黃 耀，隋 昕，徐曉莉，鄭福玲，王 磊，杜華陽(yáng)，宋 偉

(中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)院放射科，北京 100730)

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)以持續(xù)性呼吸系統(tǒng)癥狀和氣流受限為特點(diǎn)[1]，是一種可以預(yù)防和治療的疾病。COPD是全球第3大致死性疾病[2]，診斷標(biāo)準(zhǔn)為吸入支氣管擴(kuò)張劑后，第一秒用力呼氣量/用力肺活量(forced expiratory volume in first second，F(xiàn)EV1/forced vital capacity，F(xiàn)VC)<70%，且患者有危險(xiǎn)因素暴露史(如吸煙史)，和(或)伴有呼吸困難、慢性咳嗽、咳痰等癥狀[3]。肺功能檢查是診斷COPD的重要方法，可測(cè)定肺體積、肺殘氣量以及肺一氧化碳彌散量等反映COPD患者病理學(xué)變化的指標(biāo)，是一種簡(jiǎn)單易行、重復(fù)性好的非侵入性檢查方法[1,4]。但是肺功能檢查只能評(píng)估患者肺部整體情況，無(wú)法觀察肺氣腫、氣道重塑、小氣道管徑減小以及數(shù)目減少等肺部細(xì)微結(jié)構(gòu)的變化[5]。近年來(lái)定量CT逐漸成為評(píng)估COPD的新方法，不但可以識(shí)別肺氣腫和氣道重塑等肺部結(jié)構(gòu)的改變，還可以定量分析肺實(shí)質(zhì)和氣道的病變，從而為COPD分型、治療以及預(yù)后提供一定的幫助?，F(xiàn)對(duì)定量CT在COPD中的應(yīng)用做一綜述。

1 肺氣腫的CT定量評(píng)估

肺氣腫是COPD重要的病理學(xué)改變，與COPD患者病情惡化和死亡率升高有一定的相關(guān)性[5]。CT可清晰顯示肺氣腫區(qū)域，并可識(shí)別不同類型的肺氣腫(小葉中心型、全小葉型以及間隔旁型肺氣腫)。目前CT對(duì)肺氣腫的定量測(cè)量多采用密度遮蓋法，即設(shè)定一個(gè)CT閾值，當(dāng)肺氣腫區(qū)密度低于該閾值時(shí)，可定量顯示肺氣腫區(qū)占全肺體積的百分比，即低衰減區(qū)百分比(low attenuation areas percent，LAA%)。吸氣相LAA%的CT閾值通常設(shè)定為-950 Hu(LAA%-950)[6]。LAA%-950與COPD的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)，并與FEV1%、FEV1/FVC、肺一氧化碳彌散量、殘氣容積、殘氣容積/肺總量、動(dòng)脈血氧分壓等存在一定的相關(guān)性[6-7]。張迪等[8]在測(cè)量LAA%-950的基礎(chǔ)上，通過(guò)繪制肺組織密度曲線，測(cè)量深吸氣末和深呼氣末全肺CT值像素直方圖上第15百分位點(diǎn)對(duì)應(yīng)的CT值，以反映肺氣腫的情況。結(jié)果證實(shí)，僅深吸氣末全肺CT值像素直方圖上第15百分位點(diǎn)對(duì)應(yīng)的CT值與肺彌散功能存在良好的相關(guān)性，其對(duì)吸煙者肺功能改變更為敏感，也可作為CT的定量測(cè)量指標(biāo)評(píng)估肺氣腫。

