肺的CT功能性成像.ppt

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CT的肺功能性成像及其应用的肺功能性成像及其应用卫生部北京医院放射科卫生部北京医院放射科北京大学第五临床医学院北京大学第五临床医学院刘甫庚刘甫庚l在美国，约有一千五百余万人患有呼气性在美国，约有一千五百余万人患有呼气性气流阻塞疾病，每年因本病导致死亡者超气流阻塞疾病，每年因本病导致死亡者超过八万四千人，是死亡原因中的第四位。

过八万四千人，是死亡原因中的第四位。

l阻塞性肺病包括肺气肿、慢性支气管炎、阻塞性肺病包括肺气肿、慢性支气管炎、哮喘、呼吸性细支气管炎和支气管扩张等哮喘、呼吸性细支气管炎和支气管扩张等一组疾病。

一组疾病。

l最新的文献强调了早期诊断气流阻塞和气最新的文献强调了早期诊断气流阻塞和气道反应性潜在的异常在临床处理这些疾病道反应性潜在的异常在临床处理这些疾病上的重要性。

上的重要性。

支气管扩张支气管扩张哮喘合并哮喘合并空气贮留空气贮留全细支气管炎全细支气管炎l呼气气流阻塞的病因是多样的，它可不同呼气气流阻塞的病因是多样的，它可不同程度地累及大的可见的气道和小气道程度地累及大的可见的气道和小气道（细支细支气管气管）。

l这些病因包括：

这些病因包括：

l由于支气管扭曲、支气管壁增厚、水肿或由于支气管扭曲、支气管壁增厚、水肿或粘液分泌过多引起的支气管管径固定的不粘液分泌过多引起的支气管管径固定的不可逆性改变；可逆性改变；l发生于肺气肿中的由于肺组织破坏所致气发生于肺气肿中的由于肺组织破坏所致气道正常弹性力的丧失以及由于气道反应性道正常弹性力的丧失以及由于气道反应性异常而致气道直径的可逆性改变。

异常而致气道直径的可逆性改变。

l气道反应性是指气道在受到刺激气道反应性是指气道在受到刺激时可逆性地改变自身直径的反应时可逆性地改变自身直径的反应能力。

能力。

l气道反应性增高被认为是哮喘的气道反应性增高被认为是哮喘的标记，也能引起其它气道疾病，标记，也能引起其它气道疾病，包括慢性支气管炎和吸烟所致的包括慢性支气管炎和吸烟所致的慢性阻塞性肺病等，使其发病率慢性阻塞性肺病等，使其发病率和死亡率显著增加。

和死亡率显著增加。

哮喘合并哮喘合并空气贮留空气贮留l气道反应性可通过测定应用支气管收缩剂后气道反应性可通过测定应用支气管收缩剂后气流的改变来直接评定，或者在气流阻塞患气流的改变来直接评定，或者在气流阻塞患者中应用支气管扩张剂后测量可恢复的气流者中应用支气管扩张剂后测量可恢复的气流阻塞来间接评估。

阻塞来间接评估。

l呼气流率峰值和呼气流率峰值和1s最大用力呼气量最大用力呼气量（FEVl）是是呼气气流阻塞中最常用的测量方法，但它们呼气气流阻塞中最常用的测量方法，但它们主要反映大气道的功能。

主要反映大气道的功能。

l在用力呼气曲线中部的呼气流率在用力呼气曲线中部的呼气流率（FEF2575）和和3s最大用力呼气最大用力呼气（FEV3）是小气道功能测量的是小气道功能测量的方法，在气流阻塞者中，其结果也常属异常，方法，在气流阻塞者中，其结果也常属异常，但这些测量可变性很大，作用有限。

但这些测量可变性很大，作用有限。

l使使用用肺肺功功能能检检查查来来测测量量可可逆逆或或不不可可逆逆的的气气流流阻阻塞塞也也由由于于其其结结果果和和症症状状间间的的不不致而受到限制。

致而受到限制。

l实实际际上上所所有有的的肺肺功功能能检检查查和和测测量量都都是是综综合合性性的的，既既不不能能表表达达支支气气管管反反应应性性和和气气流流阻阻塞塞中中可可能能存存在在的的分分布布不不均均匀匀性性，也也不不能能对对受受累累气气道道的的分分布布和和级级别别作出定位。

作出定位。

l此此外外，常常规规的的肺肺功功能能检检查查不不能能区区别别由由于呼气气流阻塞导致的各种生理紊乱。

于呼气气流阻塞导致的各种生理紊乱。

l必须找到一种用于慢性气流阻塞时必须找到一种用于慢性气流阻塞时的、可区分静态或动态气道改变的的、可区分静态或动态气道改变的办法，从而评价气道局部的变化。

办法，从而评价气道局部的变化。

lHRCT是一种评价肺实质细节的成是一种评价肺实质细节的成熟的技术，它能够获得小到熟的技术，它能够获得小到200至至300m，相当于第相当于第7至至9级细支气管级细支气管的特征性的肺解剖细节。

