張春霞 董萍 張美樂(lè) 劉麗 楊偉振

[摘要]慢性阻塞性肺疾病是一種臨床常見(jiàn)病，肺功能檢查作為診斷慢性阻塞性肺疾病（COPD）的金標(biāo)準(zhǔn)，存在重癥患者配合欠佳難以完成檢查等問(wèn)題。CT檢查具有較高分辨率，能較好顯示COPD患者肺部的主要病變及其繼發(fā)征象，然而，常規(guī)CT檢查主要依靠放射科醫(yī)生主觀評(píng)估，受個(gè)人經(jīng)驗(yàn)等影響較大，且無(wú)法對(duì)COPD患者肺氣腫等病變進(jìn)行具體量化，隨著影像學(xué)檢查技術(shù)及計(jì)算機(jī)后處理技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多學(xué)者對(duì)CT定量測(cè)量展開(kāi)了研究，CT定量測(cè)量在顯示肺氣腫病變及小氣道方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，并能對(duì)患者的并發(fā)癥進(jìn)行詳細(xì)評(píng)估，實(shí)現(xiàn)了從肉眼觀察到定量評(píng)估的轉(zhuǎn)換，本文將從CT定量測(cè)量在COPD中的應(yīng)用展開(kāi)綜述，探討其診斷及臨床應(yīng)用價(jià)值。

[關(guān)鍵詞]慢性阻塞性肺疾病;CT定量;肺氣腫;小氣道;小血管截面積

[中圖分類(lèi)號(hào)]R563??? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A??? [文章編號(hào)]2095-0616（2022）02-0054-04

Research progress of quantitative computed tomographic measurement in chronic obstructive pulmonary disease

ZHANG Chunxia1??? DONG Ping1??? ZHANG Meile1??? LIU Li2??? YANG Weizhen2

l.Mudanjiang Medical University，Heilongjiang，Mudanjiang 157011，China;2. Department of Radiology，Hongqi Hospital Afiliated to Mudanjiang Medical University，Heilongjiang，Mudanjiang 157000，China

[Abstract] Chronic obstructive pulmonary disease （COPD）is a common clinical disease. As a gold standard for diagnosing COPD，pulmonary function examination has some problems，such as poor cooperation of severe patients and difficulty in completing the examination. CT examination has high resolution，which can better display the main pulmonary lesions and their secondary signs in patients with COPD. However，conventional CT examination mainly relies on subjective evaluation of radiologists，which is greatly influenced by personal experience，and cannot quantify emphysema and other lesions in patients with COPD. With the continuous development of imaging examination technology and computer post-processing technology，more scholars have studied the quantitative computed tomographic （QCT）measurement，which has unique advantages in displaying emphysema and small airway，and can evaluate the complications of patients in detail，thus realizing the transition from naked eye observation to quantitative evaluation. This article will summarize the application of QCT measurement in COPD and discuss its diagnostic and clinical application value.

[Key words] Chronic obstructive pulmonary disease;CT quantification;Emphysema;Small airway;Minimum cross-sectional area of blood vessel

慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）是一種常見(jiàn)的異質(zhì)性疾病，一般是由長(zhǎng)期接觸有毒顆?；驓怏w引起的氣道和/或肺泡異常所致，并受到宿主因素（如肺發(fā)育異常）的影響，以持續(xù)的呼吸道癥狀為主要特征[1]。COPD患者嚴(yán)重的癥狀及并發(fā)癥使其致殘率及病死率進(jìn)一步增加。GOLD 2020版指出隨著發(fā)展中國(guó)家吸煙率升高和高收入國(guó)家老齡化加劇，預(yù)計(jì)COPD的發(fā)病率在未來(lái)40年仍會(huì)繼續(xù)上升，至2060年每年可能有超過(guò)540萬(wàn)人死于COPD及其相關(guān)疾病[2]。因此，COPD 的早期診斷及治療尤為重要。隨著影像學(xué)技術(shù)及計(jì)算機(jī)后處理技術(shù)不斷發(fā)展，加上CT定量測(cè)量具有客觀性及無(wú)創(chuàng)性等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越多的學(xué)者進(jìn)行了CT定量測(cè)量的研究。

