孙丽昕，王荣福

（北京大学第一医院核医学科，北京100034）

·综 述·

终末期肺气肿肺减容术的各种影像学检查比较及进展

孙丽昕，王荣福

（北京大学第一医院核医学科，北京100034）

肺气肿是慢性阻塞性肺疾病的一种常见临床表现，特点是不可逆性的终末气道的扩张和肺泡壁损害。肺减容术主要应用于终末期肺气肿患者，主要原理是切除部分无功能的肺组织来提高肺组织的弹性回缩力、横膈的运动功能及改善循环通气血流比。虽然心肺功能可以通过1秒用力呼气容积等进行检查，但是肺气肿的分布、异质性、严重程度及肺功能变化需要影像学及放射性核素评价，比如计算机断层显像、肺通气/灌注显像等，这些检查各自具有优势，同时又相互补充，对术前患者的选择及术后疗效的评估具有重要价值。

肺气肿； 肺减容术； 计算机断层技术（CT）； 肺通气与灌注显像

肺气肿是慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）的一种常见临床表现，特点是不可逆性的终末气道的扩张和肺泡壁损害。肺气肿主要形态学表现为双肺体积增大，透过度增加，双肺多发肺大疱等；主要临床表现为渐进性的呼吸困难，严重者日常生活受到明显影响，甚至可以发生呼吸衰竭危及生命。1995年来，Copper等将肺减容术（lung volume reduction surgery，LVRS）用于治疗终末期的肺气肿，LVRS治疗的主要原理是通过切除部分无功能的肺组织来提高肺组织的弹性回缩力和横膈的运动功能，切除无血流灌注的肺气肿区域，使通气血流比重新分配，改善血流及通气比。美国肺气肿治疗试验（National Emphysema Treatment Trial，NETT）试验表明LVRS术后患者具有更好的活动能力、肺功能及生活质量明显改善、长期生存率显著提高等［1］。但并非所有患者都具有手术适应证，术前应对患者进行严格的筛选。LVRS适应证主要有两个，一是肺上叶为主的气肿，二是运动能力减弱［2］。虽然心肺功能以6分钟步行试验（6-minute walk distance，6-MWD）和一秒用力呼气容积（forced expiratory volume in one second，FEV1）等检查项目为标准［3］。但是影像与核医学检查在了解肺组织解剖形态及功能具有各自的优势，同时两项检查可以起到互补作用，尤其多模态分子影像技（SPECT/CT、PET/CT）等广泛应用［4］，这对患者术前筛选及术后恢复情况可以进行客观的评估。

1 CT对终末期肺气肿患者的评估

CT检查的突出优点是具有很高的密度分辨率，能够进行密度量化分析，准确显示病变范围。CT检查肺气肿的原理主要是对CT值的测量。HRCT主要特征是肺内多发无壁含气囊状透亮灶。CT对肺气肿的异质性、气肿的解剖分布及气体潴留情况等进行直观评价，这些特征与 LVRS的风险和疗效密切相关［5］。

1.1 CT对肺气肿患者LVRS术前评估

LVRS一般适用于终末期肺气肿病人。手术成功的关键是需要病人的肺部病变满足下列特点：①肺气肿呈非均质性分布；②病灶部位显著的过度充气；③病灶周围存在相对正常的被压缩的肺组织［6］。Weder等［7］将肺气肿进行定性，即均质性肺气肿，中度异质性肺气肿以及重度异质性肺气肿，而Cederlund等［8］则以此为基础建立了一个定量分析肺气肿的模型。该模型对45例患者（90个肺叶）进行研究：每扫描2mm薄层间隔层厚20mm，x代表肺气肿的CT分布层面（从头侧至足侧），y代表肺气肿指数（emphysema index，EI），y值是计算机软件获得。将每个肺叶的x、y值进行作图，都能形成基本的线性关系，y=kx+1；然后，将每个肺叶k的绝对值及EI差异度（每个肺叶EImax-EImin）作点状图得出：当k＞3时（EI差异度始终≥29），重度异质性肺气肿；k＜3且EI差异度＞25时，中度异质性肺气肿；k＜3且EI差异度≤25时，均质性肺气肿。这种异质性的定性、定量分析简单易行，有助于对术前对患者的选择。

定量CT（quantitative CT，QCT）在评价肺气肿严重程度具有较高的准确性，因此QCT在选择终末期肺气肿病人起着至关重要的作用。评估肺气肿的严重程度主要由2个QCT密度参数：其一，15%值，15%是一个亨氏单位的分界点，即在肺组织CT值分布频率图中第n百分位点所对应的CT值，15%值越小（越接近-1000Hu），肺气肿程度越严重。其二，相对密度减低区，即肺实质密度低于-950Hu［9］。

