64层螺旋CT低剂量双相扫描像素指数在慢性阻塞性肺疾病肺功能评估

64层螺旋CT低剂量双相扫描像素指数在慢性阻塞性肺疾病肺功能评估中的应用价值
作者：王志平杨蓉周海
来源：《中国医药导报》2014年第07期
首都医科大学附属北京天坛医院放射科，北京 100050
[摘要] 目的探讨64层螺旋CT低剂量双向扫描像素指数（PI）在慢性阻塞性肺疾病（COPD）肺功能评价中的应用价值。

方法选择首都医科大学附属北京天坛医院临床确诊的COPD患者40例为研究组，同期健康体检者40例为对照组，两组患者均在深吸气末和深呼气末行64层螺旋CT双肺低剂量扫描，按照CT密度值将全肺扫描像素指数分为5个区域（分别为-400～-700 HU、-700～-800 HU、-800～-910 HU、-910～-960 HU、-960～-1024 HU），计算不同区域深吸气末扫描像素指数（PIin）及深呼气末扫描像素指数（PIout），双相扫描全肺及上、中、下肺小于-910 HU的吸气末及呼气末像素指数（PIin-910、PIout-910）。

CT扫描完成后2 d内患者均行肺功能检测，测定第一秒用力肺活量（FEV1），FEV1占预计值的百分比（FEV1%）、FEV1与用力肺活量比值（FEV1/FVC），并进行组间PI以及PI与肺功能指标间的相关性分析。

结果两组不同CT阈值分区呼气相、吸气相PI值比较，在-800～-910 HU、-910～-960 HU、-960～-1024 HU区域，两组PIin差异有统计学意义（P < 0.05），全部分区中，两组PIout差异均有统计学意义（P < 0.05）。

在-910～-1024 HU范围内PI均与FEV1%、FEV1/FVC有显著相关性（P < 0.01）。

研究组全肺及上、中、下肺双相扫描指数PIin-910、PIout-910均较对照组显著增加，差异有统计学意义（P < 0.05）。

PIin-910、PIout-910均与FEV1%、FEV1/FVC均有良好相关性（P < 0.01）。

结论 64层螺旋CT低剂量双向扫描像素指数与肺组织气体潴留及通气指标有良好的相关性，可以有效评估慢性阻塞性肺疾病患者肺功能。

[关键词] 慢性阻塞性肺疾病；肺功能；64层螺旋CT；双相扫描像素指数
[中图分类号] R563.9 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2014）03（a）-0081-04
Clinical value of 64-slice spiral CT low-dose duplex scanning pixel index at deep inspiratory and expiratory phases in lung function assessment of chronic obstructive pulmonary disease
WANG Zhiping YANG Rong ZHOU Hai
Department of Radiology， Beijing Tiantan Hospital Affiliated to Capital Medical University，Beijing 100050 ， China
[Abstract] Objective To investigate the value of 64-slice spiral CT low-dose duplex scanning pixel index （PI） at deep inspiratory and expiratory phases in lung function assessment of COPD.
Methods 40 cases of COPD patients in Beijing Tiantan Affiliated Hospital of Capital Medical University were selected as study group， 40 cases of healthy subjects in the same period were selected as control group. All patients were given 64-slice low-dose CT lung scan at the end of deep inspiration and expiration， whole lung scan pixel index were divided into five regions （-400 to - 700 HU， -700 to -800 HU， - 800 to - 910 HU， - 910 to - 960 HU， - 960 to - 1024 HU）according to CT density values， the pixel index （PI） at the end of deep inspiratory （PIin） and expiratory phases （PIout） were calculated， then the whole lung and upper， middle and lower lung were detected to calculate PI in the part CT density values was less than-910 HU （PIin -910，PIout -910）. Within 2 d after completion of CT scan， patients were given pulmonary function testing， first second forced vital capacity （FEV1）， the total percentage of the predicted value （FEV1%） in FEV1， FEV1 and forced vital capacity ratio （FEV1/FVC） were detected， the PI of two groups were compared， and correlation between PI and lung function were analyzed. Results The PI in the - 800 to - 910 HU， - 910 to - 960 HU， - 960 to - 1024 HU region of two groups were significantly different （P < 0.05 ） . In all partitions， PIout of two groups were significantly different （P < 0.05）. PI were significantly correlated with FEV1%， FEV1/FVC in the range of - 910 to - 1024 HU（P < 0.01）. In whole lung and upper， middle， lower lung duplex scanning，PIin-910 ， PIout-910 of study group were significantly higher than control group， and the difference was statistically significant （P < 0.05）. PIin-910， PIout-910 were significantly correlated with FEV1%， FEV1/FVC （P < 0.01）. Conclusion 64-slice spiral CT low-dose bi-directional scanning pixel index has good correlation with gas retention in lung tissue and ventilation index， can effectively assess the pulmonary function of COPD patients.
[Key words] Chronic obstructive pulmonary disease； Lung function； 64-slice spiral CT；Duplex scanning pixel index
慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）是一种可以预防及治疗的常见呼吸系统疾病，其特征是持续存在的气流受限，气流受限呈进行性发展，伴有气道和肺对有害颗粒或气体所致慢性炎症反映的增加[1]。

