MSCT 定量評價肺氣腫型慢性阻塞性肺疾病及其程度的價值

王悅琪 趙鵬 宮鳳玲 張惠英 于鵬 孫鳳濤 馬春梅 張小雨 巴竺飛

慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）是一種常見的以持續氣流限制為特點的呼吸系統疾病，其發生與吸煙暴露史及有害氣體吸入有較大關聯。氣流受限主要由小氣道重塑或肺氣腫引起，這些病理變化的程度決定了臨床醫師的治療方法選擇［2'4］。肺功能檢查是國際指南推薦的診斷COPD 的常用方法，但是由于部分患者呼吸困難、難以配合完成檢查等因素的影響，導致其應用受限。近年來，定量CT 被用于評估COPD，不但可以識別肺氣腫和氣道重塑等結構性改變，還可以定量分析肺實質和氣道的病變［5'7］。但大多數研究僅對COPD 患者的肺功能檢查參數及CT 定量參數進行相關性分析，而未進一步分析CT 定量指標的診斷效能及診斷界值。本研究利用多層螺旋CT（multi'slice computerized tomography，MSCT）定量指標，分析其在不同嚴重程度的肺氣腫型COPD 患者中的診斷價值。

資料與方法

1.一般資料

搜集2019 年9 月～2020 年12 月在華北理工大學附屬醫院住院的70 例肺氣腫型COPD 患者與58 例肺通氣功能正常的非COPD 者，均行MSCT檢查和肺功能檢查。肺氣腫型COPD 患者中，男52 例，女18 例，年齡38～83 歲，平均（64.200±9.592）歲。通氣功能正常的非COPD 患者中，男38 例，女20 例，年齡35～74 歲，平均（59.070±9.720）歲。COPD組納入標準：（1）符合慢性阻塞性肺疾病全球倡議（Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease，GOLD）2020 指南分級標準；（2）能夠完成肺功能檢查及CT 檢查；（3）患者均處于病情穩定期；（4）使用支氣管舒張劑后第一秒用力呼氣容積占用力肺活量百分比FEV1/FVC<0.7；（5）利 用Thoracic VCAR 軟件測得兩肺小于'950 HU 低密度衰減區（low attenuation area，LAA）占兩肺體積百分比大于或等于1%。COPD 組排除標準：（1）大面積的肺部炎癥及肺纖維化、胸部腫瘤或其術后復查者；（2）有影響肺功能的其他疾病；（3）長期服用影響血管收縮、舒張的患者。非COPD 組納入標準：（1）住院期間均行肺功能檢查及CT 檢查且肺功能檢查結果正常；（2）未經臨床治療干預。非COPD 組排除標準：（1）胸部腫瘤術后復查者；（2）心、肝、腎或呼吸功能不全。

2.儀器與方法

采用Philips Brilliance iCT 掃描機。掃描參數：管電壓120 kV，管電流（自動毫安管電流），準直128×0.625 mm，轉速0.5 s/r，采集層厚5 mm，重建層厚1.25 mm、掃描前訓練受試者在深吸氣末屏氣，并訓練其達到最佳狀態。掃描方法：受試者仰臥位，雙手抱頭，于深吸氣末屏氣掃描，掃描時從肺尖至肺低掃描。將掃描圖像傳至GE AW 4.7 工作站，利用Thoracic VCAR 后處理軟件分析圖像，獲得所需CT 定量參數，其中右上肺尖段支氣管及其伴行肺動脈的相關參數，包括右上肺尖段支氣管管壁面積占支氣管斷面總面積的百分比（wall area ratio，WA%），管壁厚度與外直徑之比（thickness to diameter ratio，TDR）及右上肺尖段支氣管伴行肺動脈直徑（diameter，D），均選取在距離開口1.5～2.0 cm 處測量，測量三次取平均值。LAA則為軟件自動計算獲得（圖1）。

