劉樹芳　張若曦　王立強　李雯　賈建雷　章志華

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胸部CT掃描吸氣相和呼氣相與肺小氣道病變的相關性研究

劉樹芳張若曦王立強李雯賈建雷章志華

目的探討無癥狀長期吸煙者肺小氣道損害的患者進行吸氣相CT掃描，結合呼氣相HRCT掃描，評價呼氣相HRCT影像表現及相關參數在診斷小氣道疾病方面應用價值。方法采用70例作為吸煙試驗組，采用30例不吸煙對照組，均使用螺旋CT進行胸部深吸氣末CT掃描，結合深呼氣末HRCT掃描，重點觀察呼氣末的空氣潴留影像，測量及計算相關參數，統(tǒng)計其與小氣道病變的相關性。結果本研究從性別構成上顯示男性吸煙者明顯高于女性比例，吸煙組與對照組肺容積參數間差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，分別包括吸氣相肺容積、呼氣相肺容積、吸氣相低衰減區(qū)比例、呼氣相低衰減區(qū)比例、吸氣相平均肺野密度、呼氣相平均肺野密度、呼氣-吸氣肺容積比、呼氣-吸氣平均肺野密度比率、呼氣-吸氣肺容積差和呼氣-吸氣平均肺野密度差;輕度與重度吸煙組的肺容積參數比較顯示除Ins-LV在2組間差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，其余參數差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。結論胸部呼氣相HRCT掃描能夠清晰的觀察到空氣潴留的特征表現，結合吸氣相CT掃描，測量和計算相關參數等指標，對臨床小氣道病變的臨床早期診斷具有重要意義，敏感性較高，是一種方便快捷，具有臨床推廣意義的的一種檢查手段。

吸煙；肺疾??；小氣道病變；HRCT Mosaic attenuation；空氣潴留

吸煙危害健康是一個長久話題，主動吸煙與被動吸煙都會對身體健康帶來損害，煙塵最主要的是給呼吸道帶來直接損害，有數據顯示70%以上的慢性阻塞性肺疾病患者是吸煙人群，長期吸煙會造成肺組織小氣道發(fā)生病理性改變[1]，由于其早期患者可能無明顯的癥狀，因而多數患者均未能得到早期的預防和診治，使得肺部小氣道病理改變進一步加重。通常我們醫(yī)學所說的小氣道是指直徑<2 mm的氣道，它包括終末細支氣管和呼吸性細支氣管，絕大多數是指細支氣管而言[1]，本文目的在于利用HRCT掃描及后處理影像肺功能技術來進一步探討早期發(fā)現和診斷吸煙造成的肺部小氣道損害。本文對100例無癥狀吸煙者和非吸煙者行吸氣末和呼氣末HRCT檢查，分析HRCT檢查既所謂功能性HRCT顯示吸煙者早期肺小氣道病變的相關性，確立無癥狀吸煙者早期實際已經存在的肺小氣道病變的HRCT評價指標，為提早預防慢性阻塞性肺疾病提供依據，明確吸煙對人體肺功能的損害。

1　資料與方法

1.1一般資料本組收集我院放射科100例行胸部CT平掃的患者，其中，30例為不吸煙對照組，70例為吸煙試驗組，吸煙組入組標準為吸煙史≥2年，目前仍處于吸煙狀態(tài)或戒煙時間≤2年。對照組入組標準本人不吸煙，每日接觸二手煙<2 h。吸煙組與對照組均可伴或不伴咳嗽、咳痰、胸悶氣短等癥狀，心電圖及超聲心動圖未見異常，常規(guī)胸部X線未見彌漫病變、占位病變、胸膜病變，吸煙組70例，男44例，女26例;年齡18～77歲，平均年齡(37.4±12.1)歲;對照組30例，男10例，女20例;年齡18～65歲，平均年齡(34.4±11.6)歲。吸煙組的吸煙指數300～1 320支/年，將吸煙指數≥400支/年分類為重度吸煙組，<400支/年分類為輕度吸煙組。重度吸煙組11例，男10例，女1例;年齡15～77歲，平均年齡(57.5±10.3)歲；輕度吸煙組59例，男34例，女25例;年齡18～65歲，平均年齡(33.7±12.5)歲。