1.2 CT对术后肺功能恢复评估

Gierada等［10］对46例病人进行了LVRS术前QCT数值与术后临床生理指标的对比，研究结果：经过分层分析，通常CT指数满足下列标准，术后效果较好：①肺平均密度＞-900Hu；②75%以上的肺上叶密度＜-900Hu（肺气肿指数）或者25%以上的肺组织＜-960Hu（严重肺气肿指数）；③上肺与下肺的气肿指数比值＞1.5等。因此，表明QCT指标与术后临床生理指标及术后结果的测量具有显著的相关性。

顾亚律等［11］应用QCT对16名进行LVRS的病人进行回顾性分析，通过公式将术前CT测定的肺容积数据与PFT测得的FEV1.0%、FEV1.0/FVC计算术后预测值，并将其与术后PFT实测值行Pearson相关性分析。得出，CT术前预测值与术后PFTs测值有良好的相关性，CT能很好的预测终末期肺气肿患者术后的肺功能。

2 放射性核素示踪技术对肺气肿评估应用

放射性核素示踪技术对肺部疾病检查有多种手段，如肺灌注和肺通气显像等。通气/灌注（ventilation/perfusion，V/P）SPECT主要用于肺栓塞和其他影响肺功能的疾病的诊断与鉴别诊断［12］。肺灌注显像是将99Tcm标记的大颗粒聚合人血清蛋白（99Tcm-MAA）经静脉注入后均匀的暂时嵌顿在肺毛细血管内，根据其放射性分布与血流灌注成正比这一原理检测。肺通气显像是通过经99Tcm标记的二乙三胺五乙酸（99Tcm-DTPA）经呼吸道吸入并沉降于各级气道及肺泡壁上，根据其放射性分布与相应部位气道通畅程度成正比这一原理进行诊断。另一种常用的肺通气显像剂是锝气体（Techngas），一种99Tcm标记的超细碳微粒放射性粉雾剂，在末梢气管渗透能力强，在稳定潮气量吸入条件下，其在肺内分布较为真实的反映局部通气［13］。V/P SPECT异常的典型征象为多发大小不等、非肺段的放射性分布缺损区。

近年来，肺通气灌注显像除了 V/P SPECT，研究者逐渐对V/Q PET/CT的临床价值进行评估，V/Q PET/CT显像剂是68Ga标记的示踪剂，肺通气显像利用Ga气体，肺注显像利用68Ga-MAA，显像原理与99Tcm标记显像剂相似，但是68Ga制备方便，半衰期短，与传统V/P SPECT相比，V/Q PET/CT具有显像时间缩短，照射剂量减小且显像质量提高等优 点［14］。

在多种研究中，V/P SPECT可用于肺气肿的判断及分级。慢性阻塞性肺疾病及肺气肿患者主要用定量CT进行检查，但是定量CT主要在解剖形态学上直观的显示，V/P SPECT或V/P SPECT/CT可以对肺功能最差的肺叶进行判断，这对肺减容治疗具有显著的优势［15］。

Chandra［16］等选择1218名参与NETT中的1045名患者进行随访，这些患者均无 LVRS手术高风险，且都仅进行过肺灌注平面检查。研究者将其先分为四组：上肺为主气肿、低运动能力；上肺为主气肿、高运动能力；下肺为主气肿、低运动能力；下肺为主气肿、高运动能力。每一组按照灌注高低再分组。由于上肺气肿为主的病人术后疗效显著，因此优先观察这些患者的肺灌注情况。肺灌注常是双肺6个区域灌注面积的总和，区域划分以两条水平线，将每个肺分成高度相等的三等分区域，以20%（NETT队列研究中，上肺区域为主气肿的灌注占全肺灌注比例总和的中位数。）作为划分高低灌注的标准。研究结果表明：上叶区域为主的肺气肿，若同时表现局部低灌注，无论运动能力高低，LVRS术后死亡率明显降低；LVRS对非上叶区域为主的气肿无法降低死亡率，因此不能提供预后信息。

而且，他们建议CT确定的上叶为主的气肿，应当进行肺灌注显像，作为临床上最大运动能力的补充性检查。这样CT的形态学观察及肺灌注显像的功能性测定对患者的气肿情况更为全面的概括，有利于LVRS对患者的选择［16］。

