白慧忠，楊曉光（通訊作者）

（內(nèi)蒙古醫(yī)科大學附屬醫(yī)院影像科 內(nèi)蒙古 呼和浩特 010050）

慢性阻塞性肺疾病（COPD）的高患病率使其成為全世界發(fā)病率和病死率高的主要原因之一[1]。慢阻肺在全球死亡率中排名第三[2]。目前，COPD的主要困難之一是診斷不足，所以早期發(fā)現(xiàn)、診斷并實施干預是減輕疾病負擔的關鍵。我們可以利用對COPD患者相關臨床信息不斷發(fā)展的理解，以及當前新興影像工具的發(fā)展來對COPD進行識別和量化，影像學檢查是當前判斷這些特征的關鍵因素，越來越多的先進方法為我們對COPD的研究提供了更多的可能性。在眾多的影像學檢查技術中選擇一個直接、穩(wěn)定、方便的方法尤為重要。比如，放射性核素灌注顯像已被廣泛用于評價肺灌注狀態(tài)，但它有很大的局限性，包括空間和時間分辨率低和暴露于大劑量輻射中[3]。單光子發(fā)射計算機斷層掃描（SPECT）提供了更好的空間分辨率，但需要更多的掃描時間[4]。磁共振成像可能是評估灌注的一個很好的選擇[5-6]，但其不能對肺組織的形態(tài)學變化進行直觀評估。雙源雙能量CT肺灌注掃描（DE PBV CT）的研究和發(fā)展在一定程度上是出于對常見慢性肺部疾病的追求，可以定量評估肺灌注缺損區(qū)組織的血流分布狀況，還可獲取肺組織結(jié)構信息[7]，對出現(xiàn)血流動力學改變但尚未出現(xiàn)組織結(jié)構改變的疾病檢測具有重要價值[8]。此外，DE PBV CT的應用提高了空間和對比度分辨率，同時降低輻射劑量，可以提供可視化解剖圖像和灌注情況，成為一種評估COPD的“一站式”工具。

1 DE PBV CT成像原理

近年來，利用雙X射線管和快速kVp切換（寶石光譜成像）的多探測器CT已經(jīng)得到了廣泛應用。其基本物理原理是光電效應強烈依賴于CT能量，因此在不同能量水平下，不同材料的X射線衰減程度不同。因此，雙源MDCT系統(tǒng)[9]由安裝在旋轉(zhuǎn)機架上的兩個球管（X1和X2）和對應的兩套采集系統(tǒng)組成（A和B），A探測器的FOV為50 cm，B探測器的FOV為26 cm，兩者之間的夾角為90°，所在縱軸覆蓋相同的區(qū)域。X1和X2管都可以根據(jù)管電壓、管電流以及操作者的掃描要求進行獨立工作，當兩者都以相同的能量操作時，即所謂的雙源掃描，其優(yōu)點是時間分辨率高。當X1和X2管在不同的管電壓下操作時，即所謂的雙能成像，其優(yōu)點是可區(qū)別物質(zhì)[10]。

2 圖像采集、重建

第一代DSCT系統(tǒng)，通常使用80/140 kVp的組合，隨著2代、3代雙源CT應用于臨床，通常把100/140 kVp作為首選[11]，可以采集到兩個CT數(shù)據(jù)集：分別是100 kVp和140 kVp的獨立數(shù)據(jù)集，以及重建出約120 kVp混合數(shù)據(jù)能量的第三個數(shù)據(jù)集。100 kVp和140 kVp數(shù)據(jù)集與傳統(tǒng)的單能量數(shù)據(jù)集相當。然而，與單能量CT圖像相比，這些圖像將具有更高的圖像噪聲，特別是在140 kVp時[12]。因此，需要得到第三個“加權平均圖像”數(shù)據(jù)集（按照慣例，將加權因子設置為一個常數(shù)值0.4，是指由低能量數(shù)據(jù)集所貢獻的中心26 cm FOV圖像密度的比例）。最后，這個數(shù)據(jù)集不僅提高低kVp圖像的碘的顯示性，而且降低高kVp圖像噪聲，并且在視覺上與單能量圖像相當。DECT在一個對比增強的單相期間不同的千伏曝光下同時獲得兩組不同能量的數(shù)據(jù)，通過不同X射線能量的成像和衰減差異的分析來表征和量化組織中的碘，從而計算出反映肺灌注的碘圖。需要指出，雙源CT 雙能量肺灌注成像提供的這些碘圖不代表真實的灌注圖，它只是灌注的替代測量，文中使用的“灌注”一詞指的是組織碘圖，而不是“真正的組織灌注”。