吸煙和生物量暴露是COPD的風(fēng)險(xiǎn)因子，Shaikh等[9]通過(guò)測(cè)量全肺和不同肺葉的LAA%-950，探究LAA%-950與吸煙指數(shù)、生物量暴露的聯(lián)系，結(jié)果證實(shí)，右肺LAA%-950與生物量暴露相關(guān)性最高，無(wú)特定的肺葉與吸煙指數(shù)存在相關(guān)性。研究亦證實(shí)，右肺下葉LAA%-950與體質(zhì)指數(shù)存在一定的聯(lián)系[9]。Müller等[10]采用特定的COPD測(cè)量軟件探究雙肺葉裂完整性是否對(duì)肺氣腫測(cè)量有影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，手動(dòng)和自動(dòng)分割葉裂對(duì)肺氣腫的測(cè)量有影響，尤其是對(duì)右肺中葉肺氣腫的測(cè)量。此外該研究還表明，葉裂完整性不會(huì)影響肺氣腫的分布[10]。

2 氣道CT直接定量評(píng)估

氣道病變是導(dǎo)致COPD不可逆性氣流受限的重要因素，其中直徑<2 mm的小氣道管壁增厚、管腔狹窄是COPD重要的病理學(xué)改變[4]。目前有研究通過(guò)重建支氣管樹(shù)，對(duì)氣道行CT直接定量測(cè)量，探究氣道CT直接定量測(cè)量結(jié)果與臨床肺功能指標(biāo)如FEV1%、FEV1/FVC等的相關(guān)性。常用的氣道測(cè)量參數(shù)包括管壁厚度、管腔直徑、管壁面積百分比、管腔面積百分比等，測(cè)量常選用的支氣管為3～6級(jí)支氣管[11-13]。右肺上葉尖端支氣管及其分支受心臟搏動(dòng)的影響較小，且走行與軸位垂直，故是氣道測(cè)量的首選[12]。閻超群等[11]對(duì)右肺上葉尖端第5級(jí)支氣管進(jìn)行CT定量測(cè)量發(fā)現(xiàn)，管壁厚度、管壁面積百分比、管腔面積百分比與FEV1%、FEV1/FVC具有一定的相關(guān)性；楊飛等[12]的研究結(jié)果也證實(shí)，右肺上葉尖端亞段的支氣管管壁面積百分比、氣道外徑比與FEV1%存在相關(guān)性。除右肺上葉尖段支氣管外，右肺中葉內(nèi)段、右肺下葉后基底段、左肺上葉尖端、左肺上葉上舌段、左肺下葉后基底段支氣管及其分支也可作為測(cè)量的位點(diǎn)[13]。

COPD氣流受限主要發(fā)生在小氣道，但由于高分辨CT的層厚限制，小氣道的測(cè)量易出現(xiàn)偏差[13-14]。對(duì)于COPD小氣道管壁是否增厚，不同的研究得出的結(jié)果也不盡相同[14]。為避免直接測(cè)量氣道相關(guān)參數(shù)導(dǎo)致的誤差，有學(xué)者對(duì)氣道測(cè)量進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化處理。Pi10是一個(gè)常用的標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)，是指肺內(nèi)所有管腔周長(zhǎng)為10 mm的支氣管管壁面積的平方根，可反映COPD患者支氣管管壁增厚的程度[13]。Ostridge等[14]的研究表明，Pi10在不同的COPD分級(jí)[慢性阻塞性肺疾病全球創(chuàng)議(global initiative for chronic obstructive lung disease,GOLD)3級(jí)和GOLD 4級(jí)]中不同，并與FVC具有較好的相關(guān)性。而張凱等[15]則將肺野內(nèi)管腔面積為8 mm2的支氣管的管壁面積的平方根(Ai8)作為標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)，結(jié)果表明，全肺和右肺下葉Ai8與氣流受限指標(biāo)FEV1%、FEV1/FVC也具有較強(qiáng)的相關(guān)性。

