竇 飛,王國(guó)清,宋東虎,陳 磊,朱 林,周先明

(1.宣城市中心醫(yī)院影像科,安徽 宣城242000;2.池州市人民醫(yī)院,安徽 池州 247000)

作為多見(jiàn)的異質(zhì)性疾病,慢性阻塞性肺疾病( Chronic obstructive pulmonary, COPD)致病因素較為復(fù)雜,機(jī)體若與有害物質(zhì)(顆粒或氣體)長(zhǎng)時(shí)間密切接觸[1],氣道、肺泡可能會(huì)因此產(chǎn)生異常,從而誘發(fā)COPD。COPD患者肺部處于異常發(fā)育狀態(tài)下,表現(xiàn)為持續(xù)的呼吸道癥狀。本病患者可誘發(fā)嚴(yán)重的癥狀,病情嚴(yán)重時(shí),一系列的并發(fā)癥也會(huì)造成患者致殘、致死[2]。我國(guó)進(jìn)入了老齡化社會(huì),在吸煙率逐年持續(xù)增加的背景下,在今后的40年里,COPD發(fā)病率均比較高,呈現(xiàn)逐年增加趨勢(shì)。在2060年,每年死于COPD及其疾病的人數(shù)可能超過(guò)540萬(wàn)人次[3],臨床對(duì)COPD的早期診斷尤為重要,及時(shí)診斷疾病能幫助臨床制定較為有效、合理的治療方案,故早期診斷技術(shù)是治愈疾病的關(guān)鍵。在影像學(xué)技術(shù)日益發(fā)展的背景下,CT定量評(píng)估方案兼具客觀性與無(wú)創(chuàng)性等優(yōu)勢(shì),很多專家將其研究的重點(diǎn)放在了CT定量檢測(cè)方面,隨著研究的逐步開(kāi)展,COPD病理改變機(jī)制逐漸清晰,主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面,其一,COPD患者的外周氣道易產(chǎn)生損傷,且反復(fù)損傷,修復(fù)也具有反復(fù)性,最終氣道得以重構(gòu)。其二,COPD表現(xiàn)為較強(qiáng)的炎癥損傷,炎癥對(duì)于肺實(shí)質(zhì)具有破壞作用,最終誘發(fā)肺氣腫。不管是氣道的損傷[4],還是氣道的修復(fù),兩者均具有較強(qiáng)的反復(fù)性,肺實(shí)質(zhì)在破壞之后,氣流受限便發(fā)生在COPD患者身上。產(chǎn)生這一情況的原因是,疾病進(jìn)展至后期,病情呈現(xiàn)加重趨勢(shì),另外血流動(dòng)力學(xué)會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化,最終產(chǎn)生一系列并發(fā)癥,肺動(dòng)脈高壓就是其并發(fā)癥之一[5],并發(fā)癥將對(duì)患者的生命安全造成危害,其與生存期的縮短密切相關(guān),同時(shí)也與醫(yī)療需求的增加具有密切的關(guān)系。對(duì)于肺氣腫病變來(lái)說(shuō),應(yīng)用CT能夠?qū)ζ溥M(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估,不僅如此,氣道重構(gòu)也可應(yīng)用CT評(píng)估[6],同時(shí)也能夠有效對(duì)肺心病病變進(jìn)行評(píng)估,目前在臨床上取得了廣泛的應(yīng)用[7],有助于為COPD臨床診治提供有效的參考依據(jù)?；诖?本文旨在綜述在COPD患者中展開(kāi)CT定量評(píng)估的臨床研究進(jìn)展。

