吳登峰，楊 青

(南昌大學(xué)第二附屬醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科,南昌 330006)

哮喘是一組以可逆性氣流受限和氣道高反應(yīng)性為特征的氣道慢性炎癥，臨床表現(xiàn)為反復(fù)氣急、胸悶和咳嗽[1]。隨著對(duì)哮喘機(jī)制的深入研究[1-2]，發(fā)現(xiàn)哮喘是一組高度異質(zhì)性疾病，提出了“內(nèi)型”及“表型”的概念，即將具有相似發(fā)病機(jī)制及病理表現(xiàn)形式的哮喘患者分為一組，并在此基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)了相關(guān)的生物標(biāo)志物，如FeNO、外周血或痰液嗜酸性粒細(xì)胞、骨膜蛋白等。但這些生物標(biāo)志物和肺功能的測(cè)量通常是對(duì)整個(gè)肺進(jìn)行的，不能提示局部氣道阻塞的病因和位置。醫(yī)學(xué)成像方法可用于評(píng)價(jià)患者局部氣道，對(duì)患者肺部進(jìn)行可視化呈現(xiàn)，從而幫助臨床醫(yī)生更好地了解患者氣道的特征、制定適合患者的治療方案、評(píng)估患者的預(yù)后[3-5]。本文就電子計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)和磁共振成像(MRI)在評(píng)價(jià)哮喘中的研究進(jìn)展作一綜述。

1 CT在評(píng)價(jià)支氣管哮喘中的應(yīng)用

輕中度哮喘患者的胸部CT可無(wú)明顯改變，重度哮喘患者常表現(xiàn)為支氣管異?；蛲猱惓＃夤墚惓０ㄖ夤軘U(kuò)張、管壁增厚、管腔變細(xì)及氣道內(nèi)黏液阻塞等；通氣異常則包括肺過(guò)度膨脹，肺氣腫等[6-8]。如今，胸部CT的后處理技術(shù)已實(shí)現(xiàn)對(duì)氣道的三維重建，根據(jù)氣道壁、氣道腔以及肺部組織之間的密度差異，于肺部CT數(shù)據(jù)中選擇氣道壁密度范圍內(nèi)的體素來(lái)重建氣道的三維模型。氣道的三維重建可幫助獲得氣管的內(nèi)外徑、管壁厚度(WT)、管壁面積(WA)和氣道面積(LA)等數(shù)據(jù)[9]。

1.1 CT用于評(píng)價(jià)哮喘患者的空氣滯留

在肺部密度越低的區(qū)域，區(qū)域組織與空氣之比越低，空氣所占的比值越高，因此，在哮喘患者中的胸部CT中，HU值較低的區(qū)域可提示空氣滯留?？諝鉁艨梢远喾N方法進(jìn)行量化，常用的有在呼氣末(功能殘氣量)行胸部CT掃描，低于某一個(gè)確定的HU單位的區(qū)域或功能殘氣量和用力肺活量之比來(lái)定義空氣滯留[10-11]。BUSACKER等[11]的研究中，在功能殘氣量時(shí)(FRC)對(duì)嚴(yán)重哮喘患者行CT掃描，將低于-850 HU的區(qū)域超過(guò)肺組織的9.66%時(shí)定義為空氣滯留?？諝鉁糇鳛橄臍獾捞卣髦唬煞从承獾雷枞?，哮喘患者肺功能損害與空氣滯留密切相關(guān)，且有空氣滯留的哮喘患者更可能有哮喘急性加重[11-12]。

1.2 CT用于評(píng)價(jià)氣道重塑

氣道重塑是哮喘的重要特征，是氣道炎癥反復(fù)發(fā)作和修復(fù)的結(jié)果,在胸部HRCT中常顯示為支氣管壁增厚[13]。氣道重塑可致氣道的結(jié)構(gòu)性和功能性改變，結(jié)構(gòu)性改變包括平滑肌細(xì)胞肥大增生、炎性細(xì)胞浸潤(rùn)、杯狀細(xì)胞增生等；功能性改變包括氣道痙攣、可逆性減弱、氣道高反應(yīng)性加重和黏液分泌增加，致使氣流受限[14-15]。哮喘患者氣道壁明顯比健康者厚；在哮喘患者輕中重度亞組分析中，重度哮喘患者的WT大于輕中度患者，但在輕中度患者之間WT差別卻并不明顯，且WT與支氣管擴(kuò)張劑后FEV1占預(yù)計(jì)值的百分比(FEV1%Pre)呈負(fù)相關(guān)而與支氣管擴(kuò)張劑前后FEV1%Pre的變化值呈正相關(guān)[16-18]。此外，胸部CT還可通過(guò)識(shí)別氣道壁厚度來(lái)評(píng)估支氣管熱成形術(shù)的治療效果[19]。

