楊曉娜,高 婷,周嘉鑫,孫 瀟,張懷瑢,王一帆,朱 力*

(1.寧夏醫(yī)科大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院,寧夏 銀川 750004;2.寧夏醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院放射科,寧夏 銀川 750003)

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)表現(xiàn)為氣流受限及持續(xù)呼吸道癥狀,其嚴(yán)重并發(fā)癥可進(jìn)一步增加致殘率和死亡率[1],已成為全球第三大常見(jiàn)死因[2-3]。近年研究[4]發(fā)現(xiàn),COPD相關(guān)定量CT參數(shù)可反映其嚴(yán)重程度及病程進(jìn)展,且與肺功能相關(guān)。本研究觀察COPD患者CT定量指標(biāo)改變及其與肺功能指標(biāo)的關(guān)系。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 回顧性收集自2018年1月―2022年12月未經(jīng)治療的99例穩(wěn)定期COPD[5]患者,年齡31～84歲、平均(64.6±11.8)歲;均于胸部CT后2周內(nèi)接受肺功能檢查,隨訪間隔時(shí)間均大于2年。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)(KYLL-2023-0486)。

1.2 肺功能指標(biāo) 使用德國(guó)Master ScreenMS Diffusion肺功能儀。測(cè)試通氣功能后,囑患者吸入沙丁胺醇400 μg,于其后第15 min檢測(cè)第1秒用力呼氣容積(forced expiratory volume in one second, FEV1)、用力肺活量(forced vital capacity, FVC)及二者比值(FEV1/FVC)和FEV1率(FEV1expressed as percent predicted, FEV1%)。根據(jù)首檢時(shí)吸入支氣管舒張劑后的FEV1%評(píng)估肺功能GOLD分級(jí)。

1.3 CT檢查及定量分析 采用Philips Brilliance iCT 256層螺旋CT儀。囑患者仰臥,于吸氣末屏氣狀態(tài)下接受全肺掃描;掃描參數(shù):管電壓120 kV,曝光量106 mAs,探測(cè)器準(zhǔn)直128 mm×0.625 mm,機(jī)架旋轉(zhuǎn)時(shí)間0.5 s,螺距0.993,矩陣512×512。以標(biāo)準(zhǔn)算法重建圖像,層厚、層間距均為1.5 mm,以DICOM格式存儲(chǔ)并上傳至圖像后處理工作站(AVIEW,時(shí)邁智能科技有限公司),經(jīng)定量分析獲得全肺容積參數(shù)和肺氣腫參數(shù),即小于-950 HU的低衰減區(qū)百分比(low-attenuation areas less than -950 percentage,LAA%)(圖1)。按照文獻(xiàn)[6]方法以-750 HU閾值提取肺血管,利用區(qū)域生長(zhǎng)和加權(quán)最小生成樹(shù)算法結(jié)合方向向量場(chǎng)將初始血管細(xì)化為肺血管結(jié)構(gòu)。重建肺血管后,于距離胸膜表面(lung surface area, LSA)6 mm處[7]獲得血管參數(shù),包括肺血管總計(jì)數(shù)與肺表面積比值(total number of vessels per 1cm2of lung surface area, Ntotal/LSA)、截面積<5 mm2的肺血管計(jì)數(shù)與肺表面積比值(total number of vessels with area less than 5 mm2per 1 cm2of lung surface area, N<5 mm2/LSA)、肺總血管體積(total blood vessel volume, TBV)、截面積<5 mm2的肺小血管體積(blood vessel volume in vessels less than 5 mm2in cross-section, BV5)及小血管體積比值(BV5/TBV)。氣道測(cè)量參數(shù),包括理論氣道內(nèi)周長(zhǎng)為10 mm的管壁面積平方根[8](the square root of the wall area of a hypothetical airway with a 10 mm internal perimeter, Pi10)、全肺氣道壁體積、第5與第6級(jí)小氣道Pi10、壁厚及壁面積百分比(wall area percentage, WA%),并根據(jù)體表面積(body surface area, BSA)對(duì)所獲定量參數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。由2名具有5年以上工作經(jīng)驗(yàn)的影像科醫(yī)師共同核對(duì)數(shù)據(jù),分析異常值并刪除缺失值。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 使用SPSS 26.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。以±s描述正態(tài)分布計(jì)量資料,采用單因素方差分析進(jìn)行多組間比較,以配對(duì)t檢驗(yàn)比較首檢和隨訪肺功能指標(biāo)及CT參數(shù);以中位數(shù)(上下四分位數(shù))描述偏態(tài)分布計(jì)量資料,采用Kruskal-WasllisH檢驗(yàn)進(jìn)行多組間比較;采用Bonferroni法進(jìn)行事后比較。以例(%)描述計(jì)數(shù)資料,多組間行χ2檢驗(yàn)。采用Pearson相關(guān)性分析檢驗(yàn)CT定量參數(shù)與肺功能指標(biāo)的相關(guān)性,以│r│≥0.4為存在線性相關(guān)。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 基本資料 肺功能檢測(cè)顯示36例FEV1%≥80% (GOLD 1級(jí),氣流輕度受限,A組),37例50%≤FEV1%<80% (GOLD 2級(jí),氣流中度受限,B組);以18例30%≤FEV1%<50% (GOLD 3級(jí))和8例FEV%<30% (GOLD 4級(jí))為氣道明顯受限(C組)。各組患者性別、年齡、BMI及吸煙史差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05,表1)。

