運(yùn)用肺氣腫自動定量軟件CIP評估COPD患者肺葉功能的研究

湯婷婷 譚松 武揚(yáng)平 管二梅

摘要：目的? 探討運(yùn)用CIP軟件自動分割肺葉、定量分析單個肺葉及全肺肺氣腫指數(shù)在評估慢性阻塞性肺疾病患者肺葉功能中的價值。方法? 選取2018年7月～12月在我院就診和住院的穩(wěn)定期COPD患者23例，行胸部CT薄層掃描，運(yùn)行CIP軟件對其肺葉進(jìn)行自動分割，定量測定各肺葉及全肺肺氣腫指數(shù)。結(jié)果? CIP軟件能將肺葉進(jìn)行自動分割及計算肺氣腫指數(shù)，直觀了解病變分布的位置，能得到各個肺葉的損傷數(shù)據(jù)，23例COPD患者中肺氣腫1級18例，2級5例。結(jié)論? CIP軟件可以較好的消除人為因素的影響，快速準(zhǔn)確的定量計算肺氣腫指數(shù)，明確責(zé)任肺葉組織的損傷程度，為評估肺儲備功能及外科肺減容手術(shù)提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：肺氣腫指數(shù);CIP;自動定量;慢性阻塞性肺疾病

中圖分類號：R816.4;R563? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2019.13.050

文章編號：1006-1959（2019）13-0157-03

Abstract：Objective? To explore the value of using CIP software to automatically segment lung lobes， quantitative analysis of single lung lobe and whole lung emphysema index in evaluating lung function in patients with chronic obstructive pulmonary disease. Methods? A total of 23 patients with stable COPD who were admitted to our hospital from July to December 2018 were enrolled in this study.Thoracic CT thin-layer scanning was performed， and CIP software was used to automatically segment the lung lobe， and the lung lobe and whole lung emphysema index were quantitatively determined.Results? CIP software can automatically segment the lobes and calculate the emphysema index， visually understand the location of the lesions， and obtain the damage data of each lung lobe. In 23 patients with COPD， 18 patients had grade 1 emphysema and 5 patients had grade 2. Conclusion? CIP software can better eliminate the influence of human factors， quickly and accurately calculate the emphysema index， and determine the degree of damage of the responsible lung tissue， and provide reference for the evaluation of lung reserve function and surgical lung volume reduction surgery.

Key words：Emphysema index;CIP;Automatic quantification;Chronic obstructive pulmonary disease

慢性阻塞性肺疾病（COPD）是危害人類健康的常見疾病，晚期嚴(yán)重影響患者呼吸功能，病死率高。有研究表明[1]，右肺尤其是右肺下葉是肺氣腫主要責(zé)任肺葉，此肺葉出現(xiàn)異常能反映COPD 的早期病變。因此，早期、準(zhǔn)確地評估肺氣腫對改善預(yù)后及降低死亡率具有十分重要的意義。目前臨床上常用肺功能檢查（PFT）評價肺氣腫，但其受年齡、性別、體質(zhì)量指數(shù)、測定時間及操作手法等的影響，可重復(fù)性差，僅能對全肺的肺功能進(jìn)行評價，有一定的局限性。近年隨著肺減容手術(shù)、肺移植的開展，CT功能定量成像成為國外研究的熱點(diǎn)[2]。既往CT功能定量成像研究僅局限于全肺容積成像的范疇，對于單側(cè)肺，尤其是肺葉功能研究較少，難以滿足外科手術(shù)精準(zhǔn)定位的需求。國內(nèi)及國外一些學(xué)者通過手工方法定量分析肺組織內(nèi)的成分，既費(fèi)時又費(fèi)力，難以推廣應(yīng)用。本研究應(yīng)用CIP軟件自動分割肺葉、定量分析單個肺葉及全肺肺功能，可以快速準(zhǔn)確的完成定量肺氣腫的工作，現(xiàn)報告如下。

1資料與方法

1.1一般資料? 選取2018年7月～12月在貴陽市第四人民醫(yī)院就診和住院的穩(wěn)定期COPD患者15例，納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡≥40歲;②臨床表現(xiàn)為慢性咳嗽或多痰、呼吸困難，并且有暴露于危險因素病史者;③吸入沙丁胺醇等支氣管擴(kuò)張劑后，肺功能FEV1/FVC<70%;④能配合檢查及觀察者。排除標(biāo)準(zhǔn)：①胸部CT見肺內(nèi)團(tuán)塊、大片滲出及肺不張者;②需干預(yù)治療的活動性慢性呼吸系統(tǒng)疾病;③胸廓畸形、肺部手術(shù)病史、大面積肺部感染、大量胸腔積液;④其他系統(tǒng)嚴(yán)重合并癥。

1.2儀器與方法? 設(shè)備及掃描方法：采用Philips Brilliance 64排128層螺旋CT機(jī)?；颊呷⊙雠P位雙手抱頭，不注射對比劑，于深吸氣末屏氣，從肺尖掃描至肺底。掃描條件：有效管電壓100KV，管電流采用自動mAs，掃描準(zhǔn)直128 mm×0.625 mm，旋轉(zhuǎn)時間0.5 s，螺距0.915，掃描床速度146.4 mm/s，F(xiàn)OV為35 cm×35 cm，idose等級為3級，standard算法進(jìn)行薄層重建，重建層厚2 mm，層間距1 mm。掃描前認(rèn)真訓(xùn)練患者進(jìn)行深吸氣末屏氣，以保證掃描時患者能達(dá)到深吸氣狀態(tài)。

