稳定期慢性阻塞性肺疾病患者CT小气道参数与肺功能相关性研究

朱杰 冉献贵 刘斌

慢性阻塞性肺疾病(COPD)，简称慢阻肺，是以持续性气流受限为特点的疾病，炎症是慢阻肺进展的核心机制[1]，小气道病变和肺气肿形成是气流受限的主要原因[2]。目前肺功能检查是慢阻肺诊断和病情评估的金标准[3]，但部分患者由于听力障碍等因素导致无法配合检查[4]，对于此类患者，临床上尚缺乏相应的定量指标进行肺功能评价。慢阻肺病情发展过程中伴有不可逆的气道重塑[5]，有研究发现慢阻肺患者的气道重塑水平与气流受限程度相关[6]，而胸部HRCT具有准确反映小气道细微结构的能力[7]，故本实验就CT小气道参数与肺功能之间的相关性进行研究。

资料与方法

一、 研究对象

收集2018.12月至2020.01月在阜阳市人民医院随诊的稳定期慢阻肺患者58例作为研究组，同期健康体检者37例作为对照组，签署知情同意书后纳入研究。

1 纳入标准：

(1)研究组纳入标准：符合2018 GOLD指南诊断标准且处于稳定期的慢阻肺患者。

(2)对照组纳入标准：健康体检者，不合并严重的心、肺疾病。

2 排除标准：

(1)合并哮喘、支气管扩张等其他肺部疾病者；

(2)肺功能检查禁忌症或配合欠佳者。

二、分组

1 研究组根据肺功能gold分级分为轻-中度肺功能组(30例)以及重-极重度肺功能组(28例)，比较轻-中度肺功能组、重-极重度肺功能组及对照组间CT小气道参数有无统计学差异。

2 研究组根据小气道管壁厚度是否大于伴行肺动脉直径30%分为支气管管壁增厚组(30例)及支气管管壁非增厚组(28例)，比较两组间肺功能指标有无统计学差异。

三、方法

1 临床资料收集

收集纳入研究人员的年龄、性别、体重、身高等一般情况。

2 胸部CT检查：

(1)受试者由工作经验丰富的影像科医师应用我院西门子256排螺旋CT进行胸部CT检查，扫描参数均设置为：管电压120 kV， 有效管电流250 mAs，扫描准直128×0．625，旋转时间0．3S，螺距0．915，床速146．4mm/s，层厚1mm， 层间隔1mm，重建视野为36cm，矩阵为1024X 1024，重建层厚为0．625mm，重建间隔为0．625 mm，重建算法为骨算法。检查时患者取平卧位,训练深吸气后憋气，于吸气末时自肺尖至肺底部扫描。

(2)将CT扫描数据上传至 Air Analysis软件，选取右肺上叶尖段尖分支、中叶外侧段外分支、下叶后基底段后分支及左肺上叶尖后段尖分支、上舌段前分支、下叶后基底段内分支共6支直径小于2mm的6级支气管作为测定点[8]，由影像科医师通过软件测量选定部位的小气道壁厚、气管腔直径、气管腔面积(见图1)。计算平均数后记做校正前小气道壁厚(WT校正前)、校正前气管腔直径(LD校正前)、校正前气管腔面积(Ai校正前)，并计算气管壁与气管腔直径的比值(T/D)，再通过手动测量所选定的6级支气管伴行肺动脉直径，计算支气管壁厚与伴行肺动脉直径的比值。设定-950HU为肺气肿触发阈值[9]，图像中CT值小于阈值判定为肺气肿，根据软件计算肺气肿体积占全肺体积的比值，记做肺气肿占比(LAA%)(见图2)。

(3)因受试者存在体型差异，此处引入体表面积(BSA)及体表面积平方根(√BSA)对测得数据进行校正[10]。以WT校正前 /√BSA、LD校正前/√BSA后记做校正后小气道壁厚(WT)、校正后气管腔直径(LD)；Ai校正前/BSA后记做校正后气管腔面积(Ai)。

