CT定量联合肺功能鉴别肺气肿型和支气管炎型慢性阻塞性肺疾病的价值研究*

叶璐，沈旦，张征宇，潘旭东

（苏州大学附属第一医院，江苏苏州 215031）

慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease, COPD）是临床常见的慢性呼吸系统疾病之一，持续呼吸系统症状、气流受限是其典型特征。既往研究[1-2]发现，全球范围内40 岁以上人群中，COPD 的发病率可达8.2%。具有进行性呼吸困难、慢性咳嗽、咳痰等临床表现的患者通常均需接受COPD 诊断，目前肺功能检查仍是诊断COPD 的金标准，但该方法受多方面因素制约，存在一定的安全隐患和感染风险[3-4]。近些年，CT 定量在有关COPD 的研究中应用越来越多，CT 定量检测可直观地反映病变的严重程度、范围，还可用于对COPD 患者治疗效果和预后的评估[5-6]。COPD患者人数多且病死率较高，不仅增加患者的经济负担，也给医疗体系带来巨大的压力，是各国面临的重要的公共卫生安全问题[7]。COPD 常见类型包括肺气肿型及支气管炎型，两者症状相似，临床鉴别有一定难度，治疗存在一定差异，因此针对不同类型COPD 进行研究，加深临床对COPD 异质性的认识，并据此给出更具针对性的个体化治疗方案，对于改善COPD 患者预后具有重要意义[8]。本研究通过分析肺气肿型COPD 患者与支气管炎型COPD 患者在CT 定量参数和肺功能指标方面的差异，探讨CT 定量联合肺功能鉴别对2 种类型COPD的诊断效能，期望为临床诊断、治疗COPD 提供一定的理论依据，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2019年1月—2022年1月苏州大学附属第一医院收治的132 例COPD 患者作为研究对象（COPD 组），另选取同期该院100 例健康成年人作为对照（对照组）。COPD 组：男性73 例，女性59 例；年龄37～74 岁，平均（52.17±13.85）岁；体质量指数（BMI）为18～26 kg/m2，平均（23.29±2.58）kg/m2；其中肺气肿型COPD 患者58 例，支气管炎型COPD患者74 例；GOLD 分级Ⅱ级85 例，Ⅲ级47 例。对照组：男性58 例，女性42 例；年龄36～77 岁，平均（50.61±12.49）岁；BMI 为18～26 kg/m2，平均（22.86±2.71）kg/m2。本研究经医院医学伦理委员会批准，患者及家属签署知情同意书。

1.2 纳入和排除标准

纳入标准：①COPD 患者符合《慢性阻塞性肺疾病基层诊疗指南（2018年）》[9]的相关诊断标准，均为稳定期；②年龄≥18 岁；③患者具有反复发作的喘息或咳嗽、明确的胸闷气短等临床症状；④临床资料完整。排除标准：①接受过肺叶或肺段切除术；②患有肺部肿瘤、肺不张、胸腔积液、大面积肺脓肿、肺炎、肺动脉高压、肺心病等疾病；③影像学检查中获取的图像运动伪影较多导致无法进行图像评价。

1.3 方法

①收集所有研究对象的基本资料。②CT 扫描：选用256 排螺旋CT（美国通用电气公司），CT 检查前统一训练，研究对象分别于最大呼气末和最大吸气末进行屏气，并在深呼气末和深吸气末屏气状态下迅速呼-吸双相CT 扫描，扫描范围从肺尖至肋隔角。扫描参数：管电流（80～350 mA）、管电压120 kV、球管旋转速度0.27 s/r、视野400 mm×400 mm、矩阵512×512、直准器宽度50 cm、螺距0.992、设置扫描层厚5 mm、重建层厚1.20 mm、图像重组设置40%。在GE 后处理工作站上传后获得图像数据，使用Thoracic VCAR 肺功能分析软件对图像进行定量分析，适用阈值限定（-1 024～-200 HU）和自动分割技术，把心脏、纵隔、气管、胸壁、肋骨等同肺组织分割开从而获得肺组织的三维模型，并得到不同像素区间百分比和像素分布曲线图，从而获取肺体积、肺血管体积、肺密度、低衰减区域占肺总体积百分比（ratio of low attenuation areas,LAA%），本研究为LAA%-950。肺气肿型和支气管炎型COPD 患者呼、吸气双相CT 扫描横轴位图见图1。③肺功能检测：CT 检查后1 周所有研究对象（要求COPD 患者症状稳定） 使用肺功能检测仪（德国CareFussion 公司）进行肺功能检查。研究对象取坐位，分别进行基础肺功能检查、吸入400 μg硫酸沙丁胺醇气雾剂（英国葛兰素史克公司）15 min后行肺功能检查，检测指标包括第1 秒用力呼气容积（forced expiratory volume in first second, FEV1）实际测量值占预测值百分比（FEV1%pred）、用力肺活量（forced vital capacity,FVC）实际测量值占预测值百分比（FVC%pred）、第1 秒用力呼气量占所有呼气量百分比（forced expiratory volume in one second/forced vital capacity, FEV1/FVC）、一氧化碳弥散量（diffusion capacity for carbon monoxide of lung, DLCO）等指标。④将临床诊断结果作为金标标准，以一致性分析CT定量联合肺功能鉴别肺气肿型COPD 和支气管炎型COPD 患者的价值。 CT 定量：肺血管体积≥111.175 mL、平均肺密度≥-841.933HU、LAA%-950≥34.613 可诊断为肺气肿型COPD[10]；肺功能：FEV1%pred ≤42.787%、FVC%pred≤ 64.989%、FEV1/FVC ≤54.755%、DLCO≤62.159 mmol/（min·kPa）可诊断为肺气肿型COPD；CT 定量与肺功能联合：任意一种方法判定为肺气肿型COPD 即可。

