低劑量雙源CT肺容積及肺密度指標與肺功能的相關性研究

黃梅萍++黃拔威++蘭長青++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與肺功能的相關性，評估其在慢性阻塞性肺疾病（COPD）中的價值。方法 方便選取2014年8月—2016年9月期間福州肺科醫院CT室確診COPD患者60例為COPD組，健康志愿者45名作對照組，均進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 各項容積及密度指標的差異，分析其與肺功能指標的相關性。結果 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。相關性分析中，兩組Vin、（Vin-Vex）均與FVC顯著相關（P<0.01），Vin、MLDin與FEV1%預相關，與FEV1/FVC相關性更好（r=-0.593、0.444，P<0.01、<0.01），Vex與FEV1%預、FEV1/FVC顯著相關（r=-0.451、-0.589，P<0.01、<0.01），MLDex與FEV1%預、FEV1/FVC顯著相關（r=0.485、0.517，P<0.01、<0.01）。（MLDin-MLDex）與FEV1%預、FEV1/FVC相關（r=-0.382、-0.332，P<0.01、<0.01）。結論 低劑量DSCT肺容積及肺密度與肺功能指標具有相關性，可以有效地評估慢性阻塞性肺疾病患者的肺功能。

[關鍵詞] 雙源CT；肺疾病，慢性阻塞性；肺功能檢查

[中圖分類號] R816 [文獻標識碼] A [文章編號] 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） 是一種常見的呼吸系統疾病，以持續性氣流受限為主要特征的，多呈進行性發展，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指標，但是具有局限性，特異性不強。隨著多層螺旋CT（ multi-slice spiral computed tomography，MSCT）設備的更新及后處理軟件的飛速發展，CT對肺容積的檢測更加安全、簡便、準確，可以利用MSCT功能成像技術，間接的反應肺功能[2]。該研究利用西門子flash 雙源CT（DSCT）對2014年8月—2016年9月期間該院確診COPD患者60例進行低劑量雙相掃描，將肺容積指標及肺密度指標與肺功能指標進行相關性分析，探討其在COPD中的價值，現報道如下。

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。診斷標準符合《慢性阻塞性肺疾病診治指南（ 2013 年修訂版） 》[3]中 COPD 的診斷標準。該研究嚴格除外胸廓畸形、胸部手術史、肺部大面積感染、胸腔積液、氣胸和縱隔氣腫、支氣管擴張、肺內實質性病灶直徑>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，兩項檢查均在同一天完成。在研究中充分尊重了研究對象的知情同意權。兩組受檢者一般資料比較差異無統計學意義（P>0.05），具有可比性。

1.2 儀器與方法

采用西門子第二代光子雙源CT（SOMATOM Definition Flash，Forchheim，Germany）進行數據采集。掃描前嚴格訓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：管電壓80KV，管電流采取自動管電流調節技術（CARE Dose4D），參考管電流110 mAs，pitch 3.0，準直128 mm×0.6 mm，旋轉時間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容積及密度測定

采用Pulmo 3D軟件（syngo via，VA30A）對最大吸氣末及最大呼氣末的肺窗圖像進行肺容積及平均肺密度測定。該后處理軟件能夠自動將肺組織與其他組織（胸壁、心臟、大血管、氣管、縱膈等）分別開來，部分可以手工修正。軟件自動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），在此基礎上計算出雙相容積差（Vin-Vex）、雙相平均肺密度差（MLDin-MLDex）。

1.4 肺功能測定（PFT）

采用高頻組合式模塊化專業肺功能診斷系統。患者取坐位，檢測 3 次，以最佳結果為準。檢測指標包括用力肺活量（ FVC）、第1秒用力呼氣容積占預計值百分比，即一秒量（FEV1%預）、第1秒用力呼氣容積與用力肺活量的比值，即一秒率（FEV1/FVC）。肺功能檢查由專業的肺功能科醫師進行。

1.5 統計方法

數據處理采用SPSS 22.0統計學軟件，計量資料以均數±標準差（x±s）表示，兩組間進行獨立樣本t檢驗。用pearman相關分析法分析肺容積及肺密度指標與肺功能指標的相關性，P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組CT肺容積及密度指標的比較

COPD組Vin與對照組比較增高，差異有統計學意義（P<0.05），Vex較對照組明顯增高（P<0.01），Vin-Vex、MLDin、MLDex、MLDin-MLDex較對照組明顯下降（P<0.01）。見表1。