1 肺功能檢查尚存的局限性

既往,肺功能檢查作為一種客觀指標(biāo),其能有效判斷COPD患者氣流受限情況?；颊呷舸嬖诟呶Ｒ蛩?則可應(yīng)用支氣管擴(kuò)張劑,在應(yīng)用后,患者的第一秒用力容積在肺活量百分比中不足70%,則可判定患者為COPD。COPD患者氣流受限的嚴(yán)重分級(jí)可應(yīng)用第一秒用力呼氣容積占預(yù)計(jì)值的百分比來(lái)判斷[8]。但有研究認(rèn)為當(dāng)小氣道損傷超過(guò)70%,肺實(shí)質(zhì)改變超過(guò)30%時(shí),患者的臨床癥狀才可出現(xiàn),同時(shí)表現(xiàn)為肺功能異常。因此,肺功能檢查的單獨(dú)應(yīng)用無(wú)法判斷疾病的復(fù)雜程度。加上COPD本身屬于異質(zhì)性疾病[9],臨床癥狀呈現(xiàn)多樣性發(fā)展,全部呼吸系統(tǒng)功能的變化能夠應(yīng)用肺功能檢查進(jìn)行判斷及了解,但肺功能改變的具體問(wèn)題和病變?cè)騾s無(wú)法檢查出來(lái),應(yīng)用肺功能檢查更無(wú)法對(duì)各個(gè)肺葉、肺氣腫的嚴(yán)重程度加以辨別。而肺氣腫是COPD氣流受限的主要危險(xiǎn)因素,這一點(diǎn)不言而喻。有專家認(rèn)為[10-11],對(duì)年輕的吸煙者開(kāi)展影像學(xué)檢查,約有三分之一患者影像學(xué)存在程度不一的損傷,他們不管是在活動(dòng)耐量、還是生活質(zhì)量方面均與穩(wěn)定期COPD患者具有一定的相似性。吸煙人群若無(wú)氣流受限癥狀,則很有可能進(jìn)展為COPD,而若患者存在氣流受限癥狀,則其肺功能降低速度更為快速。因此,應(yīng)用肺功能檢查只能判斷患者整體的氣流受限情況,但無(wú)法為局部組織損傷程度提供有用、準(zhǔn)確的信息。

2 CT與COPD的臨床概述

COPD不僅與肺氣腫存在相關(guān)性[12],COPD也和慢性支氣管炎存在一定的聯(lián)系。不管是肺氣腫,還是慢性支氣管炎,若患者表現(xiàn)為持續(xù)性氣流受限時(shí),即可判斷患者為COPD。在全球范圍內(nèi),COPD備受矚目,本病是誘發(fā)呼吸系統(tǒng)慢性疾病的主要危險(xiǎn)因素,且發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)較高,同時(shí)病死率呈現(xiàn)逐年增高趨勢(shì)[13],目前是全球死亡因素的第四位。預(yù)防COPD,且疾病快速診斷、盡早治療是全球均需解決的一大難題。隨著臨床上影像學(xué)技術(shù)的深入推廣與應(yīng)用,CT定量技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,多數(shù)專家開(kāi)始依靠CT技術(shù)來(lái)檢測(cè)COPD的肺部功能。特別是在當(dāng)下,CT具有較強(qiáng)的軟硬件技術(shù),且發(fā)展速度,其常與計(jì)算機(jī)技術(shù)相聯(lián)合,并逐步應(yīng)用于肺部疾病中,有助于疾病的早期診斷。同時(shí)CT技術(shù)還在肺功能檢測(cè)方面具有較廣的應(yīng)用。大量研究顯示,經(jīng)CT檢測(cè)后,其能夠?qū)Ψ尾坎∽兘o予準(zhǔn)確定位、定量,反映的肺功能情況較為準(zhǔn)確,在肺部疾病的診斷中具有較好的應(yīng)用前景,在肺功能的測(cè)定方面也具有一定的價(jià)值,為COPD診治方案的制定提供指導(dǎo)方向。

