戒烟后COPD患者肺气肿CT定量指标变化的纵向研究

李 艳，代永亮，沈 聪，银 楠，王 君，郭佑民，马光明，于 楠

(1. 西安交通大学第一附属医院影像科，陕西西安 710061；2. 西安兵器工业521医院CT室，陕西西安 710082；3. 陕西中医药大学附属医院影像科，陕西咸阳 712000)

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)是病情持续进展的全身慢性消耗性疾病，主要表现为小气道气流受阻、肺气肿。吸烟是COPD病情加重的独立危险因素，提倡戒烟和防止被动吸烟是防治COPD的重要措施，并被列为非药物治疗的有效策略[1]，通过定期检查发现戒烟能延缓肺功能下降[2-4]。CT检查可有效评价COPD肺气肿及小气道管壁重塑程度，能辅助临床医师评估病情、指导治疗。本研究利用CT定量分析技术，从形态学角度纵向观察不吸烟、吸烟及戒烟后(短期戒烟和长期戒烟)COPD患者肺气肿定量指标的变化情况。

1 对象与方法

1.1研究对象回顾性收集2015年1月至2018年3月于西安交通大学第一附属医院诊断为COPD的患者共130例。纳入标准：①诊断为COPD；②40～80岁；③行两次胸部CT扫描；④两次间隔时间为两年；⑤临床处于稳定期，即患者两次检查时均处于COPD稳定期，两年间无急性发作或严重的肺部感染；⑥无其他合并症；⑦无恶性肿瘤病史；⑧无肺部手术史。排除标准：①处于急性期；②罹患其他肺部基础疾病，包括胸腔积液、大面积肺不张、胸廓塌陷等；③图像有伪影；④图像质量不佳影响软件分割。本研究已经医院伦理委员会认证[批件号：2013伦审科字第(114号)-1]，并获得中国临床实验注册中心批准 (ChiCTR-OCH-14004904)。

1.2仪器与扫描应用Philips Gemini TF 64 PET/CT扫描仪。受试者采取仰卧位，深吸气末进行扫描，扫描范围包括整个肺野(上起胸廓入口处，下至肾上腺水平)。管电压120 KV，管电流200 mA，旋转时间0.5 s，探测器准直0.6 mm，层厚0.625 mm，层间隔0.625 mm，按照标准肺算法进行重建。

1.3肺气肿定量分析采集图像的原始数据以Dicom格式导入“数字肺”肺气肿定量软件行肺气肿定量分析。CT值小于-950 Hu的低密度衰减区体积占全肺体积的百分比(%low attenuation areas-950, %LAA-950)是最常用的肺气肿定量指标。从肺密度衰减值由低到高分布的直方图中，以累积频率等于15%的体素对应的肺密度作为分割点，该分割点称为第15%位的密度值(the 15th percentile density, PD15) (图1)。利用肺气肿分析模块测算两肺体积、%LAA-950、PD15在两次胸部CT检查中的变化情况。

图1COPD患者CT定量分析软件肺气肿模块分析

Fig.1 CT quantitative analysis software for COPD patients emphysema module analysis

A～C：轴位、冠状位及矢状位图像，肺气肿区域以伪彩显示；D：三维显示肺气肿区域的提取效果；E：同步显示各项参数。

2 结 果

2.13组COPD患者的基线资料共纳入患者130例，其中男性115例，女性15例；年龄47～80岁，平均(62.92±7.05)岁。按是否吸烟分为不吸烟组36例、吸烟组54例(吸烟量>15包/年)、戒烟组40例。戒烟组按戒烟时限划分为短期戒烟组(0.5～5年)23例和长期戒烟组(5年以上)17例。吸烟组、戒烟组及不吸烟组的年龄分别为(61.46±6.77)岁、(65.04±7.72)岁、(63.44±6.65)岁；身高分别为(171.75±4.84)cm、(173.54±4.19)cm、(169.28±90.49)cm；体质量分别为(72.61±7.96)kg、(74.67±9.10)kg、(71.47±10.69)kg，3组年龄、身高、体质量差异均无统计学意义 (P>0.05)。

2.23组COPD患者肺气肿定量指标的变化对比间隔2年的前后两次肺气肿CT定量指标，结果显示：不吸烟组中，第二次右肺下叶%LAA-950高于第一次(P<0.05)；吸烟组中，第二次两肺和两肺上叶%LAA-950高于第一次(P<0.05)；戒烟组中，第二次右肺中叶%LAA-950高于第一次(P<0.05，表1)。

表1三组COPD患者肺气肿定量指标的变化

Tab.1 Changes in quantitative indicators of emphysema in the three groups of COPD patients

与第一次相比，*P<0.05。

2.3COPD戒烟组患者不同戒烟时间的肺气肿定量指标的变化短期戒烟组患者第二次的两肺和右肺中叶的%LAA-950高于第一次(P<0.05)，长期戒烟组患者第二次的两肺体积、PD15、两肺及各肺叶的%LAA-950均与第一次无统计学差异(P>0.05，表2)。

表2COPD患者短期戒烟组和长期戒烟组的肺气肿定量指标的变化

Tab.2 Changes in quantitative indicators of emphysema in COPD smoking cessation short-term group and long-term smoking cessation group

