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编号:10242872
全肺与选择性三个层面CT扫描在定量检测肺气肿上的可比性研究
http://www.100md.com 《宁夏医学杂志》 1999年第11期
     作者:张锦 三鸣理光 酒井植树 川上贤三 久野建志

    单位:张锦:宁夏医学院附属医院呼吸内科,宁夏 银川 750004;三鸣理光,酒井植树,川上贤三,久野建志:日本京都大学呼吸疾患研究所,日本京都

    关键词:电子计算机体层;肺气肿

    宁夏医学杂志991101 摘要 目的 本设计是在全肺CT扫描基础上,选择具有代表上、中、下肺野3个层面的CT扫描,用于对应全肺层面的CT扫描在定量检测肺气肿上的贴切性研究。方法 选择-960HU作为区别正常肺密度区与肺低减损区的临界值,利用已有的计算机程序对55例(慢性阻塞性肺疾患38例,健康对照组17例)临床资料进行分析,确定肺低减损区占肺层扫描面积总和的百分比,并与3个层面的肺减损区百分比做比较。结果 3个肺层面与全肺层面肺低减损区百分比(LAA%)的相关系数为0.991,在肺扫描结果与肺功能相关性研究方面,3个层面的肺低减损区百分比,3LAA%与肺功能FEV1%,FEV1/FVC%,DL/VA显示出很好的相关性,相关系数分别是-0.827、-0.793、-0.756,与全肺层面时的相关系性无差别(r=-0.819,-0.789,-0.753;P<0.001)。结论 用3个层面肺扫描在定量检测肺气肿改变方面基本上可达到全肺扫描同样的结果。
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    中图分类号 R563.3 文献标识码 A

    The comparison using the 3 chest CT scanning sections and whole chest scanning in detecting pulmonary emphysema

    ZHANG Jin,et al.

    (Dept.of Respiratory Diseases,Affiliated Hosp.of Ningxia Med.Coll.,Yinchuan 75004,China)

    Abstract Objectives Several studies have validated digital matrix of density areas in chest CT scanner for the quantification of pulmonary emphysema.This feasibility study was based on the whole lung setions and compared 3 section scanning that were selected for upper,middle,and lower lung zones with whole lung sections in quantification of emphysema.Methods The threshold of -960 was selected to distinguish the normal lung density areas from low attenuation ones by using previously developed a computer program for detecting 55 clinical data.Whole lung lower attenuation area percent was determined and compared to percentage of 3 section lung emphysema.Results Correlations between 3 section lung and whole lung scanning in lung attenuation areas (LAA%) was 0.991, P<0.001.When correlation between CT parameters and lung function test were evaluated,LAA% of 3 section lung showed good correlation with FEV1%,FEV1/FVC%,and DL/VA(r=-0.827,-0.793,-0.756;respectively) as the whole lung scanning were (r=-0.819,-0.789,-0.753).Conclusions Estimation of whole lung emphysema can be elementaryly determined by using 3 section lung scanning.
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    Key words Computer tomography;Pulmonary emphysema

    肺气肿是病理形态学上的诊断,临床诊断主要依靠症状、体征、胸片和肺功能,生前准确定量检测是困难的。近年来利用电子计算机CT扫描技术,生前定量诊断肺气肿已成为可能[1,2]。许多资料证实,肺CT扫描结果同肺气肿病理形态改变密切相关[3~6〕。目前,要使胸部CT扫描成为肺气肿流行病学代用工具,尚需要做很多工作。肺气肿是异源性疾病,气肿样改变在肺组织中分布不规则,据此选择某些层面可以提供等同于全肺层面在显示肺气肿方面的情况。为了做到能对整个肺的气肿严重程度的估价,理论上做全肺扫描较好;但辐射量及耗资较大,尤其作为长期追踪观察某一特定因素对气肿的影响,估计疾病的自然病程,疾病的遗传表型以及治疗的干预的观察将受限。那么,采用多少层面才能最好地反映出全肺的气肿面貌,本文即在原有研究基础上[7],对比选择具有代表上、中、下肺野3个层面肺扫描与全肺扫描CT指标的相关性,以及它们分别与肺功能检查的相关性,试图证实三个层面肺扫描在显示肺气肿改变上的可行性。
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    1 材料和方法

    1.1 资料来源:选择回顾性资料55例,其中慢性阻塞性肺疾患(COPD)38例,健康对照组17例,两组间的生理学指标见表1。两组均在日本京都大学胸部疾患研究所做CT检查。COPD的诊断根据症状、体征、胸部平片与肺功能,符合ATS COPD的诊断标准[8],对照组,无吸烟史为同期做体查无心肺疾患并且肺功能检查正常者。