1.2方法所使用儀器為美國GE公司BrigheSpeed 16排螺旋CT掃描機，對于所有被檢者均采用了深吸氣末+深呼氣末HRCT胸部掃描和后處理影像多組數據測定分析，掃描模式采集用1.25 mm層厚、1.25 mm間隔、重建為1.25 mm層厚，掃描條件：時間6.7 s、電壓140 kV、管電流 50 mA，用高分辨率算法(即骨重建算法)重建，兩肺掃描完整，選擇合適當的窗寬、窗位，WW:1 000 Hu、WL:-700 Hu，掃描完成后，在GE公司所配置的4.4的工作站上，通過后處理-Histogram等程序，分別測量出每位病人吸氣相和呼氣相掃描后肺的體積，對每個病例的馬賽克樣灌注影像進行分析。

2　結果

2.1本組性別構成中發(fā)現 吸煙組男性占62.8%。重度吸煙組中男性占90.9%；輕度吸煙組，男性占57.6%。 2組間吸煙指數差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01)。本研究從性別構成上男性占了很大的比例，這體現在，吸煙與不吸煙人群中，男性明顯高于女性比例，占60%以上；在重度吸煙組中[吸煙指數為(804.6±24.6)支/年]，男性占的比例高達90%以上；在輕度吸煙組中[吸煙指數為(132.5±14.8)支/年]，男性占的比例低于上一組比例為57.9%，吸煙與對照組，重度吸煙組與輕度吸煙組中男、女性別比例間差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01)。

2.2對吸煙組部分受試者呼氣相掃描的橫斷面圖像明顯顯示出典型的肺小氣道病變“空氣潴留”影像：患者，女，29歲，吸煙史8年，每日6支左右，為無癥狀吸煙者，本組圖像為同一受試者吸氣相與呼氣相的各組對比圖，其中包括上、中、下肺部的橫斷面圖像對比，二維圖像的2組對比，肺容積的曲線圖對比，三維圖像的一組對比，A組均為吸氣相圖像，B組均為呼氣相圖像。見圖A(1～7)、B(1～7)。

A1 吸氣相橫斷圖像B1 呼氣相橫斷圖像

A2 吸氣相橫斷圖像B2 呼氣相橫斷圖像

A3 吸氣相橫斷圖像B3 呼氣相橫斷圖像

2.3吸煙組與對照組肺容積參數分析2組吸氣相平均肺野密度、呼氣相平均肺野密度、呼氣-吸氣平均肺野密度比率和呼氣-吸氣平均肺野密度差、吸氣相肺容積、呼氣相肺容積、呼氣-吸氣肺容積比率和呼氣-吸氣肺容積差、吸氣相低衰減區(qū)比例、呼氣相低衰減區(qū)比例相比較，差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。見表1。

A4 吸氣相二維圖像B4 呼氣相二維圖像

A6 吸氣相肺容積曲線 B6 呼氣相肺容積曲線

A5 吸氣相二維圖像B5 呼氣相二維圖像

A7 吸氣相三維曲線B7 呼氣相三維曲線

表1　吸煙組與對照組肺容積參數分析CT測量　±s

注：與對照組比較，*P<0.05

2.4吸煙組與非吸煙組(a)、輕度與重度吸煙組(b)肺容積參數比較吸煙與對照組中，吸氣相肺容積、呼氣相肺容積、呼氣-吸氣肺容積差、呼氣-吸氣肺容積比率、吸氣相平均肺野密度、呼氣相平均肺野密度、呼氣-吸氣平均肺野密度差、呼氣-吸氣平均肺野密度比率、吸氣相低衰減區(qū)比例、呼氣相低衰減區(qū)比例間差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。輕度與重度吸煙組的肺容積參數比較顯示除吸氣相肺容積在2組間差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，其余參數差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表2。

表2　吸煙組與非吸煙組(a)、以及輕度與重度吸煙組(b)肺容積參數間的t檢驗P值

注：a組肺容積參數之間在吸煙組有顯著差異，b組肺容積參數除了吸氣相肺容積2組之間有顯著差異，其余參數無差異

3　討論

3.1肺部小氣道病變最早提出是在1962年，是指由感染性和非感染性因素引起的原發(fā)性小氣道疾病，也可能是由于大的支氣管和肺實質疾病擴散而引發(fā)來的[2]。在HRCT上影像表現為呼氣末肺組織密度不均勻，局部會出現三角形或楔形低密度區(qū)，分布特點為段及亞段，呼氣相HRCT掃描主要是直觀的顯示正常與異常肺組織之間的這種微小差別[3]。