3 DE PBV CT在COPD中的應用、進展

3.1 COPD的早期發(fā)現(xiàn)

慢性阻塞性肺疾?。–OPD）的特征是持續(xù)的氣流限制，并伴有肺血管變化，這些變化可能會導致肺通氣和灌注的改變。雙能CT可以利用物質(zhì)衰減理論同時提供高分辨率的解剖信息和灌注信息。國外研究人員報告了DECT在評估包括COPD在內(nèi)的各種肺疾病患者的肺部通氣或灌注方面的有效性。Hwang HJ[3]等研究表明在臨床癥狀輕微的COPD患者，以及吸煙但肺功能（PFT）正常者中也可以出現(xiàn)肺血管的改變。Ferrer E[13]等研究發(fā)現(xiàn)，動物長期處于吸煙環(huán)境中，常規(guī)單能量CT顯示動物雙肺結(jié)構未發(fā)生明顯變化，然而雙源CT雙能量肺灌注成像上卻可以顯示出肺血管的異常改變，因此對于COPD的病理基礎來源于肺間質(zhì)的改變要早于肺實質(zhì)。國內(nèi)王文尚[6]研究發(fā)現(xiàn)CT定量分析COPD患者肺血管狀態(tài)的改變，具有直觀、可量化的特點，并且其改變程度受吸煙和肺氣腫的影響。雙源CT雙能量肺灌注能獲取COPD患者全肺或各肺區(qū)的肺血管重構定量參數(shù)指標,為臨床評估COPD患者肺血管重構提供有意義的量化指標。定量的CT成像在低輻射劑量下，可以根據(jù)生物標記物，如肺密度和支氣管壁厚，可能允許早期檢測COPD。因此雙源CT雙能量肺灌注成像使早期診斷COPD成為可能，為臨床對這一慢性疾病的早期治療提供依據(jù)。

3.2 COPD表型

COPD表型是指某一個體特定的性狀，主要受遺傳和環(huán)境因素的影響，通常疾病的嚴重程度和特征常常被定義為COPD表型。CT作為研究COPD表型的新型工具，其價值得到眾多研究者的青睞。雙源雙能量肺灌注CT或高分辨率CT（HRCT），能夠清晰地顯示肺組織的細微解剖結(jié)構，在肺組織結(jié)構的可視化方面有獨到作用。Fan等[10]研究表明，通過病理生理學和HRCT的聯(lián)合研究，利用CT掃描測量肺組織密度減低區(qū)域的面積和氣道壁厚度/管腔面積，可將COPD分為氣道表型（A型，有或沒有支氣管壁增厚）、肺氣腫表型（E型，沒有支氣管壁增厚，有肺氣腫）、混合表型（M型，支氣管壁增厚與肺氣腫同時存在）。QCT可用于確定COPD的支氣管優(yōu)勢亞型和肺氣腫優(yōu)勢亞型。Park等[12]通過對CT圖像的分析，將視覺上定義的肺氣腫模式與定量成像特征和肺測量數(shù)據(jù)相結(jié)合，產(chǎn)生了10種不重疊的CT成像亞型。通過這些CT成像亞型比較各亞型之間的差異，發(fā)現(xiàn)各組的總體病死率差異顯著，其中上葉為主小葉中心性肺氣腫（CLE）的病死率最高?？傊?，從目前臨床實踐中發(fā)現(xiàn)，同一患者在病程中FEV1存在很大的變異，相似FEV1的患者具有不同的臨床表現(xiàn)、病理變化、影像特征，不同的炎癥狀態(tài)，不同的COPD急性發(fā)作發(fā)生頻率，不同的功能狀態(tài)或生活質(zhì)量、疾病預后。所以，解決困境的有效方法是對COPD綜合征的重要組成部分進行識別及分組，這種分組能反映疾病的預后，并指導患者的治療。

