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【研究背景】慢性阻塞性肺病（Chronic Obstructive Pulmonary Diseases, COPD）是一种以进行性气流受限为特征的疾病，且不完全可逆。目前COPD是世界的第四位死因，全球有6亿人患有COPD。世界卫生组织报告：全球每年平均有300万人死于COPD；我国每年因COPD死亡的约有100万人，所以COPD造成了巨大的社会经济负担，已成为目前健康的主要问题。早期发现、早期诊断、早期治疗是降低死亡率的关键。目前，临床诊断COPD主要是通过对吸烟史等高危因素、临床症状和肺功能检查的综合评估，但早期COPD患者的肺功能受损程度较轻，症状出现不典型，易被漏诊。肺通气的功能指标FEV1虽然目前应用最广泛，但其不能反映局部肺功能，对早期的肺功能变化不敏感，测不出早期COPD肺通气的变化；在2004年美国胸科协会（ATS）颁布的《慢性阻塞性肺疾病全球倡议》(Global Initiative for Chronic Obstructive LungDisease, GOLD)中认为，FEV1不能完全反应COPD患者的全部临床情况，尤其是对不均匀分布的肺气肿局部肺功能损害程度的评估存在明显的局限性。早期COPD在病变性质上只是局部肺间质纤维化的变化，局部肺泡和肺泡壁的变化，局部间质毛细血管和小动脉的变化，常规胸部X线检查也不易发现。CT检查可以评价COPD局部结构如气道、肺实质和血管的改变。高分辨率CT(HRCT)可以发现局部解剖细节的改变，如小气道及肺实质的改变。CT功能成像，如肺灌注成像、肺通气成像等，可以发现局部通气、局部血流分布的异常。本研究应用256iCT对COPD进行灌注成像，首先优化了灌注成像扫描参数，在此基础之上评价其在COPD早期诊断方面的应用价值。第一部分256iCT肺实质灌注成像可行性及参数优化研究【研究目的】探讨256iCT进行肺实质灌注成像的可行性，并评价不同辐射剂量对肺实质灌注图像质量的影响，以期在尽可能低的辐射剂量下获得较佳的灌注图像质量。【材料与方法】1、先对30例不同胸部疾患的患者应用Philips Brilliance256iCT进行了肺部灌注扫描，其中正常组15例，周围型肺癌5例，神经源性肿瘤1例，慢性阻塞性肺疾病组9例。2、然后对30例健康志愿者进行参数优化研究。将30例健康志愿者随机分为6组：第1-3组，管电压120KV，管电流分别为200mAs、100mAs、50mAs；第4-6组，管电压80KV，管电流分别为200mAs、100mAs、50mAs。对各组剂量获得的iCT肺实质灌注图像质量进行主观定性和客观定量评价并计算各组单次辐射剂量。应用SPSS18.0软件，采用方差分析及LSD检验进行统计学分析。【结果】1.可行性研究：正常组，肺实质iCT灌注成像表现双侧肺部灌注均匀，未见明显差异。神经源性肿瘤与周围型肺癌组表现为肿块区域的局限性灌注缺损区。慢性阻塞性肺疾病组表现病变区域的局限型灌注减低区及不均匀型灌注减低。2、参数化研究：⑴主观评价：组1与组2之间无统计学差异（P=0.677）；组2与组4之间无统计学差异(P=0.098)；组3、4、5两两之间无统计学差异（P>0.05）；组1至5各组与组6之间均有统计学差异（P＜0.05）。⑵客观评价：组1与组2之间无统计学差异（P=0.409）；组3、4、5两两之间无统计学差异（P>0.05）；组1至5各组与组6之间均有统计学差异（P＜0.05）。⑶辐射剂量：单次平均辐射剂量由高至低依次为：组1（13.3mGy），组2（9.4mGy），组4（3.8mGy），组3（3.3mGy），组5（1.9mGy），组6（1mGy）。所以，组1、2图像质量最好，但平均辐射剂量高；组3-5图像质量中等，两两之间没有统计学差异，而且组5的平均辐射剂量较低，与组3、组4相比分别降低了42.4%、50%的辐射剂量；组6的平均辐射剂量最低，但其图像质量最差。【结论】256iCT肺灌注成像用于评价肺部不同疾患的血管灌注改变是可行的，且具有可重复性。在兼顾辐射剂量和图像质量的前提下，80KV，100mAs为最佳的肺灌注扫描方案。第二部分COPD患者的iCT肺实质灌注成像的研究【研究目的】评估COPD不同表现型的CT灌注形态特征，半定量分析灌注异常区，进一步评价与肺功能参数间的相关性；评价COPD患者肺实质破坏与肺灌注缺损间的关系，探讨肺灌注成像对轻度COPD的早期诊断价值；分析COPD患者及正常志愿者的iCT肺实质灌注图像是否存在差异；定量评估COPD患者的iCT肺实质灌注图像，并分析其与肺功能参数及气肿指数间的相关性。【材料方法】⑴应用PhilipsBrilliance256层iCT，对63例COPD患者进行肺实质灌注扫描，将63例COPD患者根据HRCT中是否存在肺气肿和支气管壁增厚分为三种表现型：A型：无肺气肿或存在轻微的肺气肿，不考虑是否合并支气管管壁增厚；E型：存在明显的肺气肿，不合并支气管管壁增厚；M型：同时存在明显的肺气肿和支气管管壁增厚。在此基础上按肺叶水平分析三种表现型的CT灌注缺损形态特征(楔形、局限非楔形、广泛斑片形)，计算COPD三种表现型灌注缺损区与正常区的CT值之比RHU（RHU=HUabnormal/HUnormal）。