呼吸门控下肺功能成像的临床应用*
作者：韩萍 许景红 杨帆 冯敢生
单位：同济医科大学附属协和医院放射科， 武汉 430022
关键词：计算机断层扫描；肺密度；肺功能
同济医科大学学报990227 摘要 为检测呼吸门控的准确性、了解定量的CT资料与肺通气功能的相关性，对患者组40例和对照组20例行临床肺通气功能检查、Pulmo CT肺活量(VC)检测和呼吸门控下螺旋CT扫描。应用评估软件测定肺区平均CT值及像素指数(PI)。分析它们在各组间的差异及与肺通气功能的相关性。结果显示：Pulmo CT检测的VC和临床测定的VC无显著性差异(P>0.05)；各病变组平均CT值与对照组有显著性差异(P<0.01)；PI也有特征性改变且与肺通气功能相关。螺旋CT结合呼吸门控和自动化评估软件测定肺密度是一项精确、重复性好的方法。
中图法分类号 R814.42， R322.2
, 百拇医药
The Clinical Application of the Lung Functional Imaging under Quantitative,Spirometrically Controlled CT
Han Ping， Xu Jinghong， Yang Fan et al
Department of Radiology, Xiehe Hospital, Tongji Medical University, Wuhan 430022
Abstract Clinical pulmonary ventilation function test, Pulmo CT measurement of vital capacity (VC), and spiral CT scan under the control of spirometer were performed in 40 patients and 20 health adults in order to assess the accuracy of spirometrically controlled CT and to analyze CT quantitative data in correspondence with clinical pulmonary ventilation function. Mean attenuation values and pixel index (PI) of lung regions were evaluated with semiautomatic evaluation software. The difference in all quantitative data between the control group and the patient group was analyzed. The correlation among lung density, pixel index and clinical pulmonary ventilation function were studied. The results showed that the difference in VC between Pulmo CT measurement and clinical measurement had no significant (P>0.05). There was a significant difference in mean CT value between the patient group and the control group (P<0.01). Pixel index in the patient group had a characteristic change in comparison with PI in control group. Pixel index had a good correspondence with clinical pulmonary ventilation function. The quantitative lung density measurement in combination with spirometrically controlled spiral CT and semiautomatic evaluation software is an accurate and reproducible method.
, 百拇医药
Key words tomography computed; lung density; pulmonary function
在呼吸门控下行肺功能成像(Pulmo CT)是90年代出现的一项新技术[1]。它采用微机测定肺活量(VC)，并以肺量计自动控制CT扫描，借以在了解肺大体形态学的同时，对患者肺通气功能亦作出大致判断。鉴于国内尚无相类似的研究报道，故从以下两方面探讨本技术的临床应用问题。(1)了解Pulmo CT肺活量(VC)测定值与临床电子肺量计测定结果之间的一致性。(2)在50 % VC水平行螺旋CT扫描，研究正常人以及呼吸系疾病患者的平均CT值、像素指数分布与肺通气功能的相关性。