COPD的主要病理改變包括兩個(gè)方面：①外周氣道的反復(fù)損傷、修復(fù)以及氣道重構(gòu)。②COPD炎癥損傷導(dǎo)致肺實(shí)質(zhì)破壞，并進(jìn)一步降低肺彈性回縮能力[3]，而肺實(shí)質(zhì)的破壞形成肺氣腫[4]。氣道的反復(fù)損傷、修復(fù)以及肺實(shí)質(zhì)的破壞是導(dǎo)致患者氣流受限的主要原因，疾病后期，隨著病情逐漸加重及血流動(dòng)力學(xué)改變，患者常會(huì)發(fā)生一系列并發(fā)癥，肺動(dòng)脈高壓是COPD病程中常見(jiàn)的并發(fā)癥之一，嚴(yán)重威脅著患者的生命健康，與生存期縮短和醫(yī)療需求增加直接相關(guān)聯(lián)[5]。CT定量測(cè)量可以用來(lái)評(píng)估肺氣腫病變、氣道重構(gòu)以及肺心病的病變，對(duì)臨床COPD的診治具有重要價(jià)值。

1??? 肺氣腫的CT定量測(cè)量

1.1??? 視覺(jué)評(píng)估法

COPD患者肺實(shí)質(zhì)的破壞主要包括細(xì)胞外基質(zhì)破壞，末梢細(xì)支氣管遠(yuǎn)端空腔樣擴(kuò)大以及肺泡壁的廣泛破壞[6]，這在CT上表現(xiàn)為肺實(shí)質(zhì)內(nèi)的低衰減區(qū)。早期，有國(guó)外學(xué)者采用視覺(jué)評(píng)估法來(lái)評(píng)估肺氣腫及肺實(shí)質(zhì)的破壞程度[7-8]，認(rèn)為視覺(jué)評(píng)估與肺功能檢查及病理分級(jí)存在相關(guān)關(guān)系，可以作為是否存在肺氣腫的篩查工具。但視覺(jué)評(píng)估往往因人而異，具有較強(qiáng)的主觀性并受到放射科醫(yī)生工作經(jīng)驗(yàn)的影響。

1.2??? 閾值法

隨后有學(xué)者根據(jù)肺氣腫在CT上表現(xiàn)為低衰減區(qū)這一原理，采用閾值法對(duì)肺氣腫進(jìn)行了定量測(cè)量，認(rèn)為低于閾值的區(qū)域?yàn)榉螝饽[區(qū)并計(jì)算肺氣腫體積占全肺體積的百分比（low attenuation area percentage，LAA%）。目前，多數(shù)學(xué)者采用-950HU 作為閾值[9-10]，研究表明LAA%與COPD肺功能指標(biāo)具有較好的相關(guān)性[11-12]。

1.3??? 體素法

在閾值法的基礎(chǔ)上又提出采用體素法測(cè)量肺氣腫，體素法相較于閾值法不僅能夠進(jìn)行肺氣腫的CT定量測(cè)量，同時(shí)能夠獲得功能性小氣道疾?。╢unctional small airways disease，F(xiàn)SAD）和肺氣腫在每個(gè)患者中所占的具體比重，并能診斷疾病的嚴(yán)重程度和表型。Galban等[13]在對(duì)194名患者的數(shù)據(jù)進(jìn)行研究后得出結(jié)論，認(rèn)為在COPD的疾病進(jìn)展過(guò)程中，小氣道功能疾病的出現(xiàn)早于肺氣腫。

總之，CT定量測(cè)量不斷發(fā)展，為臨床醫(yī)生提供更豐富的信息，在COPD的診斷、分期以及隨診中起到重要作用。

2??? 支氣管病變的CT定量測(cè)量

2.1??? 小氣道概念及病理改變

COPD支氣管的改變主要發(fā)生在小氣道，小氣道這一概念最早由加拿大病理學(xué)家Hogg等[14]提出，Hogg等認(rèn)為COPD的阻塞主要發(fā)生在2 mm以下的（即小氣道）氣道內(nèi)，其形態(tài)學(xué)上表現(xiàn)為不同程度的阻塞、纖維化及黏液栓形成。崔立偉等[4]提出對(duì)小氣道病變的影像學(xué)研究主要包括：直接測(cè)量氣道壁厚度以及通過(guò)測(cè)量氣體潴留間接反映小氣道病變情況，采用呼氣相與吸氣相平均肺密度比值（E/I MLD）可以更好地鑒別導(dǎo)致氣體潴留的原因。

