夏亭亭,尤曉婷,梁嘉敏,鄭吳熙,鄧恩昕,李靖煦,劉遠(yuǎn)明,關(guān)玉寶*
(1.廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射科,廣東 廣州 510120;2.東莞市人民醫(yī)院放射科,廣東 東莞 523059;3.深圳市智影醫(yī)療科技有限公司,廣東 深圳 518000)
慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)與支氣管哮喘(簡(jiǎn)稱哮喘)均是以氣流受限為特征的慢性氣道炎癥性疾病,主要病理學(xué)特征是小氣道炎癥、肺實(shí)質(zhì)破壞及空氣潴留,且長(zhǎng)期小氣道炎癥可導(dǎo)致氣道重塑[1]。兩種疾病早期階段臨床無(wú)癥狀或癥狀輕微,不易引起重視,相關(guān)研究較少[2-3]。本課題組前期觀察了兩種疾病近端氣道結(jié)構(gòu)[4],但并未進(jìn)行分度。本研究對(duì)比分析輕-中度COPD(mild-to-moderate COPD, mtmCOPD)及輕-中度哮喘(mild-to-moderate asthma, mtmAs)患者近端氣道參數(shù)、肺氣腫及空氣潴留指數(shù),觀察其氣道結(jié)構(gòu)及CT肺功能特點(diǎn)。
1.1 研究對(duì)象 收集2014年1月—2019年3月30例就診于廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院的穩(wěn)定期mtmCOPD患者(mtmCOPD組),男23例,女7例,年齡24~69歲,平均(53.1±9.1)歲。依據(jù)2013年COPD診斷、管理和預(yù)防全球戰(zhàn)略的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[5],輕度10例,中度20例。按照相關(guān)納入及排除標(biāo)準(zhǔn)[6]及2012年GINA輕-中度哮喘標(biāo)準(zhǔn)[7],于2013年3月—2018年10月69例穩(wěn)定期哮喘患者中納入30例mtmAs(mtmAs組),男17例,女13例,年齡30~64歲,平均(47.9±9.3)歲。自2013年3月—2018年門診體檢健康人群中招募30名志愿者作為健康對(duì)照組,男18名,女12名,年齡29~57歲,平均(49.8±10.6)歲。本研究獲得醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn),所有受試者對(duì)研究?jī)?nèi)容均知情同意。
1.2 儀器與方法 掃描前對(duì)受試者進(jìn)行呼吸訓(xùn)練,盡可能降低其呼吸程度的差異。采用Toshiba Aquilion 16層螺旋CT機(jī)行低劑量呼吸雙相CT掃描,參數(shù):管電壓120 kV,管電流30 mAs,螺旋因子0.938,X線球管轉(zhuǎn)速0.5秒/轉(zhuǎn),矩陣512×512,層厚1.0 mm;吸氣相自肺底到肺尖、呼氣相自肺尖到肺底掃描。
1.3 定量CT分析 以美國(guó)阿波羅公司全自動(dòng)化軟件VIDA Appollo Version 2.0進(jìn)行三維氣道分析[3,5]及CT肺功能定量分析(圖1)。
選取吸氣相右肺上葉尖段(RB1)、右肺下葉后基底段(RB10)及左肺下葉后基底段(LB10)支氣管作為觀察氣道的靶支氣管,記錄第3級(jí)靶支氣管中點(diǎn)處管腔面積(lumen area, LA)、管壁面積(wall area, WA)、管壁厚度(thickness, T)及管壁面積百分比(WA%),并計(jì)算得到支氣管管壁總面積(total area, TA,TA=LA+WA)。用體表面積(body surface area,BSA)對(duì)LA、WA、TA及T進(jìn)行校正,BSA(m2)=0.006 1×身高(cm)+0.012 8×體質(zhì)量(kg)—0.152 9。所有定量CT氣道參數(shù)均為RB1、RB10及LB10的均值。
將呼吸雙相原始DICOM數(shù)據(jù)導(dǎo)入軟件,自動(dòng)進(jìn)行肺部組織分割,將肺組織與縱隔、大血管、氣管、胸壁組織分割開來(lái),并自動(dòng)輸出一系列相關(guān)肺功能參數(shù)。記錄肺氣腫指數(shù),包括呼吸雙相體素指數(shù)小于-950 HU、-910 HU肺容積占總肺容積的百分比,即呼吸雙相VI-950(%)及VI-910(%);吸氣相低于總肺體素15%的HU值,即吸氣相Perc15[7-8]??諝怃罅糁笖?shù)包括呼氣相平均肺密度(mean lung density, MLD);呼氣相體素指數(shù)小于-856 HU時(shí)肺容積占總肺容積的百分比,即VI-856(%);呼、吸雙相平均肺密度之比(MLD E/I);呼、吸雙相體素指數(shù)小于-856 HU時(shí)肺容積占總肺容積百分比的變化量[VI-856E-I(%)];呼、吸雙相體素指數(shù)介于-856 HU與-950 HU之間時(shí),肺容積占總肺容積百分比的變化量[VI-856/-950E-I(%)]。
