多层螺旋CT肺容积测定对诊断早期肺气肿的临床应用进展

张辉生 华毛

肺气肿是由于慢性炎症、吸烟、老龄化及空气污染等原因导致肺终末细支气管发生异常持久的膨胀，肺弹性减退及肺容积增大或同时伴有气道壁破坏的病理状态。目前临床上对早期肺气肿诊断缺乏较为敏感而准确的标准，查体、胸部X线及肺功能测定均存在局限性，造成大量早期肺气肿患者耽误了治疗的最佳时机并使疾病进展为慢性阻塞性肺疾病。多层螺旋CT肺容积测定是对肺容积更为客观真实的描述，尤其是发现早期肺气肿肺容积改变较为敏感的指标。本文就多层螺旋CT肺容积测定对诊断早期肺气肿的临床应用进展给予综述。

1 肺气肿

1.1 病因及发病机制 肺气肿发病原因复杂，常继发于慢性支气管炎、反复发生的支气管哮喘、支气管扩张等疾病，其中慢性支气管炎最为常见。因此凡能引起支气管炎的内外病因均与肺气肿发生密切相关，尤其吸烟[1]、大气污染和感染等因素。肺气肿发病机制尚未完全清楚，大多认为与α1蛋白酶-抗蛋白酶系统失衡有关[1-2]。

1.2 肺气肿分型 肺气肿根据病变部位、范围及性质可分为肺泡性肺气肿、间质性肺气肿、其他类型肺气肿[2]。肺泡性肺气肿病变发生在肺腺泡内，因其常合并有小气道的阻塞性通气障碍，故也称阻塞性肺气肿，是最为常见也是在我国人群中发病率较高的一种肺气肿类型。间质性肺气肿、其他类型的肺气肿（包括瘢痕旁肺气肿、代偿性肺气肿、老年性肺气肿）发病率相对较低。

1.3 肺气肿与慢性支气管炎、COPD的关系 肺气肿常为慢性支气管炎的并发症，因此在诊断肺气肿时询问是否存在慢性支气管炎的基础病史尤为重要。慢性支气管炎、COPD在疾病发生发展过程中密切相关[3]。慢性支气管炎指气管、支气管黏膜及其周围组织慢性非特异性炎症，临床上以咳嗽、咳痰或伴有喘息及慢性反复发作的慢性过程为特征，常并发肺气肿及慢性阻塞性肺疾病。COPD则常继发于肺气肿，有研究表明80%的COPD患者是由慢性支气管炎、肺气肿发展而来，肺气肿是COPD的主要病理改变，也是COPD发病的重要危险因素[4-6]。因此慢性支气管炎、肺气肿和COPD三者在临床表现上多呈现一种渐进性的过程[7]。

1.4 肺气肿诊断标准 目前临床上诊断慢性阻塞性肺气肿主要依靠以下4个方面：慢性支气管炎的基础病史；症状为进行性的呼吸困难；肺气肿症状及体征；胸片和肺功能测定（RV/TLC>40%，伴或不伴小气道的阻力增加）。

2 早期肺气肿

2.1 早期肺气肿 一般指患者无自觉症状或表现为劳累后胸闷、气短等，这时进行体格检查、胸部X线片和肺功能测定可完全正常，多数于门诊健康体检时被发现或于肺组织病理切片检查时发现肺气肿。有研究证实吸烟与肺功能改变密切相关，因此询问患者有无吸烟病史是诊断早期肺气肿一个重要参考标准[8]。

2.2 早期诊断重要性 早期肺气肿病人由于完全胜任日常活动及工作，基本无求医愿望，医生在门诊中更不易发现，造成漏诊。随着病情进展，出现通气功能障碍时患者出现发作性或持续性呼吸困难，咳嗽、咳痰、胸闷、气短加重，口唇紫绀加深等症状。与这时体格检查或胸部X线胸片检查通常已有典型肺气肿表现，通过肺功能测定有通气功能障碍和残气量、肺总量的增加。进入此期的患者多有求医愿望，但已错过控制肺功能进行性损害的最佳时期，部分患者疾病甚至已进展为COPD或慢性肺源性心脏病，患者肺功能及生活质量严重下降[9]。因此临床工作中对早期肺气肿即无症状期作出诊断极为重要，对于缓解医疗资源压力、降低病人住院率、减轻患者家庭经济负担都有重要意义。

