定量CT测量与COPD患者肺功能的相关性分析

1.许昌市中心医院放射科(河南 许昌 461001)

2.青岛市城阳区人民医院影像科(山东 青岛 266109)

姜伟强1 高会艳2

慢性阻塞性肺疾病(COPD)是临床常见呼吸道系统疾病，以气流受限为特点，呈进行性发展，有较高的致残率，是引起呼吸衰竭的重要原因[1]。既往对COPD的症状多依据患者症状体征、肺功能测定及实验室检筛查，但上述均无法检出患者是否存在肺气肿及具体病变部位，且无法明确肺功能异常及病理改变原因[2-3]。而多层螺旋CT则可无创性定量测定肺组织密度及容积指标，准确定位肺气肿，并定量肺气肿所致肺结构变化，识别COPD表型，为临床治疗提供更多的参考信息。基于此，为进一步明确定量CT指标与COPD患者肺功能的相关性。现对收治的90例患者的临床资料展开了回顾性分析，整理报道如下。

1 资料与方法

1.1 临床资料 收集2017年1月至2018年1月医院收治的90例COPD患者的临床资料。纳入标准：满足慢性阻塞性肺疾病诊治指南中相关标准[4]；存在慢性气道阻塞症状；无大面积肺部炎症及胸廓畸形表现；未见大量胸腔积液；入院后均完成CT检查，且影像学资料完整。排除标准：既往有肺部手术史者；合并支气管扩张症、肺不张、肺纤维化、肺结核、弥漫性支气管炎、支气管哮喘等影响肺功能预后疾病者；合并肺部肿瘤者；合并心肝肾功能衰竭者；分泌物过多不易咳出者；肺内病灶直径超过4cm者；大面积肺部炎症及大量胸腔积液者；临床及影像学资料不全者。其中男58例，女32例；年龄38～76岁，平均(55.4±5.7)岁；肺功能分级(GOLD分级[5])：1级25例，2级30例，3级23例，4级12例。

1.2 方法 ①CT检查。所有患者入院后均接受CT检查，采用美国GE公司Light speed VCT64排CT扫描仪，扫描前告知受检者检查目的及方法，并进行呼吸训练(深吸气、屏气)，仰卧位，双手抱头，头先进，深吸气末屏气，自肺底至肺尖作全肺扫描，设定管电压120kV，管电流200mA，扫描速度0.5s/周，螺距0.5，矩阵512×512，重建层厚1mm，间隔0.625，以骨算法进行重建。并将获取图像导入计算机分析软件(三维容积测定系统)，进行肺叶分割，以自适应边界法提取全肺组织，几何法分割叶间裂，少部分分割应用隐式含漱法，以呼气末-950Hu为阈值，肺气肿区域：阈值＜-950Hu，测定双肺、各肺叶低密度衰减区占全肺体积比例(LAA%)。自右肺上叶尖段支气管距开口远端0.5～1.0cm处进行多平面重建，获取与支气管走行垂直断面图，调整窗宽为1500Hu，窗位-450Hu，测定支气管横截面积(Ao)、气管腔面积(Ai)，并计算WA% (肺段支气管开口壁面积与截面总面积比)，WA%=(Ao-Ai)/Ao；并测定支气管管腔直径(d)、截面外环直径(D)，计算管壁厚度(L)、截面外环半径(R)，均重复测定3次取均值，并计算TDR(气管壁厚度与截面外环半径比值，L/R)。②肺功能测定。采用德国Jaeger公司Master lab肺功能测定仪，取坐位，测定一秒用力呼吸容积(FVE1)、1秒用力呼吸容积占预计值百分比(FEV1%)、用力肺活量(FVC)、FEV1/FVC及一氧化碳弥散量(DLCO)、残气量(RV)与肺总量(TLC)比值(RV/TLC)。

1.3 统计学方法 采用SPSS 20.0软件处理数据，计量数据采用多组比较进行方差分析，组内行LSD-t检验，CT定量指标与肺功能相关性采用Spearman秩相关分析，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 COPD患者CT参数比较 不同分级COPD患者LAA%、WA%、TDR比较差异有统计学意义(P＜0.05)，随COPD等级的上升，LAA%、WA%、TDR增加(P＜0.05)，见表1。

2.2 不同分级COPD患者肺功能比较 不同分级患者肺功能指标FEV1%、FEV1/FVC、DLCO%、RV/TLC比较差异均有统计学意义(P＜0.05)，随分级的提升，患者FEV1%、FEV1/FVC、DLCO%降低，RV/TLC上升(P＜0.05)，见表2。

2.3 CT定量参数与肺功能相关性分析 LAA%、WA%、TDR与FEV%、FEV/FVC、DLCO均呈负相关(P＜0.05)，与RV/TLC呈正相关(P＜0.05)，见表3。

2.4 典型病例分析 男，60岁，烟龄30余年，临床确诊为COPD，CT后处理见双肺肺气肿(图1)，右肺分叶肺大泡(图2)；双肺冠状位扫描见支气管扩张伴关闭增厚，肺实质见结节(图3)，-950Hu CT阈值见双肺肺实质破坏明显(图4蓝色区域)。