的特征性的肺解剖细节。

HRCT既清晰显既清晰显示细支气管解剖示细支气管解剖细节，又可区分细节，又可区分静态或动态气道静态或动态气道改变改变l利用电子束或螺旋利用电子束或螺旋CT快速成像快速成像的功能，在呼吸周期中作一系的功能，在呼吸周期中作一系列高质量的容积扫描已成为可列高质量的容积扫描已成为可能。

能。

l根据支气管和肺在不同呼吸时根据支气管和肺在不同呼吸时相中的衰减值和形态上的改变相中的衰减值和形态上的改变可以评价气道，特别是小气道可以评价气道，特别是小气道的功能改变，帮助作出定性和的功能改变，帮助作出定性和定位的诊断。

定位的诊断。

超超高高速速CT动动态态扫扫描描吸吸气气相相呼呼气气相相l螺螺旋旋扫扫描描能能在在一一次次屏屏气气中中获获得得大大范范围围兴兴趣趣区区的的容容积积资资料料，在在不不同同呼呼吸吸时时相相或或不不同同生生理理状状态态下下所所获获得得的的系系列列图图像像提提供供了了气道结构和功能之间关系的重要信息。

气道结构和功能之间关系的重要信息。

l容容积积数数据据经经过过先先进进的的算算法法处处理理后后可可得得到到重重叠叠多多平平面面或或三三维维的的重重建建，从从而而使使支支气气管结构特征得以更精确地显示。

管结构特征得以更精确地显示。

l当当参参考考了了病病人人的的呼呼吸吸时时相相和和生生理理状状态态后后，由由HRCT获获得得的的定定量量信信息息可可增增进进对对造造成成气流阻塞多种因素的认识。

气流阻塞多种因素的认识。

l一、检查技术一、检查技术l由于在一次呼吸过程中肺实质结构的由于在一次呼吸过程中肺实质结构的三维位置变化可达到三维位置变化可达到3cm甚至更多。

甚至更多。

l此外，心脏搏动也可以使肺容积产生很此外，心脏搏动也可以使肺容积产生很大差异，特别是左肺下叶。

这种心肺运大差异，特别是左肺下叶。

这种心肺运动之间的密切关系和这些器官的复杂结动之间的密切关系和这些器官的复杂结构使正确评价气道的结构与功能变得更构使正确评价气道的结构与功能变得更为困难。

为困难。

l因此，可重复的屏气方法对肺功能性成因此，可重复的屏气方法对肺功能性成像和对传统的肺功能检查一样都是很重像和对传统的肺功能检查一样都是很重要的。

要的。

l理理想想的的功功能能性性成成像像是是用用肺肺量量计计来来控控制制扫扫描描机机以以一一定定的的流流量量或或容容积积触发图像的采集。

触发图像的采集。

l训训练练病病人人和和使使用用流流量量容容积积环环以以进进行行视视觉觉反反馈馈很很重重要要，特特别别在在测测定定空空气气贮贮留留的的视视觉觉指指标标或或气气道道管管径径改改变时可保证呼吸状态的一致变时可保证呼吸状态的一致。

l成像过程的最新进展已能把中央成像过程的最新进展已能把中央的气管、支气管树作三维切割。

的气管、支气管树作三维切割。

l结合容积数据资料，先进的成像结合容积数据资料，先进的成像技术可确定大气道的结构参数，技术可确定大气道的结构参数，如支气管短缩和分支角度如支气管短缩和分支角度l而这在以前是不可能在活体中明而这在以前是不可能在活体中明确的确的lWood等等曾曾运运用用集集成成性性半半自自动动方方法法从从系系列列的的横横断断面面HRCT图图像像中中取取得得容容积积数数据据资资料料，以以进进行行气气管管支支气管树的三维提取和分析。

气管树的三维提取和分析。

l这这种种方方法法用用衰衰减减阈阈值值和和体体素素大大小小将将支支气气管管树树进进行行切切割割，可可以以在在不不同同生生理理状状态态下下（如如吸吸气气和和呼呼气气末末时时）得得到到的的多多组组图图像像上上很很容容易易地地评评价价气道形态和大小的动态变化。

气道形态和大小的动态变化。

吸气相呼气相吸气相呼气相l二、小气道的功能性成像二、小气道的功能性成像l肉眼不可见的小气道的功能可以通过肺衰肉眼不可见的小气道的功能可以通过肺衰减减（Lungattenuation）及其在不同生理状态及其在不同生理状态下的变化来判断。