2.2??? 氣道壁測(cè)量從二維向三維的轉(zhuǎn)換

隨著CT技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展，氣道壁厚度的測(cè)量也得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。氣道壁厚度的測(cè)量最早是在二維圖像上進(jìn)行，且早期測(cè)量多集中在大氣道的研究上，國(guó)內(nèi)學(xué)者較多測(cè)量右肺上葉尖段支氣管及其亞段支氣管的管壁厚度[11，15]，原因之一是右肺上葉支氣管走行較為垂直且受呼吸及心臟搏動(dòng)偽影影響較小。目前多采用三維支氣管樹(shù)重建進(jìn)行小氣道的自動(dòng)測(cè)量，它可以實(shí)現(xiàn)第5級(jí)乃至第6級(jí)支氣管的測(cè)量，然而，不同學(xué)者描述氣道壁尺寸采取的方法不同，導(dǎo)致出現(xiàn)的結(jié)果并不一致[9，16]。為了規(guī)范，后又提出了Pi10的標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)量參數(shù)，Pi10是測(cè)量?jī)?nèi)周長(zhǎng)為10 mm的氣道面積的平方根[17]。氣道壁厚度隨著疾病的加重也會(huì)變化，鐘景良等[18]對(duì)59例COPD急性加重期患者進(jìn)行了小氣道結(jié)構(gòu)及功能的研究，分別于入院24 h內(nèi)、出院前1 d、出院后8 d及出院后21 d進(jìn)行了氣道壁厚度測(cè)量及氣道功能檢查，認(rèn)為脈沖震蕩、高分辨CT代表的小氣道功能、結(jié)構(gòu)指標(biāo)隨病情恢復(fù)而明顯改善，可以更好地評(píng)價(jià)急性加重期的治療策略。

隨著CT技術(shù)不斷發(fā)展，氣道的測(cè)量實(shí)現(xiàn)了從二維到三維的轉(zhuǎn)換，克服了二維測(cè)量截面與被測(cè)支氣管不垂直從而引起測(cè)量誤差的問(wèn)題，能夠在軟件輔助的情況下進(jìn)行支氣管任意位置且垂直于氣道的自動(dòng)測(cè)量，測(cè)量的氣道級(jí)別可以達(dá)到5級(jí)甚至6級(jí)，更能真實(shí)反映COPD小氣道的變化。

3??? 小血管面積的CT定量測(cè)量

3.1??? COPD小血管病理改變

肺血管改變是COPD特征性改變。COPD患者肺血管改變與內(nèi)皮功能障礙密切相關(guān)。在煙霧、炎癥、低氧等因素刺激下，肺血管內(nèi)皮細(xì)胞功能紊亂，發(fā)生平滑肌細(xì)胞增生肥大，成纖維細(xì)胞表型改變等，導(dǎo)致肺血管結(jié)構(gòu)重塑、管壁增厚、管腔狹窄甚至閉塞[19]。Jo等[20]研究發(fā)現(xiàn)吸煙與肺小血管橫斷面積百分比（percentage of cross-sectional area of small pulmonary vessels for the lung area，%CSA）及動(dòng)脈粥樣硬化之間存在因果關(guān)系，動(dòng)脈粥樣硬化、年齡、吸煙年限以及輕度氣流受限等是吸煙者小肺血管破壞的獨(dú)立預(yù)測(cè)因素。