3 讨 论

目前肺功能检查仍为诊断COPD的金标准[6]，但肺组织存在较强的代偿功能，仅在肺组织破坏超过30%时方会出现肺功能异常及临床表现，因此对早期、轻微COPD肺功能筛查有其局限性[7]。随影像学技术的进步，多层螺旋CT肺功能成像逐渐应用于COPD诊断中，其具备无创、操作简单、精确性高等优势，可实现快速、高效、高质量成像，不仅可精确区分肺组织与其他组织，同时可明确肺气肿范围，准确计算肺气肿容积，兼具定位定量优势，对早期COPD诊断有积极的价值[8]。

图1 CT后处理双肺图像；图2 CT后处理右肺分叶图像；图3 双肺常规CT冠状位图像；图4 CT阈值-950Hu双肺冠状位图像

表1 COPD患者CT参数比较

表1 COPD患者CT参数比较

CT参数 1级(n=25) 2级(n=30) 3级(n=23) 4级(n=12) F P LAA%总肺 0.45±0.13 0.57±0.24 0.76±0.23 0.91±0.21 18.210 0.000右肺 0.33±0.11 0.37±0.08 0.41±0.05 0.46±0.07 13.732 0.000左肺 0.31±0.13 0.34±0.12 0.39±0.09 0.42±0.05 12.815 0.000 WA%上肺区 65.12±8.06 72.26±7.41 81.26±5.64 88.62±4.12 19.474 0.000中肺区 70.25±5.41 81.25±6.36 87.55±4.16 93.52±5.37 22.276 0.000下肺区 62.22±5.41 70.63±6.74 78.25±4.79 83.55±3.97 22.141 0.000 TDR上肺区 0.21±0.02 0.23±0.03 0.26±0.01 0.29±0.03 19.651 0.000中肺区 0.23±0.05 0.26±0.04 0.33±0.02 0.35±0.01 18.178 0.000下肺区 0.19±0.01 0.21±0.02 0.24±0.03 0.28±0.01 45.627 0.000

表2 不同分级COPD患者肺功能比较

表2 不同分级COPD患者肺功能比较

肺功能 1级(n=25) 2级(n=30) 3级(n=23) 4级(n=12) F P FEV1% 95.22±12.36 93.24±23.54 60.05±11.45 45.36±22.47 38.747 0.000 FEV1/FVC(%) 72.36±14.76 65.23±11.25 43.23±15.37 35.23±13.25 27.392 0.000 DLCO% 89.55±10.41 80.22±9.14 67.55±12.87 20.77±10.23 38.915 0.000 RV/TLC(%) 45.23±12.23 58.12±7.64 64.52±8.23 70.25±10.01 36.153 0.000

表3 CT定量参数与肺功能相关性分析

袁小涵等[9]研究指出，LAA%-950Hu与组织标本肺气肿测量相关性最高。有学者发现，定量CT肺气肿程度的上升与患者肺功能下降速度密切相关[10]。Ostridge等[11]指出，人体在吸气像与肺充气病理状况类似，在反映形态学上具备优势。因此本研究中所有患者均在深吸气状态下进行CT扫描，并以-950Hu阈值测量肺气肿，结果发现COPD患者左肺、右肺、全肺LAA%均随COPD肺损伤程度的上升而升高，以既往研究结论[12]相近，表明肺气肿病变程度与肺功能受损程度存在一定的关联。且进行相关性分析发现，LAA%与肺功能参数FEV1/FVC、FEV1%、DLCO均呈负相关，与RV/TLC呈正相关。FEV1、FEV1/FVC均为反映肺通气功能的经典指标[13]，而DLCO系反映肺泡-毛细血管膜破坏程度的相关指标[14]，肺气肿状态时肺组织通气血流比失衡，肺泡壁破坏，肺弥散面积减少，导致肺换气功能降低，两者具备较高的相关性，表明LAA%可较好反映COPD患者肺功能改变情况。

另外，COPD患者气道炎症持续存在，伴不同程度氧化应激反应，其肺实质血气交换能力降低，肺通气-血流比失衡，导致RV、TLC上升，以RV升高更为明显，一般随COPD患者肺功能受损程度的上升，其RV、TLC上升幅度逐渐增加[15]。本研究对所有COPD患者肺功能进行测定发现，COPD患者RV、TLC整体处于较高水平，且随COPD分级的提升，即病变程度的增加，其RV/TLC比值之间增大，表明患者肺功能受限程度逐渐增加，肺弥散功能逐渐降低[16]。本研究还发现，随COPD病情严重程度的上升，CT定量参数WA%、TDR值逐渐上升，WA%、TDR值越高，且以上中肺区更明显，提示COPD患病初期上中肺叶段支气管管壁开始增厚，同时病情越严重，增厚程度越高，管腔越狭窄，且气道壁增厚越明显，气道梗阻程度越高，气体潴留程度更严重，继发肺功能异常程度更高，表明气道功能异常是导致COPD气道功能受阻的重要原因。而进行相关性分析发现，WA%、TDR均与FEV1、FEV/FVC、DLCO呈负相关，与RV/TLC呈正相关，提示支气管管壁增厚越明显，COPD患者肺换气、通气功能越差，肺泡破坏程度更高，肺弥散功能降低越明显。因此认为CT定量测定不仅可明确COPD患者肺部形态学改变，同时可通过各参数判定患者肺功能受损程度，为COPD严重程度诊断提供一定的依据。