    表1 对照组及COPD患者生理学指标的比较(±s)

    对照组(n=17)

    COPD组(n=38)

    年龄(Yr)

    58.8±7.90
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    63.56±8.57

    FRC(ml)

    2360±665

    3652±1007*

    RV(ml)

    1443±377

    2629±880*

    TLC(ml)

    4628±1089

    5771±1164*

    RV/TLC
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    31.29±4.36

    45.57±11.46*

    FEV1.0/FVC%

    80.88±5.60

    45.45±11.28*

    DLco/VA

    5.41±1.08

    3.73±1.17*

    注:*P<0.01

    1.2 肺功能检查:肺功能检查与CT扫描同日进行。检测第一秒率(FEV1%)及FEV1同用力肺活量(FVC),计算FEV1/FVC%,肺容量测定采用氦稀释法(功能残气量FRC,残气RV和肺总量TLC),一氧化碳弥散量(DLco)使用CHestac-65V(Chest Corp.Tokyo,Japan)测定。
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    1.3 胸部CT扫描:选用X-Vigor扫描器(Toshiba,Japan),10mm间隔层面,取仰卧位,深吸气相。全肺层扫描由肺尖至肋膈角,3个层面扫描选取主动脉弓上1cm、气管隆突下1cm、横膈上3cm。扫描资料储存于光盘并传输至个人电脑(Macintoshi Ⅱai,Apple Computer,CA),做如下处理。首先,辨认出肺野、纵膈、胸壁组织,其临界值为-200Hounsfield Unit(HU)。区分正常肺组织与肺低减损密度的阈值是-960(HU),低于-960(HU)标志着有气肿样改变。-960(HU)做为划分正常肺野与肺气肿的临界值,是低于正常人肺野值平均数的一个标准差[7]。CT扫描所测量的肺容积(CTLV)及肺低减损区容积(LAA)是按照每个层面的面积(cm2)乘以层厚1cm得出,从肺尖到肺底的整个肺容积就等于每个层面的容积这和。同样,所有层面低减损区容积相加即可得到总肺减损容积(LAA)。肺减损百分比(LAA%)=LAA/CTLV×%(见图示1)。3个层面的肺容积及肺低减损区的计算已由先前的研究所描述[7]
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    图1 CT扫描流程图

    1.4 统计学处理:组间差异采用F检验、ANOVA(analysis of variance),Stat View 4.1(Abacus Concept Inc.Berkeley,CA)用于线性回归分析作为CT参数与肺功能的相关性检验。

    2 结果

    2.1 对照组及COPD组的年龄及肺功能状况(见表1)

    对照组与COPD组的生理学参数之间,除年龄外均有显著性差异P<0.01;COPD患者残气(RV)、肺总量(TLC)、功能残气量(FRC)及残气占肺总量之比(RV/TLC)均高于对照组;而第一秒呼出气量与用力肺活量之百分比FEV1.0/FVC%,一氧化碳弥散量与肺泡通气量之比均明显低于对照组。

    2.2 全肺层CT扫描定量检测肺气肿样改变:对照组与COPD组间CT参数的分析(见表2)
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    表2 两组间全肺层CT参数的比较(±s) 分组

    CTLV(ml)

    LAA(ml)

    LAA%

    对照组

    4108±756

    531±305

    12.63±6.8

    COPD组

    5092±781*

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    50.51±11.1*

    两组间的CT肺容量(CTLV),肺低减损量(LAA),及肺低减损百分比(LAA%)均有差异(P<0.05),说明CTLV,LAA及LAA%同肺功能一样能反应出肺气肿状态。

    2.3 3层与全肺层CT参数同肺功能的相关性比较(见表3)表3 COPD组、对照组3层和全肺层CT值

    与肺功能的比较(r) 相关性

    3个肺层

    全肺层

    CTLV/TLC

    0.831
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    0.847

    LAA%/FEV1/FVC%

    -0.827

    -0.819

    LAA%/DL/VA

    -0.756

    -0.753

    LAA/RV

    0.795

    0.763

    LAA/FRC

    0.829
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    0.815

    3个肺层和全肺层CT参数与肺功能的相关性在两组间无差异(P<0.05),显示出选择性3个肺层面CT扫描在反映肺气肿的程度上同全肺层扫描具有同样的功效。图2显示出LAA%3(3个肺层的LAA%)与LAA%(全肺层LAA%)的关系。

