歐陽(yáng)志成，許 萍

(南昌大學(xué)第四附屬醫(yī)院呼吸內(nèi)科， 南昌 330003)

慢性阻塞性肺疾病多層螺旋CT表現(xiàn)與肺功能相關(guān)性的研究進(jìn)展

歐陽(yáng)志成，許 萍

(南昌大學(xué)第四附屬醫(yī)院呼吸內(nèi)科， 南昌 330003)

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)是一種可以預(yù)防和治療的疾病，以持續(xù)氣流受限為特征，其氣流受限多呈進(jìn)行性發(fā)展；與氣道和肺部對(duì)有害顆?；蛴泻怏w的慢性炎癥反應(yīng)增強(qiáng)有關(guān)。肺功能檢查仍是診斷COPD的金標(biāo)準(zhǔn)，但又受各種客觀或主觀因素的影響。多層螺旋CT已廣泛應(yīng)用于臨床工作，隨著定量后處理軟件的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，多層螺旋CT為COPD的診斷、嚴(yán)重程度評(píng)估及科研提供了一種新的嘗試方法。當(dāng)前多層螺旋CT分析COPD的方法包括：中小氣道的壁厚度及腔面積；CT定量分析肺容量；肺密度定量分析；肺血管的面積及數(shù)量等，本文對(duì)近年來(lái)使用多層螺旋CT分析及評(píng)估COPD患者肺功能的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述。

慢性阻塞性肺疾??； 多層螺旋CT； 肺功能

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)是一種常見(jiàn)的以持續(xù)氣流受限為特征的可以預(yù)防和治療的疾病，氣流受限多呈進(jìn)行性發(fā)展，與氣道和肺部對(duì)有害顆?；蛴泻怏w的慢性炎癥反應(yīng)增強(qiáng)有關(guān)。有害顆?；驓怏w等慢性刺激物作用于氣道，使氣道發(fā)生異常炎癥反應(yīng)。氧化及抗氧化失衡和肺部的蛋白酶和抗蛋白酶失衡進(jìn)一步加重COPD肺組織的炎癥，這些機(jī)制共同促進(jìn)COPD的病理改變。

肺功能檢查(pulmonary function tests, PFT)是判斷持續(xù)氣流受限和COPD氣流受限嚴(yán)重程度分級(jí)的客觀指標(biāo)。使用支氣管擴(kuò)張劑后，第一秒用力呼氣容積/用力肺活量(FEV1/FVC)<70%可確定為氣流受限，它仍是診斷COPD的金指標(biāo)。肺功能檢查為臨床診斷及治療COPD提供很多幫助，但同時(shí)肺功能檢查又有諸多的局限性，如：對(duì)早期診斷不敏感，只能反映檢查瞬間的肺功能，而且是對(duì)雙肺的評(píng)價(jià)，難以對(duì)單側(cè)肺或肺葉做出準(zhǔn)確判斷；難以區(qū)分不同途徑所致的氣流受限；病情較重的患者不能耐受PFT檢查。近年來(lái)多層螺旋CT掃描越來(lái)越廣泛的用于COPD的臨床工作、流行病學(xué)、甚至遺傳學(xué)的研究[1]，運(yùn)用多層螺旋CT不僅可以了解肺臟解剖結(jié)構(gòu)的變化、病變范圍及氣道阻塞性的程度等信息外，而且還可以提供肺密度定量分析；肺雙相像素指數(shù)；肺泡壁厚度及肺血管管徑的測(cè)定，甚至可提供單肺或者某個(gè)肺葉的定量分析，并且病情較重的患者仍可配合的可重復(fù)性強(qiáng)的非侵入性檢查。目前多排螺旋CT定量后處理軟件包括3種：YACTA、Pulmo 3D、CT COPD，它們均需將患者的圖像DICOM數(shù)據(jù)從Pace傳遞到后處理器，然后自動(dòng)計(jì)算出相關(guān)參數(shù)如：肺容量(LV)、MLD(平均肺密度)等。本文對(duì)近年來(lái)使用多層螺旋CT分析及評(píng)估COPD患者肺功能的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 小氣道壁的厚度、氣道腔面積及數(shù)量與肺功能參數(shù)的相關(guān)性

