支气管哮喘的影像学诊断进展

邹利光 戚跃勇

支气管哮喘(bronchial asthma，以下简称哮喘)是由多种细胞和细胞因子参与的气道慢性炎症和高反应性疾病。在易感者中此种炎症可引起喘息、气促、胸闷和咳嗽等症状反复发作，并常伴有广泛而多变的肺内气流受限，疾病发作可自然缓解或经治疗缓解［1-3］。哮喘是常见的慢性气道疾病，各年龄段均可发病，未控制的患者可严重影响日常生活，甚至可能是致命性的。哮喘诊断面临的困难是缺乏金标准，特征性临床表现和不同程度的气道阻塞/气道高反应性可提供足够的诊断依据。许多研究表明规范化的诊断和治疗，特别是长期管理对提高哮喘的控制水平、改善患者生活质量有重要作用，影像学检查诊断对疾病评估和疾病监测亦有重要价值。

一、哮喘的病理基础

哮喘的发病原因错综复杂，但主要包括两个方面，即哮喘患者的体质和环境因素。患者的体质包括遗传素质、免疫状态、精神心理状态、内分泌和健康状况等主观条件，是患者易感哮喘的重要因素。环境因素包括各种变应原、刺激性气体、病毒感染、居住地区、居室条件、职业因素、气候、药物、运动(过度通气)、食物以及食物添加剂、饮食习惯、社会因素、甚至经济条件等均可能是导致哮喘发生发展的重要原因。

早期关于哮喘的病理学研究认为，支气管平滑肌的痉挛和肥大细胞是引起哮喘的主要病理学改变。近年来的研究结果认为，无论在发病机制方面，还是在影响气道通气方面，气道炎症以及炎症诱发的气道重塑比平滑肌痉挛可能更为重要。大、中支气管软骨环的环状支撑力可大大限制气道平滑肌的痉挛效应，但在细小支气管，气道平滑肌的痉挛可以诱发较为明显的支气管狭窄［3-5］。一般认为哮喘患者的气道炎症以小气道为主，也有研究报道，哮喘患者的气道炎症可以存在于从大气道至小气道的20多级支气管直至肺泡，提示了哮喘的气道炎症是广泛而弥漫性的，可以累及整个气道，通常越靠近管腔的组织层面，其炎症损伤就越严重，因此气道上皮往往是炎症损伤最为严重的。

临床上通常将直径小于2 mm的小细支气管称为小气道(small airway)，也称外周气道。支气管树的分布特点，决定了分级越高，管径越细，总截面积却大大增加。小气道具有气流阻力小，但易阻塞的特点。在平静吸气时，空气进入狭窄的鼻咽部，产生涡流。到气管、大支气管分叉处，涡流更明显，气道阻力上升，随着支气管分支越细，到了7级以下的小气道部分时，管径总截面的面积迅速增加，空气分散形成层流，气流阻力骤然下降，使吸入的空气均匀地分布到所有的肺泡。由于小气道已无软骨支持，管腔通畅性不象软骨性气道，易于受胸腔压力变化的影响。故当小气道有炎症或痰液阻塞、或当气道外压大于气道内压时，很容易造成闭合、萎陷。阻塞性肺部疾病，如支气管炎、肺气肿等，主要表现为小气道病变导致的病理生理改变，而哮喘更多是气道结构的损伤［5］。

哮喘患者在长期气道炎症的基础上发展为难以逆转的气道重塑(airway remodeling)。气道重塑以气道慢性炎症为基础，是气道炎症慢性化发展的必然结果，由于气道长期持续性的炎症反复发作，反复修复，结果导致组织增生而发生重塑。所谓气道重塑是指气道壁结构的变化，包括上皮损伤，上皮下胶原蛋白沉积，平滑肌细胞肥大增生，上皮下纤维变性增生和新生血管增多［6-8］。气道重塑主要发生在成年哮喘患者，大多数成人慢性哮喘患者均可产生不同程度的气道重塑，儿童哮喘较为少见［9-10］。气道上皮的炎性损伤-修复-再损伤-再修复所导致的气道重塑可能是哮喘发展成难治性哮喘的重要病理生理学基础。气道重塑的发生机制与气道内炎性细胞释放的炎症促进因子和生长因子有关，此外，基因表达、其他细胞因子和炎性介质也参与了气道重塑。气道重塑在临床上可表现出不可逆性或可逆性差的气道通气功能障碍和气道高反应性，同时仍可以出现迟发相哮喘反应的特征。