1 材料与方法
1.1 研究对象
对照组20例,男女各10例, 21～47岁，平均31岁。选择肺通气功能正常,不抽烟,无胸部和呼吸道疾患,无胸廓手术、创伤史,无粉尘接触史的成年人。患者组40例,男27例，女13例，19～75岁，平均45岁，为1998年期间因肺部症状需行肺部CT扫描者。
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1.2 临床肺通气功能检测
研究对象均在我院肺功能研究室于CT扫描当天检测肺通气功能。应用自动电子肺量计Spiro Analyzer ST-200测定VC及其占预计值的百分率(VC %)、努力肺活量(FVC)、第1秒努力呼气容积(FEV1.0)以及第1秒努力呼气容积与努力肺活量的比值(FEV1.0/FVC)。按照临床肺功能诊断标准[2]，VC %<80 %提示限制性通气功能障碍，60%～80%为轻度，40%～60%为中度，<40%为重度。FEV1.0/FVC<70%提示阻塞性通气功能障碍，60%～70%为轻度，40%～60%为中度，<40%为重度。两者均异常提示混合性通气功能障碍，分度同上。
1.3 Pulmo CT VC测试、螺旋扫描及自动评估方法
连接呼吸门控装置(Spirometer)于CT机架上。按照临床肺通气功能检查方式，令患者规则呼吸数次后，嘱其深吸气、深吐气，屏幕自动显示和记录呼吸曲线及VC。此后受检者仰卧于CT扫描床上，手执呼吸器含于口中，夹上鼻夹，空气进出只通过呼吸门控。根据Beinert[3]的建议，选择50 % VC为触发水平。令患者重复上述深呼吸动作，当患者再次深吸气达到50 % VC时，呼吸器阀门自动关闭阻止空气进出，同时启动CT扫描。扫描结束，阀门自行开放，空气又可顺利进出。整个扫描过程和资料采集均稳定地控制在50 % VC水平进行。
, 百拇医药
螺旋CT扫描采用Somatom Plus4 A (Siemens公司)。扫描范围从肺尖至肺底，层厚8mm，床进12 mm/s，一次阀门关闭15～20 s可完成20～30层扫描。采用软组织算法重建。
CT扫描完成后，使用Pulmo软件评估3个标准层面:隆突层，隆突上、下4.8 cm(接近西门子公司推荐的5 cm)层的平均CT值，它们分别代表上、中、下肺野平均密度。综合评估上、中、下肺野平均CT值代表全肺平均密度。参照Rienm
ller[1]和Bea[4]的阈值化分方法，将CT值分为4个区间：A：-1024～-901Hu，B：-900～-801Hu，C：-800～-701Hu，D：≥-700 Hu，计算机显示出像素值在各个区间出现的频率(即像素指数，PI)。完成上述设置后，评估软件对每层肺野依次显示呼吸曲线、勾画两侧肺野轮廓、计算平均CT值、像素指数(PI)以及显示像素分布直方图(附图)。
附图 以正常人为例显示Pulmo CT的自动评估过程
, 百拇医药
(a) 评估层面的横断面图像为隆突层，表面覆盖呼吸曲线。(b)勾画出将评估的肺野，计算左、右侧及双肺各区间像素指数(PI)，并显示在图的上方。该例在区间A、B、C、D的双肺平均PI分别为0.7 %、75.9 %、14.0 %、9.5 %。(c)显示该层面的像素分布直方图，X轴为CT值( Hu)，Y轴为各像素出现的相对频率。曲线的波峰位于在-900 Hu ～ -800 Hu之间。(d)以表格形式显示的左、右肺及双肺平均CT值，分别为-799.5 Hu、-817.8 Hu和-809.6 Hu
1.4 统计学分析
使用配对t检验检测临床肺活量与Pulmo CT肺活量测定值的一致性。对CT测量和评估的数据采用Stata统计软件比较它们在各病变组与对照组之间的差别，并应用回归分析研究肺通气功能与全肺平均CT值、各区间平均PI的相关性。
2 结 果
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2.1 肺通气功能
患者组40例根据临床肺通气功能的诊断意见分成3组:①正常通气功能组(N组)，②限制性通气功能障碍组(R组)，③混合性通气功能障碍组(R&O组)。各组的肺通气功能结果见表1。临床测定的60例VC范围为1.00～5.76 L,其平均值和标准差为(3.066±1.157) L。Pulmo CT所测出的VC范围为1.13～5.70 L, 其平均值和标准差为(3.004±1.056) L。配对t检验显示两种方法均值的差值为0.062 L, t=1.13, P=0.198，即两种方法测定值之间无显著性差异(P>0.05)，见表1。
表1 60例临床肺通气功能结果 组 别
n
VC(L)
VC %
, 百拇医药
FEV %
对照组
20
2.57～5.76
82～133
73.14～91.46
N 组
23
1.86～4.63
82～112
72.98～99.76
R 组
, 百拇医药 9
1.00～2.91
30～76
71.86～92.37
R&O 组
8
1.31～2.91
38～73
40.60～73.78
2.2 CT形态学表现
