物联网放射学可用于胸部疾病早期诊断，主要为肺癌早期诊断，其次也可用于职业性尘肺和慢性阻塞性肺病中肺气肿型的早期诊断。

肺癌是目前全球最常见、病死率居首位的恶性肿瘤，而且发病率逐年升高。肺癌5年生存率＜15%，约80%的患者在诊断后1年内死亡。有研究发现，若能及早发现＜3cm且局限于肺内的肺癌，则综合治疗后5年生存率达60%。因此，要提高肺癌患者的生存期，最好的方法是早期发现、早期诊断。影像学对其诊断、鉴别诊断、临床分期、疗效评议等具有重要价值。

周围型小肺癌是肺癌恶性肿瘤中最为常见的类型之一，并且周围型小肺癌的发病率呈逐年上升的趋势，目前临床上诊断周围型小肺癌的主要方法是CT扫描检查。CT的诊断主要依靠患者的肿瘤边缘存在的特殊征象进行，周围型小肺癌主要的影像征象是分叶征。患者肺癌的肿瘤细胞具有不同的生长速度、不一致的分化程度，而且进入到肿瘤内部的支气管和血管分支、结缔组织等，均会对肿瘤的生长造成影响，从而使肿瘤发生陷窝，表现出分叶的形态。细支气管气相，在显影中表现为直径1mm以上，呈细条状的空气密度影，部分患者会表现为小泡状，在患者CT扫描图像的多个连续相邻层面上可以见到，主要用于腺癌以及细支气管肺泡癌的诊断。血管集束征，血管从肿瘤内部穿过，或者在患者的肿瘤边缘发生中断，导致周围的血管会向结节处发生聚集。可以累及患者的动静脉，可以用来鉴别肿瘤的良性以及恶性程度。胸膜凹陷征主要是由于患者的扫描方位不同，图像表现出的结果也有所不同，当扫描层面与肿瘤的凹入中心相平行时，显示肿瘤灶与邻近胸壁间呈喇叭口或三角形影，线状影与尖端相连。当扫描层面与肿瘤的凹入中心相偏离时，肿瘤体逐渐分开，三角形影呈由大变小的趋势，逐渐分成两个小的三角形，线状影则由一条分为两条或者多条。根据肿瘤的边缘特征，以及双排螺旋CT的原理，可以对周围型小肺癌进行全胸容积多平面重建扫描，有针对性地显示肿瘤征象，最终达到诊断周围型小肺癌的目的。全胸容积多平面重建扫描可以详尽地显示患者的肿瘤征象，与横断高分辨薄层图像扫描相比，可以更加清晰准确地对周围型小肺癌进行显像和诊断，是目前临床上诊断周围型小肺癌的首选诊断方式。

尘肺是由于人体吸入工业生产过程中产生的粉尘而引起的肺部病变。尘肺的病因十分明确，即生产性粉尘，但是不同性质的粉尘引起的尘肺的发病机制却不一样。我国规定的12种尘肺职业病中，最常见的是矽肺和煤肺。

高分辨率计算机体层X线摄影术（high-resolution computed tomography，HRCT）用于尘肺患者胸部扫描，有着不可比拟的优势。

（1）快速的容积扫描明显缩短了扫描时间，降低了辐射剂量，减少了呼吸伪影；

（2）连续的容积扫描不会出现检查部位数据采集不全而遗漏病变。

容积CT所得体素实现了各向同性，通过多平面重组可以多方位、多角度、多方式观察肺和胸膜病变。HRCT避免了肺和其他组织的重叠，解决了高千伏胸片图像重叠缺陷。同时，HRCT增强了病变边缘结构的对比度，能准确地显示早期尘肺小结节的大小、形态、分布区域和密集度，提高了图像的密度分辨率和空间分辨率，利于准确早期诊断尘肺和进行分期。

