低剂量CT扫描及气道定量分析对无症状慢性阻塞性肺疾病的早期诊断

李 涛 李 蕾

（烟台市莱阳中心医院放射科，山东 烟台，265200）

慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）是由气管病变或肺实质破坏引起的不同程度的气流受限，是较为常见的呼吸系统疾病之一[1]。受环境污染、生活习惯等各种因素的影响，COPD在全国范围内的发病率及病死率逐步升高，随之而来的经济负担和医疗负担不可估量[2]。据2020年全球疾病负担研究调查显示，COPD已成为不可忽视的卫生问题，COPD死亡人数在全球死因中居第3位[3]。然而，早期COPD患者通常无典型症状，导致很多患者延误疾病治疗。而COPD患者早期给予抗感染及化痰药物治疗，可起到改善患者预后的作用。因此，准确的诊断方法对于无症状的COPD早期诊断和治疗具有重要意义[4]。影像学检查在肺部疾病诊断中应用广泛，尤其以CT检查最为常见。鉴于低剂量CT扫描与常规剂量CT扫描在肺部图像质量基本无差异。既往研究显示，吸烟是诱发COPD的重要因素[5]。因此，本研究选取烟台市莱阳中心医院就诊的133例吸烟者进行低剂量CT扫描，研究和探讨肺部低剂量CT扫描及气道定量分析参数在无症状COPD早期诊断中的应用价值。旨在为临床无症状COPD诊断提高更多方法，报道内容如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2018年4月～2021年4月烟台市莱阳中心医院就诊的133例吸烟者作为研究对象，将患者分为COPD组（87例）与非COPD组（46例）。COPD组男69例，女18例；年龄49～76岁，平均年龄（63.09±6.45）岁；平均体质量指数（Body mass index，BMI）（22.45±2.61）kg/m2。非COPD组男36例，女10例；年龄50～77岁，平均年龄（63.24±6.52）岁；平均BMI（22.75±2.95）kg/m2。两组患者一般资料比较，差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。患者对研究知情同意，自愿签署知情同意书。本研究经烟台市莱阳中心医院医学伦理委员会审核批准。

1.2 纳入与排除标准

纳入标准：①符合COPD诊断标准及肺功能检查结果[6]；②吸烟指数（平均每天吸烟支数×吸烟年数）≥100；③年龄≥18岁。

排除标准：①无法配合或耐受肺功能及低剂量CT扫描检查者；②既往胸部手术史者；③研究前COPD确诊或其他严重肺部疾病或肺部感染者；④合并恶性肿瘤或严重的器质性、系统性疾病者；⑤沟通不良或理解能力差者。

1.3 方法

①所有受试者均采用肺功能测试仪（生产企业：Carefusion，型号：Vmax Encore 229）进行肺功能测试。具体方法如下：协助患者取坐位，将肺功能仪吹筒含于口中，适当调整位置，保证患者在吹气使无漏气可能。测量开始前稍抬患者下颌、仰伸颈部、夹住鼻子，平静呼吸3～5次后，嘱患者以最大程度深吸气，屏气后以最大力量、最快速度呼气、直至肺部排空（无气流呼出），呼气持续时间至少6 s，重复测量3次，选择其中最大值，记录患者第1秒用力肺活量（Forced vital capacity，FVC）、第1秒用力呼气容积（Forced Expiratory Volume in One Second，FEV1）/FVC。②随后进行肺部低剂量CT扫描。方法如下：帮助所有受检者取仰卧位，采用64排螺旋CT机自肺间扫描至膈肌层面，扫描电压120 kV、电流20 mA、螺距1、X线管转速0.5 s/r、矩阵512×512、重建层厚1.25 mm，应用软组织算法进行图像重建。参照相关研究[7]，运用定量CT气道分析软件测量所有受检者的气道相关参数，选取左下叶后基底段支气管、右上叶尖段、右下叶后基底段为测量气道，选取气道第3级支气管中点为测量部位，由软件自动计算以下气道参数，包括管壁面积百分比（Percentage of Wall Area，WA%）、气道内周径10 mm管壁厚度（Hypothetical Airway with Internal Perimeter of 10 mm，Pi10）、管 壁 厚 度（Thickness，T），同时以体表面积（Body Surface Area，BSA）进行校正。

1.4 观察指标

①比较COPD组与非COPD组的的肺功能指标与气道参数指标，包括FEV1、FEV1/FVC、WA/BSA、T/BSA、WA%、Pi10，分析气道参数对早期COPD的诊断价值。②分析气道参数与肺功能指标的相关性。③根据是否存在呼吸系统症状将COPD患者分为有症状组及无症状组，比较两组患者气道参数。

1.5 统计学分析

采用SPSS 18.0统计学软件进行数据分析，计数资料采用[n（%）]表示，行χ2检验，计量资料采用（±s）表示，行t检验；多组间比较单因素方差分析，进一步比较采用LSD-t检验；利用受试者工作特征曲线（Receiver operating characteristic curve，ROC）分 析WA/BSA、WA%、Pi10诊断早期无症状COPD的效能；气道参数与肺功能指标相关性采用Spearman秩相关分析。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 COPD组与非COPD组肺功能指标比较

在63例有症状组中，共检出COPD患者42例，在70例无症状组中，共检出COPD患者45例；COPD组的FEV1、FEV1/FVC均低于非COPD组，差异具有统计学意义（P＜0.05）。见表1。

表1 COPD组与非COPD组肺功能指标比较 （±s）

表1 COPD组与非COPD组肺功能指标比较 （±s）

组别 例数 FEV1（L） FEV1/FVC COPD组 87 62.15±8.65 63.13±9.07非COPD组 46 87.24±6.39 79.21±6.44 t 17.319 10.677 P＜0.001 ＜0.001

