COPD的HRCT表现型分型及其分析

南京医科大学附属江宁医院放射科(江苏 南京 211100)方思月 王 剑

COPD的HRCT表现型分型及其分析

南京医科大学附属江宁医院放射科(江苏 南京 211100)
方思月 王 剑

目的 探讨HRCT对COPD进行表现型分型的价值。方法 对127名处于稳定期的COPD患者(FEV1＜80%)使用HRCT进行胸部扫描，分析其肺气肿和支气管管壁增厚的程度，以此将患者分为3个表型：存在轻微肺气肿或无肺气肿，伴或不伴支气管管壁增厚(A表型)；存在肺气肿但不伴有支气管管壁增厚(E表型)；有较重的肺气肿并伴有较重的支气管管壁增厚(M表型)，分析各表型相应的临床表现和肺功能特征。结果 A表型中不吸烟的人数、活动及静止时均出现哮喘的发病率、体质指数及CO弥散率最高，肺功能指标显示肺通气障碍较轻；M表型则有大量咳痰、排痰性咳嗽及哮喘，可逆性气流受限较E表型严重。结论 以HRCT对COPD进行形态学表现型分型，可以显示不同表型的多个临床特点及肺功能特征。

慢性阻塞性肺疾病；表型；体层摄影术，X线计算机

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)是一种具有多种肺和肺外效应的多系统疾病，不同患者在临床表现、生理指标、影像学特征、全身炎症反应、频发急性加重、合并症和对治疗的反应性等方面都存在明显的异质性，对COPD的重要组成部分进行识别及分组(表型)，能反映疾病的预后，并指导临床治疗[1,12-14]。本研究拟通过COPD患者的胸部高分辨率CT(High-resolution computed tomography，HRCT)影像，寻找应用HRCT评价COPD的方法，并依此确立COPD的HRCT影像学表型分类，以探索COPD临床个体化治疗方案选择的判断指标。

1 资料与方法

1.1 一般资料 2010年3月至2014年2月我院呼吸科收治的127名稳定期COPD患者，其中男97例，女30例，年龄43～78岁，平均年龄(66±7)岁，病例纳入和排除标准：符合慢性阻塞性肺疾病全球倡议(GOLD，2014更新版)诊断标准，除外胸廓畸形、胸部手术病史以及肺结核、肺部肿瘤、支气管扩张症、闭塞性细支气管炎以及弥漫性泛细支气管炎等影响肺功能的疾病的病人。本组研究患者均签署知情同意书，所有患者均在二天内完成常规肺功能检查及HRCT检查，对患者进行COPD一般特征及临床资料采集，内容包括：年龄、体重指数、吸烟指数、咳痰、咳嗽、哮喘等。

1.2 肺功能检查采用德国Master Screen diffusion肺功能仪：患者取坐位，给予患者吸入支气管扩张剂(沙丁胺醇气雾剂400μg)，15分钟后测定第1秒用力肺活量(FEV1)、第1秒用力肺活量占预计值的百分比(FEV1%)、第1秒用力肺活量占用力肺活量的百分比(FEV1/FVC)、一氧化碳弥散量(DLCO)、残气量(RV)、肺总量(TLC)、残气量占最大肺总量的百分比(RV/TLC)，计算各指标占预计值的百分比(% of pred)。受试者6小时内停止吸入短效支气管舒张剂，12小时内停止吸入长效支气管舒张剂。

1.3 CT检查方法 采用Philips Brilliance 16层螺旋CT扫描仪进行胸部CT检查。检查前让患者了解最大吸气末方法，并训练其达到最佳状态。在最大吸气末时行肺尖至肺底的扫描。扫描参数：电压120kV，电流250mA，层厚1mm，螺距0.813：1，X线球管转速0.5s/转，FOV 320mm×320mm，采集矩阵512×512，扫描采集层厚0.75mm，图像重建层厚、层距均为1mm。

