1、研究背景:
　　 CT的問(wèn)世,使的我們對(duì)肺內(nèi)病變的了解和診斷有了飛躍性的進(jìn)步,當(dāng)前CT的不斷更新?lián)Q代,又不斷出現(xiàn)很多應(yīng)用于臨床的新功能。多層螺旋CT(Multi-sliceCT,MSCT)的使用能在更高的時(shí)間分辨力和更高的空間分辨力的基礎(chǔ)上產(chǎn)生冠狀、矢狀和各種斜位圖像;由此而產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)增強(qiáng)現(xiàn)在也可用來(lái)評(píng)價(jià)血管結(jié)構(gòu)和肺灌注。這兩項(xiàng)優(yōu)勢(shì)使得CT對(duì)肺的評(píng)價(jià)開(kāi)始從靜態(tài)的形態(tài)學(xué)研究逐漸轉(zhuǎn)入動(dòng)態(tài)的和定量的形態(tài)學(xué)或功能學(xué)研究,形態(tài)學(xué)和功能學(xué)的

2、結(jié)合將會(huì)是未來(lái)CT研究的方向。
　　 CT對(duì)于肺動(dòng)脈的形態(tài)學(xué)測(cè)量具有重要的臨床意義,過(guò)去三十多年來(lái),許多研究證實(shí)應(yīng)用CT能準(zhǔn)確的測(cè)量肺動(dòng)脈的管徑并能可靠的評(píng)價(jià)肺動(dòng)脈高壓(PulmonaryHypertension,PH),主肺動(dòng)脈干直徑增加是判斷肺動(dòng)脈高壓的可靠指標(biāo),當(dāng)其直徑大于28.6mm時(shí)診斷為肺動(dòng)脈高壓的特異性為100％。也有研究發(fā)現(xiàn)肺動(dòng)脈直徑與升主動(dòng)脈直徑的比值能更好的評(píng)價(jià)肺動(dòng)脈壓力,更有學(xué)者對(duì)肺動(dòng)脈分支與其相對(duì)應(yīng)的支氣

3、管的關(guān)系進(jìn)行研究以此來(lái)評(píng)價(jià)肺動(dòng)脈高壓。但是,大部分研究確認(rèn)肺動(dòng)脈擴(kuò)張是在CT橫軸位圖像上通過(guò)測(cè)量部分肺動(dòng)脈主干或分支血管直徑來(lái)進(jìn)行分析,不能反映肺動(dòng)脈高壓狀態(tài)下肺動(dòng)脈樹(shù)的形態(tài)學(xué)特征。肺動(dòng)脈高壓狀態(tài)下肺動(dòng)脈樹(shù)的形態(tài)學(xué)改變通常用定性的方式來(lái)描述,對(duì)于血管走形紊亂、肺動(dòng)脈呈枯枝樣改變的評(píng)價(jià),則缺乏定量分析的方法。
　　 分形維數(shù)(Fractaldimension,FD)分析是一種能夠分析自然界中不規(guī)則物體或圖像的數(shù)學(xué)方法,在多種學(xué)科中

4、得到廣泛應(yīng)用。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中,分維分析已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于病理、解剖、醫(yī)學(xué)圖像等研究中。應(yīng)用FD分析可通過(guò)對(duì)常規(guī)X線胸部圖像進(jìn)行研究以此來(lái)定量評(píng)價(jià)肺血流量的改變,應(yīng)用FD分析對(duì)CT圖像的研究中,有學(xué)者為了在整個(gè)肺組織中區(qū)分正常區(qū)域和肺氣腫區(qū)域,應(yīng)用此方法對(duì)肺氣腫進(jìn)行了定量研究。對(duì)于肺動(dòng)脈樹(shù)的FD分析,多集中于解剖學(xué)研究,這些解剖學(xué)的研究可獲得準(zhǔn)確和詳細(xì)的肺動(dòng)脈信息,但僅限于離體狀態(tài)下。FD分析提供了一種潛在的觀察和定量研究CT肺動(dòng)脈圖像的方法

