J].Radiol Clin North Am，2014，52（1）：137-154.

[3] 中華醫(yī)學(xué)會(huì)呼吸病學(xué)分會(huì)慢性阻塞性肺疾病學(xué)組.慢性阻塞性肺疾病診治指南（2013年修訂版）[J].中華結(jié)核和呼吸雜志，2013，36（4）：255-264.

[4] 崔佳，許小毛，孫鐵英.肺通氣功能障礙指標(biāo)研究進(jìn)展 [J].中華結(jié)核和呼吸雜志，2014（9）：703-705.

[5] 王琳，王廣麗，張成琪.MSCT在評(píng)估慢性阻塞性肺疾病患者肺功能受損中的應(yīng)用[J].實(shí)用放射學(xué)雜志，2014，30（4）：613-616.

[6] 程挺，程齊儉，萬(wàn)歡英，等.CT 評(píng)估在慢性阻塞性肺疾病中的臨床應(yīng)用進(jìn)展[J].中華結(jié)核和呼吸雜志，2014，37（1）：45-46.

[7] 黃宇婷，劉翱.慢性阻塞性肺疾病患者影像學(xué)表型的臨床治療及療效探究[J].中華肺部疾病雜志：電子版，2016，9（1）：51-55.

[8] Gompelmann D，Eberhardt R，Herth FJ，et al. Novel endoscopic approaches to treating chronic obstructive pulmonary disease and emphysema[J].Semin Respir Crit Care Med，2015，36（4）：609-615.

[9] 馬君，王婧雯，楊小花.慢性阻塞性肺疾病多層螺旋 CT 的吸呼雙相研究[J].中國(guó)老年學(xué)雜志，2015，35（4）：948-949.

[10] 李鋒坦，李東，張?jiān)仆?管電壓對(duì)CT值測(cè)量、輻射劑量及圖像質(zhì)量影響的模型研究[J].中華放射學(xué)雜志，2013，47（5）：458-461.

[11] 郭玉峰，牛朋影，哈若水.低劑量 MSCT 雙相掃描肺容積測(cè)量在 COPD 診斷中的價(jià)值及與 PFT 相關(guān)性研究[J].寧夏醫(yī)學(xué)雜志，2015，37（6）：544-546.

[12] 黃鼎祥.多層螺旋 CT 肺容積測(cè)定與肺功能檢查對(duì)肺氣腫診斷價(jià)值的比較[J].臨床肺科雜志，2015，20（4）：692-694.

[13] 梁凱軼，余艷芳，周慧.AECOPD 患者 64 層 MSCT 肺容積成像與肺功能測(cè)定的相關(guān)性研究[J].臨床肺科雜志，2016，21（10）：1805-1808.

（收稿日期：2017-01-11）