1.4 统计学方法

数据分析采用SPSS 22.0 统计软件。计量资料以均数±标准差（±s）表示，比较用t检验；计数资料以例（%）表示，比较用χ2检验；绘制受试者工作特征（ROC）曲线，分析CT 定量和肺功能鉴别肺气肿型COPD 和支气管炎型COPD 的诊断效能；一致性分析用Kappa 检验；采用多因素逐步Logistic 回归分析。P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组基线资料、CT定量及肺功能的比较

两组年龄、性别构成、BMI、饮酒史及肺密度比较，差异无统计学意义（P＞0.05）；两组吸烟史、特殊职业暴露史比较，差异有统计学意义（P＜0.05），COPD 组患者比例较高；两组肺体积、肺血管体积、FEV1%pred、FVC%pred、FEV1/FVC、DLCO 比较，差异有统计学意义（P＜0.05），COPD组肺体积大于对照组，肺血管体积小于对照组，FEV1%pred、FVC%pred、FEV1/FVC、DLCO 低于对照组。见表1。

表1 COPD组与对照组基线资料、CT定量及肺功能的比较

2.2 肺气肿型COPD 与支气管炎型COPD 患者CT定量的比较

肺气肿型COPD 患者的肺体积与支气管炎型COPD患者比较，差异无统计学意义（P＜0.05）；肺气肿型COPD患者的肺血管体积、肺密度、LAA%-950与支气管炎型COPD患者比较，差异有统计学意义（P＜0.05），肺气肿型COPD 患者肺血管体积、肺密度大于支气管炎型COPD，LAA%-950高于支气管炎型。见表2。

表2 肺气肿型与支气管炎型COPD患者CT定量的比较

2.3 肺气肿型与支气管炎型COPD 患者肺功能的比较

肺气肿型COPD 患者的FEV1%pred、FVC%pred、FEV1/FVC、DLCO 与支气管炎型COPD 患者比较，差异有统计学意义（P＜0.05），肺气肿型低于支气管炎型。见表3。

表3 肺气肿型与支气管炎型COPD患者肺功能的比较

2.4 COPD的多因素逐步Logistic回归性分析

以吸烟史（无= 0，有= 1）、特殊职业暴露史（无= 0，有= 1）、肺体积、肺血管体积、FEV1%pred、FVC%pred、FEV1/FVC、DLCO（均为连续变量）等为自变量，以COPD（无= 0，有= 1）为因变量，进行多因素逐步Logistic 回归分析（α入=0.05，α出=0.10）。结果显示，吸烟史[=3.156（95% CI：1.724，5.777）]、特殊职业暴露史[=4.627 （95% CI：1.539，13.911）]、肺体积[=2.844（95% CI：1.405，5.757）]、肺血管体积[=2.796（95%CI：1.396，5.600）]、FEV1%pred [=2.628（95% CI：1.139，6.064）]、FVC%pred [=3.017（95% CI：1.556，5.850）]、FEV1/FVC [=2.859 （95% CI：1.406，5.814）]、DLCO [=2.726（95% CI：1.441，5.157）]可能是影响COPD的危险因素（P＜0.05）。见表4。

表4 COPD的多因素逐步Logistic回归分析参数

2.5 CT 定量和肺功能对肺气肿和支气管炎型COPD的诊断效能分析

经ROC 分析，肺血管体积≥111.175 mL、肺密度≥-841.933 HU、LAA%-950≥34.613、FEV1%pred≤42.787%、FVC%pred ≤64.989%、FEV1/FVC ≤54.755%、DLCO ≤62.159 mmol/（min·kPa）是肺气肿型COPD 的最佳截断值，各指标的敏感性、特异性及AUC 见表5；CT 定量和肺功能鉴别肺气肿COPD 和支气管炎型COPD 的ROC 曲线见图2、3。

图2 CT定量鉴别2种类型COPD的ROC曲线

表5 CT定量和肺功能对肺气肿和支气管炎型COPD的诊断效能分析

2.6 CT 定量联合肺功能对肺气肿型、支气管炎型COPD诊断的一致性分析

一致性分析结果显示，CT 定量联合肺功能鉴别肺气肿型COPD 的敏感性为91.38%（53/58），特异性为91.89%（68/74），准确性为91.67%（121/132），κ=0.831；CT 定量联合肺功能鉴别支气管炎型COPD 的敏感性为91.89% （68/74），特异性为91.38%（53/58），准确性为91.67%（121/132），κ=0.831。