1.3圖像后處理? 通過醫(yī)院PACS系統(tǒng)獲取患者肺部CT影像數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)格式符合醫(yī)學(xué)數(shù)字影像和通訊（DICOM）標(biāo)準(zhǔn)。運(yùn)行CIP軟件對薄層掃描圖像進(jìn)行處理，導(dǎo)入患者DICOM格式肺部CT數(shù)據(jù)，以密度低于-950 HU定為肺密度減低區(qū)[3]，采用閾值分割技術(shù)，自動將肺組織與胸部其它組織（如：縱隔、血管、胸壁等）完全分割開，并用彩色將小于設(shè)定閾值（-950 HU）的肺組織著色，然后自動計算出各肺葉及全肺肺氣腫比例，即低衰減區(qū)面積百分比LAA%，即肺氣腫指數(shù)，同時顯示肺密度分布曲線圖。

1.4肺氣腫分級? 根據(jù)肺氣腫指數(shù)（LAA%）分級[4]，嚴(yán)重程度由輕到重分為：0級：LAA%<15%;肺氣腫1級：15%≤LAA%<25%;肺氣腫2級：25%≤LAA%<35%;肺氣腫3級：LAA%≥35%。

2結(jié)果

CIP軟件能將肺葉進(jìn)行自動分割（見圖1～3圖）及計算肺氣腫指數(shù)，直觀了解病變分布的位置，能得到各個肺葉的損傷數(shù)據(jù)，23例COPD患者中肺氣腫1級18例，2級5例，見表1。

3討論

CIP不僅能對全肺功能進(jìn)行研究，還可以對于單側(cè)肺，尤其是肺葉功能研究。其不僅可以清楚地顯示肺氣腫病變區(qū)域的范圍和位置，還能通過后處理技術(shù)得到相應(yīng)的功能數(shù)據(jù)，了解肺組織損傷程度。而PET則只能對全肺情況進(jìn)行盲目的功能測定，不能直觀了解病變分布的位置，也不能對單葉情況作出判斷。相比之下，本研究方法只需手工對各個葉間裂進(jìn)行2～3處標(biāo)注，軟件就能識別并分割各個肺葉，用不同的顏色對其進(jìn)行標(biāo)記，同時計算出全肺及各肺葉肺氣腫指數(shù)。

肺氣腫指數(shù)值能得出肺組織異常比例的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，明確責(zé)任肺葉組織的損傷程度，為評估肺儲備功能及外科肺減容手術(shù)提供直接依據(jù)。研究已經(jīng)證實(shí)CT肺功能檢查中的肺氣腫指數(shù)與常規(guī)肺功能各項(xiàng)指標(biāo)存在明顯相關(guān)性[5]，對于評估COPD患者具有一定的意義。但相關(guān)研究已經(jīng)表明傳統(tǒng)CT定量需要手工操作劃分肺葉與肺門大血管、膈肌的界限，可重復(fù)性差，且難以明確劃分，而肺門大血管、膈肌對CT 值的影響卻較大。本研究方法為計算機(jī)自動定量，結(jié)果是恒定的，可以消除人為因素影響。另外，患者對常規(guī)肺功能檢查耐受性和依從性較差，病情較重的患者常難以進(jìn)行檢查，且只有在肺的功能下降30%以上時，PET才會降低;除此之外，PET僅可測出整體肺的功能變化，對不均勻分布的肺氣腫及局限肺功能損害程度的評估存在一定的局限[6]。因此，本方法比傳統(tǒng)肺功能測定及CT手工定量更為精確、偏差較小，避免了臨床盲目地切除肺組織，尤其是常作為手術(shù)靶區(qū)的肺葉進(jìn)行減壓;也減少了因主觀判斷病變范圍帶來的誤差，外科醫(yī)師可以有的放矢，對功能減低或無功能的肺組織進(jìn)行準(zhǔn)確切除，使受壓或相對正常的肺組織復(fù)張，改善肺通氣功能、血流比值及肺彌散功能，進(jìn)而緩解或控制呼吸困難癥狀，提高患者的預(yù)后及生活質(zhì)量?；贑IP軟件對胸部CT進(jìn)行肺氣腫定量評估的重復(fù)性好，可以作為觀察患者病情、肺減容術(shù)前篩選和手術(shù)后療效評價的客觀依據(jù)。

本研究方法的局限之處在于未能對肺段進(jìn)行分割及研究，如能對肺段進(jìn)行劃分研究，將能為外科手術(shù)定位提供更精準(zhǔn)的指導(dǎo)。另外，運(yùn)用CIP分割肺葉時仍然需要人工對各葉間裂進(jìn)行2～3點(diǎn)標(biāo)注用來引導(dǎo)軟件進(jìn)行分割，未能達(dá)到完全自動分割的水平。由于納入病例較少，未能收集到3級患者肺氣腫指數(shù)結(jié)果。但隨著研究的不斷深入，肺氣腫CT定量評估的精準(zhǔn)性也將會越來越高，從而能更好地運(yùn)用于臨床，與肺功能檢查相互配合，準(zhǔn)確、全面地評估肺氣腫，指導(dǎo)臨床個性化診療和隨訪觀察。

參考文獻(xiàn)：

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[6]姜艷平，趙云峰，趙秋良.CT 對慢性阻塞性肺疾病臨床評估的價值[J].臨床肺科雜志，2014，19（9）：1684-1686.

收稿日期：2019-2-24;修回日期：2019-3-13

編輯/成森