3 CT評(píng)估肺氣腫的主要方法

3.1 視覺(jué)評(píng)估 肺實(shí)質(zhì)被破壞,這是COPD患者無(wú)可避免的,肺實(shí)質(zhì)破壞的表現(xiàn)有三:患者的細(xì)胞外基質(zhì)遭到破壞,這是其一[14];末梢支氣管遠(yuǎn)端處表現(xiàn)為空腔樣擴(kuò)大,這是其二;肺泡壁廣泛被破壞,這是其三。對(duì)肺實(shí)質(zhì)內(nèi)應(yīng)用CT檢查,可見(jiàn)其中存在低衰減區(qū)。視覺(jué)評(píng)分法的應(yīng)用,可對(duì)肺氣腫進(jìn)行有效評(píng)估,從而直觀可見(jiàn)肺實(shí)質(zhì)的破壞程度。參照肺功能檢查來(lái)看,視覺(jué)評(píng)估法與其具有相關(guān)性,其與病理分級(jí)亦存在相關(guān)性,是判斷肺氣腫是否存在的篩查工具。但視覺(jué)評(píng)估法存在的特點(diǎn)是因人而異,該方法存在的主觀性較強(qiáng),且容易被放射科醫(yī)生工作經(jīng)驗(yàn)所影響。

3.2 閾值法 低衰減區(qū)為肺氣腫CT的主要表現(xiàn),基于這個(gè)原理,閾值法應(yīng)用,能夠?qū)崿F(xiàn)肺氣腫的定量測(cè)量,若區(qū)域低于閾值則被稱為肺氣腫區(qū),同時(shí)計(jì)算肺氣腫的體積占全肺部體積的百分比(LAA)[15]。目前,臨床很多醫(yī)學(xué)專家均將-950 HU納為閾值,且研究認(rèn)為,LAA與COPD肺功能,呈現(xiàn)較理想的相關(guān)性。

3.3 體素法 繼閾值法之后,體素法應(yīng)運(yùn)而生,且在肺氣腫的測(cè)量中得到廣泛應(yīng)用[16],與閾值法不同的是,臨床應(yīng)用體素法能得到理想的肺氣腫CT定量測(cè)量結(jié)果[17],也能獲得功能性小氣道疾病(Functional small airway disease,FSAD)和肺氣腫于每位患者中所占比例,也能準(zhǔn)確診斷疾病的嚴(yán)重程度,并診斷疾病表型。在COPD病情的進(jìn)展下,肺氣腫的產(chǎn)生往往要晚于FSAD[18]?？偠灾?CT定量測(cè)量方法正持續(xù)發(fā)展,臨床醫(yī)生可借助這一技術(shù)獲得豐富的信息,在診斷COPD中具有一定的作用,同時(shí)還能準(zhǔn)確評(píng)估疾病分期,便于后續(xù)隨訪。

4 CT定量測(cè)量在支氣管病變中的應(yīng)用

4.1 小氣道的概念及病理機(jī)制 小氣道是COPD支氣管病變的主要發(fā)生部位,其相關(guān)概念是加拿大病理專家Hogg提出來(lái)的,該專家認(rèn)為,COPD會(huì)發(fā)生阻塞[19],其阻塞部位在于小氣道內(nèi),氣道不超過(guò)2 mm,故稱為小氣道,阻塞(不同程度)、形成的黏液栓、纖維化便是小氣道早形態(tài)學(xué)上的表現(xiàn)。對(duì)于小氣道病變患者來(lái)說(shuō),提供對(duì)其的影像學(xué)觀察,可對(duì)氣道壁開(kāi)展直接測(cè)量,同時(shí)測(cè)量氣體潴留,小氣道病變情況可間接得到。對(duì)氣體滯留進(jìn)行有效鑒別,其可應(yīng)用呼氣相和吸氣相平均肺密度之比來(lái)加以鑒別[20-21]。