2.2 COPD组与非COPD组的气道参数比较

COPD组的WA/BSA、WA%、Pi10高于非COPD组，差异具有统计学意义（P＜0.05）；两组间的T/BSA比较差异无统计学意义（P＞0.05）。见表2。

表2 COPD组及健康组的气道参数比较 （±s）

表2 COPD组及健康组的气道参数比较 （±s）

组别 例数WA/BSA T/BSA WA% Pi10 COPD组 87 22.57±3.71 0.91±0.14 62.44±1.81 4.06±0.23非COPD组46 20.30±3.57 0.95±0.10 61.52±1.76 3.95±0.19 t 3.400 1.718 2.815 2.779 P 0.001 0.088 0.006 0.006

2.3 低剂量CT扫描定量分析对COPD的诊断价值分析

ROC结果显示：WA%、Pi10单独及联合诊断COPD的AUC分 别 为0.744（95%CI：0.657～0.831）、0.613（95%CI：0.511～0.715）、0.781（95%CI：0.698～0.864），WA%、Pi10的最佳临界值分别为60.93、3.64。见表3，图1。

表3 低剂量CT扫描定量分析对COPD诊断价值的效能 [n（%）]

图1 低剂量CT扫描定量分析对COPD的诊断价值分析

2.4 气道参数与肺功能指标的相关性分析

经Spearman法分析发现，FEV1与FEV1/FVC与WA%呈负相关，且Pi10呈负相关，差异有统计学意义（P＜0.05）。见表4。

表4 气道参数与肺功能指标的相关性分析

2.5 有症状组、无症状组间气道参数比较

有症状组患者WA/BSA、WA%、Pi10高于无症状组，差异具有统计学意义（P＜0.05）；两组间T/BSA比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。见表5。

表5 有症状组、无症状组间气道参数比较 （±s）

表5 有症状组、无症状组间气道参数比较 （±s）

组别 例数 WA/BSA T/BSA WA% Pi10有症状组55 23.09±3.21 0.90±0.12 63.82±1.79 4.17±0.25无症状组32 21.68±3.14 0.92±0.15 60.07±2.03 3.87±0.28 t 2.428 0.837 10.966 6.313 P 0.017 0.404 ＜0.001 ＜0.001

3 讨论

COPD的主要临床表现为慢性咳嗽、咳痰、呼吸困难等，但部分患者可无明显的呼吸系统症状。因此，从临床症状判断病情对于早期病情判断参考价值有限[8]。临床上常用肺功能检查作为COPD诊断的金标准，但受疾病、理解能力等因素的影响，部分患者无法配合检查。因此，其诊断群体有限，难以准确评估所有COPD早期患者的气道病变情况[9-10]。COPD的发生与刺激因子引起的气道炎症反应有关，而炎性介质作用于气道壁后可对气道组织造成损伤，此期间气道组织也会进行自我修复，如此的气道重塑过程可引起气道管腔的厚度、形态发生改变[11]。采用影像学技术对COPD患者近端气道的管壁厚度及管壁面积进行定量分析即可评估患者的气道病变程度[12]。CT扫描是临床用于观察肺组织及气管结构病变的重要途径，而低剂量CT扫描更是因为既能降低剂量辐射伤害，又能与常规剂量CT扫描拥有几乎等质量的扫描图像而被临床广泛应用，因此本研究采用低剂量CT进行诊断[13-14]。

研究证明，COPD是一种与烟草暴露相关的气道炎症性疾病，烟草中的特殊物质含有大量活性氧，长期吸入后可造成气道活性氧积聚，增加气道炎症因子表达水平，使呼吸系统氧化应激反应失衡，肺功能受损[15-16]。FEV1、FEV1/FVC是评估患者肺功能及气流受限程度的重要指标[17]。本研究发现，COPD组的FEV1、FEV1/FVC均低于非COPD组，A/BSA、WA%、Pi10高于非COPD组，差异均有统计学意义（P＜0.05）。提示COPD发生后会存在近端气道的结构改变。本研究结果显示，FEV1与FEV1/FVC均与WA%、Pi10存在负相关，提示这种改变可能与病情严重程度存在一定联系，随疾病不断进展，COPD患者的气道改变会更为显著，患者的管壁厚度会逐渐增加，管腔狭窄情况逐渐严重[18-19]。进一步ROC分析结果显示，WA%、Pi10及二者联合监测对于COPD早期患者的AUC分别为0.744、0.613、0.781，单独检测对于COPD早期诊断效能较低，而联合检测的价值更高，可能与联合检测可以更好地降低个体差异有关。有学者[20]指出，与WA、T相比，Pi10是一个相对独立的指标，对于患者气管壁厚度评估具有较好的参考价值，而气道壁改变与COPD的发生存在密切关联，提示患者Pi10值或可用于COPD的临床诊断中。但本研究显示，Pi10诊断COPD的AUC值较低，即该指标对COPD无诊断价值，与上述研究不符，其原因目前尚不可知，故本研究认为，该指标对COPD的诊断价值后续仍需进一步分析。本研究发现，有症状组患者的WA/BSA、WA%、Pi10高于无症状组，差异具有统计学意义（P＜0.05）。提示有症状COPD的气道改变越明显。

综上所述，WA%、Pi10是评估无症状COPD早期患者的有效指标，其指标的变化与COPD患者的气道结构及肺功能变化存在一定关系，定量分析低剂量CT扫描参数可以作为无症状COPD早期诊断的检查方法。但本研究样本量不足、且未对已确诊的COPD患者的不同表型间气道参数进行讨论，后续仍需增加样本量，对气道参数在不同表型COPD患者中的表现继续深入研究。