呼吸双相定量CT对慢性阻塞性肺疾病临床症状与肺功能评价

高燕莉， 李坤， 徐晓莉， 翟晓力， 逯勇， 黄克武

图1 男，65岁。a) 吸气相CT图示双侧肺气肿； b) 吸气相CT肺密度定量，蓝色区域为肺气肿； c) 呼气相CT图示双肺低密度区； d) 呼气相CT肺密度定量，红色区域为空气潴留。

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)是一种常见的以持续气流受限为特征可预防和治疗疾病，患者临床症状和肺功能指标具有明显异质性[1]。CT定量分析能够提供肺部结构变化客观数据，反映疾病异质性，成为近年来COPD研究热点[2-5]。有关CT定量与肺功能相关性研究较多[5,6]，与临床症状相关性研究较少，对于呼气相CT与临床症状关联鲜有报道[7,8]，而呼气相与吸气相CT定量参数对于临床症状与肺功能影响是否相似，尚有待探讨。

材料与方法

1.患者资料

此前瞻性临床研究获得院人类研究伦理委员会许可(研究编号13-科-7)。每名受试者在参与本研究前均书面签署知情同意书。2013年6月-2018年5月受试者由院呼吸科门诊通过问卷及肺功能检查筛选入组。参照慢性阻塞性肺疾病全球倡议(Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease,GOLD)中COPD诊断标准[1]年龄40～80岁；使用支气管扩张剂后FEV1/ FVC比值<70%；具有与有害颗粒或气体吸入相关持续性呼吸道症状包括咳嗽、咳痰、喘息和呼吸困难。排除标准：患者无法配合呼吸及屏气；患有其它严重呼吸系统疾病，包括肺癌、肺结核、肺间质疾病等；患有严重心肝肾等疾病。所有患者处于COPD临床稳定期。

2.CT扫描方案

使用64排CT扫描机(LightSpeed VCT,GE医疗)行全肺容积CT检查。患者仰卧位，无需注射对比剂。CT检查前行呼吸及屏气训练，扫描期间观察患者胸腹壁起伏，确认达到最大吸气及呼气水平后进行扫描。扫描120 kV管电压，50 mAs管电流，1.0螺距，280～350 mm显示孔径。重建采用1.25 mm层厚，1.25 mm间隔，标准算法。

3.CT定量分析

所有CT图像采用GE ADW 4.5工作站后处理软件(Thoracic-VCAR，GE医疗)进行定量分析。该软件自动去除肺组织外其他结构包括气管和大支气管，必要时可手动编辑。测量肺气肿指数(emphysema index,EI)、空气潴留(air trapping,AT)、呼吸双相平均肺密度(meanlung density,MLD)和全肺容积(totallungcapacity，TLC)。EI定义为吸气相CT值低于-950 HU体素占全肺百分比；AT定义为呼气相CT值低于-856 HU体素占全肺百分比(图1)。

4. 症状问卷和肺功能检查

CT检查当日记录患者一般资料并填写慢性阻塞性肺疾病评估测试(copd assessment test,CAT) 。CAT问卷包括咳嗽、咳痰、胸闷、睡眠、精力、情绪、运动和日常活动8个问题，每个问题0～5分，总分值0～40。

每名患者在使用支气管扩张剂后行CT及肺功能检查，间隔不超过3h。肺功能据欧洲呼吸学会(ERS)/美国胸科学会(ATS)指南[9]通过肺容量测定和体积描记法(Jaeger Master Screen，VIASYS医疗保健，Höchberg，德国)进行评估。评估功能参数包括第一秒用力呼气容积(forced expiratory volume in one second,FEV1)、用力肺活量(forced vital capacity,FVC)、FEV1/FVC比值、FEV1占预计值百分比(forced expiratory volume in one second percent predicted,FEV1%)和残气量与肺总量比值(residual volume to total lung capacity ratio,RV/TLC)。

5.统计学分析

应用SPSS 21.0软件进行统计学分析。采用Pearson直线相关分析患者CT定量参数与肺功能指标的相关性；采用Spearman等级相关分析CT定量参数与CAT评分相关性；分别以患者CAT评分及肺功能指标为因变量行多元线性回归分析，纳入自变量包括患者性别、年龄、体重指数、吸烟状况、EI和AT等。将吸气相和呼气相CT中相关性较好EI和AT分别纳入回归方程，为避免共线性，呼吸双相MLD和TLC未全部纳入；因变量CAT评分和各肺功能指标符合正态性分布。P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

