基于双气相定量CT在慢性阻塞性肺疾病影像学表型的研究进展

徐艳霞, 王 莉, 贺 静, 常小红

(延安大学附属医院 呼吸内科，陕西 延安 716000)

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)是一种世界范围内的慢性气道炎症性疾病，以不完全可逆性的气流受限为特征，可累及大小气道、肺间质、肺实质以及肺血管，是一种公认的异质性疾病。根据2018年《柳叶刀》对我国20岁以上成人COPD流行病学数据的报道, 20岁以上人群COPD患病率为8.6%, 40岁以上为13.7%, 60岁以上已超过27%。全国总患病人数约为9 990万[1]，由此可见COPD患者趋于年轻化。根据世界卫生组织的数据，到2030年COPD将成为全球第三大死因[2]。COPD 是一种异质性疾病，患者临床表现、影像学特征、疾病进展和预后方面各不相同，存在很大的变异性[3]。该病早期患者无明显症状，不易发现, 当临床症状出现时, 肺功能损失至少30%。故该病早期诊断较为困难, 稳定期患者生活质量较差, 急性加重期患者的住院治疗费用较高, 使的COPD成为社会负担、经济负担均高的疾病[4]。

1 肺功能诊断COPD的局限性

COPD诊断的金标椎是肺功能，临床医生通过肺功能来评估气流受限，肺功能也是评估COPD严重程度的有用工具。然而，肺功能在诊断COPD和评估COPD进展方面有一些局限性。第一，肺功能下降的速度随COPD严重程度的不同而不同，COPD越严重，肺功能测量的绝对变化率越慢[5]；第二，肺功能通常难以区分COPD气流阻塞的病理生理因素，如是肺气肿、气道炎症还是小气道破坏，也无法对肺部的病变进行准确定位分析[6]；第三，一些重度肺气肿患者不能完成肺功能检查, 且有些患者沟通障碍难以配合该项检查，费时费力。

2 定量CT(QCT)在评估COPD疾病的优势

近年来随着胸部CT技术的飞速发展，关于QCT测量用于评估COPD疾病的研究国内外已越来越多。QCT测量不仅可用来提示COPD病变范围、严重程度、肺功能情况及预后[7]，还可通过对实质和气道疾病的形态学特征研究，使COPD的表型得以量化。Occhipinti等[8]通过标准CT测量(VIDA)和呼气、吸气CT共配位分析(ImbioLDA)对194例接受肺功能测试的COPD患者肺气肿的严重程度进行了量化，得出结论肺气肿的存在和严重程度，可以通过CT指标和放射组学来量化。Koo等[9]通过评估CT参数与肺功能参数之间的相关性，得出CT参数可以用于预测肺功能指标。王雷等[10]通过将61例COPD患者的CT图像导入“数字肺”自动检测平台，计算各肺叶低密度区容积百分比(LAA%)，得出结论LAA%可以反映肺功能受损的严重程度, 还可反映不同肺叶的肺气肿程度。史维雅等[11]通过分析CT定量参数及肺功能参数在COPD表型(A/E/M型)中的差异, 得出结论CT肺气肿指标(%LAA-950ins), 气体陷闭指标(%LAA-856exp, RVC-856to-950和E/I-ratio MLD)可以作为评估COPD肺功能的有效参数。综上，QCT可用来检出肺功能漏诊的病例, 从而诊断早期COPD，发现早期病变, 为早期COPD的检出和分型提供依据, 使得临床医生更早的制定临床干预治疗计划[12]。

3 COPD表型概述

COPD表型是指能够描述COPD患者个体间差异的一种或者多种疾病特征, 其与患者临床治疗、预后相关[13]。Segreti等[14]提出COPD不同表型患者对于预测治疗的反应和疾病的进展是非常重要的，不同药理学和非药理学治疗方案的发展已经证实, 临床反应根据疾病的特点不同而不同，虽然每种表型可能还没有确定具体的治疗方法, 但很明显有必要对COPD进行个性化治疗，而这种个性化的治疗可以提高治疗的有效性, 减少不良反应的发生。目前COPD表型分类有：经典表型(肺气肿型和慢性支气管炎型)、西班牙分型[15](A型:具有慢支或肺气肿的非频繁急性加重型；B型:慢阻肺一哮喘重叠型;C型:以肺气肿为主的频繁急性加重型;D型:以慢支为主的频繁急性加重型)、影像学表型、急性加重表型、全身炎症反应型等多种分型。本文针对于双气相QCT在影像学表型中的研究进行综述。