COPD的特征是氣道慢性炎癥反應(yīng)引起氣道緩慢阻塞的過(guò)程。病理生理學(xué)觀點(diǎn)認(rèn)為，小氣道(氣道直徑≤2 mm)是COPD固定累及的解剖單位[2]。長(zhǎng)期持續(xù)性的炎癥刺激氣道，可引起氣道的反復(fù)破壞和修復(fù)，導(dǎo)致組織增生而發(fā)生氣道重塑。氣道重塑的病理改變表現(xiàn)為平滑肌細(xì)胞增生肥大和基底膜的增厚，故可導(dǎo)致氣道壁增厚和氣道腔變窄，所以可以通過(guò)測(cè)量氣道壁的厚度和腔面積來(lái)評(píng)估氣道重塑。如果氣道炎癥持續(xù)而未消除，則會(huì)導(dǎo)致小氣道不可逆性的閉塞，引起小氣道數(shù)量的減少。

近年來(lái)，許多研究[3-8]開(kāi)始關(guān)注小氣道CT圖像與肺功能之間的關(guān)系。Tho等[3-4]研究發(fā)現(xiàn)氣道壁面積的平方根(選取第3—5級(jí)支氣管中氣道壁內(nèi)徑周長(zhǎng)為10 mm的小氣道)、氣道壁厚度(WT)和氣道腔面積與肺功能的FEVI/FVC、FEV1呈顯著相關(guān)性。Kambara等[5]研究對(duì)比了67個(gè)COPD患者，計(jì)算出第1到第6級(jí)支氣管管腔測(cè)管腔在呼氣(E)和吸氣(I)狀態(tài)下的氣道腔面積為Ai(E/I)，與PFT對(duì)比，他們的結(jié)論提示在第3級(jí)到第6級(jí)的Ai(E/I)與第一秒用力呼氣容積百分比預(yù)計(jì)值(FEV1%預(yù)計(jì)值)呈顯著相關(guān)性。閻超群等[6]計(jì)算出右上葉尖段第5級(jí)支氣管管壁厚度(T)、外徑(D)和伴行肺動(dòng)脈直徑(PA)、支氣管壁厚直徑比(T/PA)、氣道壁面積百分比(WA%)、管腔面積百分比(Ai%)，認(rèn)為PA、T/PA、WA%及Ai%與FEV 1/FVC、FEV1%具有相關(guān)性。Kurashima等[7]通過(guò)CT重建計(jì)算出中小氣道數(shù)量，與肺功能對(duì)比后，最終得出結(jié)論：中小氣道的數(shù)量與FEV1呈正相關(guān)；外周區(qū)小氣道數(shù)量的減少和25%肺活量最大呼氣流量(MEF25%)、50%肺活量最大呼氣流量(MEF50%)呈正相關(guān)。Mc Donough等[8]聯(lián)合應(yīng)用高分辨率CT、顯微CT及組織病理學(xué)技術(shù)，對(duì)不同GOLD分級(jí)的COPD患者的離體肺組織進(jìn)行分析，結(jié)果顯示：隨著GOLD級(jí)別增高，慢性阻塞性肺疾病患者的中小氣道數(shù)量進(jìn)一步減少。

2 肺密度定量分析相關(guān)參數(shù)與肺功能參數(shù)的相關(guān)性

COPD以肺氣腫表型和支氣管炎表型為主。肺氣腫表型的特點(diǎn)是肺泡的永久性破壞，CT圖像上表現(xiàn)為密度相對(duì)較低。而支氣管炎表型的特點(diǎn)是氣流受限，造成氣體潴留，最終也會(huì)導(dǎo)致肺密度的減低。

張利華等[9]分別測(cè)量和計(jì)算COPD組與正常對(duì)照組深吸氣末、深呼氣末上、中、下肺區(qū)及全肺的各密度指標(biāo)：深吸氣末密度(Din)、深呼氣末密度(Dex)、密度差(Dex-Din)、密度比(Dex/Din)、密度變化百分比(Din-Dex)/Din。最終結(jié)果：DIN、DEX-DIN、DIN-DEX/DIN及DEX與FEV1/FVC呈正相關(guān)。DEX/DIN與FEV1/FVC及FEV1%呈負(fù)相關(guān)；DIN與FEV1/FVC呈強(qiáng)正相關(guān)。Hersh等[10]進(jìn)行了類(lèi)似的研究，結(jié)果表明平均肺密度(MLD)與FEV1/FVC、FEF 25-75和FRC/TLC相關(guān)性好。肺氣腫或者是氣體潴留所致的CT圖像上的低密度區(qū)，可以用低衰減區(qū)(LAA)進(jìn)行量化。有文獻(xiàn)[11]提示，基于肺密度的測(cè)量，當(dāng)肺容量低于一個(gè)臨界值時(shí)(CT值<-950 HU)，肺密度的的測(cè)量值與肺功能有顯著的相關(guān)性，但是肺密度測(cè)量值的誤差有多大，測(cè)量值誤差與COPD的嚴(yán)重程度是否有關(guān)聯(lián)，Gu等[12]選擇600例COPD患者，隨機(jī)選擇其中400例患者行CT檢查，并測(cè)量肺容量(LVOL)、低衰減區(qū)(LAA-950、LAA-910、LAA-950%、LAA-910%)，其他200例患者行肺功能及疾病嚴(yán)重程度評(píng)估，并計(jì)算它們的絕對(duì)誤差和誤差百分比(The Percentage Prediction Errors)。結(jié)果顯示,LAA-950%、LAA-910%能很好地預(yù)測(cè)FEV1和FEV1/FVC,而誤差百分比能很好地預(yù)測(cè)COPD的嚴(yán)重程度。Garfield等[13]后處理對(duì)照組和COPD組的患者的CT圖像，將像素為-950HU和-910HU的區(qū)域計(jì)算出來(lái)，與肺總體積進(jìn)行比較，得出像素指數(shù)(也稱(chēng)肺氣腫百分比)，發(fā)現(xiàn)他們均與FEV1%、FEV1/FVC有良好相關(guān)性。