4.2 二維轉(zhuǎn)向三維——?dú)獾辣诘臏y(cè)量 CT技術(shù)在發(fā)展,其在氣道后壁的測(cè)量中具有較廣的應(yīng)用。測(cè)量氣道壁厚度,最初可應(yīng)用二維圖像技術(shù)[22],且早期的測(cè)量方向?yàn)榇髿獾婪矫?。測(cè)量右肺上葉尖端支氣管和壓段支氣管的管壁厚度,是我國(guó)專家測(cè)量最多的部位。主要是右肺下葉支氣管所存在的走行處于垂直狀態(tài),其既不受到呼吸的影響[23],也不受到心臟搏動(dòng)的影響。目前,對(duì)小氣道的自動(dòng)測(cè)量方法多應(yīng)用三維支氣管樹(shù)重建,該技術(shù)能對(duì)第五級(jí)的支氣管進(jìn)行測(cè)量,甚至有望測(cè)量第六級(jí)的支氣管。對(duì)于氣道壁尺寸的描述,各位學(xué)者均有不同的描述方法[24],結(jié)果也是千差萬(wàn)別。要確保所得到的結(jié)果具有規(guī)范性,臨床將Pi10標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)量參數(shù)提出來(lái),i10作為測(cè)量?jī)?nèi)周長(zhǎng)為10 mm氣道面積平方根,那么氣道壁的厚度與疾病加重程度具有一定的關(guān)系,其厚度會(huì)由于疾病的加重產(chǎn)生變化。有專家對(duì)COPD急性加重期的患者做氣道功能檢查,結(jié)果顯示,經(jīng)CT檢查后,小氣道功能、結(jié)構(gòu)指標(biāo)能得到改善,且與疾病的恢復(fù)情況呈現(xiàn)明顯的相關(guān)性[25],從而為急性加重期的COPD患者制定更好地治療策略,并對(duì)其進(jìn)行有效評(píng)價(jià)。CT技術(shù)正在穩(wěn)步發(fā)展,測(cè)量氣道亦從二維向三維轉(zhuǎn)變,三維圖像沒(méi)有二維圖像所存在的缺點(diǎn),能在軟件輔助下測(cè)量支氣管任何位置,其與氣道互為垂直關(guān)系,能夠自動(dòng)進(jìn)行測(cè)量,小氣道的變化情況清晰可見(jiàn),反映準(zhǔn)確。

5 CT定量測(cè)量在血管面積中的應(yīng)用

5.1 COPD小血管病理機(jī)制 COPD本身是一種特征性改變疾病[26],肺血管改變是比較突出的變化之一[27]。COPD肺血管改變和內(nèi)皮功能障礙有關(guān),炎癥、煙霧等因素均會(huì)刺激[28-29],造成肺血管處的內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生紊亂。造成的表現(xiàn)為平滑肌細(xì)胞增生肥大、纖維細(xì)胞表型發(fā)生改變等,最終造成肺血管結(jié)構(gòu)的重塑,管腔增厚與狹窄,甚至于出現(xiàn)管腔閉塞。吸煙、動(dòng)脈粥樣硬化、肺小血管橫斷面積百分比(%CSA),三者存在因果關(guān)系。