目前随着CT技术的进展及后期图像处理软件的出现，CT扫描不仅可以有效显示肺部组织和形态变化情况，还可以通过定量指标分析，反映早期肺功能（PFT）的变化情况。

本文笔者对首都医科大学附属北京天坛医院（以下简称“我院”）收治的COPD患者行64层螺旋CT低剂量呼吸双相扫描，并采用像素指数（PI）进行定量分析，评价其在反映患者肺功能方面的价值。

1 资料与方法
1.1 一般资料
选择我院2012年1～12月收治的临床确诊为COPD患者40例，排除有胸肺部手术史、先天性心脏病、结核、胸廓变形、恶性肿瘤以及心肝肾功能不全者，全部纳入患者中，男22例，女18例，年龄52～73岁，平均（65.3±4.6）岁。

选择同期于我院行健康体检者40例，均
为肺功能检查无异常，无胸部疾病史，无职业性粉尘接触史的健康人群。

其中，男20例，女20例，年龄49～70岁，平均（63.5±6.0）岁；两组研究对象性别、年龄等一般资料比较，差异无统计学意义（P > 0.05），具有可比性。

本研究经医院伦理委员会批准，并且两组对象均对研究知情同意。

1.2 方法
采用美国通用电气公司的Light speed VCT型64排螺旋CT扫描，全部患者行肺部扫描前指导其进行正确的呼气末及吸气末屏气，检查时患者取仰卧位，行深吸气末和深呼气末肺部扫描，由肺尖扫描至肺底部；扫描参数：管电流50 mA，管电压120 kV，扫描频率0.5 s/周，螺距为1.4，以层厚5 mm进行重建，FOV 30 cm × 30 cm～38 cm×38 cm，重建矩阵512×512，观察窗位为-600 HU。

根据文献研究肺实质CT密度 -900 HU以下可认为是肺气肿区域[2]。

本文以-400 HU～ -1024 HU为观察阈值进行肺实质病变的研究。

后期图像处理数据在GE AW4.4工作站进行，按5 mm层厚对像素患者深吸气、深呼气末的像素指数进行逐层测量，按照CT扫描层数将全肺分为5个区域（分别为-400～-700 HU、-700～-800 HU、-800～ -910 HU、-910～-960 HU、-960～-1024 HU），计算不同区域深吸气末扫描像素指数（PIin）及深呼气末扫描像素指数（PIout）；计算全肺及上、中、下肺小于-910 HU肺区域的吸气末及呼气末像素指数（PIin-910、PIout-910）。

CT扫描完成后2 d内患者均行肺功能检测，测定第一秒用力肺活量（FEV1），FEV1占预计值的百分比（FEV1%）、FEV1与用力肺活量比值（FEV1/FVC）。

1.3 统计学方法
数据处理采用SPSS 13.0统计学软件，计量资料数据以均数±标准差（x±s）表示，比较采用独立样本t检验，相关性分析采用Spearman分析，以P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果
2.1 两组不同CT阈值分区呼气末、吸气末扫描像素指数比较
两组不同CT阈值分区呼气相、吸气相PI值比较，在-800～-910 HU、-910～-960 HU、-960～-1024 HU区域，两组PIin差异有统计学意义（P < 0.05），全部分区中，两组PIout差异均有统计学意义（均P < 0.05）。