以郭佑民[4]为首的研究团队及师美娟等[16]通过聚类的客观分析法将COPD影像学表型分为“肺气肿表型”、“小气道病变表型”和“混合型”3种表型，而目前通过呼气、吸气双相配准定量CT对COPD影像学表型的研究成为热点，故着重对于肺气肿表型及小气道病变表型的双气相定量CT进行详细阐述，混合型则介于二者之间。

3.1肺气肿表型 肺气肿是指异常的支气管末梢永久性扩大，同时伴有着肺泡壁破坏，不伴有间质性改变，肺气肿患者的气流受限可归因于弹性反冲力的降低、呼气时气道塌陷和空气滞留[17]。肺气肿分为小叶中央型、全小叶型、副肺气肿和大泡性肺气肿。赵凡慧等[18]对87例患者行双气相CT，通过定量测量低密度衰减区域百分比及肺气肿区域百分比(Emph%)及支气管壁厚度，将其分为A、E、M 3型，得出结论3型COPD患者CT定量参数和肺功能的差异均有统计学意义(P<0.05)，双气相配准定量CT对COPD分型继而个体化诊断及治疗提供客观依据。Park等[19]发表于《CHEST》一文中提出QCT可评估肺气肿的严重程度和叶状分布。Kumar等[20]探讨COPD患者肺气肿、气道疾病的QCT参数及其与疾病严重程度的关系，研究了50例COPD患者QCT 3个QCT参数LAA%、WA%(壁面积百分比)和pi10分别与第1秒用力呼气量(FEV1)、BODE评分和MMRC呼吸困难量表的相关性，结果显示LAA%与FEV1、BODE和MMRC量表显著相关，因而得出结论：肺气肿和气道疾病的QCT指标对COPD患者FEV1、MMRC呼吸困难量表和BODE评分均有影响，且肺气肿似乎与疾病的严重程度有更密切的关系。de Boar等[21]通过研究证实混合迭代重建和使用后处理去噪可以优化CT扫描中肺气肿量化，QCT可作为除肺功能外的补充诊断工具。我国学者李北平[22]通过研究得出结论LAA%与肺功能指标存在明显相关性，且肺气肿表型患者在年龄、影像学特征、气道阻力、急性加重频率、及生活质量方面具有一定独特性。因此，临床医生应该早期使用QCT评估COPD患者，进而可更早实施积极地干预措施，提高患者的生活质量。

3.2小气道病变表型 小气道通常定义为支气管管径值<2 mm的气道, 是COPD患者发生气道阻塞的主要部位。小气道的病理生理指的是气道狭窄，呼气流量限制和早期气道关闭，导致气体滞留，而这些机制可能导致患者运动过程中运动耐力降低和呼吸困难，增加COPD患者的呼吸做功，进而加重病情，因此，深入研究小气道表型可以对此做到靶向治疗，从而缓解气道炎症及狭窄[23]。小气道病变早期临床常无症状，多不能通过常规肺功能检查发现，但是目前CT扫描难以观察到<2 mm的气道。因此，国内外学者通过呼气、吸气双相配准进行小气道定量分析。Martinez等[24]通过使用参数反应映射分析配对吸气、呼气CT来确定肺小气道功能异常，得出结论在没有气流阻塞的非吸烟者和吸烟者中，无论呼吸系统症状如何，随着年龄的增加，小气道气体潴留区增加。研究发现通过呼气、吸气双相配准测量小气道值与肺功能及症状有明显的相关性[25-26]。国内黄晓琪等[27]通过研究双气相CT扫描平均肺密度与肺功能的相关性，得出结论全肺及各肺叶平均肺密度比(MLD)与肺功能的相关性最好，而MLD对COPD患者定量分析具有较高的灵敏性和准确性，是研究小气道疾病的重要参数。因此，作为临床医生需要与影像科紧密合作，充分利用双气相CT这一工具与技术，量化COPD小气道病变，从而达到个体化靶向治疗。