圖1 男，65 歲，重度肺氣腫型COPD 患者。a)軟件自動識別的CT 值小于'950 HU 的低密度衰減區域；b)軟件自動識別的支氣管樹，在右肺尖段支氣管分支距離開口1.87cm處進行測量，測得WA%；c)右肺尖段支氣管的橫軸截面；d)右肺尖段支氣管WA%的測量；e)右肺尖段支氣管TDR 的測量；f)右肺尖段支氣管伴行肺動脈直徑D 的測量

3.肺功能測定

采用JAEGER 肺功能儀器，滿足ATS/ERS 儀器質控標準。患者病情穩定時取坐位行肺功能檢查，測量的主要參數為第一秒用力呼氣容積與用力肺活量比值，簡稱一秒率（forced expiratory volume in the first second/forced vital capacity，FEV1/FVC）和第一秒用力呼氣量實測值與預測值百分比（forced expiratory volume in the first second predict，FEV1% pred）。根據指南［1］按FEV1 數值分為輕、中、重、極重四組：輕度大于等于80%預測值，中度為50%～80% 預測值，重度為30%～50%預測值，極重度FEV1 低于30%預測值。

4.統計學方法

采用SPSS 24.0 統計軟件進行數據統計。所有數據先行正態性分布檢驗，由于所測參數只有LAA 為偏態性分布，故采用非參數檢驗評價LAA在COPD 組與非COPD 組間的統計學差異，采用獨立樣本t 檢驗評價右肺尖段支氣管WA%、TDR、D 在兩組間的差異。采用單因素方差分析比較各CT 定量參數在輕、中、重及極重度這四個COPD 亞組間的差異，對有統計學意義的參數繪制ROC 曲線，用ROC 曲線下面積（area under the ROC curve，AUC）、敏感度及特異度指標評價其分級的診斷效能。P<0.05 為差異有統計學意義。

結果

利用后處理軟件測量肺氣腫型COPD 和非COPD 患者的CT 定量指標差異，兩組間各參數均存在統計學差異（P<0.05）（表1）。

表1 COPD 組與非COPD 組間的CT 定量參數的比較

各CT 定量參數在肺氣腫型COPD 4 個亞組間存在統計學差異（P<0.05）（表2）。而WA%、TDR、D 僅在輕度與中度，中度與重度間存在統計學差異（t='4.497、'6.532、'1.871、'3.873、'1.578、'3.624，P<0.05）。LAA 在COPD 組各組間兩兩比較均存在統計學差異（Z='4.656、'4.867、'3.372、'4.735、'3.734、'2.601，P<0.05）。各CT 定量參數評估肺氣腫型COPD 的嚴重程度的診斷效能見表3。LAA 評估肺氣腫型COPD 嚴重程度分級的診斷效能最大，其AUC 最大為0.943，敏感度為92.90%，特異度為90.00%。四種不同典型重度肺氣腫型COPD 病例LAA 顯示圖像見圖2。

圖2 a)輕度肺氣腫型COPD 的LAA；b)中度肺氣腫型COPD 的LAA；c)重度肺氣腫型COPD 的LAA；d)極重度肺氣腫型COPD 的LAA

表2 COPD4 個亞組間的CT 定量參數的比較

以肺功能為金標準，利用ROC 曲線確定肺氣腫型COPD 和非COPD 肺氣腫指數臨界值，以及COPD 輕、中、重、極重度4 個亞組間的閾值。由表3 數據計算約登指數可知，LAA 評價肺氣腫型COPD 與非COPD 的最佳診斷界值為1.12%。利用ROC 曲線得到COPD 每兩亞組間的最佳診斷界值，即可獲得LAA 評價肺氣腫型COPD 嚴重程度的閾值，輕度1.12%≤LAA<2.81%，中度2.81%≤LAA<6.19%，重度6.19%≤LAA<14.29%，極重度LAA≥14.29%。