尘肺的HRCT表现可归纳为以下几点：①小结节：边界清晰的直径2. 0～5. 0mm的小结节病变弥漫分布于全肺。②肺内大阴影：直径超过10mm的阴影，多为类圆形或不规则块影，常见于双肺上中野之后部。大阴影边缘多见纤维索条向外伸展，形似伪足状，有时大阴影外侧缘可见不同程度纤维索条与壁层胸膜相连，大阴影越接近胸壁，该表现越为常见。③小叶间隔增厚：增厚的小叶间隔长约1. 0～2. 0cm，伸向胸膜面，多数呈不规则增厚，粗细多不一致，部分呈均匀性增厚或呈结节状间隔，并有僵硬、扭曲、变形改变，小叶间隔增厚多见于肺外围、纵隔面、胸膜下。④小叶核心改变及小叶内间质增厚：肺小叶内肺小动脉和终末细支气管周围间质增厚，前者表现为点状或分支状，邻近肺周边部，在附近多可见增厚的小叶间隔或变形的肺小叶。终末细支气管周围间质增厚和（或）纤维化牵拉，致细支气管扩张，使在正常时不可见的细支气管显示。⑤肺气肿：分为小叶中心型、全小叶型、间隔旁型和瘢痕旁型肺气肿，表现为无致密边缘的低密度区，常伴有肺大疱存在，形态多不规则，为纤维化牵拉的结果。⑥胸膜斑：为玻璃样变的纤维组织在胸膜上的局限性集聚。HRCT在尘肺诊断中的应用普及，不仅可以提高尘肺早期的检出率，指导临床进行早期抗矽治疗，抑制和延缓病变的发展，还为临床评估尘肺抗矽治疗的效果提供了方法和依据，进而减少尘肺病的发生。

慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）是临床常见呼吸系统疾病，以气流受限为主要特征，具有不完全可逆、进行性发展的特点。近年来COPD的发病率、致死率逐年增高，现已成为全世界导致死亡的第4危险因素，在WHO公布的信息中说明至2020年COPD对社会经济的负担将居世界疾病的第5位，已成为世界公共卫生的主要问题。在我国，COPD同样是严重影响人民健康的主要慢性呼吸系统疾病，在40岁以上的人群中其患病率可达8. 2%，发生率之高十分惊人。

目前临床对COPD的诊断主要依据患者的临床症状、实验室、影像学及常规肺功能检查，诊断特异性不明显，易受各种因素干扰，易出现较大误差，影响诊断结果。例如肺功能检查是临床诊断的主要标准，但患者的早期症状不明显，当小气道异常发生约占气道阻力20%时患者才出现较明显症状及肺功能的异常，同时，常规CT肺功能检查在进行肺容积和肺平均密度的测定时易受各种因素影响，不能及时、明确地作出诊断，影响治疗。近年来螺旋CT肺容积成像技术在临床广泛应用，在COPD的早期诊断中提供了重要依据。

64层螺旋CT肺容积成像技术目前被广泛应用，较常规CT具有螺距小、图像清晰、扫描时间短的明显优势，运用先进的软件后处理，能自动将扫描图像中的肺组织与其他组织区分开来，同时准确计算左、右、全肺及肺气肿的容积，为及时、准确地做出临床诊断提供依据。在我们一项针对复旦大学附属中山医院慢性阻塞性肺病门诊就诊和门诊体检中心体检健康对照人群的回顾性研究中发现，经低剂量CT三维重建（LDCT-3D重建）后的各项指标中吸呼双相肺气肿指数（emphysema index，EIin＆EIex）可用于COPD诊断和分级。螺旋CT肺容积成像能快速、准确地测定肺气肿与肺总容积之比，对COPD的临床早期诊断具有明确意义。

通过基于影像学的远程诊断，可以提高鉴别诊断的准确性。例如对于临床上常容易被误诊的中央型肺癌与阻塞性肺不张两者间的鉴别诊断。常规CT扫描对中央型肺癌合并肺段、肺叶实变可作出初步诊断，表现为肺段、肺叶范围的楔形密度增高影，肺体积往往缩小，实变病灶的肺门侧有肿块影突出于肺不张的边缘，增强后阻塞性肺不张的肺内可见分支状高密度血管影，或低密度的黏液嵌塞性支气管扩张影，即“黏液支气管征”。“黏液支气管征”为支气管内潴留的黏液，与扫描层面平行的支气管分支呈条状低密度影，与扫描层面垂直的支气管为类圆形低密度影。但肿瘤与并发的阻塞性肺不张的影像学改变有较大的重叠性，CT图像上密度较为接近，难以确定实变肺组织与肿瘤的范围及相互关系，影响肿瘤分期的准确性及治疗的安全性。

肺的血液循环根据其功能和来源分为两种血管系统：一种是属于体循环的支气管动脉和静脉，另一种是组成肺循环的肺动脉和肺静脉。国内、外学者在肺癌血供来源问题上曾存在两种分歧：其一是认为肺癌完全由支气管动脉供血；其二是肺癌接受支气管动脉和肺动脉的双重血供。近年来，对于原发性支气管肺癌血供来源的争论渐少，观点已经趋向一致，即肺癌全部由支气管动脉供血，肺动脉不参与肺癌的血供。肺癌的这种血供特点是多层螺旋CT动态增强扫描区分肿瘤与肺不张的理论基础。位于中央的肿瘤实性部分呈轻至中度强化，而不张肺组织表现为渐进性持续强化，至支气管动脉期时，大部分患者肿瘤密度相对高于不张的肺组织及炎性病变，两者密度差异最为明显，从而可较为准确地判断肿瘤范围。在同一肿瘤的不同阶段，肿瘤内部血管的生长不同。早期肿瘤生长较快，肿瘤血管亦丰富，晚期生长缓慢，肿瘤血管相对稳定，因此增强扫描支气管动脉期时少数肿瘤密度接近或低于并发的不张肺组织。