3 肺功能指标的测定

在进行胸部CT检查当天进行肺功能测定。由同一医师应用我院耶格肺功能仪进行肺功能检查，测量肺活量占预计值的百分比(VC%)、残气量与肺总量的比值(RV/TLC)、1秒率(FEV1/FVC)及1秒量占预计值的百分比(FEV1%)、最大呼气中期流速占预计值的百分比(MMEF75/25%)等指标。共测定三次，最后取测量结果最优的一组数据。

图1 选取测定点后Air Analysis软件显示测量气道，并将测量气道拉直，便于测量，后软件可自动生成测量数据

四、统计学方法

结 果

一、轻-中度肺功能组、重-极重度肺功能组及对照组数据比较：

1 三组间年龄、性别、身高、体重等一般资料比较(见表1)

本实验共纳入轻-中度肺功能组30例，重-极重度肺功能组28例，对照组37例。三组间在年龄、身高、体重、性别方面无统计学差异(P=0.088、P=0.992、P=0.241、P=0.391)，三组间数据具有可比性。

图2 肺气肿密度阈值确定后软件显示肺气肿区域，并自动生成双肺肺气肿占比值

表1 轻-中度肺功能组、重度-极重度肺功能组及对照组年龄、身高、体重、性别比较

2 轻-中度肺功能组、重-极重度肺功能组及对照组CT小气道参数的比较(见表2)

(1)三组间WT、T/D符合正态分布，具有方差齐性(P=0.786，P=0.145)，采用单因素方差分析，结果表明三组间WT、T/D差异有统计学意义(P<0.001，P<0.001),认为三组间WT、T/D不完全相等,进一步采用snk q检验进行两两比较，发现三组间差异均有统计学意义，故重-极重度肺功能组WT、T/D(0.90±0.16，0.68±0.13)大于轻-中度肺功能组(0.56±0.15，0.38±0.12)，轻-中度肺功能组WT、T/D大于对照组(0.45±0.17,0.29±0.11)，差异具有统计学意义。

(2) 三组间LD、Ai符合正态分布但方差不齐(P=0.002，P=0.001)，LAA%不符合正态分布，故采用Kruskal-Wallis检验，检验表明三组间LD、Ai、LAA%存在统计学差异(P<0.001，P<0.001，P<0.001)，进一步进行组间两两比较，发现重-极重度肺功能组中LD、Ai(1.35±0.08、1.44±0.16)小于轻-中度肺功能组(1.49±0.07，1.74±0.15)及对照组(1.49±0.11，1.75±0.25)，具有统计学差异(P<0.001)，轻-中度肺功能组中LD、Ai与对照组无统计学差异(P>0.05)。重-极重度肺功能组中LAA%大于轻-中度肺功能组(P=0.001)及正常对照组(P<0.001)，差异有统计学意义；轻-中度肺功能组中LAA%大于正常对照组，差异有统计学意义(P=0.029)。

二、研究组中CT小气道参数与肺功能指标相关性分析(见表3)

肺功能指标与CT小气道参数间均具有一定相关性(P<0.05)，其中WT、LAA%、T/D与FEV1/FVC、FEV1%、VC%、MMEF75/25%呈负相关，与RV/TLC呈正相关；LD、Ai与FEV1/FVC、FEV1%、VC%、MMEF75/25%呈正相关，与RV/TLC呈负相关。

三、管壁增厚组与管壁非增厚组间肺功能指标的比较(见表4)

表2 轻-中度肺功能组、重-极重肺功能组及对照组小气道参数的对比

表3 研究组肺功能指标与小气道参数相关性

表4 管壁增厚组与管壁非增厚组肺功能指标的对比

两组间受试者年龄、性别、身高、体重间无统计学差异(P>0.05)，具有可比性。结果表明管壁增厚组FEV1/FVC、FEV1%、MMEF 75/25%小于管壁非增厚组(50.05±9.40/57.69±9.87，47.16±10.74/58.44±19.49，15.41±3.86/28.06±12.62)，差异具有统计学意义(P=0.004,P=0.010,P<0.001)。

