慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)是一种危害人类健康的常见病、多发病，严重影响患者的生命质量，病死率高并给患者、家庭及社会带来沉重的经济负担[1]。定量描述COPD患者的肺功能(pulmonary function tests,PFT)状态至关重要。多排螺旋CT对于肺气肿患者全肺体积的测量及其与PFT对照研究文献报道较多[2]，但多排螺旋CT测量肺气肿肺叶分布及其与PFT关系的研究鲜见，且结果不一致[3]。本研究通过CT容积扫描结合SYNAPE 3D自动测量软件，将全肺及各肺叶肺气肿容积百分比(percentage of low attenuation volume,LAV%)与常规PFT检查结果进行对照，旨在探讨CT定量评估肺气肿的能力。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选择2017年1月—2018年6月河北医科大学第一医院呼吸内科收治的行CT平扫的COPD患者31例，其中男性25例，女性6例，年龄52～85岁，平均(68.32±8.40)岁，体重指数16.90～29.76，平均23.80±3.26。患者符合下列标准：①CT扫描可见肺气肿；②吸入支气管扩张剂后第1秒用力呼气量(forced expiratory volume in 1 second,FEV1)/用力肺活量(forced vital capacity,FVC)<70%；③没有其他疾病引起的肺实质破坏；④CT图像质量优良，没有伪影。排除标准：①既往胸部手术史；②肺不张、大面积肺部感染、胸腔积液、肺内直径≥2 cm的实质性病灶；③听力障碍，无法配合检查指令的患者。

本研究经医院伦理委员会批准；受检者均签订知情同意书。

1.2 PFT检查 患者取端坐位静息状态，应用德国JAEGER公司Master-Screen-Diff肺功能仪测定PFT。测量指标包括FVC、FEV1,计算FEV1/FVC,FEV1实测值与预测值百分比(percentage of the forced expiratory volume in 1 second predicted value,FEV1%),残气量与最大肺总量之比(residual volume/total lung capacity,RV/TLC),一氧化碳弥散量(percentage of the diffusing capacity for carbon monoxide per liter of lung volume predicted value,DLco%)。CT检查与PFT检查时间间隔在1周内。

1.3 CT扫描 应用GE lightspeed VCT 64排128层CT扫描仪，扫描前认真训练患者深吸气末屏气。受试者取仰卧位，双手抱头，头先进扫描体位，不使用对比剂，于深吸气末屏气由肺底至肺尖扫描。扫描参数：管电流30～120 mA，管电压120 kV，FOV 380 mm，层厚5 mm，扫描范围从肺尖至膈肌，重建间隔5 mm，准直器宽度64 mm×0.625 mm，机架旋转速度0.8 s，肺窗及纵隔窗重建，使用标准算法，原始数据重建厚度为0.625 mm。

1.4 图像分析 肺气肿定量分析：将CT图像数据传至三维容积测量系统(SYNAPSETM version 4.4，Fujifilm Medical System,Tokyo Japan)工作站，对深吸气末0.625 mm层厚的横断图像进行分析。该软件自动将图像中肺组织与其他组织(胸壁、气管、肺门大血管、纵隔、心脏等软组织)提取分离出来。肺组织的测量阈值为-1 024～-200 Hu,设定密度<-950 Hu[4]为肺气肿区域,软件自动勾画出两肺及密度衰减区, 自动计算出全肺、右肺、左肺及每个肺叶肺气肿的LAV%(图1)。参照张雨洁等[5]的标准，以 LAV%=15%为界限,将 COPD 患者分为2组,即轻度肺气肿组及重度肺气肿组。

1.5 统计学方法 应用SPSS 19.0统计软件分析数据。非正态分布计量资料[以M(Q25，Q75)表示]比较采用秩和检验；相关性采用Pearson相关分析。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 肺气肿型COPD患者PFT指标 肺气肿型COPD患者的FEV1/FVC为34.12～68.85，平均51.50±10.81；FEV1%为24.00～113.30，平均58.95±25.01；RV/TLC为31.71～65.66，平均49.81±9.87；DLco%为18.90～104.50，平均62.11±19.98。

