基于呼氣相不同閾值分析慢性阻塞性肺疾病嚴(yán)重程度與肺功能的相關(guān)性

黃曉旗，閆苗苗，王 雷，趙凡惠，朱彥瑾，郭佑民

(1.延安大學(xué)附屬醫(yī)院影像科，陜西 延安 716000；2.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)具有高異質(zhì)性，主要影像學(xué)表型是肺氣腫與小氣道病變[1]。研究[2]表明呼氣相CT不僅能評估肺氣腫，還能判斷COPD患者肺葉損傷程度與功能。師美娟等[3]通過分析呼、吸雙相CT不同肺氣腫閾值低衰減區(qū)(low attenuation area, LAA)占全肺體積百分比LAA%-950和LAA%-910發(fā)現(xiàn)不同嚴(yán)重程度肺氣腫分葉分布比例不同，輕度肺氣腫以右肺中葉及雙肺上葉為主，隨COPD嚴(yán)重程度增加，雙肺下葉肺氣腫嚴(yán)重程度逐漸增加。另有研究[4]報道，呼氣相LAA%-910、LAA%-856是評估肺氣腫與空氣潴留的良好指標(biāo)。隨著CT定量軟件不斷優(yōu)化，近年來關(guān)于COPD定量研究逐漸增加，但針對呼氣相肺氣腫不同閾值對COPD診斷及嚴(yán)重程度影響的相關(guān)報道較少。本研究選取目前關(guān)于呼氣相CT常用的LAA%-950、LAA%-910、LAA%-856,探討其對COPD嚴(yán)重程度的影響及與肺功能的相關(guān)性。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2018年10月—2019年11月延安大學(xué)附屬醫(yī)院收治的104例COPD患者，男89例，女15例，年齡47～78歲，平均(63.7±7.6)歲。對所有患者進(jìn)行深呼氣相胸部CT與肺功能檢查，根據(jù)慢性阻塞性肺疾病全球倡議(global initiative for chronic obstructive lung disease， GOLD)診斷標(biāo)準(zhǔn)[5]，按照GOLD 1、2、3、4級將其分為4組。排除標(biāo)準(zhǔn)：胸廓發(fā)育畸形，肺內(nèi)大片狀炎癥或肺不張，大量胸腔積液，煤塵肺，肺腫瘤及呼吸配合差等影響肺葉裂分隔者。

1.2 CT檢查 采用聯(lián)影UCT-760 128層螺旋CT機。掃描前對患者進(jìn)行深呼氣末屏氣訓(xùn)練。囑患者仰臥，上舉雙手接受全肺掃描。掃描參數(shù)：管電壓120 kV，自動管電流，準(zhǔn)直40 mm，螺距1.0875，轉(zhuǎn)速0.5 s/r，層厚5 mm，重建1 mm薄層圖像，矩陣1 024×1 024，骨算法重建。將掃描數(shù)據(jù)錄入“數(shù)字肺”數(shù)據(jù)分析軟件(圖1)。

1.3 肺功能檢查 CT掃描前后1周內(nèi)進(jìn)行肺功能檢查。采用Sensor medics Vmax 299肺功能儀，分別測量用力肺活量(forced vital capacity, FVC)、用力肺活量占預(yù)計值百分比率(FVC%)、第1秒用力呼氣容積(forced expiratory volume in one second， FEV1)率(FEV1%)、FEV1/FVC、一氧化碳彌散量(carbon monoxide diffusing capacity， DLCO)占預(yù)計值百分率(DLCO%)、單位肺體積一氧化碳彌散量(DLCO/VA)及殘氣量(residual volume， RV)與肺總量(total lung capacity, TLC)比值(RV/TLC)。以FEV1%作為GOLD分級的依據(jù)：1級，F(xiàn)EV1%≥0.80；2級，0.50≤FEV1%<0.80；3級，0.30≤FEV1%<0.50；4級，F(xiàn)EV1%<0.30。

圖1 患者男，73歲，GOLD 2級，“數(shù)字肺”肺部組織提取結(jié)果 A.肺葉分隔圖； B.葉裂分割圖； C.肺密度分割圖

圖2 患者男，65歲，GOLD 2級，呼氣相CT不同閾值LAA%示意圖 A.軸位呼氣相CT圖； B.LAA-856； C.LAA%-910； D.LAA%-950

1.4 圖像數(shù)據(jù)分析 將呼氣相CT掃描數(shù)據(jù)導(dǎo)入“數(shù)字肺”分析平臺。測定呼氣相全肺平均肺密度(mean lung density in expiratory phase， MLDex)、深呼氣末LAA%-950、LAA%-910及LAA%-856(圖2)。