3.2本組性別構成中發(fā)現吸煙組男性占62.8%。重度吸煙組中男性占90.9%；輕度吸煙組，男性占57.6%。 2組間吸煙指數差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01)。提示：這組研究從性別構成上男性占了很大的比例，這體現在，吸煙人群中，男性明顯高于女性比例，占60%以上；在重度吸煙組中[吸煙指數為(804.6±24.6)支/年]，男性占的比例高達90%以上；在輕度吸煙組中[吸煙指數為)132.5±14.8)支/年]，男性占的比例低于上一組比例為57.9%。由此看來，男性吸煙的發(fā)生率遠高于女性，有數據顯示，中國吸煙人群中有70%以上是男性，吸煙所造成的危害，主要就是肺部小氣道病變損害繼而發(fā)生慢性阻塞性疾病(COPD)[4,5]，控制男性吸煙，也就降低了吸煙率。降低了男性的吸煙率，就等于降低了COPD的發(fā)病率。

3.3肺部小氣道病變在HRCT中主要特征表現為呼氣相的掃描會出現“馬賽克灌注”或空氣潴留(Air trapping)征象，此種特征表現在小氣道病變中出現最多，并在HRCT圖像中表現更清晰[6,7]，空氣潴留分為三種類型，其中Ⅰ型：只在呼氣相上出現；Ⅱ型：在呼氣相和吸氣相上都出現，呼氣相表現明顯程度更重；Ⅲ型：吸氣相和呼氣相均未見“空氣潴留”[8]。

3.4本研究在肺容積的參數比較上發(fā)現吸煙組與對照組(a)在吸氣相肺容積、呼氣相肺容積、吸氣相低衰減區(qū)比例、呼氣相低衰減區(qū)比例、吸氣相平均肺野密度、呼氣相平均肺野密度、呼氣-吸氣平均肺野密度比率、呼氣-吸氣肺容積比、呼氣-吸氣平均肺野密度差和呼氣-吸氣肺容積差間差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.01)。輕度與重度吸煙組的肺容積參數(b)比較顯示Ins-LV在2組間差異顯著(P<0.05), 在吸煙組與對照組(a)中呼氣相肺容積、 呼氣相低衰減區(qū)比例、呼氣相平均肺野密度這3組數據具有顯著統(tǒng)計學差異，提示我們呼氣相的肺功能改變中呼氣相肺容積、 呼氣相低衰減區(qū)比例、呼氣相平均肺野密度參數是主要和重要指標，測定其值更有利于小氣道病變的檢出。近年來多螺旋高分辨率CT被廣泛應用于臨床肺臟檢查，掃描時采用的模式：層厚1.5～2 mm，其系統(tǒng)采用了高分辨率算法，所得的圖像比普通CT更加清晰銳利。由于其具有良好的空間分辨率而無明顯的重疊結構，圖像清晰顯示肺組織的細微結構，包括肺小葉和小葉間隔等微小結構均能從HRCT圖像上觀察到，使得研究者得以從圖像上看到更多信息，并能細致觀察肺部病變的影像特征，為明確診斷奠定了基礎，為肺部病變相關的臨床治療指導了方向。在肺臟HRCT呼氣相掃描用于診斷早期肺部小氣道病變的新領域，發(fā)現其能夠觀察到小到相當于第七、八級細支氣管分支的細微結構。本研究利用多螺旋HRCT給無癥狀吸煙者及無吸煙受試者作深呼氣末+深吸氣末薄層配對掃描得出的圖像，進行后處理能夠得出以下不同呼吸時相數據包括： 吸氣相肺容積、 呼氣相肺容積、吸氣相低衰減區(qū)比例、呼氣相低衰減區(qū)比例、吸氣相平均肺野密度、呼氣相平均肺野密度、呼氣-吸氣肺容積比、呼氣-吸氣平均肺野密度比率、呼氣-吸氣肺容積差、呼氣-吸氣平均肺野密度差等指標。從各項數據顯示在不同呼吸狀態(tài)下HRCT圖像上的變化，來判斷小氣道的病理改變。通過計算吸氣相和呼氣相全肺中閾值在-1 024～-950區(qū)間的肺組織占全肺的容積百分比等指標進而幫助臨床明確診斷。對患者使用多螺旋高分辨率CT是一項無創(chuàng)檢查而且圖像比較直觀且精準，本研究認為這項檢查可以做為肺臟發(fā)生小氣道病變后的首選檢查項目。其中呼氣相肺容積、 呼氣相低衰減區(qū)比例 、呼氣相平均肺野密度三項指標是對小氣道病變檢出更具有診斷意義。重度與輕度吸煙組的肺容積參數比較(b)顯示吸氣相肺容積(P=0.006,P<0.05)在2組間具有顯著差異,提示重度吸煙者對肺容積的影響高于輕度吸煙者，隨著吸煙程度的的加重，肺容積在呼吸時變化程度越小，肺組織有效換氣量越少，對肺組織造成的損傷越嚴重；所以對吸煙者早期干預是非常必要的，可有效的減少肺阻塞性疾病的發(fā)生。