3 胸片和肺功能诊断早期肺气肿局限性

肺具有强大通气储备功能，早期肺气肿时完全可以代偿局部少量的气道及肺泡结构破坏引起的肺功能改变。胸片在早期肺气肿表现为双肺野透亮度增加，肺纹理稀疏。但是在一些体格瘦长、胸廓扁平者，胸片检查往往呈现出肺野透亮度增加而误诊为肺气肿。潘纪戍[10]提出在肺气肿死亡患者的尸检中发现胸片的诊断率仅为41%，因此胸片检查在慢性早期肺气肿病例筛选只能作为一项参考标准。早期肺气肿时PFT检查可完全正常，这是由于PFT借助于呼吸时进出呼吸道的空气量来计算肺容积和肺容量以评估肺通气功能，是判断气流受限增高且重复性好的客观指标[11]。但仍有其本身局限性表现为：（1）肺功能测定反映肺的整体情况，更多情况下反映肺的病理生理状态，由于肺组织具有强大的代偿能力，在早期肺气肿时肺功能测定可完全正常，只有大量的呼吸性细支气管遭到破坏时肺功能才会异常，当肺组织破坏达30%以上时[12]肺功能测定才会有明显的改变，这种改变也主要表现在肺下野，而肺上野一般认为是肺的“静止区”在早期更是缺乏典型表现。肺功能测定实际上包括了上呼吸道、主支气管在内所有气体容积，Kauczor H U等[13]人报道了这部分气体容积约为100 ml，严格意义上讲这部分气体容积并不包括在肺容积范围之内，这实际上也造成了肺功能测定在客观上存在测定误差。（2）典型阻塞性肺气肿肺功能测定的特点是：TLC增加，RV增加，其中RV的增加明显高于TLC，故RV/TLC也明显增高[14]，但在其早期时可能仅表现为闭合气量的增加即TLC的增加，因此残总比值会比实际的要小。另有研究显示肺部形态改变早于临床症状和肺功能的异常[15]。（3）前文所述肺气肿引起的肺功能破坏主要表现在肺下野，而肺上野一般认为是肺的“静止区”破坏较少，肺上野的破坏对肺功能测定的影响小，就是说如果病变在肺上野，肺功能测定可能完全正常。

4 早期肺气肿多层螺旋CT检测

早期肺气肿肺部形态学的改变要早于临床症状及肺功能测定指标的异常，肺上野的破坏对肺功能测定的影响小，就是说如果病变在肺上野，肺功能测定可能正常，但CT完全可以检出这些区域的肺气肿改变。MSCT肺容积测定是利用肺内气体与肺组织存在的天然密度差别，应用肺容积定量分析软件自动分离肺组织与其他组织，然后进行人工矫正进一步提高描述肺容积的准确性。因此对肺气肿的诊断更为敏感，有研究证实与病理的相关性优于常规CT检查，被认为是无创性诊断肺气肿的金标准[12]。MSCT肺容积测定是一种较为客观的肺容积测定方法。由于肺与周围肌肉骨骼等组织存在天然的密度差异，能更好的和周围组织区别其数值也更接近实际肺容积。MSCT肺容积测定是对肺真实容积更客观的描述，排除了大气道内气体干扰及对患者配合程度的依从性明显降低。多层螺旋CT肺容积测定是一种较为客观的肺容积测定方法。由于肺与周围肌肉、骨骼等组织存在天然的密度差异，能更好的和周围组织区别其数值也更接近实际肺容积。

4.1 多层螺旋CT肺容积测定方法 20世纪90年代出现的Pulmo软件采用呼吸门控技术结合呼吸双相扫描可以很好的评价全肺乃至局部肺组织的变化，进而间接反映肺功能。Pulmo软件肺容积测定是利用图像分割技术，目前常用的图像分割技术有自动边缘检测、阈值限定、种子限域生长等[16-17]。目前多采用阈值限定技术，肺组织与周围组织CT值差异较大，通过阈值限定分割（阈值上限设定为-300 HU，下限设定为-1024 HU）能较好的分离出肺组织并对其手工校正，保证被测目标物体的单一性以提高定量数据的准确性，然后通过叠加每层面体积（每层面面积×层厚）得到全肺容积，测量的准确性得到进一步提高。

