不同测定方法对肺部平均暗场系数计算中肺体积评估的影响及临床意义

本研究针对肺部暗场成像中肺体积测定方法差异导致的暗场系数计算偏差问题，研究人员通过对比传统X线摄影(CR)、卷积神经网络(CNN)、CT成像和肺功能测试(PFT)四种方法，发现不同方法测得的肺体积存在显著差异(p<0.001)，但具有高度相关性(ρ=0.78-0.88)。研究证实CR-based方法能消除呼吸状态差异，为暗场成像标准化提供重要依据。

　　

论文解读
肺部暗场成像作为新兴技术，通过X射线小角散射信号揭示肺泡结构变化，其核心指标——平均暗场系数（total dark-field signal与肺体积比值）的准确性高度依赖肺体积测定。然而，现有研究使用的Pierce法仅在小样本(35例)中验证，且不同测定方法（如CT与直立位CR）因体位、呼吸深度差异可能导致结果偏差。这一瓶颈严重制约暗场成像在肺气肿、COVID-19肺炎等疾病的定量应用。

为解决这一问题，德国慕尼黑工业大学的研究团队开展了一项前瞻性回顾研究，纳入81例接受胸部CT检查的成年患者（男性51例，女性30例），排除肺癌、胸腔积液等混杂因素。研究创新性地对比了四种肺体积测定方法：基于Pierce法的CR双体位测量、单体位CR结合CNN预测、CT自动分割及PFT获得的总肺容量(TLC)。关键技术包括：采用三光栅干涉仪同步获取暗场/常规X线图像；使用经5,250例合成X线训练的U-Net模型进行CNN体积预测；通过商业软件(IntelliSpace Portal)进行CT肺部分割；标准化PFT流程遵循欧洲呼吸学会指南。

研究结果

1. 参与者特征：队列平均年龄64±12岁，男性肺体积显著大于女性(p<0.001)，所有方法均显示性别差异。
2. 方法间差异：四种方法测得肺体积分别为CR 7.27±1.64 L、CNN 4.91±1.05 L、CT 5.25±1.36 L、PFT 6.54±1.52 L，两两比较均具统计学差异(p<0.001)。
3. 相关性分析：所有方法间呈高度正相关(ρ=0.78-0.88)，其中CT与CR相关性最高(ρ=0.88)，PFT与CNN最低(ρ=0.78)。

结论与意义
研究发现：

1. 方法依赖性：肺体积测定结果受方法影响显著，尤其体位（直立CR vs 仰卧CT）和呼吸指令差异导致PFT值高于CT约1.29 L。
2. 技术优势：CNN结果更接近CT参考值，但存在小肺过度/大肺低估的斜率偏差（CT回归斜率0.54）；Pierce法虽高估体积，但因与暗场成像同步采集，能消除呼吸状态偏差。
3. 临床适用性：CR-based方法简化工作流程，特别适用于肺气肿等肺泡结构改变的疾病评估，而CNN有望实现病灶局部的暗场系数计算。

该研究发表于《European Radiology Experimental》，首次系统评估了暗场成像中肺体积测定的方法学差异，为建立跨研究可比性提供了关键证据。未来需在更大队列中验证调整因子，并探索病理特异性（如肺气肿过度充气）对自动化分割的影响。这一成果将推动暗场成像从实验技术向临床标准化应用的转化。