二、哮喘的影像学诊断

1．胸部X线平片:哮喘早期，在发作时可见两肺透亮度增加、呈过度充气状态，在缓解期多无明显异常。疾病反复发作，胸部X线平片可出现异常表现，主要为肺过度膨胀、支气管壁增厚、支气管扩张、一过性肺动脉高压等［11-12］。肺过度膨胀在哮喘患者较常见，约见于25%的患者，表现为肺容积增大、透光度增强，但在无合并肺气肿的患者中，很少见到有显著的肺过度膨胀，有的哮喘患者肺体积正常或缩小。支气管壁增厚也较为常见，约半数患者可见支气管壁增厚，但是支气管壁增厚也见于慢性阻塞性肺疾病等其他气道疾病。支气管扩张不常见，可有轻度的小支气管黏液嵌塞。由于胸部X线平片表现特异性不强，单纯胸部X线平片一般不作出哮喘的诊断，必须结合临床。对哮喘急性发作的诊断，X线平片的作用也是有限的，X线平片表现的严重程度与哮喘发作的严重程度和可逆性无明显相关性。胸部X线平片的作用在于除外有无合并症，胸部X线平片可检查的哮喘常见合并症为肺部感染、肺不张、纵隔积气和气胸等，尤其是对于重症哮喘，气胸是严重并发症。

2．CT检查:哮喘患者胸部CT可表现正常，也可表现为肺过度膨胀、支气管壁增厚、支气管扩张等。高分辨CT(high resolution CT，HRCT)能更加敏感地反映早期病变和细微病变。哮喘患者肺部异常CT表现可归纳为肺通气/灌注异常和支气管改变两个方面［12-13］。肺通气/灌注异常表现为肺过度膨胀、马赛克低密度影、呼气相局限性空气潴留等。支气管改变包括支气管扩张、支气管变细、支气管壁增厚、黏液嵌塞、小叶中心型支气管异常等。肺过度膨胀是指支气管阻塞远端肺内空气残留增多，由于肺内空气潴留导致肺过度膨胀，呼气时支气管腔更加狭窄导致呼出气流受阻而致肺实质过度充气，其本质反映的是小气道的狭窄。马赛克低密度影表现为肺内斑片状不均匀低密度区，可由于小气道阻塞、空气潴留和不均匀灌注所致。哮喘患者吸气相HRCT 18% ～31%的患者可显示局限性或弥漫性肺透光度增强，呼气相HRCT可显示斑片状不均匀分布的空气潴留征。约50%哮喘患者可见累及一个以上肺段的空气潴留，吸气相和呼气相对比观察可显示轻微或弥漫性空气潴留，仅3种CT表现在哮喘的发生率明显高于正常人:支气管壁增厚、支气管扩张和呼气相空气潴留。

正常支气管横径一般不超过伴行的肺动脉横径，支气管扩张时，支气管横径/肺动脉横径比＞1。Grenier等［14］报道28．5%的哮喘患者有支气管扩张，主要累及亚段和外周细小支气管。由于肺内局部空气贮留而致低氧性肺血管收缩，肺动脉管径相对变小，诊断轻度支气管扩张时要特别谨慎。支气管变细可见于哮喘急性发作时。实验动物和临床病例研究表明，在组胺或乙酰胆碱诱发的支气管痉挛发作前和发作期，HRCT检查显示，哮喘急性发作时小支气管管径显著减小。支气管壁增厚在哮喘的发生率报道不一，约16%～92%的病例有支气管管壁增厚，支气管壁增厚程度与疾病的严重程度相关。Awadh等［15］测量正常人与哮喘患者支气管管壁厚度与支气管外径比(T/D)，结果表明发作期严重哮喘患者 T/D比为0．27，显著高于轻微哮喘患者(0．25)和正常人(0．23)。支气管黏液嵌塞表现为支气管内实性软组织密度影充填，约见于21%的哮喘病例，经治疗后可消失。10%～21%的患者出现小叶中心分支样或结节样阴影，有时表现为树芽征。树芽征是小气道远端由于炎性刺激致黏膜水肿，腺体分泌过多，同时又无法及时清除，长期积聚而成。其可使小气道扩张，表现为线样或点状外周高密度影，其本质反映的是小气道及其周边的炎性改变及小气道狭窄阻塞。

三、哮喘临床表型的影像学评价

哮喘作为一种异质性疾病，其发病机制复杂多样，病理生理改变和临床表现同样具有多样性。近年来，人们对哮喘的表现和治疗反应的异质性认识不断增加，从哮喘的不同角度进行观察并归纳出多种临床和炎症表型。现有的哮喘分类主要依据是疾病病因、疾病的控制水平与严重程度，这些分类往往不能很好地反映哮喘的异质性。2009版的哮喘防治指南(global initiative for asthma，GINA)首次引入了表型(phenotypes)的定义，并提出基于表型的分类有助于指导治疗及判断预后［1，16］。虽然指南并没有明确作出哮喘表型的分类，但这足以显示出学界对哮喘表型分类的关注。目前研究较多的是通过痰液检查分析的炎症表型。嗜酸性粒细胞和非嗜酸性粒细胞表型的患者对于吸入糖皮质激素有不同的反应，在临床上对于重症哮喘患者确认炎症表型有重要价值。这些临床表型分类体现了哮喘的异质性，并显示出表型之间在病理生理机制上的差异。早期GINA根据症状水平、气流受限和肺功能改变将哮喘患者分为4类:间断性、轻度持续性、中度持续性、重度持续性。但是，哮喘严重程度涉及到潜在疾病严重程度和对治疗反应两个方面。哮喘可表现为严重的症状和气流受阻，但低剂量药物治疗可完全控制。早期哮喘分类法的主要局限性是哮喘患者需要什么样的治疗以及对治疗的反应意义不大。目前根据哮喘患者所需治疗的强度进行分类，轻度哮喘指低强度治疗能够得到很好控制的哮喘，重度哮喘指需要高强度治疗才能得到控制的哮喘，或高强度治疗也不能控制的哮喘［17］。哮喘的不同表型可能对常规治疗有不同的反应。

