数字肺三维成像技术联合肺功能在早期慢性阻塞性肺疾病筛查中的价值

水跃翔 陶慧敏 童海燕 戴中

慢性阻塞性肺疾病（COPD）是一种常见的慢性呼吸系统疾病，以气流受限为特征的进行性、部分可逆的呼吸道疾病，目前已成为全球死亡原因的第4位［1］。COPD患者在早期时症状不明显，然而部分患者的肺损伤可能发展迅速，若不及时发现并干预治疗，患者到晚期通气功能则会受阻加重，临床预后差。目前提高COPD患者的筛查率，及早诊断并进行及时干预治疗已成为临床上亟待解决的问题。COPD患者早期肺损伤时常未出现明显的肺功能改变，仅凭肺功能检查（PFT）可能会造成疾病诊断的假阴性［2］。数字肺三维成像（DL3DI）技术是一种可检测COPD患者肺气肿、气道分析等结果的新型技术，可作为目前评估COPD功能学及形态学的重要检测方法，可对肺部疾病进行定位、定性、定量分析，能灵敏反映小气道功能的改变［3-4］。本研究探讨DL3DI技术联合PFT在反映小气道功能的改变和COPD早期筛查中的临床价值。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选择2018年1月至2020年12月兰溪市人民医院PFT患者156例。一秒率＞70%并小气道气流受阻的患者100例为观察组。无气流受限且一秒率＞70%的患者56例为对照组。（1）观察组纳入标准：①年龄35～70岁；②符合COPD早期至少一项以下条件［5］：①一秒率小于正常值下限（LLN）或者CT影像学异常或FEV1年下降＞60 mL。②轻症COPD（GOLD-I/II级）；③常规PFT检查中小气道气流受阻且一秒率＞70%。排除标准：①呼吸衰竭；②有肺部手术史；③肺癌，肺部感染或其他肺部疾患者。对照组纳入标准：肺功能正常的患者，一秒率＞70%且无气流受限。排除标准：①有肺部手术史的患者；②有明显呼吸疾病的患者。本研究经兰溪市人民医院伦理委员会批准，患者均签署知情同意书。

1.2 方法 （1）收集资料：包括年龄、性别、民族、职业、身高、体重、吸烟史、合并症等。（1）PFT：记录PFT相关指标，第一秒呼气容积占预计值百分比（FEV1%）、残气比、肺总量、用力肺活量（FVC）、一秒率、肺一氧化碳弥散量（DLCO）等。（2）肺气肿DL3DI技术定量分析：所有患者行呼吸双相CT扫描，图像传至FACT Medical Imaging System后处理工作站，应用肺部CT图像CAD（Computer Aided Design）全自动分析软件进行测量分析，获得参数：肺容积（PV）、小气道病变区（PRM fSAD）、肺气肿区（PRM Emph）、低于-950 HU的低密度衰减区（LAA950%）。（3）DL3DI技术定量气道分析：将CT图像传至GE CT 2010版后处理工作站，计算出左/右肺上叶尖后段和左/右肺下叶后基底段的第5～7级支气管的管腔直径、管壁厚度、壁厚直径比、管腔面积、管壁面积比。

1.3 统计学方法 采用SPSS 26.0统计软件。计量资料以（±s）表示，用t检验。DL3DI技术指标与PFT指标的相关性用Pearson线性相关分析。用二元Logistic回归拟合诊断模型并用ROC曲线分析验证模型的诊断效能。P＜0.05为差异有统计意义。

2 结果

2.1 一般资料 两组患者一般资料比较差异无统计学意义（P＞0.05）。见表1。

表1 两组患者一般资料比较

2.2 两组PFT各参数比较 见表2。

表2 观察组与对照组的肺功能相关参数的比较（±s）

表2 观察组与对照组的肺功能相关参数的比较（±s）

n 一秒率 FEV1（L） FEV1% MEF25-75 MEF25 MEF50 MEF75 PEF DLCO%对照组 56 85.57±4.28 2.86±0.63 93.26±9.38 3.45±1.19 1.58±0.62 4.02±0.87 7.01±1.60 7.67±1.64 81.94±7.29观察组 100 74.38±6.14 2.19±0.56 82.79±10.34 1.83±0.55 0.79±0.33 2.43±0.76 4.38±1.29 5.37±1.56 88.12±11.68 t值 12.38 6.09 5.94 8.76 8.08 10.51 9.66 7.87 -3.78 P值 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