N组表现无形态异常(2例)，少于4个肺段的Ⅲ型肺结核(10例)，直径<6 cm的孤立肿块(6例)，支气管扩张(2例)，轻度胸膜增厚、少量胸水、局部纤维化(各1例)。R组表现为累及2/3肺野的弥漫性间质病变(6例)，支气管内肿瘤、纵隔淋巴瘤、肺癌累及胸膜(各1例)。R&O组主要表现为多种病变并存，如：弥漫性慢支肺气肿、肺纤维化、支气管扩张同时存在，常累及全肺。6例在60岁以上。
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2.3 各组肺密度、像素指数(PI)
分析对照组和患者组的肺密度和各区间像素指数结果(见表2、表3)。
表2 60例各肺功能组上、中、下肺区及全肺平均CT值和标准差(
±s)
对照组(n=20)
N组(n=23)
R组(n=9)
R&O组(n=8)
上肺区(Hu)
-765.5±17.1
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-799.9±33.9**
-645.4±134.8**
-828.6±34.1**
中肺区(Hu)
-798.0±18.9
-818.2±24.6**
-715.1±88.8**
-838.8±35.3**
下肺区(Hu)
-798.2±15.6
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-804.0±26.7
-715.5±50.4**
-839.3±35.1**
全肺密度(Hu)
-786.8±14.2
-807.8±25.5**
-691.2±72.4**
-835.6±33.3**
与对照组比较 **P<0.01 表3 60例各肺功能组全肺平均区间像素指数及标准差(±s)
, 百拇医药
对照组(n=20)
N组(n=23)
R组(n=9)
R&O组(n=8)
A：-1 024～-901 Hu (%)
1.5±1.2
9.9±9.7**
1.5±1.2
30.5±17.5**
B：-900～-801 Hu (%)
63.3±7.8
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62.3±8.1
33.8±21.0**
47.8±12.4**
C：-800～-701 Hu (%)
21.8±7.2
15.8±7.4
27.4±10.3
10.9±5.8**
D：≥-700 Hu (%)
13.3±2.0
11.9±3.2
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37.2±17.4**
10.8±4.7*
与对照组比较 *P<0.05 **P<0.012.4 肺功能与肺CT值、像素指数(PI)的相关性
60例研究对象全肺平均CT值与肺通气功能无显著的相关性，而PI与后者相关.具体表现在区间B的像素与肺活量实测值/预计值(VC %)正相关(r=0.68，P<0.01)，区间D的像素与VC %负相关(r=-0.61，P<0.01)，区间A的像素与FEV1.0/FVC负相关(r=-0.57，P<0.01)。
3 讨 论
3.1 呼吸门控对肺部CT定量测定的意义
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对于肺部定量CT，数据采集过程保持肺内含气量的稳定以及客观的评估方式是主要前提。以往的肺功能成像由于受患者主观呼吸状态的影响，致检查结果偏差大，且无重复性及可比性。加上CT扫描速度慢，患者不可能一次屏气完成检查，故使本检查技术在近20年来未取得进展，也未能在临床上得到推广应用。随着亚秒级螺旋CT的问世，在90年代初又有人尝试在呼吸门控下行肺功能成像，其原理为：呼吸门控是联接于CT机上的一种由微型计算机控制的转换器系统，患者呼吸空气的进出只通过该系统并由微机描绘出呼吸曲线及测定VC，一旦达到预选触发水平(以肺活量的百分率表示)，肺量计阀门自动关闭同时启动扫描，直至结束，阀门才打开。整个扫描和数据采集过程均恒定在所设置的呼吸水平进行，从而消除了人为因素的影响[5]。
Kalender 、Beinert[3]等分别对正常人在20 %、50 %和80 % VC水平下扫描。结果发现20 %和80 % VC两个水平之间肺密度值相差大于100Hu。特发性纤维化患者在80 % VC水平与正常人在20 %VC水平的肺密度值重叠，慢性阻塞性肺病患者在20 %VC吸气状态的密度值并不低于正常人80 %VC吸气状态的密度值，表明吸气水平对密度的影响甚至超出了中、重度肺通气功能障碍疾病所引起的肺结构改变带来的密度变化，也说明了稳定呼吸水平的必需性，充分体现出应用呼吸门控的价值。
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3.2 Pulmo CT肺活量检测
为检验Pulmo CT测量肺活量的准确性，我们比较了临床肺活量和Pulmo CT的检测值。结果显示，尽管两种仪器测出的肺活量不完全相同,但数据分布趋势一致，无显著性差异(P>0.05)。从这点来看，呼吸门控可在一定程度上避免人为因素对检查结果的影响，使检查具有可比性和可重复性。
3.3 像素区间化分及其临床意义
