慢性阻塞性肺疾病患者胸部多层螺旋CT定量参数及肺功能检测

刘 烨，任 静，张 璐

中国人民解放军西部战区总医院放射诊断科，四川 成都610083

慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者的临床症状会随着病情发展逐渐严重，易导致一系列炎性反应，甚至发展为肺心病和呼吸衰竭［1］。临床上诊断COPD多依据患者的肺功能指标，但由于无法清晰了解病变的部位及肺功能异常的原因，因此在治疗上存在较大阻碍［2-3］。肺组织存在代偿功能，早期的COPD患者的肺组织破坏区域较小，无法在临床上显示出异常，因此肺功能检查使用受限［4-5］。随着多层螺旋CT（MSCT）及其图像后处理技术的不断发展，其能够在任意平面上观察COPD病变部位，也可以观察气管支气管的形态及内壁情况，因此在识别COPD表型，计量病变的范围和严重程度方面有积极作用［6-7］。但目前尚未有MSCT定量评估COPD患者气道改变的系统研究。本文运用MSCT 扫描测定COPD患者的肺密度及肺容积，来评估其与COPD患者病情严重程度及肺功能的关系，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2018年8月～2021年9月本院收治的112例COPD患者。纳入标准：接受肺功能检查，符合COPD的最新诊断标准［8］；认知能力正常且生命体征稳定，能配合检查者；临床资料完整的患者。排除标准：外胸廓畸形者；合并肺部感染、肺部实质性病变者；有肺部手术史。根据不同临床表型将支气管炎型COPD患者纳入支气管炎组（n=73），将肺气肿型COPD患者纳入肺气肿组（n=39）。其中支气管炎组男43 例，女30 例，年龄58.63±6.65岁；肺气肿组男26例，女13例，年龄57.88±6.24岁。两组患者一般资料比较，差异无统计学意义（P＞0.05，表1）。本研究符合《赫尔辛基宣言》。

表1 两组一般资料比较Tab.1 Comparison of general data between the two groups

1.2 检测方法

使用西门子64排128层螺旋CT机进行扫描，患者取仰卧位，双手上举，不注射对比剂，自肺尖至隔顶进行呼吸双相扫描。扫描参数：120 kV，50 mAs，0.50 s/圈，螺距1.2，进行5 mm重建。记录各组受试者辐射剂量。应用portal后处理工作站，层厚5 mm，窗宽1200 Hu，窗位-600 Hu；自动化评估软件统计肺容积指标。测定患者肺主动脉、气管分叉及下肺静脉的水平轴位图像上、中、下肺区的CT值，计算肺密度值。受试者取坐位，在吸入400 μL沙丁胺醇前后分别使用肺功能仪检测肺功能。所有患者均行2次肺功能及CT检查，间隔时间为4月。

1.3 观察指标

1.3.1 肺容积 深吸气末肺容积（Vin）、呼气末肺容积（Vex）、Vex/Vin。

1.3.2 肺密度 深吸气末平均肺密度（MLDin）、深呼气末平均肺密度（MLDex）、MLDex-MLDin。

1.3.3 肺功能 1 s用力呼气容积［9］（FEV1）、用力肺活量［10］（FVC）、FEV1/FVC。

1.4 统计学分析

采用SPSS20.0对数据进行统计学分析。计数资料以n(%)表示，组间比较行χ2检验；计量资料以均数±标准差表示，组间比较行t检验；采用Spearman法分析肺密度及肺容积指标与病情严重程度的相关性。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 肺功能指标检测结果

两组患者末次的FEV1、FEV1/FVC低于首次，FVC高于首次，其中支气管炎组的变化幅度更明显（P＜0.05，表2）。

表2 两组肺功能指标检测结果比较Tab.2 Comparison on test results of pulmonary function indexes between the two groups(Mean±SD)

2.2 肺容积指标测量结果

两组患者末次的Vin、Vex以及Vex/Vin均低于首次，其中肺气肿组的下降幅度更明显（P＜0.05，表3）。

表3 两组肺容积指标测量结果比较Tab.3 Comparison on measurement results of lung volume indexes between the two groups(Mean±SD)

2.3 肺密度指标测量结果

两组患者末次的MLDin、MLDex 以及MLDex-MLDin均低于首次，其中肺气肿组患者的下降幅度更明显（P＜0.05，表4）。

表4 两组肺密度指标测量结果比较Tab.4 Comparison on measurement results of lung density indexes between the two groups(Hu,Mean±SD)

2.4 不同临床表型COPD患者肺密度及肺容积指标与肺功能指标差值的相关性

支气管炎型患者的两次肺功能测量差值FEV1/FVC（%）与肺密度指标MLDex-MLDin呈正相关关系（P＜0.05），肺气肿型患者的两次肺功能测量差值FEV1和FEV1/FVC 与Vex/Vin、MLDex-MLDin 呈正相关关系（P＜0.05，表5）。

