楊玉潔 ，尚 敏 ，李彥偉 ，羅謝添 ，李 健 ，馬書玲 ，李 凡

（1.河南科技大學(xué)法醫(yī)學(xué)院，河南 洛陽 471023；2.中國空空導(dǎo)彈研究院洛陽二〇二醫(yī)院放射科，河南 洛陽471003）

交通事故、故意傷害、意外損傷等導(dǎo)致的胸部創(chuàng)傷病例數(shù)量不斷增加[1]，胸部創(chuàng)傷致氣胸、血氣胸等的肺壓縮程度鑒定已成為法醫(yī)臨床學(xué)鑒定的關(guān)鍵。對于肺壓縮程度的鑒定，首先要了解創(chuàng)傷前的肺體積。傳統(tǒng)的肺體積估算方法有X線[2]和超聲法[3]，但清晰度、邊界識別度等并不高，現(xiàn)已不能滿足鑒定需求。隨著多層螺旋 CT（multi-slice spiral CT，MSCT）的普及，用MSCT軟件測量肺體積已有報道[4-5]，但逐層計算肺體積的方法相對繁瑣、耗時長，仍未被普及。本研究使用MSCT對正常人群肺體積進(jìn)行精確測量，尋找與正常肺體積存在密切相關(guān)性的參數(shù)，并建立簡單、可行的曲線方程，為肺壓縮程度的鑒定提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

收集2016年7月至11月在中國空空導(dǎo)彈研究院洛陽二〇二醫(yī)院接受胸部CT檢查且影像學(xué)資料肺部未見明顯異常者45例，其中男性23例，女性22例，年齡18～80歲，中位年齡48歲。所有個體排除肺部異常，縱隔病變，血、氣胸等胸部疾病，胸廓畸形，胸膜增厚，肺炎，支氣管擴張，肺癌，慢性阻塞性肺疾病，心力衰竭等嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)提取的疾病。所有受檢者均自愿簽署知情同意書。

CT檢查：受檢者取仰臥位，身體位于床中間，雙臂抱頭，在深吸氣末屏氣下采用Emotion 16層螺旋CT（德國SIEMENS公司）進(jìn)行掃描。掃描范圍：自肺尖上1cm至膈下3cm。掃描參數(shù)：使用CARE Dose 4D功能，根據(jù)定位像的衰減數(shù)據(jù)自動計算優(yōu)化掃描參數(shù)，管電壓110 kV，standard模式，掃描層厚 5.0 mm，以1.5mm層厚、1.2mm間隔重建圖像。圖像肺窗：窗寬1200HU、窗位-600HU?？v隔窗：窗寬400 HU、窗位40HU。

1.2 研究方法

利用多產(chǎn)品工作站（共享）（MultiModality Workplace，MMWP）中的Pulmo軟件，自動勾畫出CT平掃圖像中每一層肺組織的輪廓（圖1），并由經(jīng)驗豐富的影像學(xué)醫(yī)師協(xié)助手動調(diào)整局部區(qū)域。逐層勾畫完成后，Pulmo軟件即可自動計算出正常肺體積（V）。結(jié)合每層肺組織CT圖像和其對應(yīng)的“Pulmo-評估結(jié)果”數(shù)據(jù)表中高度一欄的數(shù)值確定左、右肺的上下徑數(shù)值、肺尖下1cm層面（圖2），其中肺組織恰好消失層面的CT圖像對應(yīng)數(shù)據(jù)表中的高度值為肺的上下徑數(shù)值。高度值為1cm的數(shù)據(jù)表對應(yīng)的肺組織CT圖像為肺尖下1cm層面。通過肺窗與縱隔窗的對照，依據(jù)主動脈弓出現(xiàn)到消失所有層面的中間層面、氣管恰好分叉的層面、膈頂剛出現(xiàn)的層面分別確定主動脈弓層面、隆突下層面、膈頂層面（圖3）。使用工作站的測量工具繪制出經(jīng)過肺組織內(nèi)、外側(cè)邊緣最突出點與圖像中心軸線相平行或經(jīng)過肺組織前、后側(cè)邊緣最突出點與圖像中心軸線相垂直的直線（圖3），并測量左、右肺的上下徑（CT圖像中肺組織出現(xiàn)至消失所有層面厚度）、肺尖下1 cm層面、主動脈弓層面、隆突下層面、膈頂層面的最大前后徑、最大左右徑。以上測量數(shù)據(jù)在專業(yè)影像學(xué)醫(yī)師的指導(dǎo)下進(jìn)行操作。