某一阈值以下的像素范围和全肺的比值称为象素指数。以前对肺组织像素指数的研究主要是探讨哪种阈值最能反映肺气肿的程度。有关其阈值选择的报道较多，以-900 Hu，-910 Hu，还有以-950 Hu为肺气肿的上限阈值，但将<-900 Hu[1,4]、<-910 Hu[6,7]作为肺气肿阈值见于诸多文献报道中。参考本研究对照组结果，平均CT值[(786.8±14.2) Hu]加上3倍的标准差仍大于-900 Hu。比较而言，选择-900 Hu或-910 Hu并未对结果有显著性的影响，由于本研究所用机器Somatom Plus、50 %肺活量水平扫描、层厚8 mm以及不使用静脉内注射造影剂的条件与Rienmuller[1]所用条件相似，故参照他的方法将-900 Hu作为肺气肿的上限阈值，并化分为4个区间研究肺组织像素分布的特点。
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根据本研究结果，我们认为：不同的像素区间代表含气不同的肺实质部分，具体说明如下：①区间B的像素代表通气正常的肺实质。对照组和有肺部疾患的肺通气功能正常组(N组)有大约55 %～75 %的像素集中于该区间，而限制性通气功能障碍组(R组)和混合性通气功能障碍组(R&O组)分布于该区间的像素较前两组显著减少(P<0.01)；②区间A的像素代表呼气受阻的肺实质。即呼气受阻程度越重，区间A的PI也越大，且对照组只有约(1.5±1.2) %的像素分布于区间A，而伴呼气受阻的混合性通气功能障碍组在区间A的像素为(30.5±17.5) %，几乎是对照组的15～30倍。③区间D的像素代表吸气减少的肺实质。即吸气愈少，该区间的像素愈多，因而限制性通气功能障碍组(R组)分布于该区间的像素较对照组显著增加。
由于象素指数是以百分率的方式来表示，故某一区间象素分布增加必然伴随着另一个或几个区间的象素分布减少。因此，可依据象素指数和象素分布直方图的形态特点以及曲线波峰的位移方向和位移量大致区分患者通气障碍的类型和程度，可同时达到CT形态和功能的诊断。
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鸣谢：感谢同济医科大学预防医学教研室王增珍教授指导本文的资料统计学分析。
*卫生部科研基金课题(No. 98-2-093)
作者简介：韩 萍，女，1957年生，副教授
参考文献
1 Rienmuller R K, Behr J, Kalender W A et al. Standardized quantitative high resolution CT in lung disease. J Comput Assist Tomogr, 1991, 15：742
2 刘世琬.通气功能.见：穆魁津主编.肺功能测定原理与临床应用.北京：北京医科大学中国协和医科大学联合出版社, 1992.42～56
, 百拇医药
3 Beinert T, Behr J, Mehert F et al. Spirometrically controlled quantitative CT for assessing diffuse parenchymal lung disease. J Comput Assist Tomogr, 1995, 19：924
4 Bae K T, Slone R M, Gierade D S et al. Patients with emphysema: quantitative CT analysis before and after lung volume reduction surgery. Radiology, 1997, 203： 705
5 Kohz P, Stabler A, Beinert T et al. Reproducibility of qantitative, spirometrically controlled CT. Radiology, 1995, 197： 539
, 百拇医药
6 Kinsella M, Muller N L, Abbound R T et al. Quantitative of emphysema by computed tomography using a “density mask”program and correlation with pulmonary function tests. Chest, 1990, 97：315
7 Holbert J M, Brown M L B, Sciurba F C et al. Changes in lung volume and volume of emphysema after unilateral lung reduction surgery: analysis with CT lung densitometry. Radiology, 1996, 201:793
收稿日期：1990-10-13, http://www.100md.com
单位：同济医科大学附属协和医院放射科， 武汉 430022
关键词：计算机断层扫描；肺密度；肺功能