4 临床综合评估及治疗

4.1肺气肿型COPD Oh等[28]研究发现肺气肿表型是COPD频繁急性加重的独立预测因子。李瑛等[29]通过研究肺气肿型COPD患者预后与Goddard 评分相关性, 发现Goddard评分等级越高, COPD急性加重发生的频率和严重程度也越高, 而且更易于合并呼吸衰竭, 心力衰竭及恶性肿瘤等合并症。Carolan等[30]通过对1 002名COPD Gene参与者的数据进行分析得出，在总肺气肿达到或超过35%的患者中，肺气肿每增加5%，COPD患者病情恶化率就增加1.2倍。此外，气道壁厚度每增加1毫米，每年的恶化率增加1.8倍。Suzuki等[31]通过对269例COPD肺气肿型患者研究发现，COPD患者肺气肿程度越严重，CAT评分越高，弥散程度越低，临床症状越重。Miravitlles等[32]研究发现肺气肿程度与患者生存率呈负相关, 肺功能最大吸气量/肺总量(IC/TLC)值小于0.25患者的死亡风险是该值大于0.25患者的3.15倍。可见，肺气肿型COPD患者较其他型患者更易出现急性加重，且临床症状较重，呼吸衰竭、心力衰竭等合并症较多，病死率也较高，因此，临床医生不仅需要早期诊断该病，更要尽早识别患者表型，从而制定个体化的治疗方案。

针对肺气肿型COPD患者，预防急性加重频率是关键。药物治疗推荐以长效支气管舒张剂为主，主要功能是扩张气道，减少气道阻力，促进肺泡的残余气体排出，联合使用不同种类的支扩剂较单一种支扩剂疗效显著，不良反应的发生率降低。效果不佳基础上可联合吸入性糖皮质激素加强治疗，但不建议长期使用激素[33]。随着介入技术的发展，支气管内活瓣(EBV)术或支气管内弹簧圈经支气管肺减容术(BLVR)等技术对于重度肺气肿或者局限性肺气肿患者有较好的疗效，且可潜在提高生存率，明显改善生活质量[33-34]

4.2小气道型COPD COPD患者由于慢性炎症长期反复刺激导致小气道管腔狭窄，管壁增厚，气道阻力显著增大, 是主要气流受限的位置，小气道改变和肺气肿作为两种类型，能够独立存在，小气道变化一般先于肺气肿发生，在病变早期，肺气肿还不明显时小气道变化已存在并成为引起气流受限主要因素，且可加重肺气肿[35]。 Crisafulli等[36]通过R5-R20方法测定的小气道阻力，结果显示, 小气道病变占COPD的74%, 小气道的严重程度与CAT症状评分有显著相关性，这一研究还报道了小气道可在呼气期引起气道陷闭，导致肺泡过度充气，其严重程度与肺泡过度充气程度呈显著相关性。因此，临床医生需在早期发现小气道的病变，从而进行干预治疗。Barjaktarevic等[37]通过随访研究发现，小气道病变为主型COPD患者经早期治疗气流受限程度可以达到一定程度逆转。

目前小气道型COPD治疗主要为药物靶向治疗。目前治疗COPD的基石是吸入性药物，吸入性小颗粒药物能显著改善小气道功能障碍及降低气道炎症水平。Calzett等[38]研究发现丙酸倍氯米松/富马酸福莫特罗(BDP/FF)以100:6的比例联合使用, 可在人体支气管和小气道中产生协同的支气管松弛效应, 并且这种协同效应在反应灵敏的气道中更显著。小颗粒药物可以更好地沉积在肺的外周气道, 并能更好地改善患者的生活质量, 将成为未来COPD药物研制的热门方向。

5 总结与展望

COPD是一种气流受限不可逆、肺功能进行性下降的慢性疾病，其早期病变不易发现，单靠肺功能容易漏诊，随着计算机软件技术的发展，双气相QCT能够分析COPD患者肺部解剖改变，而且能够发现COPD的早期病变，在患者临床预后及随访方面也有较大作用。我们可以通过QCT的定量分析发现小范围的COPD病变，实现对其病变的局部定位，从而确定COPD的影像学表型。因此，临床医生需要多学科合作，通过双气相QCT来筛选出早期患者，从而进行早期诊断、早期干预，实现个体化的治疗。通过人们对双气相QCT的深入研究，未来双气相QCT在评估COPD的诊断、治疗、随访中将会发挥更大的作用。