图1 COPD分型A表型患者，HRCT显示有轻微肺气肿（LAA≤1级），不伴支气管壁增厚。图2 COPD分型E表型患者，HRCT显示两肺纹理稀疏、纤细、肺透亮度增加，有LAA≥2 级的肺气肿存在，无支气管管壁增厚。图3 COPD分型M表型患者，合并LAA≥2级的肺气肿和≥1级支气管管壁增厚（白箭头）。

1.4 COPD的HRCT分型 应用PACS工作站阅片，由两位有经验的放射科医生在隐瞒临床资料的情况下，以盲法评估肺气肿及支气管壁增厚程度，各项指标取平均值。肺气肿程度评估：将正常肺野和密度减低区域面积(low attenuation areas，LAA)的界限定为＜-950HU[10]，选取双侧3个解剖层面进行观察：靠近主动脉弓上缘1cm、隆突水平下1cm、右侧横膈上3cm，此3个层面分别代表双侧上、中、下肺野。根据双侧3个肺野中各层LAA的所占面积比计算各层面的LAA评分：0分：LAA＜5%，1分：5%≤LAA＜25%，2分：25%≤LAA＜50%，3分：50%≤LAA＜75%，4分：LAA≥75%。根据3个层面评分总和进行肺气肿分级：0级：总和为0分，1级：总和分为1～3分，2级：总和分为4～6分，3级：总和分为7～9分，4级：总和分为10～12分。(2)支气管壁增厚程度评估：观察肺门区以外的肺亚段直径2～4mm小支气管的形态，3个层面中支气管壁厚度分级[5]：0级：支气管管壁厚度/相邻肺动脉直径＜30%，1级：30%≤支气管管壁厚度/相邻肺动脉直径＜50%，2级：支气管管壁厚度/相邻肺动脉直径≥50%。COPD的HRCT影像表型分型标准：A型：无肺气肿或存在轻微肺气肿，LAA≤1级，不考虑是否合并支气管管壁增厚；E型：存在LAA≥2级的肺气肿，不合并支气管管壁增厚；M型：同时存在LAA≥2级的肺气肿和≥1级支气管管壁增厚[2]。

1.5 统计学分析方法 使用SPSS17.0统计学分析软件，P＜0.05为差异有统计学意义。计量资料采用均数±标准差表示，多组间比较采用方差分析，以S-N-K法进行两两比较；计数资料采用χ2检验，以分割卡方法进行两两比较，并对对检验水准进行调整。

2 结 果

2.1 影像学表型分类结果 根据HRCT影像表现分成三个表型(图1-3)：A型有64例患者，平均LAA评分为0.82±0.21，其中40例患者(31.49%)没有合并支气管管壁增厚，24例(18.89%)存在支气管管壁增厚(1级：22例，2级：2例)；E型有32例患者，平均LAA评分为2.24±0.49；M型有31例患者，平均LAA评分为2.32±0.56(支气管管壁增厚1级：27例，2级：4例)。三组表型间LAA评分的差异有统计学意义(F=5.475,P=0.023)，以S-N-K法进行两两比较：E型和M型之间LAA评分无显著差异(F=0.011, P=0.919)，A型的LAA评分均小于E型和M型(F=6.233、7.896,P=0.015、0.012)。M型患者支气管管壁增厚程度显著大于A型(M型：1.11±0.32级，A型：0.50±0.56级，F=47.23，P=0.000)。

表1 三种COPD表型一般特征的比较

表2 三种COPD表型患者临床表现的比较

表3 三种COPD表型患者的肺功能的比较

2.2 三种COPD表型一般特征的比较见表1。三组表型之间男女性别比率的两两比较，A表型女性分布较E、M表型为多(χ2=10.828、10.214，P=0.001、0.000)；三组表型之间BMI两两比较的结果显示A表型BMI要高于其它两型(F=40.78、57.63, P=0.003、0.018)；三组表型之间非吸烟人数的两两比较，A表型患者中不吸烟的人数明显高于其它两组(χ2=67.89、84.23，P=0.000、0.000)；三组表型之间吸烟指数的两两比较E表型患者高于其它两个表型(F=14.88、12.54，P=0.027、0.034)。