同济医科大学学报990227 摘要 为检测呼吸门控的准确性、了解定量的CT资料与肺通气功能的相关性，对患者组40例和对照组20例行临床肺通气功能检查、Pulmo CT肺活量(VC)检测和呼吸门控下螺旋CT扫描。应用评估软件测定肺区平均CT值及像素指数(PI)。分析它们在各组间的差异及与肺通气功能的相关性。结果显示：Pulmo CT检测的VC和临床测定的VC无显著性差异(P>0.05)；各病变组平均CT值与对照组有显著性差异(P<0.01)；PI也有特征性改变且与肺通气功能相关。螺旋CT结合呼吸门控和自动化评估软件测定肺密度是一项精确、重复性好的方法。
中图法分类号 R814.42， R322.2
, 百拇医药
The Clinical Application of the Lung Functional Imaging under Quantitative,Spirometrically Controlled CT
Han Ping， Xu Jinghong， Yang Fan et al
Department of Radiology, Xiehe Hospital, Tongji Medical University, Wuhan 430022
Abstract Clinical pulmonary ventilation function test, Pulmo CT measurement of vital capacity (VC), and spiral CT scan under the control of spirometer were performed in 40 patients and 20 health adults in order to assess the accuracy of spirometrically controlled CT and to analyze CT quantitative data in correspondence with clinical pulmonary ventilation function. Mean attenuation values and pixel index (PI) of lung regions were evaluated with semiautomatic evaluation software. The difference in all quantitative data between the control group and the patient group was analyzed. The correlation among lung density, pixel index and clinical pulmonary ventilation function were studied. The results showed that the difference in VC between Pulmo CT measurement and clinical measurement had no significant (P>0.05). There was a significant difference in mean CT value between the patient group and the control group (P<0.01). Pixel index in the patient group had a characteristic change in comparison with PI in control group. Pixel index had a good correspondence with clinical pulmonary ventilation function. The quantitative lung density measurement in combination with spirometrically controlled spiral CT and semiautomatic evaluation software is an accurate and reproducible method.
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Key words tomography computed; lung density; pulmonary function
在呼吸门控下行肺功能成像(Pulmo CT)是90年代出现的一项新技术[1]。它采用微机测定肺活量(VC)，并以肺量计自动控制CT扫描，借以在了解肺大体形态学的同时，对患者肺通气功能亦作出大致判断。鉴于国内尚无相类似的研究报道，故从以下两方面探讨本技术的临床应用问题。(1)了解Pulmo CT肺活量(VC)测定值与临床电子肺量计测定结果之间的一致性。(2)在50 % VC水平行螺旋CT扫描，研究正常人以及呼吸系疾病患者的平均CT值、像素指数分布与肺通气功能的相关性。
1 材料与方法
1.1 研究对象