5.2 小血管橫截面積評(píng)估COPD、肺動(dòng)脈高壓的應(yīng)用 張兆福等[30]將40例COPD合并肺動(dòng)脈高壓患者納入研究,在患者病情穩(wěn)定期對(duì)其進(jìn)行肺部功能測(cè)試,應(yīng)用胸部CT檢測(cè),結(jié)果顯示,重度肺動(dòng)脈高壓患者的血管總橫截面積百分比(%CSA)明顯高于輕度肺動(dòng)脈高壓,多元回歸分析顯示,重度與輕度肺動(dòng)脈高壓患者的平均肺動(dòng)脈壓預(yù)測(cè)因子分別為%CAS<5和壁厚,在COPD患者中結(jié)合%CSA<5,動(dòng)脈氧分壓與壁厚能對(duì)pH進(jìn)行預(yù)測(cè)。國(guó)外學(xué)者認(rèn)為,經(jīng)CT測(cè)量后,吸煙者會(huì)喪失肺部小血管,血管橫截面積是組織學(xué)定量中的,減少與肺部小血管的喪失存在密切關(guān)系。在上述的研究中,各位專家均對(duì)肺小血管的橫截面積進(jìn)行了CT評(píng)估[31],方法為二維圖像技術(shù),其缺乏整體性,不如三維圖像檢測(cè)技術(shù)。有專家自動(dòng)提取了肺血管,方法應(yīng)用的是三維定量算法,還對(duì)肺血管進(jìn)行分割,得到肺血管體積,而后展開(kāi)呼吸雙向肺部?jī)?nèi)血管體積與肺功能的相關(guān)性分析,結(jié)果顯示,全肺及各肺葉吸氣相肺內(nèi)血管體積與肺功能呈現(xiàn)正相關(guān)[32],呼氣性肺內(nèi)血管體積與肺功能呈現(xiàn)正相關(guān)性。雙氣相CT也能對(duì)COPD患者的血管肺內(nèi)體積及呼吸狀態(tài)下肺血管的變化量進(jìn)行評(píng)估,同時(shí)其也可評(píng)估COPD呼氣氣流阻塞程度[33]。國(guó)內(nèi)外專家借助CT來(lái)對(duì)大血管直徑相關(guān)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量,以此來(lái)評(píng)估COPD是否合并肺動(dòng)脈高壓[34]。國(guó)外專家認(rèn)為[35],肺動(dòng)脈直徑與主動(dòng)脈直徑之比若超過(guò)1,則與嚴(yán)重的COPD急性加重密切相關(guān)。外國(guó)專家對(duì)比了肺動(dòng)脈高壓患者與健康組織的肺動(dòng)脈直徑與平均肺動(dòng)脈壓,認(rèn)為肺動(dòng)脈高壓患者的主肺動(dòng)脈直徑增寬,且與平均肺動(dòng)脈壓具有密切的關(guān)系,因此CT能有效診斷COPD合并肺動(dòng)脈高壓。應(yīng)用%CSA測(cè)量來(lái)對(duì)COPD是否合并肺動(dòng)脈高壓具有較高的潛在價(jià)值[36],主要生理機(jī)制包括以下幾點(diǎn):①COPD患者存在肺實(shí)質(zhì)破壞情況,肺組織處于過(guò)度膨脹中,肺泡伴隨的肺小血管造成擠壓、破壞,肺小血管數(shù)量相應(yīng)減少。②COPD患者肺部易受到炎癥的刺激,慢性缺氧、酸中毒等因素可造成血管內(nèi)皮功能失調(diào),肺小動(dòng)脈發(fā)生痙攣[37-38],對(duì)其起到破壞作用,最終重塑。COPD一般合并輕度肺動(dòng)脈高壓,也會(huì)合并中度肺動(dòng)脈高壓,此時(shí)肺大血管的變化不是很明顯,因此,專家認(rèn)為[39],肺小血管的變化在理論上可以更早期對(duì)COPD是否存在肺動(dòng)脈高壓進(jìn)行診斷與評(píng)估。肺小血管橫斷面積的測(cè)量可將二維測(cè)量轉(zhuǎn)換為三維測(cè)量。