难治性哮喘虽然只占哮喘患者的约5%，但却占用了哮喘卫生服务资源的一半左右，是哮喘治疗中的棘手问题。大部分难治性哮喘患者在开始发病就表现为难治，而不是从轻症哮喘发展而来。目前，难治性哮喘定义和分类尚无统一的共识，其分类主要是基于肺功能指标第一秒用力呼气容积(forced expiratory volume in 1 second，FEV1)、呼气峰流速(peak expiratory flow，PEF)变异率、急救药物的使用频率和药物治疗的反应等。2009版GINA将经过第4步治疗(缓解药物加2种或更多的控制药物)仍未达到可控制水平的哮喘考虑为难治性哮喘，气道重塑可能是哮喘发展成难治性哮喘的重要病理基础［1，7］。气道重塑的评价常采用支气管纤维镜活检及肺功能实验的方法，但两者对小气道的形态和功能的判断都具有一定的局限性。采用支气管活检测量支气管壁的厚度，常因为平滑肌的增厚而产生干扰，而且因其有创，很多患者难以接受。肺功能检测(pulmonary functional test，PFT)只能通过患者的肺容积和肺通气情况间接判断患者气道重塑情况，并且难以对发生重塑的支气管进行准确定位。HRCT能对患者的支气管重塑进行无创性评价，并能同时评价不同部位、不同级别支气管的重构情况，因此其在哮喘的诊断及鉴别诊断中具有重要的临床价值［18-20］。

Gupta等［18］报道了463例哮喘患者中的185例难治性哮喘患者HRCT支气管检查测量结果，发现80%患者存在支气管异常，表现为支气管壁增厚(62%)、支气管扩张(40%)和肺气肿(8%)，难治性哮喘患者年龄较大、病程较长、肺功能较差、接受较大剂量的皮质激素治疗、中性粒细胞气道炎症较明显。Montaudon等［21］报道15例哮喘患者HRCT气道测量结果，其中11例行支气管活检。支气管腔内面积(LA)、总面积(TA)、管壁面积(WA)明显减小，而WA/LA和WA/TA增大。WA/LA和WA/TA与PFT指标、基底膜厚度、平滑肌层面积、基底层面积、以及支气管壁炎性细胞浸润存在明显相关性。Hoshino等［22］用HRCT研究了第3～5级支气管气道径线与气流受限的关系，并测量了右肺上叶尖段和下叶后基底段支气管管壁面积和管腔面积，得出哮喘患者的气道腔内径与气流受限具有很高的相关性，越是远端支气管(第5级支气管)二者相关性越明显。张旭开等［12］通过对34例哮喘患者胸部HRCT图像分析得到相似的结果。利用气道分析软件Thoracic VCAR(GE Healthcare，Milwaukee，USA)对双肺上叶尖段及亚段、双肺下叶后底段及亚段4支支气管进行测量，发现段支气管和亚段支气管均表现为管壁厚度、壁面积和壁面积百分比增大，管腔内径变小，反映段支气管和亚段支气管存在不同程度的气道重塑。重症哮喘患者CT检查气道结构异常很常见，所有患者均应接受胸部HRCT检查。

综上所述，支气管哮喘是由多种细胞和细胞因子参与的气道慢性炎症和高反应性疾病，常伴有广泛而多变的肺内气流受限，疾病发作可自然缓解或经治疗缓解。影像检查对哮喘疾病评估、疾病治疗和疾病监测有重要价值。哮喘早期，在发作时可见两肺透亮度增加、呈过度充气状态，在缓解期多无明显异常。疾病反复发作，胸部X线平片和CT检查异常表现较明显，主要为肺过度膨胀、支气管壁增厚、支气管扩张、一过性肺动脉高压等。气道重塑可能是哮喘发展成难治性哮喘的重要病理改变，表现为段支气管和亚段支气管管壁厚度和壁面积增大，管腔内径缩小。HRCT可清晰显示小气道结构，并可对气道重塑进行定量分析。

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