定量CT在慢性阻塞性肺疾病診療中的應(yīng)用

郭佑民，金晨望，曹憲憲

(西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，陜西 西安 710061)

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)是常見的可防治的呼吸系統(tǒng)疾病，通常以持續(xù)存在的呼吸系統(tǒng)癥狀和氣流受限為特征。WANG等[1]針對 COPD開展國內(nèi)大型流行病學(xué)調(diào)查，結(jié)果表明，我國COPD患者近1億，40歲以上人群患病率13.7%。COPD因其患病率高、病死率高的特點，已經(jīng)成為世界性的影響公眾健康的公共衛(wèi)生問題。COPD異質(zhì)性高，臨床表現(xiàn)多樣，病理機制復(fù)雜，早期診斷和療效評價均較困難。相比常規(guī)肺功能檢查，定量CT能夠評估COPD嚴(yán)重程度、區(qū)分疾病表型、提供病變空間分布及位置信息，有利于早期診斷COPD，輔助臨床開展個體化治療，改善患者預(yù)后。

1 CT定量評價COPD

1.1 定量評價肺氣腫 肺氣腫是COPD的主要表現(xiàn)，以終末細支氣管遠端氣腔持久性異常增大、伴氣管壁破壞而無明顯纖維化為主要特征。CT定量評估肺氣腫的方法很多，其中閾值法和百分位法最為常用。閾值法即密度屏蔽法，通過設(shè)定閾值，計算CT值低于該閾值的低衰減區(qū)(low attenuation area, LAA)占全肺容積的百分比(LAA%)，以之作為評估肺氣腫的參數(shù)，既往研究[2]以-950 HU作為常用閾值?；陂撝捣ǘ糠螝饽[被證實與病理具有很好的相關(guān)性[3]，并能夠有效反映COPD患者的肺功能損傷情況[2, 4]。百分位法也稱臨界值法，即通過計算某設(shè)定百分位數(shù)下肺像素頻率直方圖上所有像素的密度值來評估肺氣腫程度，常用參數(shù)為全肺像素CT值直方圖上第15百分位點對應(yīng)的CT值(Perc 15)。COXSON等[5]采用百分位法評估肺氣腫的縱向變化，結(jié)果顯示肺氣腫縱向變化可作為COPD疾病發(fā)生、發(fā)展的獨立預(yù)測指標(biāo)。COPD患者肺氣腫樣改變存在異質(zhì)性，分布于不同肺葉的肺氣腫所需治療方案不同，如肺減容術(shù)只對呈肺上葉分布和運動功能下降的肺氣腫患者有效[6]。定量CT可對肺氣腫的分布及肺功能損傷進行可視化、量化評估，為選擇治療方式提供重要依據(jù)。

1.2 定量評價氣道疾病 氣道疾病主要表現(xiàn)為氣道壁增厚和狹窄，于吸氣相測量段及亞段支氣管，可實現(xiàn)定量評估氣道病變。支氣管管腔內(nèi)徑(lumen diameter, LD)、管壁厚度(wall thickness， WT)及管壁面積比值(wall area%, WA%)等定量CT參數(shù)與COPD患者氣流受限存在相關(guān)性，可有效評價COPD氣道重塑[7]。COPD患者的呼氣氣流阻塞常由肺實質(zhì)破壞及小氣道疾病引起。McDONOUGH等[8]利用MicroCT提出COPD終末期細支氣管管腔狹窄及數(shù)量減少先于肺氣腫破壞，為COPD病理改變的發(fā)展變化提供了影像學(xué)佐證。受分辨率限制，HRCT無法直接評估小氣道疾病，于呼氣相測量空氣潴留，成為間接評估小氣道疾病的方法。既往研究[9]根據(jù)呼氣相CT中CT值小于-856 HU區(qū)域占全肺的百分比(EXP-856)評估空氣潴留，但單氣相參數(shù)無法區(qū)分空氣潴留與肺氣腫。GALBAN等[10]提出參數(shù)響應(yīng)圖(parametric response map， PRM)方法，通過配準(zhǔn)吸氣相、呼氣相CT圖像，實現(xiàn)在體素級上區(qū)分空氣潴留和肺氣腫。金晨望等[11]利用B樣條結(jié)合仿射變換配準(zhǔn)法(B-spline affine transformation， BSAT)實現(xiàn)體素級雙氣相CT配準(zhǔn)，并建立了基于體素的空氣潴留定量測量方法，具有較高的準(zhǔn)確率和敏感度，可為區(qū)分COPD影像學(xué)表型，輔助臨床診療及判斷預(yù)后。