随着显像设备技术和放射性药物发展，SPECT/ CT更广泛的应用于临床，V/P SPECT/CT通过呼吸门控技术V/PSPECT与CT影像融合，从横断面、矢状面及冠状面肺灌注影像上对肺段进行划分且精确定位，一般按CT解剖命名标准对肺灌注横断面、矢状面及冠状面图像上肺段进行划分，即右肺上叶3个段、中叶2个段及下叶5个段，左肺上叶4个段、下叶4个段，然后横断面从上到下、矢状面从左到右、冠状面从前到后选取经典层面，按照这样的方法，可对肺段的精确定位提供依据，可提高肺气肿的检出率［17］。Jögi等发现，肺气肿的严重程度与V/P SPECT测得的肺功能具有显著相关性［18］。近年来，部分研究者［19］将定量及定性CT与肺通气灌注显像、V/P SPECT以及配准SPECT/CT在局部肺功能损害上进行分析比较，以评价LVRS预后疗效。结果表明：配准SPECT/CT在术后临床生理指标评价上略显优势。配准SPECT/CT由于能够判断肺组织形态学及功能性等情况，更能准确的评价术后疗效，因此成为核医学中最具潜力的检查手段［20］。总之，LVRS主要适应证是肺上叶为主的气肿和低于基线的运动能力，符合这两种情况的患者术后存活率高［2］。运动能力是通过心肺运动功能试验测量的，而肺气肿的分布则需要影像学检查进行辅助。影像学检查主要包括CT和放射性核素肺通气和肺灌注检查，这些检查都是为LVRS手术患者的选择提供更为客观信息的补充［21］。虽然各个研究对不同影像学检查评价莫衷一是，但是这并不影响其价值：LVRS术前患者选择；评估LVRS术后疗效。

近些年，支气管镜下肺减容术（bronchoscopic lung volume reduction，BLVR）等技术也逐渐进入临床试验阶段，作为新型术式BLVR更为安全，且对于病人选择的标准相对放宽［22］。BLVR的多种术式中支气管内活瓣术（endobronchial valves，EBV）意义非常，因为它不但是唯一可逆性的操作，而且也是BLVR微创术中最科学的方式，但侧枝循环是影响EBV的主要存在问题，但侧枝循环是影响EBV的主要存在问题，侧枝循环即发生气肿的部位可通过Cohn孔等与临近肺小叶进行气体交换从而进行代偿的通气方式［23］。即便存在侧枝循环，EBV仍被证实可有效治疗严重的肺气肿［24］。Schuhmann等［25］研究发现在EBV患者的选择上，QCT优势在于可通过评价手术靶叶斜裂的完整性、相对低密度区及最小血管的血管容积百分比等，以预测EBV术后结果，可媲美于能够有效评价手术靶叶侧枝循环的Chartis系统。但是关于放射性核素对新型术式患者选择及术后效果评估，目前并没有具体研究进展。

［1］Criner G J，Cordova F，Sternberg AL，et al.The National Emphysema Treatment Trial（NETT）Part II：Lessons Learned about Lung Volume Reduction Surgery.Am JRespir Crit Care Med，2011，184（8）：881-893.

［2］Fishman A，Martinez F，Naunheim K，et al.National Emphysema Treatment Trial Research Group.A randomized trial comparing lung-volume-reduction surgery with medical therapy for severe emphysema.N Engl JMed，2003，348（21）：2059-2073.

［3］LammiM R，Marchetti N，Barnett S，et al.Heterogeneity of Lung Volume Reduction Surgery Outcomes in Patients Selected by Use of Evidence-Based Criteria.Ann Thorac Surg，2013，95（6）：1905-1911.

［4］王强，王荣福.PET/CT多模态显像技术特点及临床应用进展.中国医学装备，2013，10（1）：60-62.

［5］Mets O M，de Jong P A，Ginneken B，et al.Quantitative computed tomography in COPD：possibilities and limitations.Lung，2012，190（2）：133-145.

［6］Brenner M，Yusen R，McKenna R，et al.Lung volume reduction surgery for emphysema.Chest，1996，110（1）：205-218.

［7］WederW，Thurnheer R，Stammberger U，et al.Radiologicemphysema morphology is associated with outcome after surgical lung volume reduction.Ann Thorac Surg，1997，64（2）：313-320.

［8］Cederlund K，TylenU，Jorfeldt L，et al.Classificationof emphysema in candidates for lung volume reduction surgery：a new objective and surgically oriented model for describing CT severity and heterogeneity.Chest，2002，122（2）：590-596.

［9］Reymond E，Jankowski A，Pison C，et al.Prediction of lobar collateral ventilation in 25 patientswith severe emphysema by fissure analysiswith CT.Am JRoentgenol，2013，201（4）：571-575.

