雙源CT容積測(cè)定評(píng)估肺癌患者肺功能的應(yīng)用*

張洪斌 ，陸超 ，梁正

（北京大學(xué)國(guó)際醫(yī)院 1.胸外科，2.放射科，北京 102206）

雙源CT容積測(cè)定評(píng)估肺癌患者肺功能的應(yīng)用*

張洪斌1，陸超2，梁正1

（北京大學(xué)國(guó)際醫(yī)院 1.胸外科，2.放射科，北京 102206）

目的應(yīng)用雙源CT后處理技術(shù)計(jì)算肺癌患者吸氣末和呼氣末容量參數(shù)，并與傳統(tǒng)肺功能檢查（PFT）參數(shù)相對(duì)比，探討其評(píng)價(jià)肺功能中的意義。方法對(duì)32例肺癌患者，術(shù)前1周內(nèi)行肺功能檢查及深吸氣相和深呼氣胸部CT掃描，采用SIEMENS工作站Volume及Pulmo模塊軟件進(jìn)行掃描后處理，得到吸氣末和呼氣末的肺容積。將CT后處理數(shù)據(jù)與肺功能檢查主要數(shù)據(jù)相比較，采用Pearson分析相關(guān)性。結(jié)果肺癌患者術(shù)前吸氣相和呼氣相全肺容積差值（Vin-Vex）與肺總量（TLC）、第1秒用力肺活量的實(shí)測(cè)值FEV1、用力肺活量實(shí)際值（FVC）呈正相關(guān)（r=0.80、0.91和0.82，均P＜0.05），CT掃描獲得的吸氣相容積值（Vin）與肺總量（TLC）呈正相關(guān)（r=0.91，P＜0.05）。呼氣相全肺容積值（Vex）與殘氣量（Rv）呈正相關(guān)（r=0.79，P＜0.05）。結(jié)論CT后處理技術(shù)在肺癌圍手術(shù)期中的應(yīng)用，對(duì)肺癌患者肺功能的評(píng)估提供新的可能，可以作為常規(guī)肺功能檢查的補(bǔ)充。

肺癌；CT后處理技術(shù)；肺功能；雙源CT

上世紀(jì)80年代以來(lái)，全世界肺癌的發(fā)病率提高很多，2012年死于全世界死于肺癌人數(shù)達(dá)到159萬(wàn)人，以目前的趨勢(shì)，至2035年將翻1倍[1]。肺癌人群以中老年人居多，＞65歲人群被認(rèn)為是高危因素之一，高齡人群許多患有心臟病，慢性阻塞性肺病等影響活動(dòng)耐量的疾病，在制定手術(shù)治療方案前精確的評(píng)估心肺功能非常重要。目前各中心依賴肺功能檢測(cè)儀來(lái)評(píng)估患者對(duì)手術(shù)的耐受情況，但由于其工作原理需患者按要求快速吹氣，快速吸氣等，過(guò)程中對(duì)患者的配合度要求高，部分患者無(wú)法順利配合得到可靠的數(shù)據(jù)，如身體虛弱者，伴有咯血患者，術(shù)后早期患者，合并有氣胸患者等。另外肺功能檢查得到的數(shù)據(jù)為雙側(cè)肺呼吸指標(biāo)總和，無(wú)法單獨(dú)評(píng)估單側(cè)肺或單個(gè)肺葉的情況。2004年西門子雙源CT問(wèn)世以后，CT掃描速度和精度達(dá)到了前所未有的高度，已有學(xué)者將雙源CT后處理技術(shù)應(yīng)用于肺血管形態(tài)、肺腫瘤性質(zhì)及急性胸痛的鑒別中[2-4]。對(duì)雙源CT后處理技術(shù)在肺癌患者圍手術(shù)期呼吸功能狀態(tài)的評(píng)估，目前報(bào)道很少。

本中心應(yīng)用西門子雙源CT結(jié)合Pulmo后處理技術(shù)，對(duì)32例肺癌患者進(jìn)行術(shù)前術(shù)后最大吸氣末及最大呼氣末CT像進(jìn)行容積后處理評(píng)估，并與同期肺功能檢查結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，探討雙源CT pulmo后處理技術(shù)在肺癌圍手術(shù)期肺功能評(píng)估中的應(yīng)用價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2016年1月22日-2017年1月12日于北京大學(xué)國(guó)際醫(yī)院胸外科收治的肺癌患者32例。其中，男性18例，女性14例；平均（53±13）歲。入組標(biāo)準(zhǔn)：術(shù)前診斷為肺部占位性病變，無(wú)遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移，相關(guān)檢查陰性，術(shù)前檢查評(píng)估能耐受手術(shù)具備手術(shù)指證；能夠配合在CT檢查下完成吸氣相及呼氣相檢查的患者。排除標(biāo)準(zhǔn)：符合以下任一項(xiàng)：①既往胸部手術(shù)史；②聽(tīng)力障礙，無(wú)法良好配合檢查指令的患者；③術(shù)后失訪患者。

1.2 觀察指標(biāo)