5、。
　　 CT肺灌注是肺功能學(xué)研究最早也是較成熟的成像方式。肺灌注成像是一種重要的臨床檢查手段,通過(guò)觀察區(qū)域性的灌注改變有助于做出準(zhǔn)確的臨床診斷,同時(shí)能夠評(píng)價(jià)肺功能的缺損。肺實(shí)質(zhì)的灌注能提供一種灌注的可視化顯示,同時(shí)能定量評(píng)價(jià)因肺栓塞或肺氣腫導(dǎo)致的肺血流量的減低。核素閃爍成像法被認(rèn)為是評(píng)價(jià)肺灌注的金標(biāo)準(zhǔn),但是它卻具有自身本質(zhì)上的不足,該方法的空間和時(shí)間分辨率較低。MRI因其具有較高的空間分辨率和能夠觀察肺葉和肺段灌注異常的能力而

6、被看作是一種較為有前途的技術(shù)。但MR不能準(zhǔn)確評(píng)價(jià)肺實(shí)質(zhì)的形態(tài)學(xué)特征,在對(duì)肺灌注成像時(shí)往往需要高分辨率CT的協(xié)同幫助,因此在對(duì)比研究肺灌注受損區(qū)域和肺內(nèi)形態(tài)學(xué)改變時(shí)不得不增加其他檢查方式,這就增加了患者負(fù)擔(dān)和造成社會(huì)資源的浪費(fèi)。
　　 近些年,由于CT設(shè)備的發(fā)展,肺部CT灌注成像開(kāi)始受到人們的重視。雙源CT系統(tǒng)通過(guò)發(fā)射不同能量的x射線可同時(shí)獲取兩套螺旋CT數(shù)據(jù),根據(jù)碘的x線吸收特性,雙源CT可形成碘的分布圖以此來(lái)模擬肺灌注成像,通

7、過(guò)減影的方式處理增強(qiáng)前后的CT數(shù)據(jù),應(yīng)用一種新的CT圖像后處理技術(shù)對(duì)圖像進(jìn)行彩色編碼也可用于模擬肺灌注成像以此來(lái)評(píng)價(jià)形態(tài)學(xué)和功能改變。但是,所有這些技術(shù)不能提供真正的灌注測(cè)量,由于這些模擬灌注成像并不是來(lái)源于動(dòng)態(tài)CT圖像,因此他們只能提供肺灌注的圖像而不能作為定量分析研究。常規(guī)CT由于受限于探測(cè)器的排列方式和寬度,因此覆蓋范圍較小。隨著CT技術(shù)的快速發(fā)展,當(dāng)前對(duì)整個(gè)組織器官的容積CT灌注得以實(shí)現(xiàn),新近的128層螺旋掃描設(shè)備具有自身獨(dú)有的

8、技術(shù)特點(diǎn),使大范圍動(dòng)態(tài)掃描成為可能。通過(guò)雙向鐘擺式往復(fù)移床方式和較寬的探測(cè)器陣列,覆蓋范圍最大可達(dá)27cm,能覆蓋較大器官和腫瘤對(duì)其進(jìn)行灌注成像。通過(guò)新設(shè)備的引入使得全面評(píng)價(jià)總的肺實(shí)質(zhì)灌注成為可能。
　　 本研究的目的是通過(guò)兩個(gè)部分評(píng)價(jià)多層螺旋CT對(duì)肺動(dòng)脈樹(shù)形態(tài)學(xué)和肺實(shí)質(zhì)灌注的定量研究,第一部分主要是在肺動(dòng)脈高壓患者中,應(yīng)用分維數(shù)對(duì)多層螺旋CT形成的肺動(dòng)脈樹(shù)的形態(tài)學(xué)改變進(jìn)行定量分析,評(píng)價(jià)肺動(dòng)脈高壓者和無(wú)肺動(dòng)脈高壓者肺動(dòng)脈樹(shù)分維數(shù)