3.3 肺氣腫的評估

肺氣腫定義為細支氣管末端的管腔永久性異常擴張，伴有肺泡壁破壞。其特征是使肺實質(zhì)發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的破壞，是導致COPD的主要原因。所以早期發(fā)現(xiàn)肺氣腫是診斷COPD的重要一步，然而胸部X線檢查在評估肺氣腫方面存在明顯的局限性，包括低特異性、低敏感性、觀察結(jié)果存在觀察者之間的差異，以及無法量化肺氣腫的嚴重程度。CT在檢測肺氣腫和評估其分布、程度方面明顯優(yōu)于胸部X線檢查，尤其肺氣腫更容易在高分辨率CT（HRCT）上被檢測到。HRCT上肺氣腫的特征是存在低衰減區(qū)域，而周圍的肺實質(zhì)則具有正常的衰減區(qū)域，有經(jīng)驗的閱片醫(yī)師可以輕松判讀出肺氣腫結(jié)果，盡管其靈敏度及特異度較高，但缺乏客觀證據(jù)，對肺氣腫的嚴重程度難以做出準確評價。越來越多的國內(nèi)外相關研究表明肺氣腫可以量化[13-14]，量化可以通過視覺評分，也可使用密度測量或半定量來量化。由于視覺評分顯示有很高的觀察者間變異性，現(xiàn)在主要是半定量和定量用于COPD肺氣腫評估。出現(xiàn)諸如閾值法、百分位法等分析手段，其中最常用的為閾值法，目前對于肺氣腫研究按照國際慣例由-950 HU（%LAA-950insp）以下作為低衰減面積，通過計算機計算低衰減區(qū)占全肺容積的百分比（LAA%）將肺氣腫分為3類：①無肺氣腫（NE），%LAA-950insp＜6；②%LAA-950insp中度肺氣腫≥6和＜14；③%LAA-950insp≥14的嚴重肺氣腫（SE）。有研究表明新的肺氣腫定量技術是基于DECT的[15]。該方法可通過測量碘分布圖來評估肺灌注，可以為COPD患者提供額外的生理信息，超出常規(guī)使用HRCT的純形態(tài)學評估。Sugino K等運用氙氣增強的DECT表明，氙氣增強后的肺灌注缺損區(qū)與阻塞性通氣損傷強相關。同樣，Hwang HJ等[3]對52例前瞻性入選的男性COPD患者進行V（氙氣增強通氣）和Q（碘增強灌注）聯(lián)合顯像，結(jié)果發(fā)現(xiàn)肺實質(zhì)正常的節(jié)段表現(xiàn)為匹配的V/Q型，而支氣管壁增厚的節(jié)段則表現(xiàn)為相反的V/Q型。在定量分析中，平均V、Q和V/Q值與PFT參數(shù)顯著正相關，而使用傳統(tǒng)的計算機斷層掃描圖像評估疾病模式可能無法正確評估COPD肺氣腫患者的局部V和Q。Pansini等[16]利用DE PBV CT對47例吸煙者和10例非吸煙者進行了灌注掃描，發(fā)現(xiàn)評估局部肺灌注異常區(qū)域是可行的，肺氣腫病人灌注缺損區(qū)與肺實質(zhì)破壞區(qū)域一致性較好。總之，肺氣腫的CT客觀定量評估較主觀視覺評估具有更高的可靠性，對于早期肺部病變更敏感，能夠在短時間內(nèi)對全部及局部肺部改變做出有效評估，有利于肺氣腫患者的精確診斷、開展個性化治療及預后評價。

4 小結(jié)與展望

雙能CT肺灌注掃描技術結(jié)合相應的后處理軟件可以在COPD的定性、定量診斷中發(fā)揮非凡價值。主要體現(xiàn)在以下三點。

①精確度更高，目前在臨床上常規(guī)采用肺功能檢查對肺組織進行評估，但肺功能只能反映肺組織的整體功能，DECT能夠清楚地顯示肺灌注缺損區(qū)域的范圍和位置，更直觀地了解病變的范圍、程度。②作用范圍廣，雙能CT肺灌注掃描為臨床提供COPD病變早期診斷的具體定量參數(shù)，也可以為評估肺儲備功能及外科肺減容手術（LVRS）提供直接依據(jù)，避免臨床盲目地切除肺組織。③對患者配合要求低，而且重復性好，僅需要完成一次增強CT檢查，就可以用于數(shù)據(jù)分析，尤其對于一些長期臥床、肺組織代償能力低下，不能耐受肺功能檢查或者配合不充分等患者。DE PBV CT成像可顯示COPD病人的肺氣腫、PHT與灌注缺損具有明顯的相關性，但這對于COPD的全面評估還不夠完善，尚需要進一步探討雙能量CT肺灌注成像對于支氣管壁增厚型COPD與COPD早期變化及治療后的評估，這也將是今后研究的方向[17]?？傊p能CT肺灌注掃描與先進的后處理技術相結(jié)合，具有無創(chuàng)、便捷、客觀、可操作及重復性強的優(yōu)點，可以作為COPD早期診斷、肺減容術前篩選和術后療效評價的客觀依據(jù)。