多层螺旋CT肺小血管与肺截面积比值评价慢
本文原载于《中华放射学杂志》2016年第2期
慢性阻塞性肺疾病（chronicobstructivepulmonarydisease，COPD）是一种以持续存在的气流受限为特征的疾病[1]，其早期诊断及严重程度分级对于患者治疗方案的选择及预后十分重要。目前COPD主要依靠临床病史及肺功能检查（pulmonaryfunctiontest,PFT）来诊断及评估严重程度[2]。随着MSCT定量分析技术的进步，其不仅能精确反映肺组织的解剖结构改变，还可定量分析患者肺气肿及肺小气道改变的程度，从而评估COPD的严重程度[3,4]。
近年来，国外部分学者开始着眼于研究肺小血管在COPD中的改变[5,6,7]。肺气肿导致的肺小血管的挤压、破坏以及肺小血管的缺氧性收缩使得肺小血管截面积（cross-sectionalarea,CSA）减小[4,5]。MSCT技术的进步使得定量分析肺小血管改变成为可能[7,8]，但国内外利用肺小血管改变来评估COPD严重程度的研究较少，且不够深入。因此，笔者利用MSCT定量分析肺小血管与肺截面积比值（percentageofcross-sectionalareaofsmallpulmonaryvesselsforthelungarea，CSA），并通过研究％CSA在COPD中的变化及其与PFT的相关性，探讨其在评估COPD严重程度中的价值。
资料与方法一、患者资料
回顾性分析2013年2月至2014年10月收入本院的COPD患者246例。246例患者均接受胸部CT平扫及PFT。患者纳入标准：经临床病史及PFT确诊为COPD。患者排除标准：（1）肺癌患者（5例）；（2）胸部手术史：如肺减容手术术后（6例）；（3）胸廓先天畸形等（9例）；（4）肺部大面积感染或实变、严重肺间质纤维化、大量胸腔积液（35例）；（5）图像伪影较严重质量不佳（25例）。最终共166例纳入本研究，其中男126例、女40例；年龄37~90岁，平均（68±10）岁。同时从1200名在本院行胸部CT平扫的体检者中选取无心肺疾病病史、影像表现正常的166名作为对照组。其中男128名、女38名；年龄45~85岁，平均（64±11）岁。对照组的性别分布、年龄差异与COPD组差异均无统计学意义（χ2=0.412，P性别=0.796；t=1.313，P年龄=0.390）。
二、MSCT扫描方法
所有患者及体检者均采用德国Siemens16层螺旋CT扫描仪（SOMATOMEmotion16）进行胸部平扫。扫描取仰卧位，扫描前行呼吸训练，于平静呼吸吸气末从肺尖至肺底行全肺扫描。扫描参数：管电压120kV，管电流120mAs，准直器16×0.6mm，机架旋转时间0.5s/r，螺距1.0，矩阵512×512。重建层厚为1.5mm，层间距为1.5mm。
三、CSA的MSCT测量
CSA的测量由2名分别具有5年及7年胸部影像诊断经验的放射科医师进行，并取平均值。测量方法如下[5,6,7]：选取3个层面，上层选在主动脉弓上缘1cm，中层选在气管隆凸下方1cm，下层选在右下肺静脉以下1cm。图像分析采用半自动化图像处理软件（ImageJVersion1.48g，一种络共享的公共Java处理程序，）。
在每一个层面上，通过AnalyzeParticles功能获得肺小血管的CSA[7]。走行垂直或近乎垂直于图像层面的血管采用Circularity功能进行分析，设定其值在0.9~1.0之间[5]。
CSA的具体测量方法如下（图1，图2，图3）：（1）使用GaussianBlurring功能消除图像噪声[6]；（2）使用thresholdtechnique将图像中肺野的像素转化在－1024~－500HU之间[5]；（3）将转化后的图像转化为窗位为－720HU的二进制图像。分别在亚段和亚段以下水平测得肺小血管的CSA，并将CSA5mm2定义为亚段以下水平血管，CSA在5~10mm2之间定义为亚段水平血管[7,9,10]；（4）计算出3个图像层面上CSA的总和，并将亚段以下肺小血管（CSA5mm2）的CSA总和缩写为CSA5，亚段肺小血管（CSA5~10mm2）的CSA总和缩写为CSA；（5）规定图像临界值在－1024~－500HU之间，获得3个层面的肺截面积之和，计算出CSA5以及CSA与肺截面积之和的百分比（CSA5和％CSA）。
四、肺功能检查
所有患者行PFT与MSCT检查的时间间隔均不超过1周。本研究根据美国胸科协会的标准使用呼吸量测定法[11,12]，采用德国耶格公司体积描记仪Masterlab测量动态参数：第1秒用力呼气容积实测值与预计值百分比（FEV1）和FEV1与用力肺活量之比（FEV1/FVC），并以百分数的形式表达。COPD的严重程度根据PFT结果分为3个亚组：轻度组（32例），FEV1≥80；中度组（65例），50≤FEV1≤79；重度组（69例），FEV1P。
五、统计学处理
所有数据均采用SPSS17.0统计学软件包进行统计学分析。分类变量采用频数及构成比[n()］进行描述，采用χ2检验进行组间比较；计量资料采用±s表示。采用独立样本t检验比较COPD组与对照组间的差异，采用单因素方差分析（ANOVA）进行COPD轻、中、重度组与对照组的多组间比较，组间差异有统计学意义者采用Scheffe检验进行组内两两比较。用ROC曲线下面积（areaunderROC,AUC）评价COPD风险预测效果。利用Spearman相关分析患者％CSA与PFT指标之间的关系。P0.05为差异具有统计学意义。
