基于CT雙氣相掃描對(duì)COPD患者肺容積定量研究

王 雷，趙凡惠，李建龍，黃曉旗

（延安大學(xué)附屬醫(yī)院影像科，陜西 延安 716000）

慢性阻塞性肺疾病 （Chronic obstructive pulmonary disease，COPD），簡(jiǎn)稱慢阻肺，主要以不完全可逆的氣流受限為特點(diǎn)，常呈進(jìn)行性加重，其主要是吸煙所致[1]。國(guó)內(nèi)外多項(xiàng)研究表明[2-3]到2020年COPD可能成為全球死亡原因的第3位，并成為全球疾病經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)的第5位。目前肺功能檢查是COPD診斷的最佳標(biāo)準(zhǔn)[4]。但此檢查限制因素較多，如近期內(nèi)嚴(yán)重的心肌梗死、心功能不穩(wěn)定及未控制的高血壓等患者禁用[5]。近年來(lái)，通過(guò)CT及其后處理技術(shù)對(duì)COPD患者肺功能進(jìn)行定量分析具有極大的優(yōu)勢(shì)，如對(duì)于部分COPD患者，胸部定量CT評(píng)估其嚴(yán)重程度優(yōu)于肺功能[6]；另可通過(guò)此方法對(duì)肺容積、肺密度或像素指數(shù)等因素間接分析肺組織的病理及生理改變信息，進(jìn)而可對(duì)COPD進(jìn)行早期定量診斷、病情及預(yù)后進(jìn)行評(píng)估[7]。本研究通過(guò)對(duì)正常人與COPD進(jìn)行肺容積定量分析，探討其對(duì)慢阻肺臨床價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

初步收集我院2016年11月—2018年2月正常健康人群132例和COPD患者114例的雙氣相胸部CT數(shù)據(jù)，所有被掃描人員均簽署知情同意書(shū)。納入標(biāo)準(zhǔn)：我院體檢正常的健康人群，無(wú)任何肺部疾病、臨床表現(xiàn)及胸部CT表現(xiàn)正常；符合 《2018年GOLD慢性阻塞性肺疾病診斷、治療及預(yù)防全球策略解讀》[8]中COPD的診斷標(biāo)準(zhǔn)：①無(wú)其它導(dǎo)致肺容積改變的疾病，如胸廓畸形；②吸入支氣管擴(kuò)張劑FEV1/FVC＜0.70；③CT胸部雙氣相圖像清晰完整，肺組織顯示清楚。排除標(biāo)準(zhǔn)：①患者配合差，圖像顯示不清；②影響肺容積的病變，如肺內(nèi)手術(shù)史（肺葉或肺段切除術(shù)后）、胸廓畸形等；③肺內(nèi)腫瘤或腫瘤樣病變；④影響CT圖像觀察的疾病，如肺大部分感染、嚴(yán)重的肺不張及肺實(shí)變等；⑤其它較嚴(yán)重的疾病，如心臟、肝臟、腎臟等方面的疾病。

