目的基于低剂量Karl迭代重建技术,探讨其对COPD肺结构的定量研究及其临床应用价值。本研究分为三部分1.第一部分:基于常规剂量与低剂量Karl迭代重建技术,探讨Karl不同等级迭代重建技术对慢性阻塞性肺疾病（COPD）CT胸部扫描图像质量的影响,并找出最优迭代等级。2.第二部分:在迭代优势的前提下,利用“数字肺分析平台”进行肺叶分割及支气管的分级所得定量指标分析在常规剂量与低剂量常规重建FBP及低剂量Karl不同迭代级别中的差别,探讨在CT低剂量扫描前提下,不同Karl迭代重建算法对CAD定量指标是否有影响,进而分析低剂量迭代重建技术在COPD患者CT定量方面的临床价值。3.第三部分:在第二部分得出结论的基础上,分别对低剂量COPD患者双气相（吸气相与呼气相）图像进行常规重建FBP及不同Karl迭代重建,分析其CT定量指标与肺功能进行相关性分析,探讨Karl迭代重建技术对CT肺功能相关性的影响进而分析此技术对COPD的辅助诊断价值。第一部分1.资料与方法初步收集我院2018年5月至2018年12月,慢性阻塞性肺病患者的双气相胸部CT数据,所有被扫描人员均签署知情同意书。纳入标准:符合《2018年GOLD慢性阻塞性肺疾病诊断、治疗及预防全球策略解读》^[1]中慢阻肺的诊断标准:（1）无其它导致肺容积改变的疾病,如胸廓畸形;（2）吸入支气管扩张剂后FEV1/FVC<0.70;（3）CT胸部双气相图像清晰完整,肺组织显示清楚。排除标准:（1）患者配合差,图像显示不清;（2）影响肺容积的病变,如肺内手术史（肺叶或肺段切除术后）、胸廓畸形等;（3）肺内肿瘤或肿瘤样病变;（4）影响CT图像观察的疾病,如肺大部分感染、严重的肺不张及肺实变等;（5）其它较严重的疾病,如心脏、肝脏、肾脏等方面的疾病。常规剂量（120KV、150mAs）与低剂量（120KV、80mAs）CT扫描所得图像分别进行传统的滤波反投影法（FBP）重建和1-9级Karl迭代重建。重建图像传至后处理站进行主客观指标评价。数据采用SPSS20.0统计分析软件,计量资料用（?）±s表示;低剂量CT扫描图像进行FBP及1-9级Karl迭代重建后的图像进行测量所得的客观指标主动脉CT值、主动脉SD值、SNR及CNR进行方差分析,P<0.05差异有统计学意义;常规剂量与低剂量CT扫描的CTDIVol、DLP及ED应用成对样本t检验,P<0.05差异有统计学意义;两位高年资医师图像质量评分结果的一致性采用Kappa检验,Kappa≥0.75为一致性较好,0.4≤Kappa<0.75一致性中等,Kappa<0.4为一致性较差;主观图像质量评分采用方差分析,P<0.05差异有统计学意义;方差分析有差异时,采用LSD进行两两比较,P<0.05认为差异有统计学意义;常规剂量FBP与低剂量主观评分最高的Karl迭代级别采用成对样本t检验,P<0.05差异有统计学意义。2.结果最终收集慢阻肺患者30例,其中男25例,女5例（1）低剂量（120KV、80mAs）CT图像FBP及1-9级Karl迭代重建后图像SD值、SNR值及CNR值比较均具有统计学意义（P<0.05）,各组图像CT值无统计学意义（P=1>0.05）。1-9级Karl迭代重建图像SD值均低于FBP,随着Karl迭代级别的增高,SD值逐渐升高;1-9级Karl迭代重建图像SNR值、CNR值均高于FBP,同时在Karl迭代级别增高的同时,SNR值、CNR值逐渐升高;1-9级Karl迭代重建图像CT值与FBP变化不大,随着Karl迭代级别增高,CT值变化无明显规律。（2）常规剂量（120KV、150mAs）与低剂量（120KV、80mAs）的辐射剂量CTDIVol、DLP及ED比较均具有统计学意义（P<0.05）,低剂量的辐射剂量中ED与常规剂量比较降低显著（约47%）。（3）低剂量CT图像FBP和1-9级Karl迭代重建后的图像质量主观评分差异具有统计学意义（P<0.05）。不同级别Karl迭代重建后的图像主观评分均高于FBP,主观评分最高的为Karl迭代5。（4）常规剂量FBP与低剂量Karl迭代5重建后图像CT值、SD值、SNR值及CNR值差异无统计学意义（P>0.05）。