1.3 肺血管疾病的定量評價 肺血管改變是COPD發(fā)生、發(fā)展中的重要征象，肺血管疾病[12]可見于約30%～70% COPD患者，不僅在晚期COPD患者，輕度COPD及肺功能正常的吸煙人群中也存在[13]。右心導(dǎo)管置入術(shù)是臨床診斷肺血管疾病的金標(biāo)準(zhǔn)，但因具有侵襲性而應(yīng)用受限。定量CT為無創(chuàng)性評估肺血管提供了重要手段。MATSUOKA等[14]最早利用CT和肺血管造影實現(xiàn)了在二維層面定量測量COPD患者亞段及亞亞段肺血管橫截面積(crosssectional area, CSA)，并證實其與肺功能存在相關(guān)性?；诖朔椒ǎ琖ANG等[15]發(fā)現(xiàn)定量測量CSA(<5 mm2)與總肺面積的百分比(%CSA<5)不僅能顯示COPD嚴(yán)重程度，還可反映急性加重期COPD的發(fā)生。隨著CT后處理技術(shù)的發(fā)展，定量CT可對肺血管進行整體性三維評估，通過計算機三維定量算法自動追蹤提取肺血管，測量肺血管體積。ESTEPAR等[16]定量觀察吸煙人群肺血管改變，發(fā)現(xiàn)與吸煙相關(guān)的COPD以遠端肺小血管減少和脈管系統(tǒng)以外組織丟失為特征，根據(jù)其變化幅度可預(yù)測疾病嚴(yán)重程度。

定量評估COPD可客觀準(zhǔn)確地評價肺氣腫、氣道疾病及肺血管改變，有利于了解COPD的疾病發(fā)展規(guī)律，探究COPD復(fù)雜的病理生理機制，定量可視化監(jiān)測疾病的發(fā)生發(fā)展，輔助臨床及早開展預(yù)防及干預(yù)措施，制定個體化診療方案。定量CT對評估COPD具有高度價值。隨著計算機后處理技術(shù)的日益發(fā)展，結(jié)合當(dāng)前研究趨向及全球慢性阻塞性肺疾病倡議(global initiative for chronic obstructive lung disease， GOLD)指南有關(guān)COPD診斷標(biāo)準(zhǔn)的變化，本期專論以“COPD相關(guān)影像學(xué)評價”為主題，聚焦于臨床診療、定量評估新方法應(yīng)用及參數(shù)設(shè)置對定量評價的影響等方面，為影像學(xué)定量評價COPD及個性化管理COPD患者提供參考。

2 本期專論內(nèi)容介紹

自2017年起，GOLD指南涉及診斷COPD內(nèi)容中增加了對血嗜酸性細胞指標(biāo)的關(guān)注，認為其對預(yù)測COPD急性加重期具有重要意義。從臨床問題出發(fā)，通過測量外周血中炎癥指標(biāo)，對伴嗜酸性粒細胞增高的COPD急性加重期的肺功能及影像特征進行分析和特征歸納，可為選擇COPD治療方法提供方向。COPD作為以氣流受限為特征的慢性炎癥性疾病，與支氣管哮喘難以區(qū)分，既往缺乏對兩種疾病氣道結(jié)構(gòu)的報道。本期專論對穩(wěn)定期輕-中度COPD與哮喘患者氣道結(jié)構(gòu)及CT肺功能的關(guān)系進行了探討，通過定量CT特征，可在一定程度上區(qū)分、辨別COPD與哮喘。

近年來，呼氣相CT得到廣泛普及，應(yīng)用呼氣相、雙氣相CT掃描及新的定量方法評估COPD越來越成為研究焦點。本期專論通過比較分析呼氣相、吸氣相CT掃描定量COPD患者肺血管體積與肺功能的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)呼氣相CT可有效評估肺血管，能較吸氣相為評估COPD呼氣氣流阻塞程度提供更多有效信息；基于體素方法分析COPD患者肺葉損傷及空間分布特點，提出肺氣腫及小氣道病變以右肺中葉損傷最重，兩肺上葉居中，兩肺下葉損傷最輕；通過比較不同閾值下COPD嚴(yán)重程度與肺功能的關(guān)系，評估不同參數(shù)選擇對于CT量化評估COPD的影響，以期為COPD研究進展及深入提供更多選擇，并為解決臨床問題添加助力。

3 展望

采用定量CT進行影像學(xué)評價疾病具有高度價值，在COPD評估中應(yīng)用前景廣闊，但其自身存在一定的不足，仍面臨著困難和挑戰(zhàn)，如相關(guān)參數(shù)與臨床癥狀及其他指標(biāo)的相關(guān)性還有待挖掘等。隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，人工智能技術(shù)為影像學(xué)發(fā)展提供了更多路徑，假以時日，相信影像學(xué)定量技術(shù)的不斷發(fā)展完善必可為臨床個性化診療呼吸系統(tǒng)疾病及評價預(yù)后提供更有價值的信息。