1.2.1 CT掃描 患者于入院后進(jìn)行深呼吸訓(xùn)練，練習(xí)在深吸氣末及深呼氣末屏氣，胸部CT掃描分別于深吸氣末、深呼氣末2個(gè)時(shí)相從肺尖至肺底掃描。吸氣相管電壓120kV，150mAs；呼氣相采用120 kV，150 mAs，以層厚5 mm，間隔5 mm，肺窗及縱隔窗重建，掃描結(jié)束后每例均行肺窗層厚1 mm、層間隔1 mm重建處理。

1.2.2 肺功能檢查 術(shù)前1周內(nèi)行肺功能檢查，記錄肺功能檢查（pulmonary function test，PFT）測(cè)定采用美國(guó)Sensor Medics公司Vmax Series V6200，Autobox型肺功能儀，測(cè)量指標(biāo)包括手術(shù)前后患者的肺總量（total lung capacity，TLC）、第 1 秒用力肺活量的實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值的比值（forced expiratory volume in one second to forced vital capacity ratio，F(xiàn)EV1%）、殘氣量（residual volume，RV）、用力肺活量實(shí)際值（forced vital capacity，F(xiàn)VC）。

1.3 肺葉及全肺容積測(cè)定

數(shù)據(jù)傳輸至SIEMENS第二代Syngo.via后處理軟件中使用Pulmo 3D后處理模式對(duì)胸部1 mm縱膈窗進(jìn)行數(shù)據(jù)重建。分側(cè)肺及肺總量測(cè)量根據(jù)預(yù)先測(cè)定的CT值設(shè)定閾值-1 024～-200 HU，對(duì)于縱隔處及主支氣管等自動(dòng)勾畫(huà)匹配，部分區(qū)域可適當(dāng)手動(dòng)校正（見(jiàn)圖1）。通過(guò)識(shí)別CT值高于或低于定義閾值的區(qū)域，計(jì)算每一肺葉內(nèi)充氣狀況（見(jiàn)圖2）。同時(shí)計(jì)算各個(gè)肺葉肺容積差（Vin-Vex），總的吸氣相和呼氣相容積差。

圖1 自動(dòng)勾畫(huà)葉間平面

圖2 根據(jù)CT閾值自動(dòng)識(shí)別自定義區(qū)域

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

數(shù)據(jù)分析采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件，相關(guān)分析用Pearson法，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般資料

根據(jù)2007版GOLD COPD嚴(yán)重程度分級(jí)[5]，32例患者中，輕度通氣功能下降者6例，中度者2例，重度者1例。肺功能檢查參數(shù)TLC、FVC、FEV1%，RV 結(jié)果分別為（4.94±0.71）、（3.19±0.81）、（70.22±7.33）和（1.93±0.65）L。CT后處理數(shù)據(jù)參數(shù)Vin、Vex、Vin-Vex 分別為（5.11±1.06）、（2.24±0.79）和（2.47±0.56）L。

2.2 CT肺容量參數(shù)和肺功能參數(shù)間的相關(guān)性

肺癌患者Vin-Vex與TLC、FEV1%、FVC呈正相關(guān)（r=0.80、0.82和 0.91，均P＜0.05），與 RV、MVV之間無(wú)相關(guān)。CT掃描獲得Vin與TLC呈正相關(guān)（r=0.91，P＜0.05），與 FVC、FEV1%、RV、MVV 之間無(wú)相關(guān)。CT掃描獲得的Vex與RV呈正相關(guān)（r=0.79，P＜0.05），與 TLC、FVC、FEV1%、MVV 之間無(wú)相關(guān)。見(jiàn)附表和圖3。

附表 CT后處理后Vin、Vex和Vin-Vex與肺功能參數(shù)的相關(guān)分析結(jié)果

圖3 雙源CT后處理參數(shù)與肺功能參數(shù)散點(diǎn)圖

3 討論

CT掃描在肺癌治療中應(yīng)用普遍，對(duì)肺癌的早期發(fā)現(xiàn)，手術(shù)治療方案的制定有著不可替代的作用，但目前多僅從形態(tài)學(xué)角度利用它的價(jià)值。形態(tài)學(xué)與功能學(xué)研究相結(jié)合是當(dāng)下影像技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)。雙源CT問(wèn)世以前，就有學(xué)者應(yīng)用多排CT（multidetector CT,MDCT）和多層 CT（multi-slice CT,MSCT）后重建技術(shù)評(píng)估單側(cè)肺或單個(gè)肺葉功能狀況[6]，限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)，需要人為設(shè)定指標(biāo)，標(biāo)注肺葉輪廓，甚至粗略的按區(qū)域劃分肺葉范圍。自2004年西門子推出雙源CT，本身有著掃描速度快、輻射小的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)不再需要設(shè)定CT掃描窗位，通過(guò)CT PULMO 3D后處理技術(shù)的應(yīng)用，可以勾畫(huà)出患者肺內(nèi)像素分布，自動(dòng)勾畫(huà)肺內(nèi)葉裂分布，精確計(jì)算出各個(gè)肺葉的位置，容量，各個(gè)肺葉的相對(duì)容量。既往曾有研究認(rèn)為平均肺密度（MLD）可作為評(píng)估空氣潴留情況有價(jià)值的參數(shù)，并稱其為空氣潴留指數(shù)，但MLD易受掃描參數(shù)的影響，在不能保證前后掃描條件和重建算法的情況下，結(jié)果將會(huì)受到不同通程度的影響[7]。