2.3 两组DL3DI技术指标比较 见表3～4。

表3 两组定量CT肺气肿相关参数比较（±s）

表3 两组定量CT肺气肿相关参数比较（±s）

n 管腔直径 管壁厚度 管腔面积 管壁面积比 壁厚直径比5级 对照组（n=56） 4.29±0.11 1.24±0.13 15.23±1.6459.87±4.2320.07±2.09观察组（n=100）4.02±0.06 1.61±0.14 12.06±0.7970.45±4.6223.13±1.45 t值 15.51 -15.30 12.40 -13.37 -8.90 P值 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 6级 对照组（n=56） 3.26±0.13 1.18±0.10 8.89±0.84 63.87±2.3219.43±1.48观察组（n=100）3.01±0.07 1.55±0.24 6.54±0.76 71.43±1.8524.57±1.73 t值 12.17 -12.64 15.93 -19.20 -18.07 P值 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 7级 对照组（n=56） 2.25±0.13 1.01±0.05 5.54±0.82 64.28±3.0119.89±1.47观察组（n=100）1.98±0.06 1.23±0.10 3.13±0.59 71.64±2.0323.57±1.82 t值 13.38 -17.10 17.73 -14.94 -12.71 P值 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

表4 两组定量CT气道分析相关参数比较（±s）

表4 两组定量CT气道分析相关参数比较（±s）

n PV LAA950% PRM fsad（%） PRM Emph（%）对照组 56 4.54±0.45 3.24±0.33 12.08±2.73 0.06±0.04观察组 100 5.66±0.73 5.47±0.54 18.56±2.19 0.62±0.10 t值 -11.02 -29.78 -13.97 -46.36 P值 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

2.4 第7级支气管数字肺三维成像技术指标与PFT指标的相关性分析 第7级支气管的管壁面积比（WA%）、PRM fSAD和壁厚直径比（TDR）分别与PFT各指标均呈负相关，管腔面积（LA）与PFT各指标均呈正相关（P＜0.001），见图1。

2.5 数字肺三维成像技术指标在COPD的早期诊断中的ROC曲线分析 将数字肺三维成像技术指标均纳入Logistic 回归分析进行拟合COPD早期诊断模型，最终小气道病变区（PRM fSAD）和7级管腔面积（LA）的联合分析被纳入最优模型。PRM fSAD和LA的联合分析诊断早期COPD的ROC曲线分析得出曲线下面积为0.985，敏感度为91.3%，特异度为98.9%。见图2。

图1-A PRM fSAD与一秒率的相关性

图1-B 7级TDR与一秒率的相关性

图1-C 7级WA%与一秒率的相关性

图1-D 7级LA与一秒率的相关性

图2 PRM fSAD和7级管腔面积联合诊断早期COPD的ROC曲线分析

3 讨论

COPD患者发病早期主要以小气道慢性炎症为主要症状，分为功能性和结构性的改变。由于目前常规方法的局限性，寻找新型技术方法提高COPD患者的早期发现率，是预防COPD急性加重及提高预后的关键［6-7］。早期COPD指最终导致COPD病理改变的起始事件或状态。随着时间推移，会发展成有临床表现的COPD。有研究报道支气管的管壁厚度、壁厚直径比、管壁面积比、管腔直径、管腔面积能有效评估小气道病变［8］。在评估肺气肿定量分析方面，目前国内外研究报道的DL3DI技术指标有PV、PRM Emph、PRM fSAD、LAA950%等；在定量气道分析方面，国内外研究报道的DL3DI技术指标主要有第5、6、7级支气管的管壁厚度、壁厚直径比、管壁面积比、管腔直径、管腔面积［6］。本研究也采用这些指标进行分析，并采用DL3DI技术评估肺通气功能变化。利用其提取医学影像中的相关信息，对疑似病变组织及各种组织的自动检测、分割、存储、三维可视化、量化分析，并自动生成报告，可直观、立体对病灶的发展及其变化进行准确评估［9-10］。虽然目前PFT仍是评估气流受限和诊断COPD的金标准，但对患者的依从性及检查配合度的要求较高；另外，PFT对COPD患者早期诊断的敏感度有所欠缺。

SURYA等［10］研究表明与近端支气管参数相比，远端参数与COPD小气道气流受限具有更强的相关性。本研究结果显示，第7级支气管的管壁厚度、壁厚直径比、管壁面积比、管腔直径、管腔面积与PFT的各指标相关性均存在相关性，与陶慧敏研究［7］结果相符合。同时，HOGG等［11］研究显示，小气道气流受限、炎症及其渗出程度和FEV1、FEV1%、一秒率密切相关。MEF25-75、MEF25、MEF50、MEF75、PEF可提示小气道通气功能受限［12］。另外，有研究发现肺一氧化碳弥散量下降的正常吸烟者也会逐渐进展成为COPD［13］。本研究结果表明，DL3DI能有效评估COPD患者的小气道通气功能变化，这结果与NAKANO等［14］的结果一致。

综上所述，DL3DI能有效评估小气道功能变化，联合PFT对COPD患者进行早期个体化诊疗具有重要价值。本研究中纳入的研究人群较少，可能需要更大样本进一步探讨或验证DL3DI联合PET的应用价值，以期该技术能在临床中推广应用。