根據(jù)氣道炎癥的類(lèi)型，可將哮喘分為1型(Th2-low)和2型(Th2-high)。2型哮喘以血和氣道嗜酸性粒細(xì)胞增多為特征，吸入的過(guò)敏原、微生物等與氣道上皮相互作用，從而導(dǎo)致胸腺基質(zhì)淋巴生成素(TSLP)、IL-25和IL-33等炎癥介質(zhì)的激活，進(jìn)而激活I(lǐng)L-4、IL-5、IL-13等細(xì)胞因子[20-21]。IL-5主要的生物學(xué)作用包括嗜酸性粒細(xì)胞的成熟、存活及氣道內(nèi)募集；而IL-4和IL-13則更具有多效性，與嗜酸性粒細(xì)胞的募集、杯狀細(xì)胞的增生、黏液分泌、平滑肌的收縮和氣道高反應(yīng)性均有關(guān)[20-22]。氣道重塑的過(guò)程可能與氣道嗜酸性粒細(xì)胞炎癥相關(guān)，經(jīng)支氣管鏡行氣道壁活檢發(fā)現(xiàn)2型哮喘患者氣道基底膜厚度增加[23-24]。且在INOUE等[24]的研究中，嗜酸性粒細(xì)胞哮喘組比起非嗜酸性粒細(xì)胞哮喘組有更大的管壁面積和更小的氣道管腔面積，痰中嗜酸性粒細(xì)胞計(jì)數(shù)與管壁面積呈正相關(guān)。

1.3 CT用于評(píng)價(jià)黏液阻塞

黏液阻塞是哮喘患者發(fā)生氣道阻塞的重要原因，可用胸部CT來(lái)識(shí)別。具體來(lái)說(shuō)，將黏液阻塞識(shí)別為氣道管腔內(nèi)的混濁區(qū)域，與相鄰血管相比，黏液阻塞的密度較低，主要見(jiàn)于亞節(jié)段氣道，表現(xiàn)為局灶性或分支性混濁；與健康者相比，哮喘患者的黏液阻塞較多，且黏液較多者多見(jiàn)于2型哮喘患者[25]。在另一項(xiàng)研究[26]中有痰嗜酸性粒細(xì)胞的哮喘患者100%存在黏液堵塞，無(wú)痰嗜酸性粒細(xì)胞的哮喘患者僅有36%存在黏液堵塞，提示氣道黏液分泌與嗜酸性粒細(xì)胞炎癥相關(guān)。

2 超極化惰性氣體吸入MRI在評(píng)價(jià)哮喘中的應(yīng)用

MRI相對(duì)于CT來(lái)說(shuō)具有無(wú)放射性的優(yōu)點(diǎn)，傳統(tǒng)的MRI是基于質(zhì)子(1H)成像，但由于肺部多為空氣，質(zhì)子密度較低，故而成像較差。此外，肺內(nèi)大量的空氣—組織界面也會(huì)產(chǎn)生明顯的磁場(chǎng)畸變和易感性偽影，進(jìn)一步減弱了肺MR1H信號(hào)。超極化惰性氣體吸入克服了肺部低質(zhì)子密度的問(wèn)題，從而使得肺部可MRI成像。目前常采用的超極化惰性氣體有氦-3(3He)和氙-129(129Xe)，3He的成像較為清晰，但其目前在地球上短缺；而129Xe有較好的自然豐度，且能溶解于肺部的血液中，隨著研究的進(jìn)展，129Xe MRI或可實(shí)現(xiàn)肺部氣體交換功能的檢測(cè)[27]。除了這兩種惰性氣體，也有使用其他氣體行肺MRI成像的研究，如增強(qiáng)氧和氟化氣體等[28-29]。