2.2 各叶LAV%与PFT的相关性 两肺下叶、左肺及全肺的LAV%均与气流受限参数(FEV1/FVC)呈弱负相关(P<0.05)，双肺上叶、右肺中叶、右肺的LAV%均与气流受限参数(FEV1/FVC)无相关性(P>0.05)；右肺、左肺、右肺上叶、左肺上叶及全肺的LAV%与弥散功能(DLco%)呈高度负相关(P<0.05)，右肺中叶及两肺下叶与弥散功能(DLco%)呈中等程度负相关(P<0.05)；所有定量CT测量参数与FEV1%及RV/TLC无相关性(P>0.05)。见表1。

2.3 轻度肺气肿组与重度肺气肿组LAV%比较 重度肺气肿组全肺、右肺、左肺及各肺叶的LAV%显著高于轻度肺气肿组，差异有统计学意义(P<0.05)，见表2。

3 讨 论

COPD是一种以持续气流受限为特征的可以预防和治疗的疾病，其气流受限多呈进行性发展，与气道和肺组织对烟草烟雾等有害气体或有害颗粒的慢性炎症反应增强有关[1]。在活体中肺气肿的定量分析对于理解疾病自然病史、确定疾病范围、评价疗效均非常重要。

PFT检查仍然是诊断肺气肿的金标准，也是最常用的诊断肺气肿的方法，但它只能提供总体PFT，不能提供各个肺叶的PFT情况。COPD患者单独使用PFT评估病情具有局限性，不能全面反映COPD患者的疾病情况，具有相似气流受限的COPD患者可能会有着不同的临床症状、不同的胸部影像学特征、不同的预后与并发症。

随着MSCT空间分辨率的不断提高及后重建技术的日益完善，MSCT评估COPD的相关参数亦逐步丰富，结合SYNAP 3D图像后处理技术，MSCT能够早期发现肺气肿，定量分析肺气肿的总量，对肺气肿在各叶的分布也能作出定量评估。在CT扫描图像中，肺气肿的特征是CT值减低区，关于肺气肿的CT阈值，先后有很多文献报道，Zaporozhan等[4]将多排CT与PFT进行对照研究，提出了CT阈值-950 Hu为肺气肿的标准。Wang等[6]研究结果显示呼气相CT检查时，CT值<-930 Hu相当于吸气相CT检查时CT值<-950 Hu。一些研究也采用了吸气相CT值-950 Hu的阈值标准[7-8]。故本研究采用了吸气相CT值-950 Hu的阈值为诊断肺气肿的标准。

文献报道肺气肿的全肺或各肺叶LAV%与FEV1/FVC呈高度相关性[3,9-11]。但有研究结果显示两者有较弱的相关性[12-14]。本研究结果显示，肺气肿的全肺LAV%与FEV1/FVC呈弱相关性，两肺下叶及左肺LAV%与FEV1/FVC也呈弱相关性。表明两肺下叶肺气肿对FEV1/FVC的影响更大[15]。LAV%与FEV1/FVC弱相关的原因可能是：FEV1是通过测定整个呼吸道的气流量间接反映PFT状况的，而CT评价肺气肿是通过测量终末细支气管远端(包括呼吸细支气管、肺泡管、肺泡囊及肺泡)的气道弹性降低，肺体积增大、过度充气和膨胀，同时伴有肺泡壁破坏。由于两者反映的解剖部位不同，故两者可能无相关性。