1.2 CT雙氣相掃描、圖像后處理及定量測(cè)量

CT雙氣相掃描：所有被檢查者均采用上海聯(lián)影科技有限公司生產(chǎn)的UCT-760 128層螺旋CT進(jìn)行掃描，掃描前對(duì)被檢查者說(shuō)明檢查目的及注意事項(xiàng)，所有被檢查者均簽署知情同意書(shū)；對(duì)被檢查者進(jìn)行反復(fù)呼吸訓(xùn)練，當(dāng)訓(xùn)練合格后，按照指令，分別在深吸氣末與用力呼氣末屏住呼吸的同時(shí)進(jìn)行掃描；掃描體位為仰臥位并雙手抱頭，所有被檢查者分別在深吸氣末與用力呼氣末屏住呼吸的同時(shí)進(jìn)行全肺掃描；掃描參數(shù)：管電壓120 kV，自適應(yīng)動(dòng)態(tài)管電流，準(zhǔn)直 40 mm，螺距 1.0875，0.5 s/r，掃描層厚 5 mm，雙氣相圖像分別重建1 mm薄層，F(xiàn)OV 35 mm，矩陣512×512。圖像后處理及定量測(cè)量：所得圖像導(dǎo)入數(shù)字肺測(cè)試平臺(tái)數(shù)據(jù)分析平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集及處理，數(shù)字肺平臺(tái)可以量化分析肺氣腫和支氣管的軟件，并且前期測(cè)量了1 000多例正常肺容積、肺密度和支氣管的正常值，為COPD的研究奠定了基礎(chǔ)。前期工作通過(guò)驗(yàn)證，數(shù)字肺科研平臺(tái)可以對(duì)全肺和各肺葉進(jìn)行自動(dòng)分割，并可用不同顏色區(qū)分肺氣腫及正常肺區(qū)域及定量測(cè)量各肺葉的肺容積及肺密度，最終將所得肺容積數(shù)據(jù)以Excel表顯示。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 人口統(tǒng)計(jì)學(xué)

采集正常人與COPD患者雙氣相胸部CT數(shù)據(jù)，按照納入與排除標(biāo)準(zhǔn)，最終入選正常人91例，其中男55例，女36例，年齡中位數(shù)為46歲；COPD患者61例，其中男53例，女8例，年齡中位數(shù)為65歲。

2.2 COPD吸氣相與呼氣相CT肺容積定量指標(biāo)差異

分析表1可得，COPD吸氣相與呼氣相各肺葉肺容積差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P＜0.01，且吸氣相全肺、右肺左肺及各個(gè)肺葉肺容積均顯著大于呼氣相；另發(fā)現(xiàn)無(wú)論吸氣相或呼氣相COPD右肺容積大于左肺容積。

2.3 正常人組與COPD吸氣相與呼氣相CT肺容積定量指標(biāo)差異

COPD組與正常組雙氣相比較（表2，3），各肺葉肺容積差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P＜0.01；且無(wú)論吸氣相或呼氣相COPD各肺葉肺容積均顯著大于正常人組。圖1～8為正常人與COPD CT雙氣相掃描圖像。

表1 COPD吸氣相與呼氣相CT肺容積定量指標(biāo)差異

表2 正常人組與COPD組吸氣相CT肺容積定量指標(biāo)差異

表3 正常人組與COPD組呼氣相CT肺容積定量指標(biāo)差異

圖1 ～4 男，45歲，吸煙史10年，肺功能指標(biāo)正常。圖1，2：正常人吸氣相與呼氣相CT橫斷層圖像；圖3，4：正常人吸氣相與呼氣相冠狀位。 圖5～8 COPD，男，56歲，吸煙史20年，肺功能GOLD分級(jí)為4級(jí)。圖5，6：COPD患者吸氣相與呼氣相橫斷層圖像；圖7，8：COPD吸氣相與呼氣相冠狀位。Figure 1～4. Male,45 years old,smoking history 10 years,normal lung function index.Figure 1,2:The inspiratory and expiratory CT transverse images in normal subject;Figure 3,4:The inspiratory and expiratory CT coronal images in normal subject. Figure 5～8. COPD,male,56 years old,smoking history 20 years,pulmonary function GOLD grade is 4.Figure 5,6:The inspiratory and expiratory CT transverse images in COPD patient;Figure 7,8:The inspiratory and expiratory CT coronal images in COPD patient.