2.1 MRI用于評(píng)價(jià)通氣缺陷

目前，3He最常用于肺部惰性氣體吸入。由受試者從一個(gè)混合了超極化3He和醫(yī)用氮的袋子中吸入氣體，屏息8～15 s并立即MRI成像。健康者吸入超極化3He后行MRI會(huì)產(chǎn)生均勻的信號(hào)，這表明肺部所有區(qū)域都參與了同等的通氣，而在哮喘患者的肺部可觀(guān)察到相對(duì)于周?chē)鷧^(qū)域信號(hào)減弱或沒(méi)有信號(hào)的區(qū)域，即為局灶性通氣缺陷[30]。傳統(tǒng)的觀(guān)點(diǎn)認(rèn)為哮喘是一種具有高度可逆性氣道阻塞的動(dòng)態(tài)疾病，但觀(guān)察哮喘進(jìn)展性和持續(xù)性的研究[30-32]表明，隨著時(shí)間推移，患者許多氣道缺陷在同一部位持續(xù)出現(xiàn)。在一項(xiàng)跨度為6年的隨訪(fǎng)中[30]，73%(11例中的8例)參與者通氣缺陷在肺的同一位置，其他3例參與者相同位置MRI通氣缺陷也表現(xiàn)出加重；55%(11例中的8例)參與者的出現(xiàn)肺功能不可逆，這提示哮喘患者肺部由于氣道重塑肺內(nèi)的某些通氣缺陷可能長(zhǎng)期存在。

2.2 MRI用于評(píng)價(jià)肺的微觀(guān)結(jié)構(gòu)

受試者吸入的超極化惰性氣體在肺部會(huì)發(fā)生彌散運(yùn)動(dòng)，這種彌散運(yùn)動(dòng)可用表觀(guān)彌散系數(shù)(ADC)來(lái)衡量。正常肺泡壁限制氣體的擴(kuò)散，而肺泡增大或肺泡壁破壞的區(qū)域則允許擴(kuò)散增加，ADC值較高。多數(shù)哮喘患者可有局灶性ADC值升高，這提示哮喘患者肺內(nèi)局部的肺泡或末端支氣管的破壞[29,33]。

2.3 MRI用于指導(dǎo)哮喘的治療

氣道炎癥和平滑肌功能障礙均可導(dǎo)致局灶性通風(fēng)缺陷，可單獨(dú)或同時(shí)發(fā)生。通過(guò)吸入支氣管擴(kuò)張劑(如沙丁胺醇)前后3He MRI成像對(duì)比可特異性識(shí)別呼吸道疾病的平滑肌功能障礙部位，平滑肌功能障礙部位的通氣缺陷多數(shù)對(duì)是支氣管擴(kuò)張劑反應(yīng)性的，而氣道炎癥未控制的部位則對(duì)支氣管擴(kuò)張劑反應(yīng)較差。通過(guò)MRI提供的炎性與非炎性成分區(qū)域信息，可指導(dǎo)抗炎治療到達(dá)特定氣道，而觀(guān)察到的平滑肌功能障礙的區(qū)域則可被用來(lái)指導(dǎo)支氣管熱成形術(shù)[34-35]。通氣缺陷可用于評(píng)估哮喘的控制程度和哮喘患者的生活質(zhì)量，通氣缺陷百分比(VDP)在哮喘未控制時(shí)增加，在哮喘控制時(shí)減少[36-37]。SVENNINGSEN等[38]報(bào)道了1例嚴(yán)重哮喘患者，在Dupilumab(一種可以阻斷IL-4/IL-13的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的單克隆抗體)治療后，3He MRI通氣缺陷顯著改善并恢復(fù)正常。另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中使用3He MRI來(lái)量化嚴(yán)重哮喘患者在支氣管熱成形術(shù)后的局部通氣變化，通氣缺陷在支氣管熱形成術(shù)后較早時(shí)間呈現(xiàn)增加狀態(tài)，但經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，通氣缺陷減少[39]。

3 結(jié)語(yǔ)

CT和MRI已被證明在評(píng)估哮喘中是有效的，兩種成像方式都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。具體而言，CT可提供更高的圖像分辨率和以HU為單位易于解釋的X射線(xiàn)衰減，通過(guò)肺部組織的密度差異，可識(shí)別局部的空氣滯留和黏液阻塞；且可以利用CT的后處理重建支氣管樹(shù)的三維成像，易于評(píng)價(jià)氣道重塑，但它會(huì)使患者暴露于電離輻射下。MRI的分辨率通常略低，但它可以用作為CT成像的替代品，以限制電離輻射對(duì)患者的照射；同時(shí)可較好地反應(yīng)局部氣道的通氣異質(zhì)性；利用ADC也可評(píng)價(jià)哮喘患者局部微觀(guān)結(jié)構(gòu)變化；并且隨著對(duì)129Xe超極化的研究進(jìn)展，肺部MRI或可實(shí)現(xiàn)肺部氣體彌散功能的可視化呈現(xiàn)。