4.2 多层螺旋CT肺容积诊断早期肺气肿可行性 多层螺旋CT肺容积测定时对肺真实容积更客观的描述，排除了前文所述的大气道内气体干扰及对患者配合程度的依从性明显降低。国内外许多研究报道证实了多层螺旋CT所得肺容积的一系列定量参数与肺功能数据间有较好的相关性[18-21]。因此利用多层螺旋CT肺容积诊断早期肺气肿是完全可行的。

总之，目前临床上对早期肺气肿诊断缺乏更为准确敏感的标准，既往依据病史、查体、胸部X线检查及肺功能测定又存在局限性，造成大量早期肺气肿患者耽误了治疗的最佳时机，是疾病进展为慢性阻塞性肺疾病。多层螺旋CT肺容积测定的出现是对肺容积的更为客观的描述，因此在诊断早期肺气肿也是更为客观的标准，相信经过大量的数据实验及临床观察在诊断早期肺气肿具有广阔的应用前景。

[1]陆再英，钟南山.内科学[M].第7版.北京：人民卫生出版社，2008：62-64.

[2]陈灏珠.实用内科学[M].第12版.北京：人民卫生出版社，2005：1640-1647.

[3]刘先胜.慢性支气管炎、阻塞性肺气肿、哮喘和COPD概念的演变[J].实用医学进修杂志，2008，36（1）：1-5.

[4]谢俊刚，徐永健.国内外COPD流行病学进展[J].中国实用内科杂志：临床前沿版，2006，26（9）：1401-1403.

[5]中华医学会呼吸病学分会.慢性阻塞性肺疾病分组COPD诊治指南（2011年修订版）[S].2011.

[6]郑永平.浅述慢性阻塞性肺疾病[J].中外医学研究，2011，9（22）：179-180.

[7]刘志新.慢性支气管炎的X线表现分析[J].中国医学创新，2010，7（16）：149-150.

[8]温林俏，赵国厚，王蜀昆.135例吸烟患者肺功能检查的临床分析[J].中国医学创新，2012，9（2）：119-120.

[9]李战炜.慢性阻塞性肺疾病中西医结合诊断与治疗[J].中国医学创新，2012，9（4）：137.

[10]潘纪戍，侯希忠，许军，等.肺气肿的CT诊断[J].中华放射学杂志，1989，23（4）：225-226.

[11]Klaus Rabe.The guide for management of chronic obstructive pulmonary disease[J].Chin J Tuberc Respir Dis，2002，25（8）：453-460.

[12]王浩彦.慢性阻塞性肺疾病诊治规范[J].中国临床医生，2001，29（4）：21-23.

[13]Kauczor H U，Heussel C P，Fischer B，et al.Assessment of lung volume using helical CT at inspiration and expiration：comparison with pulmonary function tests[J].Am J Roentgenol，1998，171（4）：1091-1095.

[14]Takeshi Hara，Akira Yamamoto，Xiangrong Zhou，et al.Automated volume measurements of pulmonary emphysema on 3-D chest CT images[J].International Congress Series，2009，1256（3）：1043-1048.

[15]张伟宏，蔡柏蔷，王京岚，等.肺气肿的CT肺功能成像：CT技术与肺功能检查的对照研究[J].中华结核和呼吸杂志，2002，25（3）：150-153.

[16]王鸣鹏.CT检查技术学[M].上海：复旦大学出版社，2004：135-150.

[17]Akahaka A，Yomashita Y，Nakayama Y，et al.Assessment of lung volumes in pulmonary emphysema using multi detector helical CT：comparison with pulmonary function tests[J].Comput Med Imaging Graph，2001，25（5）：399-404.

[18]Ge X J，Zhang G Z，Zhu Y P，et al.Multi-slice CT pulmonary function evaluation in emphysema[J].Chin J Radiol，2007，41（3）：243-247.

[19]Zou L G，Sun Q R，Qi Y Y，et al.Feasibility of low dose scanning of multi-slice CT in quantitative analysis of lung volume and density[J].Chin J Med Imaging Technol，2007，23（10）：1491-1494.

[20]Akihiko A，Yasuyuki Y，Yoshiharu N，et al.Assessment of lung volume in pulmonary emphysema using multidetector helical CT：comparison with pulmonary function tests[J].Computerized Medial Imaging and Graphics，2001，25（2）：399-404.

[21]Madani A，Zanen J，de Maertelaer V，et al.Pulmonary emphysema：objective quantification at multi-detector row CT-comparison with macroscopic and microscopic morphometry[J].Radiology，2006，238（1）：1036-1043.