结果一、COPD组与对照组％CSA的比较
COPD组的％CSA5和％CSA均显著小于对照组，差异有统计学意义（表1）。绘制上述两个参数的ROC曲线图，所有曲线均位于参考线之上，CSA5曲线下面积较大（表2，图4)。
二、COPD组PFT与CSA之间的相关性
COPD组的FEV1％和FEV1/FVC分别为(60.38±15.52)、57.95±22.27。COPD组％CSA5与FEV1％及FEV1/FVC均呈正相关，r值分别为0.651和0.696，P值均0.01（图5,图6)。此外，COPD组的％CSA与FEV1/FVC和㑇1也呈正相关，r值分别为0.271和0.288，P值均0.01。
三、COPD不同严重程度组间CSA的差异
对照组与COPD不同严重程度组间的％CSA5和％CSA差异均有统计学意义。两两比较显示，COPD组不同严重程度组间％CSA5差异均有统计学意义，对照组与COPD轻度组间％CSA5的差异没有统计学意义；COPD不同严重程度组间％CSA的差异没有统计学意义（表3)。
讨论一、CSA在评估COPD严重程度中的价值
1．COPD组与对照组％CSA的比较：
肺小血管的改变在一定程度上反映了COPD的病理生理进程。首先，肺气肿是COPD的主要病理改变之一，它的加重会导致与肺泡伴行的肺小血管受到挤压、破坏[4,5]，数量减少。另外，由于COPD患者长期缺氧，肺小血管发生挛缩及重塑[5]，导致肺小血管的数目及面积均减少。本研究显示，与对照组相比，COPD患者的％CSA5和％CSA均较低，当％CSA5为0.65％时，诊断的敏感度和特异度分别为88％和71。与既往研究相比，笔者选取了与COPD组年龄、性别相匹配的对照组，进一步证实了COPD会导致肺小血管数目及面积的减少，并计算出了诊断的最佳阈值，为临床诊断提供了新思路。
2．COPD患者PFT与％CSA的相关性：
除了上述原因外，肺小血管减少会导致COPD患者肺灌注减低甚至出现肺动脉高压，使其肺功能下降，从而加重COPD严重程度。本研究显示COPD患者的CSA与FEV1/FVC和％FEV1均呈正相关，即COPD患者的FEV1/FVC和㑇1越小，其CSA也越小。这个结果进一步说明了肺小血管的狭窄、破坏与肺功能密切相关[5]，CSA5可以成为反映COPD患者肺功能变化的指标之一。
3．CSA与COPD严重程度的关系及各亚组间的比较：
基于MSCT胸部平扫测得的％CSA在经过和肺截面积校正后，消除了患者胸部体型的影响。本研究显示，随着COPD严重程度的增加，CSA5越来越小。这说明随着疾病进展，患者肺小血管床的破坏越发严重，肺小血管数量及截面积均减小，使用MSCT测量％CSA5在一定程度上可以评估COPD的严重程度。国外一些研究也证明％CSA5与肺气肿的进展呈显著的负相关[5,7]，甚至可以反映COPD是否同时合并肺动脉高压。本研究直接利用PFT对COPD患者进行严重程度的分级，并证实了各等级之间COPD患者的％CSA5差异有统计学意义。其中COPD重度组患者与对照组％CSA5的差异性更明显，而轻度组患者与对照组差异无统计学意义，主要是由于本研究是回顾性的，而收住入院的COPD患者往往病情较重，因此COPD轻度患者的人数较少。另一方面，这也说明轻度患者肺小血管改变与健康人相比差异可能还不够显著，但是随着疾病的进展，这种差异会越来越明显。今后还将搜集更多该类患者的资料，进一步分析其％CSA5与COPD严重程度的相关性。
4．肺小血管大小的选择原则：
肺小血管大小的选择是定量分析肺小血管％CSA的重要因素。本研究显示，CSA虽然和肺功能有一定相关性，但在反映COPD严重程度上的效果不如％CSA5，这是因为截面积5mm2的肺小血管既包括肌性血管，也包括弹性血管，5~10mm2之间的肺小血管几乎均为弹性血管[5,7]，而我们所指的肺小血管的改变主要发生在肌性血管，COPD疾病进展主要影响截面积5mm2的肺小血管，使其发生形态学改变[9]。另一方面，直径2mm的小气道狭窄或阻塞是COPD的特征之一[10]，而与这些小气道伴行的小血管截面积5mm2，因此最能够反映出COPD患者肺小血管的改变[7]。国外研究也显示，不管是衡量肺气肿[5]，还是反映肺高压的严重程度[8]，抑或是评估肺灌注[9]，CSA的效果均不如％CSA5。这些研究都说明，COPD患者的肺小血管改变主要累及亚段以下的小血管[13]。
二、本研究的局限性
第一，本研究中一些患者还并发了其他肺部疾病，如未影响图像测量的肺纤维化、支气管扩张等，但目前还没有研究指出这些肺部疾病是否会对肺小血管改变产生影响，因此未来还需要进行相关研究来阐明这些关系。第二，该研究为回顾性研究，可能导致入选患者存在一定程度偏倚。在对照组的选取过程中，由于未进行肺功能检查，并不代表他们的肺功能就是正常的。但即便有异常，也很轻微，并不会对结果产生影响。
综上所述，COPD患者的％CSA5和％CSA与肺功能有一定的相关性，CSA5可作为反映COPD严重程度的指标，利用MSCT定量测量肺小血管的截面积在评估COPD严重程度中具有重要价值。
利益冲突
利益冲突 本研究过程和结果均未受到相关设备、材料、药品企业的影响
参考文献（略）
（收稿日期：）
（本文：张琳琳）
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