3 討論

COPD主要以不完全可逆的氣流受限為特點(diǎn)的疾病，常呈進(jìn)行性加重，隨著疾病的進(jìn)展，氣流受限逐漸增重；雖然目前肺功能檢查是診斷最佳標(biāo)準(zhǔn)，但由于其存在較多限制，實(shí)施存在較多困難，準(zhǔn)確性亦難以評(píng)估，而近年來(lái)隨著影像技術(shù)的迅猛發(fā)展及成熟，CT定量掃描與后處理軟件結(jié)合進(jìn)行肺容積定量分析的方法已逐漸成為定量評(píng)估肺功能的方法，且其具有較廣泛、非侵襲性的優(yōu)點(diǎn)[9]。

本研究主要具有以下優(yōu)點(diǎn)：①CT肺功能測(cè)定主要通過(guò)肺容積或肺密度的改變來(lái)評(píng)估肺組織的功能變化[10]，但由于肺容積便于測(cè)量且客觀,因此，此論著主要采用肺容積定量測(cè)量的方法。②以往CT定量研究主要為吸氣相，但單純的吸氣相掃描可能由于被檢查者主觀因素影響而出現(xiàn)假陽(yáng)性，對(duì)于某些COPD患者吸氣相形態(tài)學(xué)表現(xiàn)不明顯，而呼氣相氣流阻滯相對(duì)突出，呼氣相可輔助吸氣相評(píng)價(jià)COPD病變程度，本文吸氣相與呼氣相相結(jié)合，可使結(jié)果更具有臨床價(jià)值及意義。

通過(guò)CT雙氣相肺容積定量分析，COPD組雙氣相與正常組雙氣相比較，無(wú)論吸氣相或呼氣相，COPD全肺、右左肺及各個(gè)肺葉肺容積均顯著大于正常人組，這是因?yàn)镃OPD主要與慢性支氣管炎和肺氣腫有密切關(guān)系并出現(xiàn)持續(xù)氣流受限的肺通氣功能障礙[11]，隨著病情發(fā)展，肺組織彈性逐漸減退，肺泡不斷擴(kuò)大且回縮障礙，最終導(dǎo)致COPD各肺葉肺容積大于相應(yīng)的正常人肺容積；另一方面，無(wú)論吸氣相或呼氣相肺容積差異均以左肺上葉變化最顯著，變化最小的是右肺中葉，說(shuō)明COPD患者肺氣腫及空氣潴留主要以左肺上葉最明顯，右肺中葉較少，其原因可能為左肺上葉體積較大，而右肺中葉體積較小，對(duì)比而言，左肺上葉對(duì)全肺影響較大，相關(guān)研究者[13]發(fā)現(xiàn)COPD首先從兩肺上葉開(kāi)始，逐漸向兩肺下葉發(fā)展，且左肺上葉由于體積相對(duì)較大，其對(duì)全肺影響較明顯。

蘇維維等[13]通過(guò)肺容積定量測(cè)量的研究得出此方法可分析肺部形態(tài)學(xué)變化，同時(shí)對(duì)肺功能有著極好的預(yù)測(cè)功能，最終得出其對(duì)COPD診斷具有一定意義，本研究與此結(jié)果一致，且本研究所用測(cè)試平臺(tái)可自動(dòng)區(qū)分肺組織與其他組織，所得數(shù)據(jù)更接近生理指標(biāo)，其定量結(jié)果相對(duì)更客觀、準(zhǔn)確，對(duì)COPD的診斷有一定的臨床診斷價(jià)值；另一方面可用于判斷各肺葉COPD病變的嚴(yán)重程度，因此可對(duì)近年來(lái)較流行治療COPD的肺減容手術(shù)的術(shù)前及術(shù)后評(píng)估、定位及手術(shù)效果等方面有一定的臨床價(jià)值，Kumar等[14]對(duì)肺減容手術(shù)患者分別進(jìn)行術(shù)前與術(shù)后評(píng)估，結(jié)果發(fā)現(xiàn)此方法可更好的評(píng)價(jià)病變范圍、程度及位置等信息，并可更好的預(yù)測(cè)術(shù)后肺功能。

本研究仍存在一定的局限性，COPD的病理改變不僅有肺容積的改變，也可出現(xiàn)其他的表現(xiàn)，如不同亞型的改變，而本例僅主要從肺容積方面進(jìn)行分析；對(duì)COPD引起的其他改變?nèi)孕柽M(jìn)一步研究分析。