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  • CT定量评估慢性阻塞性肺疾病患者肺功能的研究进展
  •   ,COPD)是一种临床常见的、可预防和可治疗的疾病,慢性咳嗽、咳痰、气短等呼吸道症状和不可逆性气流受限是其主要表现,最终导致呼吸衰竭是其主要病因,并且病死率很高。肺功能检查(pulmonary

      随着CT硬软件技术的快速发展,CT在功能成像方面有了很大的进步,不仅能直观地显示肺组织的形态与结构,并且可以反映其生理功能的变化,很大程度上拓展了CT的研究及应用领域。本文就CT定量技术评估COPD患者肺功能的研究进展做一综述。

      COPD与慢性支气管炎和肺气肿有密切关系。当慢性支气管炎、肺气肿患者PFT出现持续性气流受限时,即可诊断为COPD,此病是一个全球性的健康问题,是呼吸系统慢性疾病发病率和病死率升高的主要原因,在全世界死亡原因中排第4位。因而,如何对COPD进行预防及早诊断、早治疗已成为健康问题必须面对的挑战。PFT是确定气流是否受限的首选检查,对COPD的诊断、严重程度的评估、病程的进展、预后及治疗疗效的评判等都具有重要意义,但由于双肺代偿能力强大,只有肺组织严重时,PFT才会出现异常。自从CT发明问世及临床大量应用开始,如何利用CT技术进行肺功能的分析一直都是众多学者的研究方向,特别是最近几年,随着CT软硬件技术的高速发展,如何将CT定量技术及计算机技术两者相结合并应用于各类肺部疾病的早期诊断及肺功能测定已成为当前国际上研究的热点,研究表明CT不单能够对肺部病变进行精确的定位、定量,而且还能够较准确地反映肺功能状况,为肺部疾病的诊断及肺功能的测定提供一个全新的方法,更好地指导临床对肺部疾病进行早期诊断及治疗。

      随着CT技术的快速发展,其空间分辨率高且便捷、无创,很好地辅助了COPD的诊断,且能够准确发现病变部位、分布情况和严重程度,比PFT更。肺部疾病检查中,CT已成为肺部疾病的首选检查方法,CT图像能够准确地反映双肺组织的形态与结构异常,对病变进行精确的定位,而且通过定量指标的测定,对患者肺功能情况作出比较准确的评价,具有准确性、操作性及重复性强的特点,并且形态与功能兼得、定量与定位兼顾,为临床肺部疾病的诊断、病程进展的预测、治疗疗效的评估提供更为详实的信息。目前,利用CT技术快速诊断肺部疾病变得更加普遍与方便,尤其是不能配合肺功能检查(如昏迷)的患者。在COPD的诊断方面,CT不但能直观地显示肺气肿的程度和,并可利用软件对病变进行精确的定量测量,具有较高的性及性。

      2.1视觉评分法评估肺功能:视觉评分法是依靠影像科医生对CT图像进行主观评判及分级的半定量方法。通常选取主动脉弓、气管隆突及右膈上2mm水平这三个层面行高分辨率CT(HRCT)扫描,以这三个层面分别代表上、中、下肺野,再根据低衰减区范围大小、严重程度及肺气肿指数等指标对肺功能进行评估,做出评价并记分和分级。这种视觉半定量评分法简单易实行,对计算机软件要求也不高,结果与PFT检查有一定的相关性,是以往最早利用CT技术评估肺功能的方法,但该方法受阅片医师主观影响很大,不同阅片者的诊断意见差异性大,准确性较低,且该方法仅选用少数几个层面代表整体肺组织来进行肺功能评估,存在一定片面性。Rikxoort等的研究表明,基于CT的视觉评分法对诊断肺气肿的性及性都不高,尤其对早期轻度肺气肿检出率很低,视觉评估与客观评估在结果上存在显著差异;Kim等也发现,采用主观视觉评分法对肺气肿严重程度的分级与大体病理相比存在差异,主观视觉评分法或多或少地低估或高估了肺气肿的严重程度。该方法虽然简单易操作,但受主观影响大、重复性差、评估的准确性低,故半定量视觉评分法评估肺功能的价值有限。

      2.2肺容积测定评估肺功能:PFT是临床上测定肺容积的主要方法,也是诊断COPD的首选检查。CT肺容积测定主要是行全肺双相(深吸气相及深呼气相)连续容积扫描后,然后通过计算机后处理软件,利用阈值设定、肺叶分割和容积重建(VR)等后处理技术对肺部图像进行重建,将肺组织与胸壁、气管、纵隔、心脏等进行分割,得到肺组织三维模型并通过后处理软件对肺容积指标[如深吸气末容积(Vin)、深呼气末容积(Vex)等]进行定量测定。深吸气末图像常见的表现是气管管壁增厚、肺气肿及支气管扩张,反映的是肺组织的形态学改变;深呼气末图像常见的表现是局限性低密度影,即空气潴留征。在运用CT肺容积测定法评估肺功能的研究中,Pauls等的研究证明了CT肺容积测定的方法可用于肺气肿诊断,并且其对肺气肿的分级与PFT检查具有很好的一致性。而文献的研究结果表明,CT肺容积测定中Vin、Vex等指标与PFT检查中肺总量(TLC)、残气量(RV)等相关性较好,并且CT肺容积测定具有操作简便、可重复性强的特点,因此CT肺容积测定可以被用于PFT评估肺功能的补充。