圖1 使用Pulmo軟件逐層勾畫出肺組織輪廓

圖2 肺尖下1cm層面的確定

圖3 各層面最大前后徑的測量方法

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析

使用SPSS 20.0統(tǒng)計軟件，分別對肺體積（V）、肺上下徑（d）和肺尖下1 cm層面、主動脈弓層面、隆突下層面、膈頂層面的最大前后徑（用 a、b、c、e 表示）和4 個層面的最大左右徑（用 f、g、h、r表示）進(jìn)行單因素和多因素回歸分析，并進(jìn)行線性、二次、復(fù)合、增長、對數(shù)、立方、系統(tǒng)、指數(shù)分布、逆模型、冪、Logistic等分析。測量參數(shù)中左、右肺分別用下標(biāo)1、2標(biāo)識。

所得方程的擬合優(yōu)度（R2）越大，代表回歸曲線對觀測值的擬合程度越好。將R2大于0.75的測量參數(shù)的所有曲線函數(shù)中R2最大的方程確定為正常肺體積與該測量參數(shù)之間的最佳方程。

1.4 回代檢驗

另選擇15例符合上述研究條件的對象，對回歸模型進(jìn)行回代檢驗。方程估算的肺體積與Pulmo軟件測量的肺體積之間進(jìn)行t檢驗。檢驗水準(zhǔn)α=0.001。

2 結(jié) 果

2.1 單因素分析

左肺體積（V1）與右肺體積（V2）之間存在密切相關(guān)性（圖4），其回歸方程為：

圖4 左肺體積與右肺體積之間的最佳回歸曲線圖

左肺體積與測量參數(shù)之間的曲線回歸結(jié)果顯示，左肺體積（V1）與左肺上下徑（d1）、左肺膈頂層面的最大左右徑（r1）之間存在明顯相關(guān)性，其回歸方程分別為：

右肺體積與測量參數(shù)之間的曲線回歸結(jié)果顯示，右肺體積（V2）與右肺上下徑（d2）、左肺膈頂層面的最大左右徑（r2）之間存在明顯相關(guān)性，其回歸方程分別為：

2.2 多因素分析

左、右肺體積與相關(guān)性明顯的肺上下徑（d）、膈頂層面的最大左右徑（r）之間以多種運算形式相互結(jié)合，再次進(jìn)行回歸分析發(fā)現(xiàn)，肺體積（V）與（dr）擬合最優(yōu)（圖5～6）。左、右側(cè)肺體積的回歸方程分別為：

圖5 左肺體積與d1r1之間的最佳回歸曲線圖

圖6 右肺體積與d2r2之間的最佳回歸曲線圖

2.3 回代檢驗

為了進(jìn)一步驗證所得方程的準(zhǔn)確性，另選取15例符合條件的受檢者，對方程（1）（6）（7）進(jìn)行回代檢驗。將方程推算的肺體積與Pulmo軟件所得的肺體積采用t檢驗進(jìn)行分析，兩種方法所得肺體積的差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.001），詳見表 1。

表1 方程推算的肺體積與Pulmo軟件所測結(jié)果的比較 （n=15，±s，cm3）

表1 方程推算的肺體積與Pulmo軟件所測結(jié)果的比較 （n=15，±s，cm3）

肺 方程 Pulmo軟件所得 方程推算 P值左肺 （1） 1917.247±487.871 1894.186±478.050 0.958左肺 （6） 1917.247±487.871 1920.157±447.485 0.953右肺 （7） 2212.007±560.133 2223.200±516.289 0.965

3 討 論

準(zhǔn)確測量正常人群肺體積的意義在于：（1）根據(jù)左、右肺體積之間及與不同CT測量參數(shù)之間的曲線方程，可獲得被鑒定人患側(cè)創(chuàng)傷前的正常肺體積；（2）結(jié)合壓縮后肺體積計算出肺壓縮程度，為法醫(yī)臨床關(guān)于肺壓縮量的鑒定提供可靠依據(jù)；（3）豐富和完善法醫(yī)臨床傷殘鑒定操作的理論；（4）為臨床上對胸腔積液定量、氣胸、血氣胸治療方案的合理選擇提供參考。