见表1。

表1 两组不同CT阈值分区呼气末、吸气末扫描像素指数比较（x±s）
注：与对照组比较，*P < 0.05；A：-400～-700 HU；B：-700～-800 HU；C：-800～-910 HU；D：-910～-960 HU；E：-960～-1024 HU；PIin：深吸气末扫描像素指数，PIout：深呼气末扫描像素指数
2.2 COPD患者各CT阈值分区PIin、PIout与肺功能指标的相关性
在-910～-1024 HU范围内PI均与FEV1%、FEV1/FVC有显著相关性（P < 0.01）。

见表2。

2.3 两组患者肺上中下区小于-910 HU的PI值对比
研究组全肺及上、中、下肺双相扫描指数PIin-910、PIout-910均较对照组显著增加，差异有统计学意义（P < 0.05）。

见表3。

2.4 COPD患者全肺PIin-910、PIout-910与呼吸功能指标的相关性
PIin-910、PIout-910均与FEV1%、FEV1/FVC具有良好相关性，差异有统计学意义（P < 0.01）。

见表4。

3 讨论
目前临床肺部CT扫描多采用呼气末扫描，扫描结果主要显示肺部形态学改变，对于肺内气流潴留情况及程度的判断存在一定难度，COPD患者肺部气体潴留的CT定量扫描采用呼吸或吸气相临床尚存在争议[3-4]。

国外学者研究发现部分深吸气末CT扫描提示肺气肿的患者，其深呼气相扫描结果并不支持该诊断[5]；Arakawa等[6]研究显示呼气末扫描可发现一些吸气相表现正常的哮喘类或梗阻性支气管炎的空气潴留特征。

因此国内学者认为可采用呼吸相及吸气相结合以提高气流受限或空气潴留类疾病的诊断情况[7]；本文笔者对COPD患者采用低剂量双相扫描像素指数判定患者肺功能改善情况，更准确、直接。

采用的SyngoCT软件，可以使用阈值分割技术，准确地将图像中肺组织与其他组织分割开，利于准确评估肺容积、密度及像素指数。

国外有学者研究显示低像素指标确实可以反映肺气肿程度及范围[8]，本研究显示在-800～-910 HU、 -910～-960 HU、-960～-1024 HU区域，COPD组与对照组吸气相PIin差异有统计学意义，而两组呼气相PIout在各分区差异均有统计学意义，其中-910～-1024 HU分区，COPD患者呼气末PIout均明显高于对照组，说明健康人群呼气末肺内无明显气体潴留，而COPD患者由于气流受限，呼气末肺内潴留气体增加，导致肺密度偏低，低密度区像素指数升高。

因此笔者认为COPD呼气末像素指数对诊断更有意义，因为COPD的病理学特征就是不可逆的呼气气流受限。

本研究结果显示在不同CT值分区中，除-800～-910 HU外，其余分区呼气末PIout与FEV1%、FEV1/FVC均显著相关，说明该-800～-910 HU对应的区域为正常通气肺实质部分。

研究显示肺全实变区密度范围-100～100 HU，部分性实变区密度范围100～-500 HU，充气区密度 -500～-900 HU，密度值在-900或-910 HU以下可视为肺气肿区域[9-10]；目前多项研究显示CT密度小于 -910 HU区域的PI值可有效反映COPD患者肺功能情况，无论呼气相还是吸气相，均有较多的气体潴留肺内，PI-910值升高[11]。

本文研究结果显示COPD组患者全
肺及上、中、下肺双相扫描指数PIin-910、PIout-910均较对照组显著增加，与文献报道相符。

但是也有相关研究显示将
综上所述，笔者认为，64层螺旋CT低剂量双向扫描像素指数与肺组织气体潴留及通气指标有良好的相关性，可以有效评估慢性阻塞性肺疾病患者肺功能，有较高的研究和利用价值。

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（收稿日期：2013-05-27 本文编辑：卫轲）。