除上述CT定量評(píng)估方法外，近年來(lái)國(guó)外也出現(xiàn)了一些新的評(píng)估氣道的方法，如利用強(qiáng)迫振蕩技術(shù)對(duì)不同級(jí)別的支氣管施加不同頻率的阻力，然后測(cè)量支氣管內(nèi)氣體的流通情況，其不僅能反映COPD患者支氣管形態(tài)和功能的細(xì)微改變，還與三維CT支氣管測(cè)量得到的3～6級(jí)支氣管管壁厚度、管腔面積以及臨床肺功能指標(biāo)有相關(guān)性[16]。采用積分半邊法，先利用設(shè)定好的閾值識(shí)別支氣管管腔邊界，然后再對(duì)支氣管管壁CT值進(jìn)行積分處理，同時(shí)借助韋伯曲線識(shí)別支氣管外部邊界，由此測(cè)量右肺上葉尖端4～6級(jí)支氣管的管壁厚度、內(nèi)徑大小、管壁面積百分比，并與傳統(tǒng)最大半寬法進(jìn)行比較，結(jié)果顯示，積分半邊法測(cè)得的氣道相關(guān)參數(shù)與FEV1%、FEV1/FVC的相關(guān)性較最大半寬法測(cè)得的相關(guān)性更好，并在GOLD分級(jí)中所起的作用更大[4]。還有研究利用3D技術(shù)測(cè)量吸氣相和呼氣相左右主支氣管間角度的改變發(fā)現(xiàn)，在吸氣相中，左右主支氣管間角度的改變與肺容積具有較好的相關(guān)性，并在呼吸雙相中與肺氣腫指數(shù)具有較好的相關(guān)性，此外還能在一定程度上反映氣流受限的程度[17]。

3 空氣潴留的CT定量評(píng)估

由于CT層厚的限制，應(yīng)用CT直接測(cè)量COPD患者的小氣道病變有一定的困難，可通過(guò)測(cè)量小氣道空氣潴留情況間接了解小氣道的病變情況[18]?？刹捎煤魵馕鼩怆p相掃描定量評(píng)估空氣潴留情況，目前文獻(xiàn)上報(bào)道的空氣潴留測(cè)量指標(biāo)主要有：①呼氣相肺密度低于-856 Hu肺氣腫區(qū)占全肺面積百分比(LAA%-856)；②呼氣末和吸氣末肺密度比值(expiration/inspiration ratio of mean lung density，E/I-ratio MLD)；③呼吸相對(duì)肺容積改變(relative volume change，RVC)-856～-950，即吸氣相肺密度介于-856～-950 Hu的肺體積與呼氣相肺密度介于-856～-950 Hu的肺體積間的差值；④氣體潴留體積分?jǐn)?shù)(air trapping index，ATI)，即吸氣相和呼氣相密度不變的低衰減區(qū)，有文獻(xiàn)報(bào)道合適的ATI閾值為60 Hu[18-20]。

CT測(cè)得的空氣潴留相關(guān)指標(biāo)不僅與肺功能指標(biāo)有一定的相關(guān)性，也與COPD患者肺氣腫的嚴(yán)重程度和一些臨床指標(biāo)有一定的相關(guān)性。在Nambu等[13]的研究中，E/I-ratio MLD與用力呼出氣量為25%～75%肺活量時(shí)的平均流量(forced expiratory flow between 25% and 75% of the forced vital capacity，F(xiàn)EF25%～75%)的相關(guān)性高，RVC-856～-950則與BODE(the body-mass index,airflow obstruction,dyspnea and exercise capacity)指數(shù)的相關(guān)性高，且是BODE的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子。該研究還表明，對(duì)于輕度肺氣腫，直接測(cè)量氣道可更好地反映氣流受限情況；對(duì)于中度以上的肺氣腫，測(cè)量氣體潴留情況較直接測(cè)量氣道更能反映COPD患者的氣流受限情況[13]。不同的空氣潴留指標(biāo)與臨床肺功能指標(biāo)的相關(guān)性也存在差異，與LAA%-856相比，ATI和E/I-ratio MLD與臨床肺功能指標(biāo)的相關(guān)性更好，甚至有文獻(xiàn)報(bào)道ATI更優(yōu)于E/I-ratio MLD[18,20]。也有學(xué)者將COPD分為不同的表型，在無(wú)或輕微肺氣腫型COPD中，E/I-ratio MLD與FEV1%的相關(guān)性最好，而在明顯肺氣腫伴或不伴有支氣管管壁增厚的COPD患者中，RVC-856～-950與FEV1相關(guān)性最好[21]。