1.患者资料和症状评分以及肺功能指标(表1)。

表1 患者一般资料和症状评分以及肺功能指标

最终入选患者205例，男177例，女28例，平均年龄(65.26±6.91)岁。

2.CT定量参数与症状评分和肺功能指标相关性

CT肺密度参数与CAT评分均有显著相关性，EI与CAT评分相关系数最高；容积参数TLC与CAT评分无显著相关(表2)

表2 呼吸双相CT肺密度定量与症状评分相关性分析

EI、AT、TLC与FEV1/FVC和FEV1%呈负相关，与RV/TLC呈正相关，MLD与FEV1/FVC和FEV1%呈正相关，与RV/TLC呈负相关，呼气相MLD、TLC和AT与各项肺功能指标的相关系数分别高于吸气相MLD、TLC和EI(表3)。

表3 呼吸双相CT肺密度定量与肺功能的相关性分析

4.CT定量参数与症状评分多元线性回归

以患者CAT评分为因变量，进行多元线性逐步回归分析，纳入自变量包括患者性别、年龄、体重指数、吸烟状况、EI、AT和FEV1%。CAT评分主要影响因素为EI和吸烟包年。AT对患者症状评分影响无显著性意义(表4)。

表4 COPD患者症状评分多元线性回归

5.CT定量参数与肺功能指标多元线性回归

以患者肺功能指标为因变量进行多元线性逐步回归分析，纳入自变量包括患者性别、年龄、体重指数、吸烟状况、EI和AT。FEV1/FVC的主要影响因素依次为AT、EI和体重指数；FEV1%的主要影响因素依次为AT、EI、性别和体重指数；RV/TLC主要影响因素依次为AT、年龄和体重指数。根据标准化回归系数(β值)，AT对患者各个肺功能指标的影响均>EI(表5)。

讨 论

本研究对205例COPD患者行呼吸双相CT肺密度和容积定量分析，通过CT定量参数与症状评分、肺功能指标相关和回归分析发现吸气相参数EI是症状评分独立影响因素，而呼气相较吸气相定量参数对肺功能的影响更大，呼吸双相CT可以更好地反映COPD患者临床与肺功能状况。

CAT是COPD常用的临床问卷，从8个方面评价了患者临床症状和生活质量。本研究CT肺密度参数与CAT评分均有显著相关性，其中EI与CAT评分相关性最好，是CAT评分独立影响因素。提示EI所反映肺过度膨胀和结构破坏对患者症状和生活质量影响较大。文献按COPD症状轻重分组发现CAT评分较高组肺气肿更严重[10]，与本研究结果相印证。在呼气相指标中AT与症状评分显著相关，但并非CAT独立影响因素，推测可能由于AT所反映小气道病变出现较早[11]，患者尚可耐受，长期小气道阻塞使肺组织过度膨胀和破坏，形成肺气肿，则导致明显临床症状。

本研究EI、AT、TLC与肺功能中流速指标FEV1/FVC和FEV1%呈负相关，与容量指标RV/TLC呈正相关，MLD则与FEV1/FVC和FEV1%呈正相关，与RV/TLC呈负相关。呼气相CT定量参数与肺功能相关性均好于相应吸气相参数，这也反映了COPD以呼气功能障碍为主病理生理特点。AT是呼气相CT肺密度定量的重要指标，主要反映小气道的通气障碍[12,13]，其中也包含了肺气肿区域[14]。在以肺功能指标为因变量的多元线性回归方程中，AT标准化回归系数(β)的绝对值均>EI，说明AT对各项肺功能指标的贡献均>EI。

在以肺功能指标为因变量多元线性回归方程中决定系数R2=0.472～0.605，说明此方程可以较好地解释肺功能的变化；以症状评分为因变量多元线性回归方程中R2=0.128，说明EI和AT不能完全解释患者症状变化，原因可能是EI和AT主要反映了肺组织破坏和小气道病变，而慢性阻塞性肺疾病可表现为肺气肿、支气管炎或混合型，Ⅲ～Ⅵ级支气管管径和管壁厚度对患者症状也会造成影响，但不及肺气肿显著[15,16]。

本研究存在局限性：① 着重探讨了CT肺密度与容积参数对COPD症状和肺功能的影响，气道测量指标的影响尚有待后续研究进一步阐述；②AT主要反映小气道病变，但也包含了肺气肿区域，对此未进一步细分；③健康人群或吸烟非COPD者对照研究有待进一步探讨。

综上所述，呼吸双相CT定量参数中吸气相指标肺气肿是患者症状独立影响因素，而呼气相CT肺密度和容积指标较吸气相对肺功能影响更大，呼吸双相CT定量可以更好地反映COPD患者临床与肺功能状况。