6 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述,判斷進(jìn)展是否存在氣流受限情況,則可應(yīng)用肺功能檢查,COPD診斷的黃金標(biāo)準(zhǔn)表示肺功能檢查,但此種檢查方法具有很大的局限,其無(wú)法對(duì)單側(cè)或局部組織的破壞程度進(jìn)行評(píng)估,也無(wú)法掌握肺功能損傷情況,其只能對(duì)肺部所具有的整體情況展開(kāi)評(píng)估。在CT技術(shù)發(fā)展的背景下,CT對(duì)肺功能的檢測(cè)可借助計(jì)算機(jī)來(lái)加以完成,其能分析檢測(cè)患者的單側(cè)或局部感興趣區(qū)域,能夠避免臨床肺功能檢查存在的不足。臨床肺功能檢查能反應(yīng)肺內(nèi)、氣管、口腔等氣體容積的變化,而CT檢測(cè)肺功能可避免其他氣體的干擾,使得檢查結(jié)果更接近實(shí)際值,檢查結(jié)果具有較強(qiáng)的客觀性。臨床肺功能檢查只能對(duì)肺功能損傷程度進(jìn)行評(píng)估,卻無(wú)法清晰顯示肺部病變的分布于范圍。而CT肺功能測(cè)定則可兼顧定位與定量,同時(shí)兼顧形態(tài)與功能。另外,臨床肺功能檢查對(duì)患者呼吸配合程度具有較高的要求,患者配合度低,最終影響檢查結(jié)果,對(duì)于昏迷和呼吸功能嚴(yán)重?fù)p傷的患者不適用。而CT評(píng)估肺功能就相對(duì)簡(jiǎn)單,很多患者均能和醫(yī)生取得較好地配合,具有操作簡(jiǎn)便、直觀、兼具敏感性和準(zhǔn)確性,重復(fù)性較為理想。隨著COPD的發(fā)病率不斷增加,如何進(jìn)行準(zhǔn)確、可靠的肺功能評(píng)估對(duì)于COPD的診斷、治療和預(yù)后判斷十分重要。CT是一種有效的影像學(xué)工具,可以提供精確的肺部解剖結(jié)構(gòu)和組織學(xué)信息,越來(lái)越受到臨床醫(yī)生的青睞。下面就CT評(píng)估COPD肺功能的臨床研究進(jìn)展進(jìn)行簡(jiǎn)要展望。①CT體積測(cè)定技術(shù):CT體積測(cè)定技術(shù)可以通過(guò)定量測(cè)量肺部體積的變化,可反映肺泡的大小、數(shù)量、排列和形態(tài)等多個(gè)方面的信息。該技術(shù)可以用于COPD的評(píng)估,包括氣道流速-容量曲線和肺容積測(cè)定等參數(shù),特別是FEV1/FVC比值,這是COPD診斷的關(guān)鍵指標(biāo)之一。②CT肺紋理分析技術(shù):肺紋理分析技術(shù)是一種新興的肺部圖像分析方法,通過(guò)數(shù)字圖像處理和機(jī)器學(xué)習(xí)算法,可以從CT圖像中提取大量的肺組織參數(shù)。這些參數(shù)與COPD的肺功能緊密相關(guān),包括肺組織密度、氣體分布、血管密度、纖維化程度等多個(gè)方面。該技術(shù)的應(yīng)用可以幫助進(jìn)行分級(jí)和分類,進(jìn)而制定更加個(gè)體化、有效的治療方案。③CT肺動(dòng)脈學(xué):COPD并發(fā)癥中,肺動(dòng)脈高壓是導(dǎo)致病死率增加的一個(gè)獨(dú)立因素。通過(guò)CT檢查,我們可以測(cè)量肺動(dòng)脈直徑、肺泡灌注、肺血流量和心指數(shù)等指標(biāo),幫助評(píng)估患者的肺動(dòng)脈壓力和容量。此外,CT肺動(dòng)脈學(xué)也有助于區(qū)分不同類型的肺動(dòng)脈高壓,早期診斷和治療。總之,隨著醫(yī)學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,CT評(píng)估COPD肺功能的方法不斷豐富和完善。未來(lái),我們可以通過(guò)更加細(xì)致的CT圖像分析和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù),找到更多可供利用的生物標(biāo)志物,進(jìn)一步提高COPD診斷、治療和預(yù)后判斷的準(zhǔn)確性和效果。同時(shí),隨著精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)理念的逐步普及,CT評(píng)估COPD肺功能的應(yīng)用也將逐步得到推廣,為COPD患者的臨床管理和健康管理提供更好的支持。