4 肺血管CT定量評(píng)估

COPD中的廣泛性肺氣腫可使肺內(nèi)小血管受壓、破壞，當(dāng)伴有缺氧時(shí)也可導(dǎo)致肺內(nèi)廣泛性血管收縮[22]，因此CT定量評(píng)估肺內(nèi)血管情況對(duì)評(píng)估COPD也有一定的價(jià)值。有研究通過(guò)測(cè)量支氣管伴行肺動(dòng)脈的直徑發(fā)現(xiàn)，肺動(dòng)脈直徑與FEV1%和FEV1/FVC有一定的相關(guān)性[11]。肺內(nèi)小血管面積百分比(cross-sectional area percentage，%CSA)是一種新興的評(píng)估COPD的指標(biāo)，其中肺內(nèi)血管面積<5 mm的小血管面積總和占全肺面積的百分比(%CSA<5 mm)和肺血管面積為5～10 mm的小血管面積總和占全肺面積的百分比(%CSA 5～10 mm)是較為常用的指標(biāo)[22-23]。常采用以下3個(gè)層面測(cè)量面積<5 mm和面積為5～10 mm的血管面積的總和：主動(dòng)脈弓上緣1 cm層面，氣管隆嵴下緣1 cm層面，右下肺靜脈1 cm層面[24]。研究表明，%CSA<5 mm在健康人和不同程度的COPD患者中存在差異，且隨著COPD患者病情的加重，%CSA<5 mm的值變小[22]。此外，由于面積小于5 mm的血管為肌性血管，彈性小，故對(duì)于病情的評(píng)估優(yōu)于管壁面積為5～10 mm的彈性血管，其與FEV1%、FEV1/FVC呈顯著正相關(guān)，與殘氣量、殘氣量/肺總量比值呈顯著負(fù)相關(guān)[22]。此外，Takayanagi等[23]的分析表明，吸煙的COPD患者戒煙后，盡管肺氣腫依舊逐漸加重，但%CSA<5 mm卻無(wú)明顯增加的趨勢(shì)。因此推斷吸煙導(dǎo)致的COPD血管重塑具有一定的可逆性。

COPD嚴(yán)重時(shí)也可引起肺動(dòng)脈高壓，COPD伴肺動(dòng)脈高壓時(shí)，%CSA<5 mm與平均肺動(dòng)脈壓呈正相關(guān)，可結(jié)合管壁面積及動(dòng)脈氧分壓等決定是否對(duì)COPD患者行右心導(dǎo)管插管術(shù)，%CSA<5 mm也可較好地預(yù)測(cè)COPD預(yù)后[24]。

5 低劑量CT定量評(píng)估

近年來(lái)由于常規(guī)CT肺功能掃描輻射劑量大，尤其是行呼吸雙相掃描時(shí)，為降低輻射劑量，低劑量CT肺功能掃描的應(yīng)用逐漸增多，主要用于肺癌篩查。目前多采用固定管電壓、降低管電流的方式降低輻射劑量，管電壓一般設(shè)定在120 kV，管電流為30～60 mA[25-28]。有研究對(duì)COPD患者行常規(guī)劑量和低劑量CT掃描后發(fā)現(xiàn)，不同劑量組患者的主觀圖像質(zhì)量評(píng)分、診斷的特異性及敏感性比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[25-26]。