对照组20例,男女各10例, 21～47岁，平均31岁。选择肺通气功能正常,不抽烟,无胸部和呼吸道疾患,无胸廓手术、创伤史,无粉尘接触史的成年人。患者组40例,男27例，女13例，19～75岁，平均45岁，为1998年期间因肺部症状需行肺部CT扫描者。
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1.2 临床肺通气功能检测
研究对象均在我院肺功能研究室于CT扫描当天检测肺通气功能。应用自动电子肺量计Spiro Analyzer ST-200测定VC及其占预计值的百分率(VC %)、努力肺活量(FVC)、第1秒努力呼气容积(FEV1.0)以及第1秒努力呼气容积与努力肺活量的比值(FEV1.0/FVC)。按照临床肺功能诊断标准[2]，VC %<80 %提示限制性通气功能障碍，60%～80%为轻度，40%～60%为中度，<40%为重度。FEV1.0/FVC<70%提示阻塞性通气功能障碍，60%～70%为轻度，40%～60%为中度，<40%为重度。两者均异常提示混合性通气功能障碍，分度同上。
1.3 Pulmo CT VC测试、螺旋扫描及自动评估方法
连接呼吸门控装置(Spirometer)于CT机架上。按照临床肺通气功能检查方式，令患者规则呼吸数次后，嘱其深吸气、深吐气，屏幕自动显示和记录呼吸曲线及VC。此后受检者仰卧于CT扫描床上，手执呼吸器含于口中，夹上鼻夹，空气进出只通过呼吸门控。根据Beinert[3]的建议，选择50 % VC为触发水平。令患者重复上述深呼吸动作，当患者再次深吸气达到50 % VC时，呼吸器阀门自动关闭阻止空气进出，同时启动CT扫描。扫描结束，阀门自行开放，空气又可顺利进出。整个扫描过程和资料采集均稳定地控制在50 % VC水平进行。
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螺旋CT扫描采用Somatom Plus4 A (Siemens公司)。扫描范围从肺尖至肺底，层厚8mm，床进12 mm/s，一次阀门关闭15～20 s可完成20～30层扫描。采用软组织算法重建。
CT扫描完成后，使用Pulmo软件评估3个标准层面:隆突层，隆突上、下4.8 cm(接近西门子公司推荐的5 cm)层的平均CT值，它们分别代表上、中、下肺野平均密度。综合评估上、中、下肺野平均CT值代表全肺平均密度。参照Rienm
ller[1]和Bea[4]的阈值化分方法，将CT值分为4个区间：A：-1024～-901Hu，B：-900～-801Hu，C：-800～-701Hu，D：≥-700 Hu，计算机显示出像素值在各个区间出现的频率(即像素指数，PI)。完成上述设置后，评估软件对每层肺野依次显示呼吸曲线、勾画两侧肺野轮廓、计算平均CT值、像素指数(PI)以及显示像素分布直方图(附图)。 附图 以正常人为例显示Pulmo CT的自动评估过程, 百拇医药
(a) 评估层面的横断面图像为隆突层，表面覆盖呼吸曲线。(b)勾画出将评估的肺野，计算左、右侧及双肺各区间像素指数(PI)，并显示在图的上方。该例在区间A、B、C、D的双肺平均PI分别为0.7 %、75.9 %、14.0 %、9.5 %。(c)显示该层面的像素分布直方图，X轴为CT值( Hu)，Y轴为各像素出现的相对频率。曲线的波峰位于在-900 Hu ～ -800 Hu之间。(d)以表格形式显示的左、右肺及双肺平均CT值，分别为-799.5 Hu、-817.8 Hu和-809.6 Hu
1.4 统计学分析
使用配对t检验检测临床肺活量与Pulmo CT肺活量测定值的一致性。对CT测量和评估的数据采用Stata统计软件比较它们在各病变组与对照组之间的差别，并应用回归分析研究肺通气功能与全肺平均CT值、各区间平均PI的相关性。
2 结 果
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2.1 肺通气功能
患者组40例根据临床肺通气功能的诊断意见分成3组:①正常通气功能组(N组)，②限制性通气功能障碍组(R组)，③混合性通气功能障碍组(R&O组)。各组的肺通气功能结果见表1。临床测定的60例VC范围为1.00～5.76 L,其平均值和标准差为(3.066±1.157) L。Pulmo CT所测出的VC范围为1.13～5.70 L, 其平均值和标准差为(3.004±1.056) L。配对t检验显示两种方法均值的差值为0.062 L, t=1.13, P=0.198，即两种方法测定值之间无显著性差异(P>0.05)，见表1。
表1 60例临床肺通气功能结果 组 别
n
VC(L)
VC %
, 百拇医药
FEV %
对照组
20
2.57～5.76
82～133
73.14～91.46
N 组
23
1.86～4.63
82～112
72.98～99.76
R 组
, 百拇医药 9
1.00～2.91
30～76
71.86～92.37
R&O 组
8
1.31～2.91
38～73
40.60～73.78
2.2 CT形态学表现