9、的差異,并探討其影響因素。第二部分主要是應(yīng)用128層螺旋CT評(píng)價(jià)全肺動(dòng)態(tài)容積灌注的可行性,并對(duì)其進(jìn)行定量研究和肺灌注可視化定性顯示。評(píng)價(jià)正常肺實(shí)質(zhì)的在重力方向和非重力方向上區(qū)域性的灌注參數(shù)差異,對(duì)病理狀態(tài)下肺實(shí)質(zhì)容積灌注參數(shù)與正常肺實(shí)質(zhì)間的對(duì)比研究。
　　 第一部分,應(yīng)用分形維數(shù)對(duì)多層螺旋CT肺動(dòng)脈樹(shù)的形態(tài)學(xué)改變進(jìn)行定量分析
　　 目的:本研究目的為在肺動(dòng)脈高壓患者中,應(yīng)用分維數(shù)對(duì)多層螺旋CT形成的肺動(dòng)脈樹(shù)的形態(tài)學(xué)改變進(jìn)

10、行定量分析。
　　 材料和方法:將14名肺動(dòng)脈高壓患者和17名無(wú)肺動(dòng)脈高壓者納入研究范圍,其中無(wú)肺動(dòng)脈高壓者作為對(duì)照組。所有受檢者分別進(jìn)行增強(qiáng)螺旋CT掃描和經(jīng)胸的超聲心動(dòng)圖檢查。應(yīng)用后處理軟件形成肺動(dòng)脈樹(shù),在個(gè)人計(jì)算機(jī)中借助專業(yè)圖形處理軟件(ImageJsoftware)對(duì)肺動(dòng)脈樹(shù)的投影面積及其分維數(shù)進(jìn)行計(jì)算。對(duì)肺動(dòng)脈高壓組和無(wú)肺動(dòng)脈高壓組的分維數(shù)、肺動(dòng)脈樹(shù)投影面積和肺動(dòng)脈壓力進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)評(píng)價(jià)。
　　 結(jié)果:肺動(dòng)脈高壓患者

11、的肺動(dòng)脈樹(shù)分維數(shù)、肺動(dòng)脈樹(shù)投影面積和肺動(dòng)脈壓力均高于無(wú)肺動(dòng)脈高壓者(p＜0.05,t-test)。分維數(shù)與肺動(dòng)脈壓力間有較高的相關(guān)性(r=0.82,p＜0.05,偏相關(guān)分析)。分維數(shù)與肺動(dòng)脈樹(shù)投影面積間存在較輕的相關(guān)性(r=0.49,p＜0.05,偏相關(guān)分析)。肺動(dòng)脈壓力與肺動(dòng)脈樹(shù)投影面積間亦存在相關(guān)性(r=0.65,p＜0.05,Pearson相關(guān)分析)。
　　 結(jié)論:肺動(dòng)脈高壓患者的肺動(dòng)脈樹(shù)的分維數(shù)要顯著高于無(wú)肺動(dòng)脈高壓者,

12、而且分維數(shù)與肺動(dòng)脈壓力間存在較高的相關(guān)性。
　　 第二部分,應(yīng)用128層螺旋CT對(duì)全肺容積灌注評(píng)價(jià)的可行性研究
　　 目的:本研究的目的是應(yīng)用128層螺旋CT評(píng)價(jià)全肺動(dòng)態(tài)容積灌注的可行性,并對(duì)其進(jìn)行定量研究和肺灌注可視化定性顯示。
　　 材料和方法:對(duì)照組為肺實(shí)質(zhì)正常組,該組包含17名受檢者,此受檢者無(wú)肺功能受損或彌漫性肺病的征象,15名患者組成肺實(shí)質(zhì)異常組(5名受檢者患急性肺栓塞,10名受檢者患有不同程度肺氣腫

13、)。所有受檢者均進(jìn)行動(dòng)態(tài)容積灌注CT檢查,動(dòng)態(tài)容積灌注覆蓋范圍約20.7cm,分別計(jì)算動(dòng)態(tài)增強(qiáng)圖像的肺血流量(PBF)、肺血容量(PBV)和平均通過(guò)時(shí)間(MTT)。在正常和異常肺實(shí)質(zhì)組分別對(duì)區(qū)域性和容積性的PBF、PBV和MTT進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。
　　 結(jié)果:在正常肺實(shí)質(zhì)組內(nèi),重力方向上與非重力方向上區(qū)域性PBF、PBV和MTT存在顯著性差異;全肺動(dòng)態(tài)容積灌注能清晰顯示灌注缺損區(qū)和增強(qiáng)區(qū),盡管有幾個(gè)肺葉體積較大超過(guò)20.7cm的覆