图3 肺功能鉴别2种类型COPD的ROC曲线

3 讨论

COPD 具有较高的致残和致死率，不仅严重影响患者的生活质量，也给患者家庭和社会带来沉重的经济负担，近些年COPD 的发病率和病死率呈上升趋势，因此对COPD 的诊断极为重要[11]。肺功能检查是评估肺功能、筛查COPD 的重要手段，但肺功能检查的敏感性较低，只有当患者的小气道阻塞约75%或者肺组织破坏程度＞30%以上时，肺功能检查才会显示异常[12-13]。随着影像学技术的发展及其在临床中的广泛应用，呼、吸双相CT 检查逐渐成为肺气肿和小气道病变检查的重要影像学方法[14]。既往研究显示[15-16]，双相高分辨率CT 扫描在评估空气潴留、肺气肿方面具有良好价值，CT定量分析中呼气相肺密度是小气道疾病研究中的重要参数。

本研究结果显示，肺气肿型COPD 和支气管炎型COPD 在CT 定量分析（肺血管体积、肺密度、LAA%-950）和肺功能检查（FEV1%pred、FVC%pred、FEV1/FVC、DLCO）方面均表现出一定差异，提示以上指标可作为2 种类型COPD 临床诊断和鉴别的参考依据。笔者认为肺气肿型COPD 大多存在肺过度充气，肺弹性回缩力降低，肺弹性阻力差，往往小气道阻塞程度更加严重，这也是肺气肿型FEV1%pred 等肺功能指标低于支气管炎型的主要原因。既往研究显示[17-18]，对轻微、早期的肺气肿患者，肺功能不一定会发生改变，因此肺功能检查在肺气肿诊断中有一定局限性，本研究中COPD 患者GOLD 分级为Ⅱ级或Ⅲ级，属于中度或重度COPD，因此肺功能检测也与支气管炎型COPD 患者有一定差异[19]。CT 检查不仅可直观地反映肺气肿和支气管炎，还能评估病变的范围和程度。过去CT 检查COPD 主要依赖于阅片医师的主观评价，可能影响结果的判定。以肺气肿为例，早期肺气肿可能没有明显的肺大疱表现，仅表现出肺密度略微降低，面对此种情况时，阅片医师可能因为自身水平、经验或其他主观原因导致漏诊[20-21]。随着CT 扫描和后处理技术的进步，CT 定量鉴别肺气肿型、支气管炎型COPD 的敏感性和准确性均有了明显上升[22-23]。李艳[24]等研究报道，通过分析不同类型COPD 患者的2 次CT 定量检查和肺功能指标的纵向变化，发现2年内肺气肿COPD 患者的变化主要在于肺密度、肺血管体积等CT 定量指标，而支气管炎型COPD 患者的变化主要在于肺功能指标和LAA%-950，这一结果表明2 种类型的COPD 在影像学方面和肺功能检测中具有明显的异质性，这也为CT 定量联合肺功能用于不同类型COPD 的鉴别提供了理论依据。

此外，本研究结果显示，COPD组的FEV1%pred、FVC%pred、FEV1/FVC、DLCO 值小于对照组，并且COPD 组有吸烟史、特殊职业暴露史的患者人数较多，提示以上因素可能是影响COPD 发病的危险因素。国内外多项研究表明[25-27]，吸烟对于COPD 患者的病情具有明显影响，并且影响程度与吸烟量密切相关，烟雾中含有多种有害物质，如焦油、尼古丁、丙烯醛、苯并芘等，吸入烟雾后这些有害物质可引起支气管平滑肌痉挛，导致气道阻力提高，引起支气管黏膜下腺体细胞增生、肥大，机体分泌的黏液过剩，削弱了呼吸道黏膜中纤毛的运动能力，影响呼吸道自身的清洁能力，为病菌入侵创造了条件，增加了病菌感染的风险，在以上环节的共同作用下，发生气流受限、肺功能降低。特殊职业暴露也是导致COPD 的重要原因[28]，研究显示[29-30]，采石、采矿、化工、油漆等职业暴露的人群均会出现不同程度的肺功能下降，并且吸烟与职业粉尘暴露可对呼吸道症状产生协同作用，这也是职业暴露者COPD 患病率高于非职业暴露者的原因之一。

综上所述，CT 定量联合肺功能鉴别肺气肿型、支气管炎型COPD 均有较高的价值。此外，本研究仍有一些不足之处，如研究纳入的COPD 患者GOLD 分级为Ⅱ、Ⅲ级，研究类型也局限于肺气肿型、支气管炎型COPD，不能全面反映COPD 所有类型和各级肺功能患者的CT 定量、肺功能的差异，以上结论是否也适用于肺功能轻度或极重度的COPD 患者尚未明确，期望在后续研究中扩大样本量，纳入类型更丰富、肺功能等级覆盖更广的COPD 患者进一步研究。