基于CT双气相定量评估慢性阻塞性肺疾病患者小气道病变和肺气肿程度的临床价值

邢芳远 郭小霞 武瑞华 郭瑞霞

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)为慢性支气管炎病变进展到一定程度后诱发的肺部进一步病理变化,其中以小气道病变(functional small-airway disease,fSAD)与肺气肿(emphysema,Emph)为主要表现形式[1-3]。COPD大多呈现病情的波动和持续的复发,以难以有效控制的咳嗽、咳痰等为主要的临床表现,其病情一般呈进行性的加重[4-5]。目前临床上将COPD的诊断金标准定义为肺功能检查(PFT)[6],不过该种检查方法在对COPD早期病变的诊断中存在一定的误差,而且PFT难以实现不同病变区域分布情况实施定量的测评[7]。胸部定量CT可以对COPD的病变程度实施量化评估,而双气相CT可以对fSAD以及Emph区域实施定量[8]。本研究中试分析基于CT双气相定量评估COPD患者小气道病变和肺气肿程度的临床价值。

资料与方法

一、一般资料

选择2019年1月—2022年12月邯郸市第一医院接诊的COPD患者118例的数据资料进行回顾性分析。本研究经过该医院医学伦理委员会审核(2023-L-008),符合《赫尔辛基宣言》中的相关内容。

二、纳入标准

①依据《慢性阻塞性肺疾病基层诊疗指南(2018年)》[9]中的标准,确诊为COPD。②患者年龄大于18周岁。③第1 秒用力呼气容积与用力肺活量占比(FEV1/FVC) 低于70%,残气量与肺总量百分比(RV/TLC) 高于40%。④患者接受PFT以及CT双气相检查,并且图像数据完整,各项参数数据准确,满足本次分析的要求。

三、排除标准

排除标准:①以往具有胸部手术史。②除COPD之外合并具有呼吸系统的其他疾病,对本次研究的数据分析构成干扰。③具有先天性的胸部解剖结构异常。

四、方法

1 数据收集 进入到医院的电子病历档案管理系统中,依据研究所罗列的纳入以及排除标准,收集符合条件的患者信息,记录相关的字段进行数据分析。所采集的字段主要包括有患者的年龄、性别、体质指数、吸烟情况、COPD病程、COPD病情分级、CT双气相扫描结果、PFT检查结果等。

2 COPD病情分级 依据慢性阻塞性肺疾病全球倡议(Global Initiative for Chronic Obstructive Pulmonary Disease,GOLD)[10]对患者的病情实施分级,其中Ⅰ级和Ⅱ级的定义为轻度组,Ⅲ级和Ⅳ级的定义为重度组。

3 PFT检查方法 利用美国森迪斯公司的Vmax299型肺功能检测仪实施检查,患者需在症状稳定的情况下实施检查。患者取端坐位。对第1秒用力呼气容积占预计值的百分比(percent predicted of forced expiratory flow in one second,FEV1%)、FEV1占用力肺活量(forced vital capacity,FVC)的百分比(FEV1/FVC)、峰值呼吸流速百分比(peak expiratory flow,PEF%)、肺一氧化碳弥散量(diffusion capacity of the lung for carbon monoxide,DLCO)四个指标完成测定。

4 CT双气相扫描检查 利用联影UCT-780 128层螺旋CT实施扫描检查。在检查之前要求患者实施呼吸的训练,即深呼气末以及深吸气末的屏气。扫描范围是肺尖到肺底。在实施扫描时患者为仰卧体位,头部先进,双手上举抱头。相关参数设置如下:管电压120 kV,矩阵1 024×1 024,准直40 mm,视野35 mm×35 mm,层厚1 mm,螺距1.0877。

5 CT图像处理和指标测量 在3D数字肺TM分析平台中导入CT双气相检查的图像结果。将全肺分割为五个肺叶,即左肺下叶,左肺上叶,右肺上叶,右肺中叶,右肺下叶。将吸气相CT值高于-950 HU,呼气相CT值低于-850 HU的像素定义为fSAD区域。将吸气相CT值低于-950 HU,呼气相CT值低于-850 HU的像素定义为Emph区域[11]。

五、观察指标

①对比轻度组和重度组患者的一般临床情况指标。②对比轻度组和重度组患者PFT检查指标。③对比轻度组和重度组患者不同肺叶的fSAD比例情况。④对比轻度组和重度组患者不同肺叶的Emph比例情况。⑤分析PFT检查指标同fSAD、Emph的相关性(fSAD、Emph均取各肺叶数据的算术平均值)。

六、统计学方法

采用SPSS 24.0软件进行统计学分析,呈正态分布的计量资料结果使用均数±标准差表示,组间比较采用独立样本t检验,计数资料使用例数(n)及百分率(%)表示,组间比较采用χ2检验,变量间的相关性采用Pearson相关进行分析,以P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