2.2 肺功能指標(biāo) 首檢及隨訪中,B、C組肺功能指標(biāo)FVC、FEV1及FEV1%預(yù)計(jì)值,以及C組FEV1/FVC%均低于A組(P均<0.05);C組肺功能指標(biāo)FEV1、FEV1%預(yù)計(jì)值及FEV1/FVC均低于B組(P均<0.05)。見(jiàn)表2。

表2 99例COPD患者首檢及隨訪肺功能指標(biāo)比較

2.3 CT定量參數(shù)

2.3.1 氣道參數(shù) 首檢和隨訪中,各組全肺容積差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05);LAA%隨氣流受限程度加重而升高、Pi10隨氣流受限程度加重而升高(P均<0.05);B、C組全肺氣道壁體積均高于A組(P均<0.05),而B(niǎo)、C組間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05);各組間第5級(jí)和6級(jí)氣道Pi10、氣道壁厚和氣道WA%差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)。見(jiàn)表3。

表3 不同程度氣流受限 COPD患者首檢及隨訪CT定量氣道參數(shù)比較

2.3.2 肺血管參數(shù) 首檢和隨訪時(shí),B、C組Ntotal/LSA及N<5 mm2/LSA均低于A組(P均<0.05),而B(niǎo)、C組間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)。各組TBV、BV5及BV5/TBV差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)。詳見(jiàn)表4。

表4 COPD不同程度氣流受限組間首檢及隨訪CT定量肺血管參數(shù)比較

2.4 CT定量參數(shù)與肺功能指標(biāo)的相關(guān)性 COPD患者全肺容積與FVC呈正相關(guān)(r=0.41,P<0.05),LAA%與FEV1%及FEV1/FVC呈負(fù)相關(guān)(r=-0.55、-0.70,P均<0.001),Pi10與FVC、FEV1及FEV1%呈負(fù)相關(guān)(r=-0.42、-0.41、-0.41,P均<0.001),全肺氣道壁體積與FVC(r=-0.40,P<0.001)和FEV1%(r=-0.42,P=0.020)呈負(fù)相關(guān)。Ntotal/LSA與FVC、FEV1及FEV1%呈正相關(guān)(r=0.45、0.43、0.42、P均<0.001);N<5 mm2/LSA與FVC及FEV1呈正相關(guān)(r=0.46、0.43,P均<0.001)。

2.5 縱向變化 隨訪中各組肺功能FVC、FEV1及FEV1/FVC,以及CT定量指標(biāo)Ntotal/LSA及N<5 mm2/LSA均低于首檢(P均<0.05);各組LAA%、Pi10及全肺氣道壁體積均高于首檢(P均<0.05)。見(jiàn)圖2。首診全肺容積、TBV、BV5、BV5/TBV以及第5級(jí)氣道壁面積百分比與隨訪結(jié)果差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05),但各組趨勢(shì)不通。各組隨訪與首檢第5級(jí)和6級(jí)氣道Pi10、壁厚及第6級(jí)氣道壁面積百分比差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)。