组别检测指标第一次第二次F值P值短期戒烟组(23例)两肺体积(mm3)5264.17±697.085324.41±686.950.290.59两肺PD15(g/L)-989.43±10.05-990.35±11.500.670.42两肺%LAA-95013.44±9.3916.26±9.795.790.02∗右上肺%LAA-95015.81±11.5617.63±12.440.150.70右中肺%LAA-95023.97±14.5830.81±13.897.790.01∗右下肺%LAA-9506.17±6.058.39±7.330.300.59左上肺%LAA-95017.98±11.1621.66±11.900.970.33左下肺%LAA-9507.96±7.449.83±7.320.110.74长期戒烟组(17例)两肺体积(mm3)5027.48±1181.245055.09±1151.320.050.83两肺PD15(g/L)-982.88±19.70-993.53±18.091.090.31两肺%LAA-95019.81±16.7620.08±15.430.070.80右上肺%LAA-95018.12±17.3419.75±15.320.010.92右中肺%LAA-95028.76±20.1029.77±19.250.220.64右下肺%LAA-95014.62±14.2615.55±12.800.060.82左上肺%LAA-95023.02±20.0624.69±17.340.040.85左下肺%LAA-95015.94±14.2416.62±14.730.080.78

与第一次相比，*P<0.05。

3 讨 论

COPD是以气流持续性受限为特征的常见病、多发病，主要表现为慢性支气管炎和肺气肿，两者常同时存在并相互影响。烟草中的有害烟雾可损伤气道上皮细胞、破坏肺弹力纤维，加重支气管慢性炎症反应并诱发肺气肿形成。吸烟量及烟龄影响肺气肿严重程度，且对周围被动吸烟者的危害性不亚于吸烟者，研究发现有效戒烟后可延缓肺功能下降[5]。肺功能检查是诊断COPD气流受限的金标准，但肺功能检查无法评估支气管重塑及肺气肿的严重程度[6]，CT检查可从影像形态学直观显示肺气肿、支气管壁厚、肺大泡及肺血管的变化情况，在COPD患者诊断、随访方面优于常规肺功能(PFT)[7-8]。

随着后处理技术不断革新，计算机定量测量软件能直观显示肺气肿范围、肺密度变化情况。研究表明，%LAA-950与FEV1/FVC和 FEV1%呈明显负相关，并与患者病理结果相关性好，可作为判断COPD患者严重程度的指标[9-10]。PD15在评估肺气肿纵向变化方面具有一定优势[11-13]，本文中也将该指标纳入研究。通过纵向对比COPD吸烟组、戒烟组和不吸烟组患者前后两次间隔两年的肺气肿CT定量指标发现，两年来无论吸烟与否，3组患者的两肺体积、PD15均表现为第二次大于第一次，但无统计学意义，与部分研究结果不同[14-16]，可能与本研究两次检查间隔时间较短，反映两肺整体病情演变的指标变化不明显有关。

以往研究中报道肺气肿好发于两肺上叶，且%LAA-950值较大[9-10]，本研究吸烟组中两肺上叶的%LAA-950值最大，与上述研究相符；而戒烟组和不吸烟组肺气肿的部位与之不符，可能与本研究进行分组有关，也可能与样本量较少有关。反映肺气肿严重程度的指标%LAA-950两次测量结果的差异表现在3组患者两肺及各肺叶的情况亦不相同，吸烟组最为明显，主要影响两肺及两上肺，而戒烟组、不吸烟组则分别影响右中肺及右下肺，%LAA-950持续进展也印证了COPD的慢性不可逆持续性进展的病理生理学特点。由此可见，CT肺气肿定量分析不能局限于两肺总体肺功能测定，若条件允许应扩展到每个肺叶甚至肺段，这与国内管宇的研究结果相似，COPD患者气流受限可发生在不同肺叶和气道[17]。3组患者中吸烟组累及的肺叶最多，肺气肿进展最显著，吸烟是加重肺气肿进展的影响因素。戒烟组与不吸烟组仅有1处肺叶受累，说明戒烟措施对肺气肿的延缓作用小于吸烟的推进作用。

根据戒烟时限将戒烟组患者分亚组后发现，肺气肿定量指标在长期戒烟组及短期戒烟组之间存在差异，短期戒烟组两肺及右中肺%LAA-950持续进展，而长期戒烟组前后两次肺气肿定量指标变化不明显。也进一步说明，短期戒烟组患者的指标影响了戒烟组整体分析结果，在分析戒烟因素对COPD肺气肿影响时应考虑到戒烟时限长短，说明戒烟时间长短是影响病情进展的因素，戒烟时间越长减缓病情进展的效果越强，对肺功能损害程度相对就越小。短期戒烟组患者肺气肿进展及严重程度高于长期组，间接说明虽然已戒烟，但烟草中炎性刺激因素仍在体内发挥作用，随着时间的延长这种刺激可能会慢慢减轻，需要后续研究进一步证实。

吸烟有害虽然是个普及概念，但很少有每个个体的直观的、客观的、形态学的自身数据摆在患者面前，因此很多人选择逃避或报有侥幸心理。CT是每个COPD患者几乎不可避免的影像学检查，基于这种常见的检查方法，采用定量分析的方法即可对患者的肺气肿程度进行准确评估。本研究的优点就在于从直观的角度定量评价吸烟对COPD患者肺气肿进展程度的影响，评估过程全自动，并且可以精确到各个肺叶，方便快捷，有助于临床制定干预决策；同时戒烟对肺气肿进展的减缓效用也通过分组、分亚组的方式直观定量显示。本研究亦有不足之处，因戒烟组患者人数较少，只大致分为长期戒烟组和短期戒烟组，无法按照戒烟时限阶段性规律分组，不能详尽分析各个戒烟时间段肺气肿定量指标变化情况，同时本研究受制于样本量，只针对吸烟的影响因素进行了分组，尚未针对其他影响因素进一步分组分析，可扩充样本进一步研究。