2.3 三种COPD表型患者临床表现的比较见表2。A表型患者活动及静止时均出现哮喘的发病率最高，M表型患者则大量咳痰、排痰性咳嗽及哮喘的发病率最高。

2.4 三种COPD表型患者的肺功能的比较见表3。三组表型之间FEV1的两两比较，A表型高于M表型(F=34.27，P=0.028)；三组表型之间FEV1/FVC的两两比较，A表型均高于其它两型(F=28.18、39.63，P=0.013、0.006)；三组表型之间RV的两两比较，A表型＜E表型＜M表型(F=17.34、24.46、28.71，P=0.033、0.021、0.000)；三组表型之间TLC的两两比较，M、A表型均低于E表型(F=26.28、29.74，P=0.035、0.028)；M表型的RV/TLC最高；三组表型之间DLCO的两两比较，A表型高于E、M表型(F=117.58、87.46，P=0.002、0.000)，E表型高于M表型(F=32.38，P=0.011)。

3 讨 论

目前评估COPD严重程度的主要指标是临床症状、肺功能和相关并发症，其中肺功能仍是诊断COPD和评估病情的金标准：在吸入支气管舒张剂后进行常规肺功能检查，FEV1/FVC%＜70%表明存在气流受限，并且不能完全逆转，根据FEV1的下降程度可将COPD患者的严重程度分为4级(Ⅰ级轻度、Ⅱ级中度、Ⅲ级重度、Ⅳ级极重度)[3]。但是临床实践中发现肺功能检查受多个因素的影响，如部分患者不配合肺功能检查、老年人肺功能生理性下降以及部分重症患者不能耐受肺功能检查等。而且肺功能指标如FEV1等并不能完全反映COPD患者的全部通气、换气障碍的病理特点，当FEV1/FVC发现异常时，患者往往已经发生了不可逆的气道损害。肺功能检查作为大体功能检测，不能准确评估分布不均匀肺气肿的局部肺功能损害程度。这些因素均使得依据肺功能检查结果进行COPD诊断及严重度分级存在一定的局限性[4]。

Han等提出[5]，COPD表型应定义为一种或几种疾病综合特征，能够反映COPD患者之间的差异，与临床表现及预后(如症状、急性加重、治疗反应、疾病进展速度或死亡)相关，该定义能够将COPD患者分为不同的治疗及预后亚组，有利于临床诊断和指导治疗。在临床实践中，应该根据不同的患者表现型特征而不是简单的依据气流受限的严重程度来指导COPD的治疗，已成为共识[1,4,6]。HRCT应用薄层面(1mm～2mm)扫描和高空间频率重建算法，是当今活体肺部无创性成像技术中最敏感的检查手段[7-9]。HRCT比较准确地反映了肺部结构和病理变化，特别是对无/轻度或无症状的肺气肿，可以做到早期和定量诊断，对肺组织的形态和功能做出直观的评价，全面评估病情和预后[7]。本研究中我们依照HRCT的影像学表现将COPD患者分为三个表现型，分析不同表现型之间COPD一般特征、临床表现、肺功能检查的差异。

在研究中发现：A表型患者中女性所占比例高于其它表型，女性患者中A表型的比率也最高(21/30)，根据本研究表型定义，A表型的肺气肿程度在3个表型中为最低，此结果与Dransfield在其COPD患者肺气肿性别差异的研究结果相契合[10]，即女性患者的肺气肿程度较低；A型患者均表现有较高的BMI指数，与夏艺等的研究结果相符[11]；A表型患者中不吸烟患者的比率明显高于其它两型，而E表型患者的吸烟指数最高，提示吸烟患者的肺气肿程度较重；M表型患者无咳痰者最少而大量咳痰者最多，与其肺气肿和支气管炎的病理改变相符。本研究肺功能检查结果提示：A表型患者的肺通气功能障碍表现为RV和TLC的温和增加，FEV1/FVC和DLCO明显高于其它两型，虽然A表型和E表型的FEV1没有差别，大部分A表型患者的DLCO在正常值范围内且CO的弥散功能明显优于其它两型，A表型患者的FEV1/FVC值以及FEV1占预计值的百分比均优于E型和M型，说明A表型患者气流受限的程度较轻，A表型患者的RV/ TLC值相对较低，即肺气肿程度较轻；RV、RV/TLC是反映气流潴留的指标，E、M表型均高于A表型；M表型患者FEV1%、FEV1/FVC、TLC、DLCO低于E型，而RV/TLC高于E表型，提示M表型患者的严重程度高于E表型，这是由于M表型患者同时合并肺气肿及支气管管壁增厚，导致其慢性气流受限的程度要严重于单纯肺气肿引起的气流受限所致。