下的变化来判断。

l肺是由空气、软组织和血液各种独立成份肺是由空气、软组织和血液各种独立成份组成的复合体，肺衰减可因其中任何一种组成的复合体，肺衰减可因其中任何一种成份的改变而受到影响。

成份的改变而受到影响。

l在解释肺衰减时，肺容积、肺血管容积、在解释肺衰减时，肺容积、肺血管容积、病人体位和呼吸状态的改变都要考虑在内病人体位和呼吸状态的改变都要考虑在内。

l仰卧位时，从非下垂部到下垂仰卧位时，从非下垂部到下垂部的肺衰减呈递增样，常与下垂部的肺衰减呈递增样，常与下垂部的灌注增加及通气减少有关，部的灌注增加及通气减少有关，这种梯度在肺容量小的时候更明这种梯度在肺容量小的时候更明显。

显。

l在呼气末正常肺表现为衰减增在呼气末正常肺表现为衰减增加，这与肺组织体素内的含气量加，这与肺组织体素内的含气量减少有关。

减少有关。

正常肺呼气末表现为衰减增加，从正常肺呼气末表现为衰减增加，从非下垂部到下垂部的肺衰减呈递增。

非下垂部到下垂部的肺衰减呈递增。

l正正常常肺肺呼呼气气末末表表现现为为衰衰减减增增加加吸气相呼气相吸气相呼气相正常肺非下垂部及下垂部密度曲线正常肺非下垂部及下垂部密度曲线l在气流阻塞时，由于呼气性在气流阻塞时，由于呼气性气道狭窄和气流阻力增加共气道狭窄和气流阻力增加共同引起呼气性空气阻塞。

同引起呼气性空气阻塞。

l空气贮留在空气贮留在CT上表现为有异上表现为有异常的衰减降低和较正常肺组常的衰减降低和较正常肺组织容积减小较少织容积减小较少空气贮留空气贮留l由由于于细细支支气气管管病病变变的的不不均均匀匀性性，可可导导致致透透亮亮肺肺和和正正常常肺肺交交织织，形形成成马马赛赛克克灌灌注注（Mosaicperfusion，也也称称为为马马赛赛克克血血量量减减少少）。

l可可与与其其它它产产生生肺肺小小叶叶密密度度改改变变如如慢慢性性肺肺栓栓塞塞及及表表现现为为斑斑片片状状毛毛玻玻璃璃密密度度的的肺肺实实质质病病相混淆。

相混淆。

l但但是是当当空空气气贮贮留留时时，马马赛赛克克灌灌注注在在呼呼气气末末图图像像上上更更明明显显，而而后后者者在在呼呼气气末末时时其其透透亮亮区区的的密密度度将将适适度度增增加加（并并有有容积缩小容积缩小）。

马赛克灌注马赛克灌注Mosaicperfusionl空气贮留的定量测定提供了有关肺实空气贮留的定量测定提供了有关肺实质和气道状态的重要信息。

质和气道状态的重要信息。

l在一个图像上的在一个图像上的HU值分布可表示为肺值分布可表示为肺衰减曲线的频率分布。

衰减曲线的频率分布。

lRienmuller认为，曲线下认为，曲线下-900HU的的区域与胸内气体容积和特殊的阻力有区域与胸内气体容积和特殊的阻力有关；关；l参考其呼吸时相后，它是测定肺破坏参考其呼吸时相后，它是测定肺破坏及气流阻塞范围的最敏感的方法。

及气流阻塞范围的最敏感的方法。

动动态态扫扫描描像像素素分分析析感感兴兴趣趣区区的的像像素素动动态态分分析析动动态态螺螺旋旋CT扫扫描描l频频率率分分布布曲曲线线愈愈向向左左移移动动（即即低低衰衰减减部部分分较较大大），表表示示因因肺肺气气肿肿或或呼呼气气气气流流阻阻塞所致之肺破坏范围愈广泛。

塞所致之肺破坏范围愈广泛。

l-900至至-700HU之之间间的的区区域域与与肺肺活活量量（VC）、CO的的弥弥散散力力（DLCO）及及运运动动时时动动脉氧含量强烈相关。

脉氧含量强烈相关。

l曲曲线线向向右右移移动动（即即高高衰衰减减部部分分较较大大），则则反反映映血血流流增增多多或或在在间间质质、细细胞胞及及肺肺实质内的液体含量增加。

实质内的液体含量增加。

频率分布曲线频率分布曲线频率分布曲频率分布曲线向左移动线向左移动l电子束电子束CT（EBT）可以在可以在50-100ms曝光后曝光后取得图像，因此可在呼吸运动时获得实取得图像，因此可在呼吸运动时获得实时的系列图像而不会因活动而影响图像时的系列图像而不会因活动而影