表3 各CT 定量參數對COPD 的診斷效能

討論

慢性阻塞性肺疾病的病理基礎為小氣道的慢性炎癥浸潤和肺實質的破壞，尤其是中性粒細胞浸潤管腔，可引起小氣道重構，導致氣流受限及呼吸性細支氣管的擴張和破壞，最終發生肺氣腫。CT 可評估COPD 患者肺局部形態和功能變化，顯示肺內病變并準確量化肺氣腫程度，而且可定量分析氣道。在以往的研究中，大多數文獻［8,9］已經證明了CT 定量指標與肺功能指標間存在一定相關性，但是對于CT 定量指標對COPD 的診斷價值及分級程度的評估少有研究。故本次研究將進一步探討COPD 患者與非COPD者的CT 定量參數間的差異，尋找二者之間的診斷界值以及不同嚴重程度的COPD 患者間的閾值。Ostridge 等［10］指出，人體在吸氣像與肺充氣病理狀況類似，在反映形態學上具備優勢。因此本研究中所有受檢者均在深吸氣狀態下行CT 掃描。有文獻將COPD 分為慢性支氣管炎型、肺氣腫型以及混合型三種臨床表型［11］，而女性則多表現為混合型。在本次研究對象中，男性患者居多，由于病例數量有限，此次研究僅篩選了肺氣腫型COPD 患者作為研究對象。

Thoracic VCAR 后處理軟件是由GE 公司Revolution CT 的胸部圖像處理軟件，不但可以自動分析計算LAA，還識別支氣管樹，對小氣道進行定量測量，如WA%、TDR 等。調節窗寬窗位，測量D。

在本次研究中，LAA 在COPD 組的中位數（四分位數間距）為5.685（4.462%～11.560%），非COPD組的為0.255（0.090%～0.685%），兩組間存在統計學差異。WA%、TDR、D 在COPD 組的（x±s）分別為（73.708±6.621）%、（22.124±1.615）%、（4.429±0.881）mm，在非COPD 組的（x±s）分別為（60.369±3.635）%、（18.126±1.513）%、（2.920±0.553）mm，兩組間存在統計學差異，說明MSCT 可用于評估COPD，這與大多研究結果一致［10'12］。以肺功能檢查為金標準，LAA、WA%、TDR、D 診斷肺氣腫型COPD 的敏感度分別為92.90%、87.10%、78.60%、82.90%，特異度分別為90.00%、92.10%、90.00%、86.00%，說明以上四個定量指標均具有診斷價值，其中LAA 診斷效能最大。

多數研究［12'14］顯示，LAA對于評價COPD患者的肺功能有重要意義，患者LAA 與COPD 嚴重程度呈正相關，與本研究結果一致。周潔等［15］研究顯示，COPD 患者隨著病情的加重，支氣管氣腔和管壁面積都縮小，WA% 隨著COPD 程度的加重，出現逐漸增加的趨勢，到了重度、極重度時增加更為明顯，組間存在明顯統計學差異。而本研究中，WA%、TDR、D 僅在COPD 組輕度與中度，中度與重度間存在統計學差異，而在重度與極重度間不存在統計學差異，考慮是由于部分重度COPD 患者合并急性肺部炎癥或處于支氣管哮喘急性發作期，導致中性粒細胞浸潤氣道管壁，進而導致反應性增生所致。COPD 組的定量參數LAA、WA%、TDR、D 均高于非COPD 組，且LAA 在COPD 組4個亞組間均具有統計學差異，這是由于COPD 患者長期處于炎癥刺激和缺氧狀態，小氣道出現重構，支氣管管壁開始逐漸增厚，病情越重，增厚的程度越高，管腔越狹窄，氣道壁增厚越明顯，段支氣管的WA%、TDR 值故而相應增大，累及呼吸性細支氣管后，最終導致肺氣腫的發生，從而LAA值相應升高。

馬軍超等［16］研究表明肺氣腫型各級患者兩肺血管體積存在差異并逐漸下降，可能與過度充盈的肺泡、肺組織對鄰近肺血管的擠壓，導致肺血管的逐級重塑。而本研究并未得出這樣的結果，可能是由于該研究測量的動脈為終末動脈，此次納入研究的COPD 患者支氣管伴行肺動脈血管直徑較非COPD 患者明顯增粗，也可能是肺動脈壓升高的緣故［17'21］，在本次研究中筆者發現右上肺尖段支氣管伴行肺動脈直徑也可作為一個早期評估COPD 的定量指標。