圖2 各組COPD患者CT定量參數(shù)縱向變化 A.Ntotal/LSA; B.N<5 mm2/LSA; C.Pi10; D.全肺氣道壁體積; E.LAA%

3 討論

COPD為進(jìn)行性疾病,肺功能隨病程進(jìn)展逐漸下降[9-10]。本研究隨訪結(jié)果顯示,肺功能FVC、FEV1、FEV1/FVC均較前降低,提示病程進(jìn)展,但難以客觀反映疾病嚴(yán)重程度;利用定量CT指標(biāo)可動(dòng)態(tài)觀察氣道、血管等肺內(nèi)細(xì)微結(jié)構(gòu),為評(píng)估疾病進(jìn)展提供客觀依據(jù)。

長(zhǎng)期缺氧、慢性炎癥等可使肺血管收縮、重構(gòu)。隨COPD進(jìn)展,肺組織遠(yuǎn)端血管收縮伴血管床破壞、減少,隨之出現(xiàn)肺動(dòng)脈高壓[11-12],肺組織近端血管增寬、容積增加。本研究隨訪結(jié)果顯示,Ntotal/LSA、N<5 mm2/LSA與首檢相比呈下降趨勢(shì),并與肺功能呈一定程度正相關(guān)(r=0.45、0.46,P均<0.05);而肺血管體積指標(biāo)(TBV、BV5、BV5/TBV)小于首檢,與ESTéPAR等[13]的結(jié)果一致。

隨著肺實(shí)質(zhì)被破壞,肺泡和小氣道附著喪失、肺彈性回縮減少,可致肺氣腫及氣道重塑[14]。LAA%可反應(yīng)肺氣腫程度。本研究間隔2年進(jìn)行隨訪,發(fā)現(xiàn)未經(jīng)治療COPD患者LAA%較首檢上升,且與肺功能結(jié)果呈負(fù)相關(guān),符合既往研究[15]所見(jiàn)。除肺氣腫外,COPD還可發(fā)生氣道重塑導(dǎo)致持續(xù)氣流受限,氣道壁組織增厚與其進(jìn)展密切相關(guān)[16]。Pi10可衡量氣道壁厚度并準(zhǔn)確檢測(cè)氣道重塑。CHARBONNIER等[17]報(bào)道,隨訪顯示COPD 患者Pi10和全肺氣道壁體積與首檢相比呈增大趨勢(shì);本研究結(jié)果與之相符。

本研究發(fā)現(xiàn),相比A組,B、C組首檢與隨訪所獲LAA%、Pi10、全肺氣道壁體積、Ntotal/LSA及N<5 mm2/LSA等CT定量參數(shù)均存在差異,其中LAA%及Pi10差異隨氣流受限程度而升高,而B(niǎo)、C組間全肺氣道壁體積、Ntotal/LSA及N<5 mm2/LSACT等參數(shù)結(jié)果無(wú)明顯差異,支持COPD早期階段肺功能下降比晚期更為迅速[18]的觀點(diǎn);且氣道、血管炎癥和肺氣腫所致肺實(shí)質(zhì)破壞均可使肺部CT測(cè)值呈非線性變化,符合COPD具有高度異質(zhì)性的特點(diǎn)[19]。

綜上,定量CT參數(shù)LAA%、Ntotal/LSA、N<5 mm2/LSA、Pi10及全肺氣道壁體積能較好地反映COPD所致氣道和血管縱向變化,并與肺功能指標(biāo)相關(guān)。但本研究為單中心回顧性觀察,樣本量較小且僅針對(duì)吸氣相胸部CT,有待進(jìn)一步完善。

利益沖突:全體作者聲明無(wú)利益沖突。

作者貢獻(xiàn):楊曉娜查閱文獻(xiàn)、統(tǒng)計(jì)分析、撰寫文章;高婷研究實(shí)施、數(shù)據(jù)分析;周嘉鑫圖像處理;孫瀟圖像分析;張懷瑢圖像分析;王一帆修改文章;朱力研究設(shè)計(jì)、指導(dǎo)、審閱文章。