3.2??? 小血管橫截面積對(duì)COPD及肺動(dòng)脈高壓的評(píng)估

國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)COPD小血管橫截面積進(jìn)行了研究，王之悅等3采用了ROC曲線評(píng)估%CSA<5和%CSA 5～10在診斷COPD方面的預(yù)測(cè)效果，認(rèn)為%CSA<5在診斷COPD方面具有更好的預(yù)測(cè)效果（當(dāng)%CSA<5取最佳閾值為0.65%時(shí)，敏感度和特異度分別為88%和71%）。Jo等[20]通過(guò)比較COPD吸煙組和健康對(duì)照非吸煙組之間的%CSA，認(rèn)為吸煙者和非吸煙者平均%CSA<5有明顯差異，且每年吸煙的包數(shù)與%CSA<5顯著相關(guān)。Rahaghi等[22]研究表明，CT測(cè)量的吸煙者肺部小血管的喪失與組織學(xué)定量的血管橫截面積的減少有顯著相關(guān)性。袁小涵等[23]將123例COPD患者分為肺動(dòng)脈高壓組以及無(wú)肺動(dòng)脈高壓組，并進(jìn)行了兩組的%CSA比較，認(rèn)為COPD合并肺動(dòng)脈高壓組的%CSA<5小于不合并肺動(dòng)脈高壓組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，%CSA<5可以作為評(píng)估COPD患者是否合并肺動(dòng)脈高壓的一個(gè)指標(biāo)。以上學(xué)者均采用二維方法進(jìn)行了肺小血管橫斷面積的CT定量測(cè)量，與三維血管測(cè)量方法相比，缺乏整體性及三維觀。曹憲憲等[24]采用了基于三維定量算法自動(dòng)提取并分割肺血管，計(jì)算COPD患者肺內(nèi)血管體積（intrapulmonary vascular volume，IPVV），并進(jìn)行了呼吸雙相IPVV與肺功能的相關(guān)性分析，認(rèn)為全肺及各肺葉吸氣相IPVV與第一秒用力呼氣容積（FEV）/用力肺活量（FVC）呈負(fù)相關(guān)，呼氣相IPVV與FEV/FVC及FEFV%呈負(fù)相關(guān)，雙氣相CT可用于定量評(píng)估COPD患者IPVV及呼吸狀態(tài)下肺血管的變化量，同時(shí)可為評(píng)估COPD呼氣氣流阻塞程度提供更多信息。

國(guó)內(nèi)外也有學(xué)者[25-26]通過(guò)CT測(cè)量大血管直徑相關(guān)參數(shù)來(lái)評(píng)估COPD患者是否伴發(fā)肺動(dòng)脈高壓，Wells等[27]通過(guò)一項(xiàng)多中心的觀察性試驗(yàn)得出結(jié)論：肺動(dòng)脈直徑與主動(dòng)脈直徑之比（PA：A）>1與嚴(yán)重的COPD急性加重相關(guān)。Kayawake等[28]通過(guò)比較肺動(dòng)脈高壓組與對(duì)照組的肺動(dòng)脈直徑以及平均肺動(dòng)脈壓，認(rèn)為肺動(dòng)脈高壓患者主肺動(dòng)脈直徑增寬，且與平均肺動(dòng)脈壓相關(guān)。由此可見(jiàn)CT在COPD相關(guān)肺動(dòng)脈高壓的診斷中發(fā)揮著重要作用。

采用測(cè)量%CSA評(píng)估COPD是否合并肺動(dòng)脈高壓具有潛在價(jià)值，可能的生理機(jī)制如下：①COPD 患者肺實(shí)質(zhì)破壞，肺組織過(guò)度膨脹，導(dǎo)致肺泡伴行的肺小血管受到擠壓、破壞，使肺小血管受到擠壓、破壞，肺小血管數(shù)量減少[29]。②COPD患者肺部反復(fù)炎癥刺激、慢性缺氧、酸中毒導(dǎo)致血管內(nèi)皮功能失調(diào)，使肺小動(dòng)脈痙攣、破壞及重塑[30]。COPD患者伴發(fā)的往往是輕到中度的肺動(dòng)脈高壓[31]，此時(shí)肺大血管的變化尚不明顯，因此有學(xué)者[23囪認(rèn)為肺小血管的變化理論上可以更早期對(duì)COPD是否伴發(fā)肺動(dòng)脈高壓進(jìn)行診斷與評(píng)估。

肺小血管橫斷面積的測(cè)量由二維測(cè)量逐漸轉(zhuǎn)向三維測(cè)量，作為COPD病變中的一種特征性改變，%CSA可以間接評(píng)價(jià)肺血管床的改變。外周肺血管橫截面積%CSA的測(cè)量不需要特殊的CT技術(shù)，也不需要特殊的計(jì)算機(jī)圖像分析軟件。因此，臨床上可以利用常規(guī)肺CT圖像進(jìn)行肺小血管改變的評(píng)估。

總之，CT定量測(cè)量可以有效的對(duì)肺實(shí)質(zhì)破壞、小氣道的改變以及肺小血管的改變進(jìn)行評(píng)估，從而幫助臨床醫(yī)生及時(shí)發(fā)現(xiàn)病變并及早干預(yù)及治療。

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