3.5本研究所使用的掃描方法，圖像清晰并能得到測定雙時相肺容積數據，在影像學表現為“空氣潴留”，其分布的位置和范圍都能被我們所觀察到。Stern等[9]研究者曾提出電子束CT，其在各項性能上比當前廣泛使用的多螺旋CT更加強大，并應用于更多醫(yī)學領域和醫(yī)學研究，并能動態(tài)觀察某些疾病的影像變化，尤其在肺阻塞性疾病，顯示出的圖像更清晰，處理各項數據更精準，有望將來被廣泛應用于影像檢查。有人提出，HRCT掃描中吸氣相圖像可能沒有陽性發(fā)現，但呼氣相出現空氣潴留具有明顯診斷意義[10,11]。通過HRCT掃描對呼吸雙時相掃描后圖像對比，有報道認為空氣潴留可能與小支氣管擴張有關[12,13]。此外，有很多研究者通過對吸氣相和呼氣相HRCT掃描，從而測定肺容積，用來發(fā)現其與肺功能測定數據之間的關系[14]，這要求我們在空氣潴留HRCT定量研究與肺功能之間的研究有待進一步深入，進而提高高分辨螺旋CT發(fā)現肺小氣道病變的敏感性[15]。

我們的研究結果表明：HRCT是早期發(fā)現因吸煙所致的肺小氣道損害的首選檢查方法，此項檢查快捷而直觀的無創(chuàng)檢查，對指導臨床治療有重要意義。

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Correlation between small airway diseases of lung and inspiratory phase as well as expiratory phase CT chest scanning

LIUShufang*,ZHANGRuoxi,WANGLiqiang*,etal.

*CTDepartment,HebeiProvincialChestHospital,Shijiazhuang050041,China

ObjectiveTo investigate the application value of inspiratory phase CT scanning combined with expiratory phase HRCT scanning in evaluating HRCT image manifestations and related parameters in diagnosis of small airway lesions of patients with long-term smoking without symptoms.MethodsSeventy patients with long-term smoking were served as smoking group,the other 30 patients without smoking were served as control group.The patients in both groups underwent chest deep inspiration end CT scanning with spiral CT combined with deep expiration end HRCT scanning to observe mainly air retention images at the end of expiration,and to measure and calculate related parameters in order to analyze the correlation between these parameters and small airway diseases.ResultsThe male smokers were significantly more than female smokers.There were significant differences in the parameters of lung volume between smoking group and control group (P<0.05), and these parameters included inspiratory phase lung volume, expiratory phase lung volume, low attenuation area ratio in inspiratory phase, low attenuation area ratio in expiratory phase, average lung field density in inspiratory phase, average lung field density in expiratory phase, ratio of expiration lung volume/inspiration lung volume,ratio of expiration average lung field density/inspiration average lung field density, the difference in lung volume between expiration and inspiration, the difference in average lung field density between expiration and inspiration. However except for inspiratory phase lung volume,there were no significant differences in the other parameters of lung volume between mild smokers and heavy smokers (P>0.05).ConclusionThe chest expiratory phase HRCT scanning can show clearly the characteristic manifestations of air retention,and chest expiratory phase HRCT scanning combined with inspiratory phase CT scanning and related parameters analysis plays an important role in early diagnosis of small airway diseases, with higher sensitivity,thus,which is a convenient and quick detection method and is worth using widely in clinical practice.

smoking; pulmonary disease; small airway disease; HRCT Mosaic attenuation; air retention

050041石家莊市，河北省胸科醫(yī)院CT室(劉樹芳、王立強、李雯、賈建雷、章志華)；華北理工大學(張若曦)

王立強，050041石家莊市，河北省胸科醫(yī)院CT室;

E-mail:2659515835@qq.com

R 445

A

1002-7386(2016)16-2432-05

2016-03-21)

doi:10.3969/j.issn.1002-7386.2016.16.009

項目來源：河北省醫(yī)學科學研究重點課題(編號：20110244)