    图2 三个层面与全肺层面LAA%的相关性

    3 讨论

    对于肺气肿自然发展的许多重要流行病学问题,人们一直试图在寻求一种能像病理学显示肺气肿那样的手段在生前研究它,CT扫描技术在定量检测肺气肿方面具有独到之处。Muller及Morrison[3,4]研究表明:肺气肿的病理形态学分数同CT计量分数(肉眼观察及计算机密度分辨法)均获得良好的相关性r=0.90;若将CT扫描作为肺气肿流行病学的代用工具,采用多少层面最好,Wrigh等[9]曾经对手术切除的肺标本作气肿分数分级,并将上下肺叶的气肿分级同全肺气肿分级值作比较。这个资料显示上下肺叶同全肺叶的气肿分数具有良好的相关性,尽管下叶气肿分数较上叶气肿分数略低,从病理学角度上探讨了只用上叶,或下叶来计算全肺气肿分值的可行性。Archer等[10]依据肺密度技术,对CT定量肺气肿所需的最少层面作统计,选择1个、3个、4个、5个不同的CT层面同全肺层面的气肿分数作对比。结果显示:当选择3个层面的CT扫描同全肺扫描的气肿分数差别是最小0.01%±1.11,能比较准确的反应全肺气肿情况。在先前的研究中[7],3个层面的肺气肿分数LAA%同用人工方法辨认的数值具有很好的相关性(r=0.996,P<0.001)。本项研究中,首先将对照组和COPD组CT各指标加以检测(表2),从而说明这个方法能够计量出肺气肿的状况,接着显示3个层面与全肺层面的CT参数检测值(表3),以及两者LAA%(代表肺气肿严重程度的计量值)相关性(r=0.991,P<0.001),说明了使用3上CT层面可获得同全肺层面几乎同样可靠的定量结果。通过对3个层面及全肺层面与肺功能的相关性研究,更进一步说明3个层面在定量检测肺气肿方面的可行性。
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    CT定量检测肺气肿的方法有多种[3,4,6,7],这些方法中使用的CT机能在今后尚需要标准化。然而,目前就其每一种方法而言,在显现肺气肿上都是可信的,确立CT作为肺气肿流行病学上的应用,首先要考虑到肺气肿是不规律分布的。怎样才能以最少的肺CT样本反应出整个肺气肿的严重状况,是人们尚待解决的问题。本项研究在此方面作了初步的探讨,并显示利用3个层面肺CT扫描,在生前估量肺气肿的严重程度上同全肺层面CT扫描一样具有可靠性。

    参考文献

    [1] Hayhurst MD,Macnee W,Flenley DC,et al.Diagnosis of pulmonary emphysema by computed tomography[J].Lancet.1984,2:320~322

    [2] Bergin C,Muller N,Nichols DM,et al.Am Rev Respir Dis,1986,133:541~46
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    [3] Muller NL,Staples CA,Miller RR,et al.Density mask.An objective method to quantitate emphysema using computed tomography[J].Chest,1988,94:782~78

    [4] Morrison NJ,Abboud RT,Ramadan F,et al.Comparison of single breath carbon monoxide diffusing capacity and pressure volume curues in detecting emphysema[J].Am Rev Rspir Dis,1989,139:1179~1187

    [5] Morrison NJ,Abboud RT,Muller RR,et al.Pulmonary capillary blood volume in emphysema[J].Am Rev Respir Dis,1990,141:53~61
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    [6] Kuwano K,Matsuba K,Ikeda T,et al.The diagnosis of mild emphysema:correlation of computed tomography and pathology scores[J].Am Rev Respir Dis,1990,141:169~178

    [7] Sakai N,Mishima M,NIshimura K,et al.An automated method to assess the distribution of low atenuation areas on chest CT scans in chronic pulmonary emphysema patients[J].Chest.1994,106:1319~1325

    [8] American Thoracic Society.Definitions,Epidemiology,Pathophysiology,Diagnosis,and Staging[J].Am J Respir Crit Care Med.1995,152:578~583
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    [9] Wright JL,Barry W,Pare PD,et al.Ranking the severity of emphysema on whole lung slices[J].Am Rev Respir Dis,1986,133:930~931

    [10] Archer DC,Cobloritz CL,Norman G,et al.CT quantification of emphysema:how many sections is enough Radiology,1992,185(p):242

    责编:杨自革

    (收稿:1999—04—14 修回:1999—06—22), 百拇医药