N组表现无形态异常(2例)，少于4个肺段的Ⅲ型肺结核(10例)，直径<6 cm的孤立肿块(6例)，支气管扩张(2例)，轻度胸膜增厚、少量胸水、局部纤维化(各1例)。R组表现为累及2/3肺野的弥漫性间质病变(6例)，支气管内肿瘤、纵隔淋巴瘤、肺癌累及胸膜(各1例)。R&O组主要表现为多种病变并存，如：弥漫性慢支肺气肿、肺纤维化、支气管扩张同时存在，常累及全肺。6例在60岁以上。
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2.3 各组肺密度、像素指数(PI)
分析对照组和患者组的肺密度和各区间像素指数结果(见表2、表3)。
表2 60例各肺功能组上、中、下肺区及全肺平均CT值和标准差(
±s)对照组(n=20)
N组(n=23)
R组(n=9)
R&O组(n=8)
上肺区(Hu)
-765.5±17.1
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-799.9±33.9**
-645.4±134.8**
-828.6±34.1**
中肺区(Hu)
-798.0±18.9
-818.2±24.6**
-715.1±88.8**
-838.8±35.3**
下肺区(Hu)
-798.2±15.6
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-804.0±26.7
-715.5±50.4**
-839.3±35.1**
全肺密度(Hu)
-786.8±14.2
-807.8±25.5**
-691.2±72.4**
-835.6±33.3**
与对照组比较 **P<0.01 表3 60例各肺功能组全肺平均区间像素指数及标准差(
±s), 百拇医药
对照组(n=20)
N组(n=23)
R组(n=9)
R&O组(n=8)
A：-1 024～-901 Hu (%)
1.5±1.2
9.9±9.7**
1.5±1.2
30.5±17.5**
B：-900～-801 Hu (%)
63.3±7.8
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62.3±8.1
33.8±21.0**
47.8±12.4**
C：-800～-701 Hu (%)
21.8±7.2
15.8±7.4
27.4±10.3
10.9±5.8**
D：≥-700 Hu (%)
13.3±2.0
11.9±3.2
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37.2±17.4**
10.8±4.7*
与对照组比较 *P<0.05 **P<0.012.4 肺功能与肺CT值、像素指数(PI)的相关性
60例研究对象全肺平均CT值与肺通气功能无显著的相关性，而PI与后者相关.具体表现在区间B的像素与肺活量实测值/预计值(VC %)正相关(r=0.68，P<0.01)，区间D的像素与VC %负相关(r=-0.61，P<0.01)，区间A的像素与FEV1.0/FVC负相关(r=-0.57，P<0.01)。
3 讨 论
3.1 呼吸门控对肺部CT定量测定的意义
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对于肺部定量CT，数据采集过程保持肺内含气量的稳定以及客观的评估方式是主要前提。以往的肺功能成像由于受患者主观呼吸状态的影响，致检查结果偏差大，且无重复性及可比性。加上CT扫描速度慢，患者不可能一次屏气完成检查，故使本检查技术在近20年来未取得进展，也未能在临床上得到推广应用。随着亚秒级螺旋CT的问世，在90年代初又有人尝试在呼吸门控下行肺功能成像，其原理为：呼吸门控是联接于CT机上的一种由微型计算机控制的转换器系统，患者呼吸空气的进出只通过该系统并由微机描绘出呼吸曲线及测定VC，一旦达到预选触发水平(以肺活量的百分率表示)，肺量计阀门自动关闭同时启动扫描，直至结束，阀门才打开。整个扫描和数据采集过程均恒定在所设置的呼吸水平进行，从而消除了人为因素的影响[5]。
Kalender 、Beinert[3]等分别对正常人在20 %、50 %和80 % VC水平下扫描。结果发现20 %和80 % VC两个水平之间肺密度值相差大于100Hu。特发性纤维化患者在80 % VC水平与正常人在20 %VC水平的肺密度值重叠，慢性阻塞性肺病患者在20 %VC吸气状态的密度值并不低于正常人80 %VC吸气状态的密度值，表明吸气水平对密度的影响甚至超出了中、重度肺通气功能障碍疾病所引起的肺结构改变带来的密度变化，也说明了稳定呼吸水平的必需性，充分体现出应用呼吸门控的价值。
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3.2 Pulmo CT肺活量检测
为检验Pulmo CT测量肺活量的准确性，我们比较了临床肺活量和Pulmo CT的检测值。结果显示，尽管两种仪器测出的肺活量不完全相同,但数据分布趋势一致，无显著性差异(P>0.05)。从这点来看，呼吸门控可在一定程度上避免人为因素对检查结果的影响，使检查具有可比性和可重复性。
3.3 像素区间化分及其临床意义