两组CT值、SD值、SNR值及CNR值变化较小。3.小结在低剂量（120KV、80mAs）扫描条件下,在保持图像质量的同时,有效剂量降低约47%;Karl迭代重建技术与常规重建FBP相比图像降噪能力明显提高,同时图像的SNR、CNR也有所提高;随着Karl迭代级别的不断提高,图像的降噪能力也随之增高,在主观评价中Karl 5评分最高,低剂量Karl 5可以应用于胸部COPD患者CT扫描。第二部分1.资料与方法初步收集我院2018年5月至2018年12月符合慢性阻塞性肺病患者33例,所有被扫描人员均签署知情同意书。纳入标准及排除标准与第一部分一致。常规剂量（120KV、150mAs）与低剂量（120KV、80mAs）CT扫描所得图像分别进行传统的滤波反投影法（FBP）重建和1-9级Karl迭代重建。所有图像导入“数字肺”测试平台进行肺叶分割及支气管定量测量。数据采用SPSS20.0统计分析软件,计量资料用（?）±s表示;常规剂量FBP与低剂量FBP图像所得数据采用成对样本t检验;低剂量常规FBP及低剂量1-9级Karl迭代重建图像所得数据进行单因素方差分析,所有统计学分析P<0.05认为差异有统计学意义;当有差异时,采用LSD进行两两比较,P<0.05认为差异有统计学意义。2.结果（1）常规剂量FBP与低剂量FBP及不同Karl迭代级别全肺肺实质各组之间LV、LAA910%、LAA950%、EI及平均密度（MLD）差异无统计学意义（P>0.05）;常规剂量FBP所测的全肺体积、LAA910%、LAA950%、EI整体上低于低剂量FBP及不同Karl迭代重建,常规剂量FBP所测的MLD整体上高于低剂量FBP及不同Karl迭代重建;低剂量不同Karl迭代级别LAA950%和肺气肿指数（EI）均低于低剂量FBP,同时随着Karl迭代级别的增加LAA950%和肺气肿指数（EI）逐渐降低,而LAA910%、体积及平均密度无明显规律。（2）常规剂量FBP与低剂量FBP及不同迭代级别全肺肺裂各组之间左肺斜裂表面积及左肺斜裂完整度、右肺斜裂表面积及右肺斜裂完整度、右肺水平裂表面积及右肺水平裂完整度差异无统计学意义（P>0.05）。（3）常规剂量FBP与低剂量FBP及不同迭代级别全肺支气管各组之间支气管数量、长度及支气管体积差异无统计学意义（P>0.05）。3.小结常规剂量及低剂量不同迭代级别重建后的图像在肺实质及支气管CAD定量分析方面无明显改变;肺实质定量指标中LAA950%和EI对CAD定量较敏感;低剂量迭代重建可以应用于临床定量研究,同时LAA950%和EI定量指标更有临床研究意义。第三部分1.资料与方法初步收集我院2018年5月至2018年12月符合慢性阻塞性肺病患者33例,所有被扫描人员均签署知情同意书。纳入标准及排除标准与第一部分一致。低剂量（120KV、80mAs）CT扫描所得图像分别进行传统的滤波反投影法（FBP）重建和1-9级Karl迭代重建。所有图像导入“数字肺”测试平台进行定量测量。并对所有被检查者进行常规肺功能检查（PET）。数据采用SPSS20.0统计分析软件,计量资料用（?）±s表示;采用Shapiro-Wilk检验（W检验）进行正态性检验,根据检验结果对CT各定量指标与肺功能的相关性采用Pearson相关分析或Spearman秩相关分析,以上统计学分析均以P<0.05差异有统计学意义;相关系数|r|在0.0-0.2为无相关,0.2-0.4为弱相关,0.4-0.6为中度相关,0.6-0.8为强相关,0.8-1.0为极强相关。2.结果（1）低剂量常规重建FBP与1-9级Karl迭代重建图像双气相全肺体积差（Vin-Vex）与FEV1%、FEV1/FVC%呈强相关（r值分别为0.60、0.62;P=0.01）;Vin-Vex与MEF50、MEF75呈中等相关（r值均为0.51,P<0.05）;Vin-Vex与FVC无相关（r值为0.22,P>0.05）;全肺体积差（Vin-Vex）与PEF无相关性（r值为0.16,P>0.05）;随着迭代级别的增高,肺功能相关指标的相关性未发生改变。