［10］Gierada D S，Slone R M，Bae K T，et al.Pulmonary emphysema：comparison of preoperative quantitative CT and physiologic index values with clinical outcome after lung-volume reduction surgery. Radiology，1997，205（1）：235-242.

［11］顾亚律，陆信，凌锋，等.MSCT对肺减容术肺形态及功能预测的临床应用研究.中国CT和MRI杂志，2015，13（4）：27-29.

［12］杨梅，王荣福.影像医学与核医学在肺栓塞诊断的应用及进展.中国临床影像杂志，2010，21（6）：409-412.

［13］李蓓蕾，陈绍亮.肺通气显像剂—Technegas的制备及与其他显像剂的比较.国外医学：放射医学核医学分册，2002，26（5）：210-212.

［14］Hofman M S，Beauregard JM，Barber T M，et al.68Ga PET/CT ventilation-perfusion imaging for pulmonary embolism：a pilot study with comparison to conventional scintigraphy.JNuclMed，2011，52（10）：1513-1519.

［15］Bajc M.Potential of hybrid V/P SPECT-low-dose CT in lung diagnostics.Breathe，2012，9（1）：49-60.

［16］Chandra D，LipsonDA，HoffmanEA，et al.Perfusion scintigraphy and patient selection for lung volume reduction surgery. Am JRespir Crit Care Med，2010，182（7）：937-946.

［17］于亚彬，王蓓，王铁.SPECT/CT肺灌注显像中肺段精确定位方法的研究.中国核医学杂志，2013，30（3）：189-194.

［18］Jögi J，Ekberg M，Jonson B，et al.Ventilation/perfusion SPECT in chronic obstructive pulmonary disease：an evaluation by reference to symptoms，spirometric lung function and emphysema，as assessed with HRCT.Eur J Nucl Med Mol Imaging，2011，38（7）：1344-1352.

［19］Takenaka D，Ohno Y，Koyama H，et al.Co-registered perfusion SPECT/CT：Utility for prediction of improved postoperative outcome in lung volume reduction surgery candidates.Eur JRadiol，2010，74（3）：465-472.

［20］王荣福.核医学.第3版，北京：北京大学医学出版社，2013：152-169.

［21］李少林，王荣福.核医学.第8版，北京：人民卫生出版社，2013：183-192.

［22］Grabenhorst M，SchmidtB， LieberU， etal.Radiologic manifestations of bronchoscopic lung volume reduction in severe chronic obstructive pulmonary disease.AJR Am J Roentgenol，2015，204（3）：475-486.

［23］Doellinger F，Huebner R H，Kuhnigket JM，et al.Lung Volume ReductioninPulmonaryEmphysemafromtheRadiologist’s Perspective.Rofo，2015，187（8）：662-675.

［24］Sciurba F C，Ernst A，Herth F J，et al.VENT Study Research Group.A randomized study of endobronchial valves for advanced emphysema.N Engl JMed，2010，363（13）：1233-1244.

［25］Schuhmann M，Raffy P，Yin Y，et al.Computed Tomography Predictors of Response to Endobronchial Valve Lung Reduction TreatmentComparisonwithChartis.AmericanJournalof Respiratory and Critical Care Medicine，2015，191（7）：767-774.

（李 凌编辑）

The Com parison and Advance of Imageological Exam ination in Lung Volume Reduction Surgery of Severe Em physema

SUN Li-xin，WANG Rong-fu
（Department of Nuclear Medicine，First Hospital of Peking University，Beijing 100034，China）

Emphysema is one of important components of chronic obstructive pulmonary disease（COPD），which is characterized by enlargement of the distal air spaces and irreversible destruction of the alveolar walls.The main principle of lung volume reduction surgery in severe emphysema is to resect the most severely affected lung tissue to improve the elastic recoil of lung tissue，diaphragm function and ventilationperfusion ratios.Although cardiopulmonary function can be evaluated by FEV1 etc，the radiographic assessments such as computed tomography（CT）of the chest and radionuclide ventilation-perfusion（V/ P）SPECT or SPECT/CT are most often applied to provide additional information about the distribution，heterogeneity，severity and the changes of pulmonary function caused by emphysema.These assessments have respective advantages and complement each other.Thus，imageological examination is important not only for selection of surgical candidates but also for evaluation of postoperative outcome.

Emphysema； LVRS； CT； V/P SPECT

10.11748/bjm y.issn.1006-1703.2016.06.031

2015-11-30；

2016-03-29