3 肺容積相關(guān)參數(shù)與肺功能參數(shù)的相關(guān)性

肺臟作為高彈性的臟器，它能進(jìn)行有效的氧氣交換和二氧化碳的排出。肺臟由多種組織組成，包括：肺實(shí)質(zhì)、氣道及脈管系統(tǒng)，它的本質(zhì)就是為了氣體的有效交換。肺臟的生理功能和它的解剖結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，疾病能夠使肺的解剖結(jié)構(gòu)發(fā)生改變引起肺功能的改變。如氣道的阻塞、肺泡的破壞、氣道壁的增厚等都可以引起吸入及呼出的氣體減少，而導(dǎo)致COPD的進(jìn)展。相似的，肺彈性(肺的萎縮程度)的下降和肺容量的改變也可以反應(yīng)肺功能紊亂情況。

王曉華等[14]分別測(cè)定對(duì)照組和COPD組的最大吸氣末(Vin)及最大呼氣末(Vex)全肺容積，并以CT值-850 Hu為閾值測(cè)定最大呼氣末肺內(nèi)氣體潴留體積(Vtrap)及所占百分比(Vtrap%)，并將雙相CT掃描成像指標(biāo)與肺功能(PFT)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，得出結(jié)論如下：Vin與肺總量(TLC)呈增相關(guān)；Vex與殘氣量(RV)呈正相關(guān)；Vtrap及Vtrap%與FEV1/FVC呈負(fù)相關(guān)。Kundu等[15]選取180例COPD患者行雙向CT掃描，并計(jì)算全肺和肺葉的萎縮量[inspiration(I)、expiration(E)]、平均絕對(duì)萎縮量(I-E)及容量改變比例測(cè)量值(I-E)/I，與肺功能參數(shù)對(duì)比結(jié)果：全肺萎縮量和左下肺萎縮量和肺功能參數(shù)成高度的相關(guān)性。隨著COPD分級(jí)的級(jí)別增加，(I-E)及(I-E)/I逐漸減小。同時(shí)下葉肺萎縮量更能反映COPD的分級(jí)改變。

4 肺血管相關(guān)參數(shù)與肺功能的相關(guān)性

盡管COPD的主要改變是肺泡的破壞和外周氣道的改變，但肺血管的重塑也是疾病發(fā)展的一個(gè)重要組成部分。肺內(nèi)及肺外血管的重塑與內(nèi)皮細(xì)胞功能紊亂密切相關(guān)。血管內(nèi)皮細(xì)胞在調(diào)節(jié)血管舒縮和控制血管細(xì)胞生長(zhǎng)起著重要的作用，內(nèi)皮細(xì)胞功能紊亂的肺動(dòng)脈的舒張功能被削弱，最終導(dǎo)致肺血管床的減少和血管結(jié)構(gòu)的改變，晚期甚至可引起肺動(dòng)脈高壓。