（2）低剂量常规重建FBP与1-9级Karl迭代重建图像双气相全肺体积比（Vin/Vex）与FEV1%、FEV1/FVC%、PEF、MEF50及MEF75无相关性（P>0.05）。（3）低剂量常规重建FBP与1-9级Karl迭代重建图像双气相全肺体积变化百分比（（Vin-Vex）/Vin）与FEV1%、FEV1/FVC%、PEF、MEF50及MEF75无相关性（P>0.05）。（4）低剂量常规重建FBP与1-9级Karl迭代重建图像双气相全肺密度差（Din-Dex）与FEV1%、FEV1/FVC%、MEF75呈强相关（r值分别为-0.60、-0.72、-0.63;P值分别为0.01、0.00、0.01）;Din-Dex与PEF、MEF50呈中等相关（r值分别为-0.54、-0.56,p<0.05）;Din-Dex与FVC无相关（r值为-0.20,P>0.05）;随着迭代级别的增高,Din-Dex略增加,而与肺功能相关指标的相关性未发生改变。（5）低剂量常规重建FBP与1-9级Karl迭代重建图像双气相全肺密度比（Din/Dex）与FEV1%、FEV1/FVC%、MEF75呈强相关（r值分别为0.60、0.71、0.62;P值分别为0.01、0.00、0.01）;Din/Dex与PEF、MEF50呈中等相关（r值分别为0.53、0.55,P<0.05）;Din/Dex与FVC无相关（r值为0.20,P>0.05）;随着迭代级别的增高,全肺密度比（Din/Dex）及其与肺功能相关指标的相关性未发生改变。（6）低剂量常规重建FBP与1-9级Karl迭代重建图像双气相全肺密度变化百分比（（Din-Dex）/Din）与FEV1%、FEV1/FVC%、MEF75呈强相关（r值分别为0.60、0.71、0.62;P值分别为0.01、0.00、0.01）;（（Din-Dex）/Din）与PEF、MEF50呈中等相关（r值分别为0.53、0.55,P<0.05）;（（Din-Dex）/Din）与FVC无相关（r值为0.20,P>0.05）;随着迭代级别的增高,全肺密度变化百分比（（Din-Dex）/Din）及其与肺功能相关指标的相关性未发生改变。（7）低剂量常规重建FBP与1-9级Karl迭代重建图像吸气相全肺肺气肿指数（EI）与FEV1%、FEV1/FVC%、MEF75呈强相关（r值分别为-0.60、-0.71、-0.62;P值分别为0.01、0.00、0.01）;EI与PEF、MEF50呈中等相关（r值分别为-0.53、-0.55,P<0.05）;EI与FVC无相关（r值为-0.20,P>0.05）;随着迭代级别的增高,全肺肺气肿指数（EI）及其与肺功能相关指标的相关性未发生改变。3.小结在低剂量（120KV、80mAs）扫描条件下:（1）CT定量三种方法均可定量分析及评价COPD肺功能情况,同时可评估COPD患者的呼吸功能,在一定程度可起到辅助诊断的作用。（2）三种方法定量分析与肺功能相关性,均发现与肺功能指标中FEV1%、FEV1/FVC%呈强相关。（3）肺密度测定法中Din/Dex为评价空气潴留的最佳指标,但此方法存在一定缺陷,而本研究发现双气相密度差及双气相密度变化百分比与肺功能指标亦有较好的相关性,所以可在一定程度上作为补充来分析与肺功能的相关性,以此增加研究的可靠性。全文结论（1）Karl迭代重建可明显降低图像的噪声并提高图像SNR和CNR,随着迭代的增高,作用越明显。在降低剂量（约降低47%）的同时,通过Karl迭代后的图像可以应用于临床,且最优的Karl迭代级别为5,其可以应用于胸部COPD患者CT扫描。（2）在低剂量（120KV、80mAs）扫描条件下,Karl迭代重建可用于肺实质及支气管CAD定量分析,特别是LAA950%和EI%的应用,可更好的提高COPD的各方面临床应用。（3）在低剂量（120KV、80mAs）扫描条件下,CT定量测量所采用的方法可以在一定程度上对COPD的早期评估起到重要的临床作用,而且一定条件下可以提高肺功能检测的准确性甚至替代肺功能的部分作用,从而提高COPD的早期诊断、治疗、预后评估等临床应用前景。