1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)用±s表示,非正態(tài)分布數(shù)據(jù)用中位數(shù)(四分位數(shù)間距)表示。采用Levene法對(duì)多樣本方差齊性進(jìn)行檢驗(yàn)。對(duì)3組獨(dú)立樣本,方差齊使用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)的單因素方差分析,方差不齊采用秩和檢驗(yàn)(即Kruskal-WallisH檢驗(yàn)),組內(nèi)兩兩比較采用Bonferroni校正。對(duì)于兩組獨(dú)立樣本,服從正態(tài)分布時(shí)用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn),否則用Wilcoxon秩和檢驗(yàn)。分類資料比較采用χ2檢驗(yàn)。P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2.1 基線資料 mtmCOPD組患者吸煙指數(shù)明顯大于mtmAs組(P<0.01),而3組性別、年齡、BMI及BSA差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)。見表1。
2.2 mtmCOPD組、mtmAs組及健康對(duì)照組定量CT近端氣道參數(shù)比較 mtmAs組平均LA/BSA小于健康對(duì)照組(P=0.04),而mtmCOPD組與健康對(duì)照組、mtmCOPD組與mtmAs組差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)。mtmAs組平均WA%大于健康對(duì)照組(P<0.01),而mtmCOPD組與健康對(duì)照組、mtmCOPD組與mtmAs組差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)。3組間平均WA/BSA、平均TA/BSA及平均T/BSA差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)。見表2。
2.3 mtmCOPD組、mtmAs組及健康對(duì)照組肺氣腫指數(shù)及空氣潴留指數(shù)比較 mtmCOPD組吸氣相及呼氣相VI-910(%)及VI-950(%)均大于健康對(duì)照組(P均<0.01),而mtmCOPD組與mtmAs組、mtmAs組與健康對(duì)照組差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)。見表3。mtmCOPD組呼氣相MLD絕對(duì)值、呼氣相VI-856(%)及呼氣相MLD E/I均大于健康對(duì)照組(P均<0.05),而mtmCOPD組與mtmAs組、mtmAs組與健康對(duì)照組差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)。見表4。
圖1 CT肺功能定量分析 前2列分別為吸氣相及呼氣相CT掃描橫軸位圖,第3列顯示吸氣相體素指數(shù)小于-950 HU的低衰減區(qū)域,代表肺氣腫區(qū);第4列顯示呼氣相體素指數(shù)小于-856 HU的低衰減區(qū)域,代表空氣潴留
表1 3組基線特征值比較(±s)
表1 3組基線特征值比較(±s)
組別男/女(例/名)年齡(歲)體質(zhì)量指數(shù)(kg/m2)BSA(m2)吸煙指數(shù)(包/年)mtmCOPD組 (n=30)23/753.1±9.124.36±5.671.70±0.1312.5(34.37)?mtmAs組(n=30) 17/1347.9±9.323.12±3.411.65±0.140(0.02)?健康對(duì)照組(n=30) 18/1249.8±10.623.78±3.551.68±0.210χ2/F/Z值3.012.050.610.69-4.90P值0.240.140.550.50<0.01
注:*:中位數(shù)(四分位數(shù)間距)
表2 3組吸氣相第3級(jí)支氣管定量CT氣道各測(cè)量參數(shù)比較(±s)
表2 3組吸氣相第3級(jí)支氣管定量CT氣道各測(cè)量參數(shù)比較(±s)