Matsuura等[16-17]選取COPD患者行CT及肺功能檢查。通過(guò)CT圖像測(cè)量次亞段肺小血管的橫截面積<5 mm2(CSA<5)及亞段的肺小血管的橫截面積(面積在5～10 mm2，CSA5-10)，然后計(jì)算所選圖像的肺血管的總面積，最后計(jì)算出CSA<5及CSA5-10與總面積的比值為%CSA<5及%CSA5-10。他們得出的結(jié)論：%CSA<5及%CSA5-10與肺功能的FEV1%及FEV1/FVC呈顯著正相關(guān)。馬燕青等[18]也做了相關(guān)研究，結(jié)論為：第1—2級(jí)肺動(dòng)脈(PA)的管徑與肺功能無(wú)相關(guān)性。第4級(jí)PA與FEV1、FEV1%、FEV1/FVC及MEF25%呈中等正相關(guān)性。他們認(rèn)為出現(xiàn)這樣的結(jié)果的原因是，COPD患者晚期常出現(xiàn)肺動(dòng)脈高壓，而輕中度患者雖未出現(xiàn)肺動(dòng)脈高壓，但右心室的負(fù)壓也較正常人高，會(huì)引起相鄰(1—2級(jí))PA管徑的擴(kuò)大，所以第1—2級(jí)PA的管徑與肺功能無(wú)相關(guān)性。由于COPD患者肺肌性血管內(nèi)膜增厚，從而導(dǎo)致PA管徑減小和肺小動(dòng)脈肌化增加，而第4級(jí)肺動(dòng)脈大多為肌性血管，但是部分仍為彈性血管或兩者移行區(qū)，故隨著肺功能指標(biāo)的減低，大多PA管徑變窄，所以也解釋了第4級(jí)PA與肺功能參數(shù)的相關(guān)性。支氣管動(dòng)脈是支氣管的營(yíng)養(yǎng)動(dòng)脈,長(zhǎng)期缺氧和慢性炎癥會(huì)導(dǎo)致支氣管動(dòng)脈管徑增粗，動(dòng)脈壓力增高。施玨倩等[19]通過(guò)測(cè)量支氣管動(dòng)脈管徑和計(jì)算支氣管動(dòng)脈的數(shù)量，同時(shí)與肺功能進(jìn)行比較。他們得出的結(jié)論：隨著GOLD分級(jí)水平增高，雙側(cè)支氣管動(dòng)脈管徑呈增粗的趨勢(shì)。右側(cè)支氣管動(dòng)脈管徑均與FEV1、FEV1%、FVC、FEV1/FVC具有顯著負(fù)相關(guān)，左側(cè)支氣管動(dòng)脈管徑與FEV1、FEV1%具有顯著負(fù)相關(guān)。

5 肺葉的CT參數(shù)與肺功能的相關(guān)性

Kim等[20]收集了200名參與者進(jìn)行對(duì)比研究，發(fā)現(xiàn)以肺氣腫表型的患者，各肺葉的肺氣腫指數(shù)(也稱(chēng)像素指數(shù))與FEV1/FVC及FEV1呈顯著相關(guān)；支氣管炎表型的CT圖像提示，支氣管壁明顯增厚，第5級(jí)支氣管壁面積百分比獨(dú)立且顯著與FEV1/FVC及FEV1相關(guān)。Kundu等[15]也分析了每個(gè)肺葉在吸氣及呼氣的CT圖像變化，認(rèn)為左下肺葉的肺萎縮量(吸氣相肺容量I-呼氣相肺容量E)與肺功能指數(shù)最顯著相關(guān)，平均絕對(duì)肺萎縮量(I-E)及相對(duì)萎縮量(I-E/I)隨著COPD分級(jí)升高而降低。

6 總結(jié)與展望

隨著多排螺旋CT的發(fā)展及后處理軟件的不斷進(jìn)步，對(duì)COPD患者的肺臟的形態(tài)學(xué)及功能學(xué)的縱向和橫向評(píng)估也就出現(xiàn)了長(zhǎng)足的發(fā)展。目前CT技術(shù)可以測(cè)量肺氣腫、氣道阻塞的程度及氣道壁的大小，這使得CT在COPD研究中越來(lái)越受歡迎，希望在臨床工作和科研學(xué)習(xí)中能深入認(rèn)識(shí)和研究這些工具，并利用好這些工具，來(lái)協(xié)助COPD的診斷及治療，為改善COPD患者的生活質(zhì)量及預(yù)后提供幫助。目前COPD的CT定量分析診斷仍缺乏詳細(xì)的量化參數(shù)，需要繼續(xù)補(bǔ)充和豐富；并且CT的后處理軟件還未普及，為COPD的CT診斷、嚴(yán)重程度評(píng)估及科研帶來(lái)了困難。

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(責(zé)任編輯：況榮華)

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1009-8194(2017)08-0101-04

2017-02-28

許萍，主任醫(yī)師， E-mail:xuping200518@sina.com。

10.13764/j.cnki.lcsy.2017.08.041