目前，關(guān)于肺壓縮程度的研究主要是針對氣胸。傳統(tǒng)是通過X線片進(jìn)行估算[6-7]，主要依據(jù)是當(dāng)胸廓內(nèi)氣帶寬度相當(dāng)于患側(cè)胸廓寬度1/4時，肺被壓縮約35%；當(dāng)胸廓內(nèi)氣帶寬度相當(dāng)于患側(cè)胸廓寬度的1/3時，肺被壓縮約50%；當(dāng)胸廓內(nèi)氣帶寬度相當(dāng)于患側(cè)胸廓寬度的1/2時，肺被壓縮約75%。這種方法缺乏量化指標(biāo)，是一種粗略的估計方法，并不太準(zhǔn)確。近年來，使用MSCT測量肺壓縮程度已成為常用的技術(shù)方法，研究相關(guān)參數(shù)之間的定量關(guān)系是法醫(yī)臨床學(xué)影像診斷的研究方向之一。

采用MSCT測量肺體積，多在呼氣相或吸氣相對全肺進(jìn)行連續(xù)掃描，再利用CT圖像后處理軟件勾畫出肺組織輪廓，進(jìn)而計算肺體積。由于呼氣狀態(tài)下肺組織密度增大，邊界不清，受呼吸作用的影響，不能準(zhǔn)確描繪肺邊界，因此本研究采用深吸氣末屏氣時進(jìn)行常規(guī)CT掃描。深吸氣末時的肺體積能反映肺組織的充氣狀態(tài)，如果受檢者不能良好地配合屏氣，兩次屏氣出現(xiàn)明顯的呼吸幅度變化，所得的圖像出現(xiàn)尾影，則會降低肺體積測量的準(zhǔn)確性。故掃描前對受檢者進(jìn)行呼吸指令訓(xùn)練，使其在平靜吸氣末保持閉氣狀態(tài)，以最大程度減小呼吸相對測量結(jié)果的影響。SMITH等[8-9]利用MSCT和Pulmo軟件對不同呼吸相的肺容積進(jìn)行定量研究，證實Pulmo軟件測量評估肺容積具有客觀性、可靠性。因此本研究使用Pulmo軟件對肺組織進(jìn)行體積測量，能獲得準(zhǔn)確、科學(xué)的測量結(jié)果。

本研究擬利用MSCT尋找一種快速且準(zhǔn)確的肺體積計算方法，以輔助法醫(yī)臨床對肺壓縮程度的鑒定和臨床對氣胸、血氣胸治療方案的選擇。本研究中，首先使用16層螺旋CT對正常受檢者胸部進(jìn)行掃描，然后將圖像傳至MMWP工作站，使用Pulmo軟件對獲得的正常肺圖像進(jìn)行分析，手動修整局部肺影區(qū)域，并自動計算出正常肺體積。分別測量肺尖下1cm、主動脈弓、隆突下及膈頂4個層面的最大前后徑和最大左右徑，選取的這4個層面在CT圖像上容易定位，鑒定人和臨床醫(yī)師在閱片時易于確定。本研究結(jié)果顯示：線性函數(shù)不能很好地描述肺體積，曲線函數(shù)及多因素分析，可以提高方程的擬合優(yōu)度：左、右側(cè)肺體積之間存在曲線回歸關(guān)系，所得曲線方程滿足計算要求，可利用一側(cè)正常肺體積計算對側(cè)肺體積；肺體積與d、r、dr之間存在曲線回歸關(guān)系，所得曲線方程均滿足要求，且多因素方程的擬合優(yōu)度最好，可計算該側(cè)肺體積?；卮鷻z驗顯示，這3個方程的推算結(jié)果與Pulmo軟件直接測量所得結(jié)果之間差異無統(tǒng)計學(xué)意義。綜上所述，左、右側(cè)正常肺體積之間，正常肺體積與肺上下徑、膈頂層面的肺最大左右徑、肺上下徑和膈頂層面最大左右徑乘積之間的回歸方程擬合優(yōu)度高，可用于估算正常肺體積。

由于樣本量有限，利用研究建立的曲線回歸方程估算正常肺體積存在一定的誤差，可通過后期擴大樣本量來進(jìn)一步提高方程準(zhǔn)確性，并可利用本實驗建立的研究方法對壓縮后肺體積進(jìn)行定量研究，進(jìn)而估算肺壓縮程度，為法醫(yī)學(xué)鑒定提供參考。