Ostridge 等[16]发现肺的弥散功能(DLco%)与全肺LAV%有较强相关性。Saitoh等[17]发现DLco%与右肺、全肺及两肺上叶LAV%有较强相关性，而左肺及每个肺叶的LAV%与DLco%无相关性或仅有弱相关性。本研究结果显示，右肺、左肺、全肺及各肺叶LAV%与DLco%有强至中等程度相关性。与上述文献报道基本一致。由于DLco%反映的是肺泡结构是否完整，故与肺CT的LAV%评分有较好的相关性。但Saitoh等[17]还发现RV/TLC与右肺、左肺、全肺及每个肺叶LAV%有中等相关。而本研究结果显示，全肺及各叶LAV%与RV/TLC无相关性。这种不同可能是由于技术因素所致，CT密度测量不仅受应用百分数、密度阈值的影响，还受图像重建方法、层厚、患者吸气水平、研究中心(单位)、重力及辐射剂量的影响[18-20]。

杨士芳等[21]研究结果显示，当肺气肿指数≥15%时COPD急性加重的风险随LAV%增加而增加。本研究结果显示，重度肺气肿组全肺、右肺、左肺及各肺叶的LAV%显著高于轻度肺气肿组。表明CT测量肺气肿指数LAV%对于鉴别肺气肿的严重程度具有重要价值。

本研究的限度首先是单一单位的患者数量较少，可影响结果，需要进行较大数量的患者研究；另一个限度是肺气肿患者的配合也可对结果产生影响，肺气肿程度的不同可能反映呼吸能力及用力呼吸程度的不同。

综上所述，COPD患者的肺气肿CT测量与DLco%有明显的相关性，与FEV1/FVC有弱相关性。CT提供了一种研究COPD患者PFT受损的定量及形态学研究方法。

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The correlation analysis between CT volume parameters and pulmonary function test in emphysema-type chronic obstructive pulmonary disease patients

LIU Zhai1, JIA Li-zhuo2, HE Li1, REN Qing-yun1*, LI Zhu3

(1.Department of Radiology, the First Hospital of Hebei Medical University, Shijiazhuang 050031, China； 2.Department of Nuclear Medicine, the First Hospital of Hebei Medical University, Shijiazhuang 050031, China； 3.Department of Respiratory Medicine, the First Hospital of Hebei Medical University, Shijiazhuang 050031, China)

[Abstract] Objective To analyze the relationship between percentages of low attenuation volume(LAV%) and pulmonary function test(PFT)， and to explore the diagnostic value of LAV% in the quantitative emphysema assessment by using computed tomography(CT) and the 3D Synapse software. Methods Thirty-one patients with emphysema-type chronic obstructive pulmonary disease underwent CT examinations with a 64-detector-row CT scanner and pulmonary function tests. For the quantitative assessment, LAV% of whole lung, right lung, left lung, and each lobe were obtained using the 3D Synapse software. The relationship of LAV% and PFT parameters was analyzed. Then all the patients were divided into two groups on the basis of LAV%=15% ，which were the mild emphysema group(n=23) and the severe(n=8), LAV% in whole lung, right lung, left lung, and each lobe between the two group was compared. Results The LAV% of both lower lobes, left lung and whole lung were weakly, negatively correlated to airflow limitation parameter(ratio of FEV1 to forced vital capacity)(P<0.05). LAV% of right lung, left lung, both upper lobes and whole lung showed highly negative correlations with diffusing capacity(P<0.05), and LAV% of right middle and both lower lobes were moderate negative correlations with diffusing capacity(P<0.05) . The LAV% of whole lung, right lung, left lung, and each lobe in patients with severe emphysema-type COPD group was larger than in mild emphysema-type COPD group(P<0.05).Conclusion LAV% of the emphysema-type COPD was correlated to pulmonary function test. The change of pulmonary function test can be reflected effectively by the LAV%.

[Key words] pulmonary disease, chronic obstructive； pulmonary emphysema； tomography, X-ray computed

[中图分类号]R563.9；R814.42

[文献标志码]A

[文章编号]1007-3205(2018)12-1433-05

[收稿日期]2018-08-06；

[修回日期]2018-09-04

[基金项目]河北省医学科学研究重点课题(20170065)

[作者简介]刘斋(1978-)，女，河北辛集人，河北医科大学第一医院副主任医师，医学学士，从事医学影像诊断研究。

*通讯作者。E-mail：ren_qingyun@163.com

(本文编辑：赵丽洁)