組別LA/BSA (mm2/m2)WA/BSA (mm2/m2)TA/BSA (mm2/m2)T/BSA (mm2/m2)WA%mtmCOPD組 (n=30)10.93±2.58?18.30±3.3429.23±5.790.88±0.0963.02±2.34mtmAs組(n=30)10.81±3.2018.61±4.2329.42±7.330.91±0.1163.85±2.48?健康對(duì)照組(n=30)12.56±2.9819.94±2.9232.51±5.680.93±0.1061.55±3.54F值4.241.822.541.785.07P值0.040.170.080.18<0.01
注:*:與健康對(duì)照組比較,P<0.01
表3 3組肺氣腫指數(shù)比較[中位數(shù)(四分位數(shù)間距)]
注:*:與健康對(duì)照組比較,P<0.01
表4 3組空氣潴留指數(shù)比較[中位數(shù)(四分位數(shù)間距)]
注:*:與健康對(duì)照組比較,P<0.05
對(duì)于COPD及哮喘患者氣道結(jié)構(gòu)改變既往已有文獻(xiàn)報(bào)道[3,7-13],但鮮有對(duì)于兩種疾病在早期階段的相關(guān)研究報(bào)道[2-3]。哮喘患者氣道重塑的主要原因是其LA小于COPD,氣道基底膜及平滑肌較COPD患者更厚,血管更多[14],且氣道結(jié)構(gòu)改變?cè)谙癈OPD疾病早期已經(jīng)開始。KOSCIUCH等[2]對(duì)mtmCOPD及哮喘患者的氣道參數(shù)與肺功能參數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析,結(jié)果顯示,哮喘患者氣道壁增厚的主要原因是空氣潴留指數(shù)增加,COPD氣道壁增厚導(dǎo)致更高的氣道阻力和反應(yīng)性;同時(shí),COPD患者氣道壁增厚與吸煙有關(guān)。KOSCIUCH等[3]在放大的橫斷面圖像上測(cè)量mtmCOPD及哮喘患者支氣管外徑1.0~5.0 mm時(shí)的氣道相關(guān)指標(biāo),并對(duì)外徑<2.0 mm和外徑>2.0 mm的氣道分別進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)哮喘患者支氣管壁較COPD更厚。本研究中,mtmCOPD組與mtmAs組之間管壁厚度(T/BSA)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,可能與本研究針對(duì)近端氣道(段支氣管),支氣管外徑均>2.0 mm有關(guān)。本課題組前期對(duì)哮喘患者近端氣道結(jié)構(gòu)的研究結(jié)果[5]顯示,mtmAs患者近端支氣管LA/BSA小于健康對(duì)照組,而WA%大于健康對(duì)照組,但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
國(guó)外相關(guān)報(bào)道[8]顯示,在哮喘和COPD患者中,肺功能受損與空氣潴留密切相關(guān);同時(shí),哮喘患者肺功能受損還與近端氣道狹窄(即LA/BSA減小)有關(guān),但該研究并未涉及mtmCOPD及哮喘的肺氣腫及空氣潴留指數(shù)。本研究結(jié)果顯示,相比健康對(duì)照者,mtmCOPD患者存在明顯肺氣腫及空氣潴留,而mtmAs患者肺氣腫及空氣潴留均不明顯,提示mtmCOPD患者肺組織破壞,造成肺內(nèi)較多氣體潴留,而mtmCOPD及mtmAs之間肺氣腫及空氣潴留指數(shù)無(wú)明顯差異。
本研究的主要局限性:采用呼吸雙相CT,分別于最大吸氣末屏氣及最大呼氣末進(jìn)行屏氣掃描,但受試者吸氣及呼氣程度不同,存在一定個(gè)體差異;設(shè)置呼吸門控雖可顯著減小這種差異,但已有研究[15-16]表明,定量CT掃描的重復(fù)性較高,通過(guò)設(shè)置呼吸門控進(jìn)一步提高其重復(fù)性的可能性并不大。
綜上所述,mtmAs患者近端氣道存在明顯氣道重塑,表現(xiàn)為支氣管LA縮小及WA%增大;同時(shí),mtmCOPD患者近端支氣管氣腔面積也有一定程度縮小,WA%有一定程度增大,但與健康對(duì)照者差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。mtmCOPD患者存在明顯肺氣腫及空氣潴留,而mtmCOPD與mtmAs患者氣道結(jié)構(gòu)參數(shù)、肺氣腫及空氣潴留指數(shù)之間差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。