表5 不同临床表型COPD患者肺密度及肺容积指标与肺功能指标差值的相关性分析Tab.5 Correlations analysis between lung density,lung volume indexes and the difference values of lung function indexes in COPD patients with different clinical phenotypes

2.5 典型病例

病例1：患者男，61岁，轻度COPD，CT扫描图像可见肺气肿改变，肺大泡形成，双肺见斑片影、结节影，双肺门旁见团片影（图1A），左肺下叶轻度支气管扩张（图1B）；病例2：患者女，CT扫描图像心影较大，主动脉壁、左、右冠状动脉钙化（图2A），双肺肺气肿改变，左肺下叶基底段、右肺上叶纤维化灶（图2B）。

图1 患者男，61岁，轻度COPDFig.1 A 61-year-old male patient with mild COPD.

图2 某女性患者的CT扫描图像Fig.2 CT imaging of a female patient.

3 讨论

早期关于CT肺容积的测定往往采用单层的螺旋CT，但其扫描速度较慢，增加检查时间；而一些患者的肺功能受损，屏气时间较短，无法在整个检查过程中做到完美的配合，不仅加大了检查难度，检查结果也有一定的误差和局限［11-12］。MSCT具有功能多样、操作便捷、扫描速度快的特点，其运用范围越来越广，通过各种处理软件对病变组织进行定位、定量以及定性，可从各个方位观察病变特点，是临床上公认的检测肺部疾患最佳的影像学方法［13-14］。本研究对112 例不同临床表型COPD患者的肺密度、肺容积指标进行了对比和相关性分析，旨在探究MSCT检测COPD患者肺密度及肺容积指标与COPD表型之间的关系。

临床上一般的肺容积及肺密度检查需要较长时间，而长时间的屏住呼吸和膈肌活动会对原本肺功能受损患者的测量造成障碍［15］。MSCT检测时间短，便于患者检测，同时还可减少伪影，提高患者检查的依从性，更加客观真实地反映出肺部状况［16］。本研究结果显示，两组患者末次的肺功能指标测量值FEV1、FEV1/FVC 和MSCT测量值均低于首次，FVC高于首次，其中支气管炎组的肺功能测量值变化幅度更明显，而肺气肿组肺容积与肺密度的下降幅度更明显。提示支气管炎型多表现为气体交换功能受损，而肺气肿组多表现为肺血管损害［17］。MSCT能直观展示患者支气管、肺血管的形态学特征，通过专门图像处理的软件对患者的肺密度及病灶的病变程度予以量化后，精确反映受试者的肺部组织、功能损伤情况［18-19］。联合肺功能检测能对COPD临床表型进行更有效地判断，原因是肺功能检查虽能反映COPD患者的气流受限程度，但对不同病型的特异性无法准确评估；而结合MSCT扫描则能对支气管与血管重塑情况进行详细分析，从而更加精确分析病变情况，该结论与既往研究［20］结果相符：MSCT结果无法准确反映患者气流受限程度、肺功能检测则无法突出不同COPD患者间的异质性，需二者结合分析［21］。

另一方面，本研究结果表明支气管炎型患者的两次肺功能测量差值FEV1/FVC（%）与肺密度指标MLDex-MLDin呈正相关，肺气肿型患者的两次肺功能测量差值FEV1和FEV1/FVC与Vex/Vin、MLDex-MLDin均呈正相关。这一结果反映出不同COPD临床表型的患者，其MSCT影像学表征存在一定程度的异质性，支气管炎型的肺功能变化幅度较显著，而肺气肿患者在肺密度与肺容积的变化较前者更明显［22］。这可能是由于肺气肿型COPD患者的肺部细支气管组织弹性降低，起呼气后肺部仍有大量气体无法完全排出从而导致肺泡长期处于扩张状态，从而造成肺泡损伤甚至破裂，受损的肺泡会逐步融合然后产生肺大疱，最终造成肺部气体潴留形成肺气肿使MSCT 扫描结果表现为肺透光度增加，MLDex-MLDin值减少，肺功能检查的结果为FVC减少，这与既往研究［23-25］结果大致相符。此外，肺气肿型COPD患者的肺密度指标下降程度更明显，也可能是相比支气管炎型，前者存在明显的呼气气流阻塞，从而导致空气在肺部潴留，继而大幅度降低密度，该结论体现了本研究的创新之处。通过分析不同表型COPD患者的MSCT 参数值与肺功能测量值的相关性，表明了MSCT参数值联合肺功能检测对临床COPD表型识别方面具有重要参考价值，进而为临床有效分诊、精准医疗提供必要的条件［26］。

综上所述，MSCT检测COPD患者肺容积和肺密度指标与临床表型有较好的相关性。MSCT能更加为准确地判断不同表型COPD患者肺部的病变情况，可在临床上用于辅助肺功能检查。