一、轻度组和重度组患者的一般临床情况指标

纳入研究的患者中,轻度组有68人,重度组有50人。两组患者的年龄、性别、体质指数、吸烟情况的数据差异无统计学意义(均P>0.05)。重度组患者的COPD病程高于轻度组(P<0.05)(见表1)。

表1 轻度组和重度组患者的一般临床情况指标

二、轻度组和重度组患者PFT检查指标

重度组患者的FEV1、FEV1/FVC、PEF%、DLCO均低于轻度组患者(均P<0.05)(见表2)。

表2 轻度组和重度组患者PFT检查指标

三、轻度组和重度组患者不同肺叶的fSAD比例情况

重度组患者左肺下叶,左肺上叶,右肺上叶,右肺中叶,右肺下叶的fSAD比例均高于轻度组患者(均P<0.05)(表3)。

表3 轻度组和重度组患者不同肺叶的fSAD比例情况

四、轻度组和重度组患者不同肺叶的Emph比例情况

重度组患者左肺下叶,左肺上叶,右肺上叶,右肺中叶,右肺下叶的Emph比例均高于轻度组患者(均P<0.05)(表4)。

表4 轻度组和重度组患者不同肺叶的Emph比例情况

五、PFT检查指标同fSAD、Emph的相关性

全部入组患者的FEV1、FEV1/FVC、PEF%、DLCO和fSAD、Emph之间呈负相关(均P<0.05)(见表5)。

表5 PFT检查指标同fSAD、Emph的相关性(r值/P值)(n=118)

讨 论

COPD为全球范围内的人群第3大死亡原因,我国更是COPD的人群高发地区,该种疾病在我国人群的死亡率以及疾病负担排名均位居第3[12]。现有的研究结果可以证明,COPD的早期诊断以及早期干预能够显著的改善肺部组织损伤进展[13]。小气道病变已经被证明是COPD的主要病理学特征,同时也是医学影像学的研究核心所在,小气道病变是COPD患者气道阻力增高的最主要决定因素[14-15]。在传统上一般认为PFT检查为COPD的诊断金标准,但是该种方法对于小气道病变和轻度肺气肿的探查灵敏度不高,所以利用其他方法进行COPD患者诊断的探索从未停止。目前已经有研究结果可以证明,在CT可以检测到肺气肿前,人体肺部其实已经出现了小气道的狭窄以及破坏[16]。但是以往的报道所显示的主要为使用CT对支气管相关的参数,肺容积,肺密度等实施测量[17-18],这些指标可以对人体肺组织的病理性改变与生理性改变达到间接区分的效果,不过对于fSAD以及Emph同正常肺组织的区分效果很少提及,而量化描述2种病变的情况则更为少见。这也成为本研究中的创新点之一。

本研究中使用了CT双气相定量检测的方法,该种方法的优势十分明显,如成像速度很快,正常呼吸运动的伪影少等优势,并且可以保证所获取图像的质量,良好控制2次扫描使用的辐射剂量等。在肺部扫描完成后,利用电脑数据平台实施处理,对人体肺叶自动分割,可实现肺实质、支气管和血管的病理改变监测,对于医师的诊断提供强大的辅助。从本研究中所获取的结果可见,在COPD患者病情严重的情况下,其各个肺叶的fSAD以及Emph的病变占比明显增高,而且重度组患者的各项PFT检查指标也更加恶化。该结果提示CT双气相定量评估的方法以及PFT检查的指标对于区分COPD患者的病情严重程度均具有较为良好的价值。研究的数据结果明显可见,在各个肺叶的fSAD病变占比中,以右肺中叶的数值较高,笔者猜想这可能同该部位的支气管解剖结构相关,该部位支气管的形态相对细长,缺乏侧支而且通气性差,向外排出沉积颗粒的能力不足,多种炎性因子也容易侵入到右肺中叶的细小支气管内,继而破坏肺泡壁,诱发fSAD的发生。研究的数据结果显示,PFT的检查指标和fSAD以及Emph之间均呈负相关,该结果同以往研究的结论较为接近[19]。以往的报道中出现了关于不同肺叶的FEV1/FVC和fSAD之间相关性的报道,结果显示无论是左肺还是右肺,均为下叶和fSAD的数值关联程度最为紧密[20],出现该种结果的原因推测如下:人处于站立状态或者端坐状态时,不同肺叶承受的重力存在差异,而肺下叶气道在呼气状态下的关闭更早,导致下叶的fSAD对于气流受限产生更大影响。还有研究结果表明,肺上叶的Emph比例同肺一氧化碳弥散功能之间关系更为密切[21],这可能是Emph占比较高的COPD患者,其呼出的气体主要来自于双肺的下叶,因此双肺的上叶的Emph对于扩散功能会产生更大的影响。

综上所述,利用CT双气相定量的方法测评COPD患者的fSAD和Emph程度,对于区分患者的病变严重程度具有良好的价值,而且fSAD和Emph 2种指标和肺功能检测指标之间也具有良好的相关性,值得深入挖掘分析。