低劑量CT掃描可測(cè)量肺內(nèi)小氣道相關(guān)參數(shù)，其與臨床肺功能指標(biāo)亦存在一定的相關(guān)性。周潔等[27]研究證實(shí)，右肺上葉尖端和雙肺下葉后基底段的管壁面積或管壁容積與FEV1、FEV1/FVC、FEF25%等肺功能指標(biāo)存在較好的相關(guān)性。低劑量CT檢查中，肺內(nèi)小氣道相關(guān)參數(shù)不僅在不同分級(jí)的COPD間存在差異，在哮喘和正常人間也存在差異[28]。研究發(fā)現(xiàn)，不同分級(jí)的COPD，不同級(jí)別的支氣管氣道參數(shù)與不同肺功能指標(biāo)也存在相關(guān)性，在Ⅱ級(jí)COPD中，左肺上葉下舌段管壁面積與殘氣量/肺總量比值的相關(guān)性最好；在Ⅲ級(jí)COPD中，右肺下葉前基底段管壁面積與FVC的相關(guān)性最好[29]。此外，低劑量CT在COPD患者的復(fù)查中也可進(jìn)一步降低輻射累積。陳一鳴等[30]的研究顯示，對(duì)COPD患者復(fù)查時(shí)CT管電流最低可降至50 mA。

6 其他CT定量評(píng)估技術(shù)

除上述COPD的CT定量評(píng)估方法外，其他一些CT相關(guān)技術(shù)與測(cè)量方法也被應(yīng)用于對(duì)COPD的研究。如Yamashiro等[31]利用特定軟件，對(duì)自由呼吸運(yùn)動(dòng)中各肺葉固定點(diǎn)肺密度每隔0.5 s測(cè)量1次，從而得到一條連續(xù)性曲線，并計(jì)算5個(gè)肺葉間配對(duì)的肺密度連續(xù)曲線。在COPD患者中，肺氣腫、氣道病變以及肺結(jié)構(gòu)的改變均可影響各肺葉呼氣運(yùn)動(dòng)的同步性，故可以以此探究氣流受限下各肺葉在呼吸運(yùn)動(dòng)中同步性的改變，從而推知COPD的病理學(xué)改變，并且這些連續(xù)性曲線和肺功能指標(biāo)以及肺氣腫指數(shù)也存在一定的相關(guān)性。以往對(duì)COPD 的研究多通過(guò)軸位CT探究肺氣腫和氣道的變化情況，但COPD肺部改變不僅有肺氣腫和氣道潴留等，還伴有肺部前后徑增大、膈肌下移等，而這些改變?cè)趥鹘y(tǒng)軸位CT上難以發(fā)現(xiàn)。Hightower等[32]通過(guò)測(cè)量矢狀位肺高度、前后徑、左右膈肌高度以及胸骨膈肌角度等指標(biāo)，證明其較傳統(tǒng)軸位測(cè)量在發(fā)現(xiàn)和評(píng)估COPD上更具優(yōu)勢(shì)，且與臨床肺功能指標(biāo)的聯(lián)系更密切，故可幫助臨床醫(yī)師早期發(fā)現(xiàn)COPD的改變，及時(shí)開(kāi)展相關(guān)治療。

7 小 結(jié)

肺氣腫和氣道病變是COPD主要的病理學(xué)改變，CT可定性定量評(píng)估肺氣腫。對(duì)氣道病變的診斷上，CT不僅可直接測(cè)量氣道相關(guān)參數(shù)，還可通過(guò)測(cè)量空氣潴留情況間接反映氣道病變。此外，CT還可通過(guò)定量評(píng)估血管，在一定程度上反映COPD的嚴(yán)重性。近年來(lái)對(duì)低劑量CT的研究也使COPD患者低劑量CT復(fù)查肺功能成為可能。CT定量評(píng)估肺功能仍存在一些難點(diǎn)，如直接評(píng)估小氣道病變存在。隨著CT掃描方案、重建技術(shù)以及測(cè)量方法的改進(jìn)，人們對(duì)COPD的CT定量檢測(cè)研究的不斷深入，未來(lái)CT定量評(píng)估在COPD診斷、治療和隨訪中將會(huì)發(fā)揮更大作用。