在二维胸片和三维CT片上，早期肺癌一般表现为肺结节。因此，肺癌的早期诊断归结为对肺结节的检测上面。临床实践证明，能检测肺结节最有效的手段是多层螺旋CT。为了检测肺结节，特别是微、小结节，需要对患者进行全肺的薄层扫描。对每例患者的薄层扫描会产生几百幅甚至上千幅图像。由于长时间阅片造成的疲劳和精神不集中，漏诊和误诊现象经常发生，目前约26%的结节被遗漏。为了减轻放射科医师的阅片负担，提高其检测肺结节的正确率，人们提出了利用计算机辅助放射科医师检测肺结节的技术，自20世纪90年代后期，计算机辅助检测（computer-aided detection，CAD）系统已成为全球的研究热点之一。大量研究证明，CAD系统可作为放射科医师的“第二双眼”，自动检测肺部CT图像中可疑的结节，减少医师单独阅片诊断过程中肉眼观察的疏漏及阅片工作量，从而提高放射科医师对早期肺癌等肺部疾病诊断的正确率及效率。但已有的基于CT的肺部病灶检测方法多依靠人工干预，自动化程度不高，部分自动检测的方法其检测性能有待进一步提高；而在肺部病灶的特征量化方面，由于病灶分割的不准确及特征的特殊性，使得其量化结果的精确度有限。目前我们联合Pneview平台开发的一套基于三维CT影像的计算机辅助肺结节三维视检模型系统，就是在前人研究的基础上通过增强、分割及形态学等计算机图像处理技术以及特征选择、机器学习等人工智能技术，设计一个有效的计算机自动检测及量化分析的系统，用于辅助医师进行CT图像中肺癌等肺部疾病的早期诊断。该系统功能如下。

为医师提供了多方向和单方向两种CT图像浏览方式，同时提供了感兴趣区域的3D显示和放大镜功能以便于医师的观察。

使用基于Hessian矩阵特征值的多尺度选择性增强滤波和Fisher线性分类器的肺结节自动检测算法，进行肺结节的自动检测，并保留了由医师手动选取候选结节的功能，便于医师对自动检测的结果进行修正。同时提供了方便的候选结节浏览功能，便于医师的判断和删改。

使用基于水平集和多方向融合的动态规划方法的三维图像分割算法，进行肺结节的自动分割，同时允许医师对自动分割的结果进行修改。利用分割的结果，提取并量化了候选结节的分叶征、毛刺征等特征，还对结节其他的形态特征和密度特征进行了量化，其中形态特征包括球形度、最大径、体积、边界清晰度、空洞壁厚、胸膜凹陷征；密度特征包括最大密度、最小密度、平均密度、密度标准差、对比度、钙化含量、脂肪含量；血供特征包括结节与周边血管关系、血供体积百分比等，以便于肺结节的良恶性判别。

根据肺结节和气管的检测及量化结果，智能化地生成诊断报告，节省了医师的时间；提供了诊断报告的智能化编辑、保存和打印等功能，同时还提供了诊断报告模板的自定义以及诊断报告的审核等功能。

通过相关领域不同专家的会诊，可以开阔诊断的视野，提高诊断的准确性。例如，周围型肺癌早期主要应与肺结核，尤其小的结核瘤、小片状炎症及小的良性瘤与瘤样病变鉴别。结核球多边缘光滑，无细短毛刺，多有钙化或偏心空洞，常可见卫星灶，这些特点可与肺癌鉴别。与结核鉴别暂时有困难的病例，可用抗结核药物作诊断性治疗，随访观察1～2个月后再定性。值得提出的是，有些在原有肺结核基础上发生的肺癌，最易误诊为小结核瘤，由于病灶位于结核好发部位，可见到钙化及卫星灶，而往往形成误导，应特别警惕。其他良性结节性病变如炎性假瘤与错构瘤等，一般CT表现为边缘清楚、光整，密度均匀，多无空泡征/细支气管充气征，若能结合临床并全面观察与分析CT征象，可减少误诊。对个别病变表现不典型的可做增强CT扫描观察病变的增强特征，MRI对鉴别诊断也有一定帮助，注意短期动态观察，随访时间不可过长，一般以不超过3个月为宜，一旦发现阴影增大，应及时手术。