某一阈值以下的像素范围和全肺的比值称为象素指数。以前对肺组织像素指数的研究主要是探讨哪种阈值最能反映肺气肿的程度。有关其阈值选择的报道较多，以-900 Hu，-910 Hu，还有以-950 Hu为肺气肿的上限阈值，但将<-900 Hu[1,4]、<-910 Hu[6,7]作为肺气肿阈值见于诸多文献报道中。参考本研究对照组结果，平均CT值[(786.8±14.2) Hu]加上3倍的标准差仍大于-900 Hu。比较而言，选择-900 Hu或-910 Hu并未对结果有显著性的影响，由于本研究所用机器Somatom Plus、50 %肺活量水平扫描、层厚8 mm以及不使用静脉内注射造影剂的条件与Rienmuller[1]所用条件相似，故参照他的方法将-900 Hu作为肺气肿的上限阈值，并化分为4个区间研究肺组织像素分布的特点。
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根据本研究结果，我们认为：不同的像素区间代表含气不同的肺实质部分，具体说明如下：①区间B的像素代表通气正常的肺实质。对照组和有肺部疾患的肺通气功能正常组(N组)有大约55 %～75 %的像素集中于该区间，而限制性通气功能障碍组(R组)和混合性通气功能障碍组(R&O组)分布于该区间的像素较前两组显著减少(P<0.01)；②区间A的像素代表呼气受阻的肺实质。即呼气受阻程度越重，区间A的PI也越大，且对照组只有约(1.5±1.2) %的像素分布于区间A，而伴呼气受阻的混合性通气功能障碍组在区间A的像素为(30.5±17.5) %，几乎是对照组的15～30倍。③区间D的像素代表吸气减少的肺实质。即吸气愈少，该区间的像素愈多，因而限制性通气功能障碍组(R组)分布于该区间的像素较对照组显著增加。
由于象素指数是以百分率的方式来表示，故某一区间象素分布增加必然伴随着另一个或几个区间的象素分布减少。因此，可依据象素指数和象素分布直方图的形态特点以及曲线波峰的位移方向和位移量大致区分患者通气障碍的类型和程度，可同时达到CT形态和功能的诊断。
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鸣谢：感谢同济医科大学预防医学教研室王增珍教授指导本文的资料统计学分析。
*卫生部科研基金课题(No. 98-2-093)
作者简介：韩 萍，女，1957年生，副教授
参考文献
1 Rienmuller R K, Behr J, Kalender W A et al. Standardized quantitative high resolution CT in lung disease. J Comput Assist Tomogr, 1991, 15：742
2 刘世琬.通气功能.见：穆魁津主编.肺功能测定原理与临床应用.北京：北京医科大学中国协和医科大学联合出版社, 1992.42～56
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3 Beinert T, Behr J, Mehert F et al. Spirometrically controlled quantitative CT for assessing diffuse parenchymal lung disease. J Comput Assist Tomogr, 1995, 19：924
4 Bae K T, Slone R M, Gierade D S et al. Patients with emphysema: quantitative CT analysis before and after lung volume reduction surgery. Radiology, 1997, 203： 705
5 Kohz P, Stabler A, Beinert T et al. Reproducibility of qantitative, spirometrically controlled CT. Radiology, 1995, 197： 539
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6 Kinsella M, Muller N L, Abbound R T et al. Quantitative of emphysema by computed tomography using a “density mask”program and correlation with pulmonary function tests. Chest, 1990, 97：315
7 Holbert J M, Brown M L B, Sciurba F C et al. Changes in lung volume and volume of emphysema after unilateral lung reduction surgery: analysis with CT lung densitometry. Radiology, 1996, 201:793
收稿日期：1990-10-13, http://www.100md.com