      2.3定量密度评估肺功能:肺密度测定的方法评估肺功能,常常指的是全肺平均密度(MLD),MLD是肺组织、血液量、肺内气体、血管外液等综合密度的反映,通常用平均CT值来表示其大小。现代计算机肺功能软件可以对指定层面、特定肺叶或全肺进行MLD测定,定量地反映呼吸时肺组织的变化情况,从而更好地指导临床。局部感兴趣区法(ROI)和肺密度软件自动评估法是常用的MLD测定方法,ROI法简单、方便,但容易出现主观差异和抽样误差,后者则弥补了这些缺陷。文献的研究表明慢性支气管炎、肺气肿、肺间质纤维化患者全肺及局部肺密度的变化与PFT指标第1秒用力呼气容积(FEV1)/用力肺活量(FVC)、FEV1%及RV等相关性较好,能够较准确地预测COPD患者肺通能情况,具有广阔的临床运用价值。黄毅华等研究表明COPD患者和健康人的肺密度指标都与PFT指标相关性良好,而且COPD患者肺密度指标变化更明显,MLD与PFT指标FEV1、FVC及FEV1/FVC存在正相关,RV/TLC具有负相关,更加说明了CT肺密度定量法可较准确地反映COPD患者肺功能情况。

      2.4像素指数和像素直方图测定:某一阈值范围的像素与全肺总像素的比值称为像素指数(pixelindex,PI),又称密度遮盖或阈值界定。当选取特定阈值范围时,低于该阈值的区域就会自动出来。根据其数值即可绘成像素直方图,简单、直观地显示出各阈值范围内的肺组织占全肺的百分比。阈值的选取是像素指数和像素直方图定量研究肺功能的关键,不同的疾病采用的阈值大小不同,后处理分析软件根据像素指数所制成像素直方图也有所差异,通过像素指数及像素直方图能够大致了解不同像素区间肺内的分布情况及通能的改变,从而客观反映病变的范围及其严重程度。Müller等将不同像素范围所占全肺面积与大体病理进行对照研究认为,定量肺气肿及重症肺气肿最佳的CT值分别是-910Hu和-960Hu。Fan等在吸气末对肺气肿患者进行像素指数和像素直方图定量测定,前世死因测试同样将结果与病理标本进行对照研究,得到了相似的结论。像素指数和像素直方图通常用于肺气肿的定量研究,其呼气相CT各阈值与常规PFT参数具有较好的相关性,能够用于肺气肿患者的早期诊断。

      2.5气管定量测量评估肺功能:肺实质、气管及肺血管的慢性炎症是COPD的特征性改变,由于长期反复的炎症刺激导致中性粒细胞大量聚集和活化,继而中性粒细胞弹性蛋白酶等生物活性物质引起慢性黏液高分泌状态,肺实质并引起气管管壁增厚、狭窄。利用多层螺旋CT技术及计算机后处理可以准确重建管及支气管,并对病变气管厚度、管腔面积及管壁内外径等指标进行测量,进而对其肺功能进行定量评估。COPD患者气管改变主要发生在外周小气管,当前利用CT技术对气管的定量研究尚在起始阶段,且直接定量研究小气管技术尚不完善,因此研究中多以大气管来间接粗略地反映小气管病变。研究表明,CT对气管改变的研究对COPD的诊断具有重大意义,它能够清晰地显示肺组织、气管分布和气管狭窄的程度,而且与支气管镜、PFT指标的相关性较好。CT气管定量测量不仅能够比较准确地评估预后并评判患者肺功能,并且有助于更深一步探究COPD气管重塑的机制,是当前最方便、最客观、最准确定量气管病变的检查方法,是传统支气管镜和PFT所无法相比的,具有非常高的诊断价值及研究价值,可广泛用于COPD的临床研究。

      证明患者是否存在气流受限主要依靠PFT检查,这也是诊断COPD的金标准,但此方法存在诸多缺陷。常规PFT无法评估单侧或局部肺组织和功能受损情况,只能评估两肺的总体情况,而CT肺功能测定则可通过计算机软件对单侧或者局部感兴趣区进行分析测定,解决上述问题;常规PFT不光反映肺内气体容积的改变,还包含气管及口腔的气体,而CT测定则可运用肺功能软件去除这些气体干扰,使检查更接近实际值,结果更为客观;常规PFT仅能反映肺功能受损程度,无法显示肺内病变的分布及范围,而CT肺功能测定则可定位与定量兼顾,形态与功能兼得;常规PFT对患者呼吸配合的要求很高,许多患者配合差,直接影响检查结果,甚至检查失败,特别是昏迷或者呼吸功能严重受损的患者,而CT扫描则相对容易得多,绝大多数患者都能很好地配合医生,检查的成功率高。

      CT定量肺功能技术在很大程度上弥补了PFT检查的不足,它的特点是直观、方便、,可重复性好,准确性高,对患者依赖性小。当患者不能耐受或无法配合常规PFT检查时,可利用CT定量技术较准确地对其肺功能作出评估。相信随着CT硬件的不断更新和功能后处理软件的不断完善,肺功能成像技术将会在临床上获得十分广阔的应用前景及研究价值。

      来源:张田宝,秋. CT定量评估慢性阻塞性肺疾病患者肺功能的研究进展[J]. 实用医学影像, 2017(4):339-342.

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