讨 论

慢阻肺特征性的病理生理变化是持续气流受限导致肺通气功能障碍，多因长期吸烟或大气污染、肺部感染等因素[11]，导致气道的慢性非特异性炎症，引起气道重塑，增厚的气管壁导致气管腔有效通气面积减少，使呼气时小气道阻塞，引起肺内残气量的增加，严重时发生肺泡破裂融合，形成肺气肿[12]。目前慢阻肺的诊断及病情评估依赖于肺功能检查，但慢阻肺患者常因有听力障碍等因素无法配合检查，且肺功能检测敏感性相对低下，仅当肺组织破坏30%以上或小气道阻塞75%左右时才会出现肺功能的异常[13]。因此临床工作中需要寻找其他的指标对患者的肺功能进行评估。胸部CT扫描可对气道重塑程度作出评价，从而反映慢阻肺患者气流受限情况。有研究表明，CT测量小气道参数能更敏感识别早期肺功能损害[14]，并能对慢阻肺患者急性加重的风险[15]及死亡率作出评估[16]。

本次实验表明，研究组小气道参数中的WT、LAA%、T/D大于对照组，且随着肺功能的恶化，WT、LAA%、T/D值逐渐增大，与慢阻肺病理改变相符合。重-极重度肺功能组LD、Ai低于轻-中度肺功能组及正常对照组，但轻-中度肺功能组LD、Ai与正常对照组间无统计学差异，这可能与气道重塑程度及肺功能检查敏感性低有关，重-极重度慢阻肺患者处于疾病终末期，气道重塑程度高，管腔狭窄程度明显，故LD、Ai低于其他两组患者。但对轻-中度肺功能的慢阻肺患者而言，疾病早期时气道重塑程度较低，管腔狭窄相对不明显，且肺功能检查敏感性相对较低，部分对照组患者可能已出现气道重塑及呼出气流受限情况，但尚未达到慢阻肺诊断标准，故导致轻-中度组慢阻肺患者LD、Ai与正常对照组间无明显差异。此外，本实验于吸气相进行CT检查，此时气道处于扩张状态，LD、Ai受气道重塑影响较小。

本次研究发现小气道参数与肺功能指标间均具有一定相关性，其中WT、LD、Ai、T/D与FEV1/FVC、FEV1%、MMEF 75/25%呈负相关，且具有较强的相关性，这表明管腔狭窄程度与气流受限程度密切相关，而LAA%与RV/TLC相关性更高，表明肺功能检查中的残气量指标与影像学检查中肺气肿表现具有高度一致性。由此认为，CT小气道参数具有良好的反应肺功能的价值，对于存在肺功能检查禁忌症或认知配合差的患者，可以考虑应用CT检查评估病情严重程度，对临床治疗做出一定的指导。

当前慢阻肺的治疗提倡个体化、差异化，根据慢阻肺临床症状的不同，存在多种慢阻肺表型[17]。有研究根据气管壁厚度是否大于伴行肺动脉直径30%将慢阻肺分为伴支气管管壁增厚型及管壁非增厚型[18]，发现即使肺功能处于同一级别，管壁增厚型患者呼吸困难症状也更为明显。本次实验按支气管管壁是否大于伴行肺动脉直径30%分为支气管管壁增厚组及支气管管壁非增厚组，通过对比两组间肺功能指标发现，管壁增厚组FEV1%、FEV1%及MMEF75/25%更低，表明管壁增厚患者存在更严重的气流受限，这与管壁增厚型患者更明显的呼吸困难症状相符合。

研究指出，呼气相测定的CT小气道参数与肺功能的相关性更高[19]，但由于呼气时患者气道塌陷，会导致气道参数测量困难，受限于我院气道分析软件精确度不足，本实验选取吸气末的影像进行参数测量，可能对实验的精确度存在影响。此外，本实验样本量较少，可能对实验结果有一定影响。

综上所述，气道参数与肺功能间存在一定的相关性，部分指标与慢阻肺患者的肺功能改变密切相关，对慢阻肺患者的病情严重程度可作出准确评估。对于无法进行肺功能检查的患者，CT小气道参数亦可作为肺功能评价的替代指标，在慢阻肺的临床诊治具有一定指导意义。