本研究在肺癌患者術(shù)前采取雙源CT后處理得到客觀的肺容量參數(shù)，與肺功能檢查結(jié)果相比較，發(fā)現(xiàn)吸氣末和呼氣末肺容量差和FEV1%相關(guān)，體現(xiàn)利用CT后處理技術(shù)定量分析肺功能在胸外科肺手術(shù)前肺功能評(píng)估中有著較大的應(yīng)用價(jià)值。既往也曾有學(xué)者在MDCT和MSCT條件下進(jìn)行肺容積測(cè)量，評(píng)價(jià)COPD患者肺氣腫的分布范圍及嚴(yán)重程度，在其中發(fā)現(xiàn)肺容積的測(cè)量與肺功能檢查結(jié)果有很好的相關(guān)性[8-11]，但僅局限于肺氣腫患者的評(píng)估。在肺癌患者的應(yīng)用中，多集中在放化療效果及靶向治療腫瘤血管的評(píng)估判斷治療效果[12-13]，對(duì)肺癌患者術(shù)前肺功能評(píng)價(jià)的應(yīng)用鮮有報(bào)道。本研究較為全面的納入擬行肺癌手術(shù)的患者，驗(yàn)證在肺癌患者中CT肺容積的測(cè)量可以為術(shù)前肺通氣功能的評(píng)估提供新的參考。

本研究的局限是患者在做深吸氣和深呼氣檢查時(shí)，沒(méi)有設(shè)備保證患者最大深吸氣及最大深呼氣，但通過(guò)在檢查前對(duì)患者進(jìn)行深吸氣及深呼氣訓(xùn)練指導(dǎo)，盡量減小個(gè)體間的誤差。另外樣本量不夠多，未進(jìn)一步探討CT肺容積的測(cè)量與肺通氣功能的評(píng)估之間的線性關(guān)系，量化CT肺容積的測(cè)量后可以耐受手術(shù)的參考范圍，有待進(jìn)一步研究。本研究主要通過(guò)雙源CT后處理技術(shù)進(jìn)行肺容積測(cè)定，探討與肺通氣功能參數(shù)的對(duì)比，有關(guān)肺彌散功能的參數(shù)對(duì)比未添加在內(nèi)。

綜上所述，通過(guò)雙源CT后處理技術(shù)，對(duì)肺癌患者術(shù)前吸氣末和呼氣末肺容積的測(cè)量，可以反應(yīng)患者肺通氣功能狀態(tài)，在一些不能耐受肺功能檢查或者配合不充分的患者可以作為常規(guī)肺功能檢查的補(bǔ)充。

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（王榮兵 編輯）

Application of volume measurement with dual source CT in evaluating pulmonary function of lung cancer patients*

Hong-bin Zhang1,Chao Lu2,Zheng Liang1
(1.Department of Thoracic Surgery,2.Department of Radiology,Peking University International Hospital,Beijing 102206,ChinaPeking University Beijing 102206)

ObjectiveTo use dual source CT post-processing technology to compute the volume parameters in deep inspiration and deep expiration period of lung cancer patients respectively;to compare the results with that of traditional pulmonary function test (PFT),and to investigate its significance in the evaluation of pulmonary function.MethodsA total of 32 cases of lung cancer were performed PFT and CT in both deep inspiration and deep expiration period one week before surgery.The post-scan process with the Volume and Pulmo Software of SIEMENS Workstation was performed to work out the lung volumes in deep inspiration and deep expiration period.SPSS 19.0 was utilized to analyze the correlation between data from CT post-scan process and PFT.ResultsTotal lung volume difference between deep inspiration and deep expiration period (Vin-Vex)in lung cancer patients was in positive correlation with total lung capacity(TLC),forced expiratory volume in the first second(FEV1)and the forced vital capacity(TLC),respectively(r=0.80,0.91 and 0.82,P＜0.05).Vin was in positive correlation with TLC (r=0.91,P＜0.05)and Vex was in positive correlation with the residual volume (RV) (r=0.79,P＜0.05).ConclusionCT post-processing technology is a possible method to evaluate the pulmonary function before lung cancer surgery,which can be used as a supplement of routine PFT.

lung cancer;CT post-processing technique;lung function;dual source CT

R734.2；R814.3

A

10.3969/j.issn.1005-8982.2017.27.015

1005-8982（2017）27-0082-04

2017-06-16

北京大學(xué)國(guó)際醫(yī)院院內(nèi)科研基金（No：YN2017QN07）

張洪斌，Tel：18810530831，010-69006137；Tel：dr_zhanghongbin@163.com