HRCT不仅能准确诊断及量化肺气肿，相比于大体病理学能够更清楚地显示肺气肿的严重程度[12]。对于薄层扫描，常用衰减值低于阈值-950HU来评价肺气肿，所得结果与病理相关性强，尤其是在吸气相[2,5,6,10]。故本文直接设定CT值＜-950HU的区域为肺气肿区，扫描于吸气末完成。本研究表明，有肺气肿存在的E表型和M表型患者的RV、RV/TLC均较A表型患者大，肺功能检查结果与COPD表型分型结果相符。通过HRCT对COPD进行肺气肿评估，可根据肺气肿严重度将患者分为不同的组别，不同组别之间在临床表现和实验室检查之间存在差异。

本研究初步探讨了不同表型患者对于使用使用糖皮质激素和支气管扩张剂的治疗效果，发现糖皮质激素有效改善可逆性气流受限的患者中，A、M两个表型均多于E表型，提示小支气管管壁增厚影响着糖皮质激素的疗效；支气管扩张剂改善A表型患者通气障碍的有效率高于其它两型患者；而E表型患者的糖皮质激素和支气管扩张剂的治疗效果均不明显，分析原因可能为E表型患者气道壁增厚并不明显，其气流受限主要由于肺弹性回缩力的下降所致。由于样本含量较小，这些发现尚未形成统计学结论，需要在后续研究中与临床密切合作，加大样本含量。

综上所述，COPD患者通过HRCT分型可以得出不同的表现型在临床指标、肺功能、及对激素、支气管扩张剂的反应等各表型间都存在异质性，有助于阐明COPD的发病机制，寻找特异性治疗方法。以HRCT对COPD进行形态学表型分型和评估，可以显示不同表型的多个临床特征及对吸入支气管扩张剂反应的差异，根据与不同病理生理改变相关的表型，选择适宜的治疗方案。

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(本文编辑:谢婷婷)

Analysis of HRCT Phenotypes of Chronic Obstructive Pulmonary Disease

FANG Si-yue, WANG Jian． The Affiliated Jiangning Hospital of Nanjing Medical University,Department of Radiology, Jiang Su Nanjing,211100

ObjectiveTo explore the value of HRCT phenotypes of chronic obstructive pulmonary disease．Methods A total of 127 patients with stable COPD (FEV1＜80%) were examined by chest High-resolution CT． Emphysematous changes and bronchial wall thickening (BWT) were evaluated visually, and COPD patients were classified into three phenotypes: absence of emphysema, with little emphysema with or without BWT (A phenotype), emphysema without BWT (E phenotype) and emphysema with BWT phenotype (M phenotype)． The clinical characteristics were compared among the three phenotypes．Results The A phenotype showed a higher prevalence of those who had never smoked and patients with wheezing both on exertion and at rest, higher values of BMI and diffusing capacity for carbon mononide and milder lung hyperinflation． The M phenotype showed a higher prevalence of patients complaining of a large amount of sputum, productive cough and wheezing, and greater reversibility of airflow limitation responsive compared with the E phenotype．Conclusion These findings suggest that the morphological phenotypes of COPD show several clinical characteristics and different lung function characteristic．

Chronic Obstructive Pulmonary Disease; Phenotypes; Tomography; X—ray Compuced

R563; R814.42

A

10.3969/j.issn.1672-5131.2014.07.17

2014-08-27

方思月