2.2 兩組肺功能指標的比較

兩組間肺功能指標差異有統計學意義（P<0.01）。見表2。

2.3 雙相CT肺容積及肺密度指標與肺功能指標的相關性分析

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

3 討論

慢性阻塞性肺疾病診斷主要根據高危因素、臨床癥狀、體征及肺功能檢查等綜合判斷，診斷具有主觀性，可能存在不同程度的誤差。目前PFT是臨床診斷COPD金標準[4]，但該檢查具有耐受性欠佳、敏感性低、影響因素多等缺點，不能進行早期 COPD的評估，不能直觀反映肺氣腫程度及范圍等。隨著CT技術的發展，MSCT不但可以可靠、直觀地顯示肺氣腫病變區域的位置和范圍[5]，而且可以通過定量研究方法，對肺功能情況做出評估，反映肺組織的病理改變[6]，具有其他影像學檢查方法無法比擬的優勢[7]。應用HRCT研究肺氣腫成為目前研究的熱點[8]。

3.1 DSCT肺容積及肺密度測定在COPD患者研究中的可行性

目前關于 MSCT 雙相肺掃描診斷 COPD 的研究已有不少，但大多應用常規劑量進行雙相掃描，這增加了患者所接受的 X 線輻射劑量，也加大輻射風險。該研究中采用西門子第二代光子雙源CT（SOMATOM Definition Flash），機器內自帶有Care Dose4D軟件，該軟件按患者不同體型和不同部位自動調整有效mAs，在保證圖像質量良好的同時可以最大限度減少不必要的輻射，同時采用低電壓（80 KV）進行掃描，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，旋轉時間0.28 s/圈，所以絕大部分患者可以在1 s內順利完成掃描，增加患者舒適性和依從性，降低了呼吸對數據測定的影響。此外，根據掃描原始數據重建成1 mm的薄層肺窗圖像，采用syngo CT Pulmo 3D軟件（syngo via，VA30A）進行后處理，該軟件自動將肺組織與其他組織（胸壁、心臟、大血管、氣管、縱膈等）分別開來，并能夠自動計算出全肺容積及平均肺密度等多項指標，大大提高了數據的準確性和可重復性，為研究打下堅實的基礎。

3.2 DSCT肺容積及肺密度指標與肺功能指標相關性分析

該研究中DSCT肺容積及肺密度測定結果顯示，COPD組Vin與對照組比較增高，差異有統計學意義（P<0.05），Vex較對照組增高更明顯（P<0.01），（Vin-Vex）、MLDin、MLDex、（MLDin-MLDex）均較對照組明顯下降（P<0.01）。說明兩組在肺容積及肺密度指標方面差異有統計學意義，與對照組比較，雙相肺容積均增大，相應的平均肺密度均減小，（Vin-Vex）及（MLDin-MLDex）下降，反映了COPD患者肺過度充氣，肺總量及殘氣量增加，用力肺活量減低，肺順應性下降。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圖像某種程度上優于深吸氣末的診斷價值。

肺密度是肺內通氣狀況、血液量、血管外液量的綜合反映，且受到呼吸、膈肌運動、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]，肺密度指標的測定有助于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，可以作為一個有用的CT指數預測肺功能。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。李鋒坦等[10]研究表明，管電壓改變，物質的X線衰減系數改變，從而會導致CT值的改變。在一定條件下，應用低管電壓、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，可以根據不同管電壓下CT值對應關系進行校準。

經相關性分析顯示，肺容積指標與部分肺功能指標具有良好的相關性。其中，Vin、（Vin-Vex）與 FVC的相關系數 r 為0.606、0.684，說明這兩個指標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的相關系數低于文獻報道[11-12]的相關系數0.752～0.942，這可能與DSCT掃描速度太快，受試者還未達到真正的深吸氣狀態有關。COPD組Vin、Vex、MLDin、MLDex、（MLDin-MLDex）與FEV1%預、FEV1/FVC均有不同程度的相關性，跟對照組比較差異有統計學意義（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）相關性較好，能不同程度地反映COPD患者一秒率的情況，MLDex與FEV1%預、FEV1/FVC的相關性較MLDin好，說明呼氣狀態的密度指標更能反映一秒量及一秒率，間接反映肺功能狀況，對COPD診斷更有參考價值，這一結果與梁凱軼等[13]學者的研究結果相似。

綜上所述，COPD患者DSCT肺容積及肺密度指標與肺功能指標具有相關性，能有效評估肺功能的變化，具有形態及功能結合、定位及定量兼備、可重復性強等優點，對COPD具有重要的臨床應用價值。

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（收稿日期：2017-01-11）