应用SPSS18.0软件，采用方差分析及Bonferroni检验进行各型RHU间差异研究，Pearson相关系数分析RHU与PFT指标的相关性。⑵将63例COPD患者根据肺功能检查分为3组：轻度COPD组（GOLD I级，16例），中度COPD组（GOLDII级，18例），重度COPD组（GOLD Ⅲ-Ⅳ级，29例）。对3D-HRCT图像设定CT值低于-950HU的区域为肺气肿区进行量化评估。根据肺气肿所占其肺叶体积比，对每个肺叶按照以下标准进行0-4分的分级评分（0分：无肺气肿；1-4分：肺气肿体积与肺叶体积百分比分别为小于25%，25%-50%，50%-75%，大于75%）。对CT灌注图像的各肺叶按照以下标准亦进行0-4分的分级评分（0分：无灌注缺损；1分：灌注缺损范围<25%肺叶；2分：灌注缺损范围为25%-50%肺叶；3分：灌注缺损范围50%-75%肺叶；4分：灌注缺损范围>75%肺叶）。统计学分析采用SPSS18.0软件，对3D-HRCT及CT灌注图像用weighted Kappa-Analysis方法进行检验。⑶将63例COPD患者及20例正常志愿者根据肺功能检查结果重新分为5组：正常组（20例），轻度COPD组（16例），中度COPD组（18例），重度COPD组（11例），极重度COPD组（18例）。按肺叶水平计算灌注缺损区与正常区的CT值之比RHU（RHU=HUabnormal/HUnormal）。应用SPSS18.0软件，采用方差分析及Bonferroni检验进行统计学分析。⑷对63例COPD存在灌注缺损的肺叶测量灌注缺损区CT值（HUabnormal）及正常肺组织CT值（HUnormal）的比值RHU，即RHU=HUabnormal/HUnormal。对3D-HRCT图像设定CT值低于-950HU的区域为肺气肿区，计算气肿指数(EI，指肺气肿区所占全肺容积比)。应用Spearman相关分析检验RHU与EI、RHU与肺功能参数之间的相关性。【结果】1.63例COPD患者中， A型38例，E型11例，M型14例。A型的灌注缺损主要以局限非楔形为主，E型与M型主要以广泛斑片形为主。A型与E型间RHU统计学差异（P=0.003），A型与M型、M型与E型间RHU均无统计学差异（P>0.05）。A型的RHU与FEV（1R=0.48，P=0.002）、FEV1％（R=0.47，P=0.002）、FEV1/FVC（R=0.42，P=0.008）及FVC（R=0.57，P=0.01）均呈正相关；E型的RHU与FEV1/FVC（R=0.68，P=0.042）呈正相关；M型的RHU分别与FEV1（R=0.72，P=0.019）、FEV1／FVC（R=0.63，P=0.039）、FEV1％（R=0.62，P=0.043）及FVC（R=0.65，P=0.043）呈正相关。2.轻度COPD组：共评估80个肺叶，3D-HRCT评分结果：1-5分肺叶个数分别为25个，28个，9个，11个，7个；CT灌注评分结果：1-5分肺叶个数分别为11个，18个，26个，14个，11个。两种评分结果一致性较差（weighted kappa value=0.286）；中度COPD组：共评估90肺叶，3D-HRCT评分结果：1-5分肺叶个数分别为9个，21个，37个，15个，8个；CT灌注评分结果：1-5分肺叶个数分别为5个，15个，30个，21个，19个。两种评分结果一致性欠佳（weighted kappa value=0.46）；重度COPD组：共评估145肺叶，3D-HRCT评分结果：1-5分肺叶个数分别为11个，16个，24个，37个，57个；CT灌注评分结果：1-5分肺叶个数分别为9个，7个，25个，44个，60个。两种评分结果一致性较好（weighted kappa value=0.694）；3.正常组RHU与各COPD组均有明显统计学差异（P<0.05），轻度COPD组RHU与重度COPD组间有统计学差异（P=0.022），轻度COPD组RHU与极重度COPD组间有统计学差异（P=0.001），中度COPD组RHU与极重度COPD组间亦有统计学差异（P=0.03）。其余两两之间均无统计学差异(P>0.05)。4. RHU、FEV1、FEV1%Predicted、FVC、FEV1/FVC、EI分别为0.356±0.16,1.59±0.84liters,56.71±26.25%,2.54±0.94liters,60.66±14.02%,10.6±7.58%。经Spearman相关检验得RHU与FEV1(R=0.53, P=0.000)、FEV1%预计值(R=0.514, P=0.000)、FVC (R=0.41,P=0.002)、 FEV1/FVC (R=0.466, P=0.000)均呈正相关；与EI (R=-0.47, P=0.000)呈负相关。【结论】1. COPD三种表现型患者的灌注缺损形态及半定量分析指标RHU均存在差异，但RHU与FEV1/FVC均有正相关性。2.在重度COPD患者中，3D-HRCT与CT肺实质灌注两种方法在肺叶水平上对显示肺实质破坏和灌注缺损具有较好的一致性，但是在轻度及中度COPD患者中，一致性较差。3. COPD患者与正常志愿者间半定量化指标RHU存在明显差异。RHU可成为评估COPD严重程度的一项指标。4.COPD患者CT灌注的RHU与肺功能指标、气肿指数具有一定相关性，因此RHU可以成为局部肺功能的一个预测指标。