1.5 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 20.0統(tǒng)計分析軟件。以單因素方差分析或Kruskal-WallisH檢驗比較4組肺功能及CT定量參數(shù)差異，Pearson相關(guān)分析或Spearman秩相關(guān)分析觀察CT定量參數(shù)與肺功能相關(guān)性。行多元逐步回歸分析，觀察LAA%-950、LAA%-910、LAA%-856與MLDex的關(guān)系，R2>0.6數(shù)據(jù)擬合度較好。P<0.05差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般資料、肺功能及CT定量參數(shù) 4組患者年齡與體質(zhì)量指數(shù)(body mass index, BMI)差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)。4組FVC、FVC%、FEV1%、FEV1/FVC、DLCO%及RV/TLC差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.01)，DLCO/VA差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.181)。隨著GOLD分級增加，肺功能參數(shù)逐漸減低，見表1。

2.2 CT定量參數(shù)比較 4組間CT定量參數(shù)LAA%-950、LAA%-910、MLDex差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.01)。隨著GOLD分級增加，LAA%-950、LAA%-910逐漸增大，MLDex逐漸減低，LAA%-856差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.265)，見表1。

2.3 CT定量參數(shù)與肺功能的相關(guān)性 LAA%-856與FVC、FVC%、FEV1%、FEV1/FVC及RV/TLC無明顯相關(guān)(P均>0.05)，與DLCO%及DLCO/VA呈負(fù)相關(guān)；LAA%-910與FVC、FVC%、FEV1%、FEV1/FVC、DLCO%及DLCO/VA均呈負(fù)相關(guān)，與RV/TLV呈正相關(guān)；LAA%-950與FVC、FVC%、FEV1%、FEV1/FVC、DLCO%及DLCO/VA均呈負(fù)相關(guān)，與RV/TLV呈正相關(guān)；MLDex與FVC、FVC%、FEV1%及FEV1/FVC均呈正相關(guān)，與RV/TLV呈負(fù)相關(guān)，與DLCO%及DLCO/VA不相關(guān)(P>0.05)。見表2、圖3。

圖3 呼氣相LAA%-910與肺功能相關(guān)性的散點圖 A.FEV1/FVC； B.FEV1%； C.FVC%； D.DLCO%

2.4 LAA%-950、LAA%-910、LAA%-856與MLDex相關(guān)性及多元逐步回歸結(jié)果 MLDex與LAA%-950、LAA%-910、LAA%-856均呈負(fù)相關(guān)(r=-0.80、-0.90、-0.50，P均<0.01)。以LAA%-950、LAA%-910、LAA%-856為自變量MLDex為因變量進(jìn)行多元逐步回歸分析，R2=0.917，LAA%-910標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)系數(shù)-2.073(P<0.01)，LAA%-950標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)系數(shù)1.197(P<0.01)，LAA%-856與MLDex無明顯相關(guān)。

3 討論

COPD為高發(fā)病率、高致死率疾病，準(zhǔn)確診斷非常重要，然而在COPD早期，根據(jù)肺功能進(jìn)行診斷存在一定局限性[4,6]。隨著影像學(xué)技術(shù)的發(fā)展，呼氣相CT檢查已成為小氣道病變與肺氣腫的重要影像學(xué)檢查方法。呼氣相CT定量參數(shù)與肺功能密切相關(guān)[7-8]?？諝怃罅襞c肺氣腫是COPD的重要影像學(xué)指標(biāo)，對其進(jìn)行準(zhǔn)確評估與定量分析對早期診斷COPD和評估嚴(yán)重程度至關(guān)重要。WANG等[9]以LAA%作為量化肺氣腫的指標(biāo)，對-850 HU～-1 000 HU以間隔10 HU進(jìn)行多閾值對比分析，認(rèn)為LAA%-950是定量吸氣末肺氣腫的最佳閾值。本研究探討目前常用閾值對評估COPD嚴(yán)重程度及肺功能的影響。

表1 不同級別COPD患者一般資料、肺功能及CT定量參數(shù)結(jié)果比較

表2 呼氣相CT定量參數(shù)與肺功能的相關(guān)性[r(P)]

本研究比較不同GOLD分級COPD患者肺功能參數(shù)，發(fā)現(xiàn)隨著GOLD分級增加，部分肺功能參數(shù)逐漸減低，進(jìn)一步證實了肺功能檢查對于臨床診斷COPD與評估嚴(yán)重程度的重要價值。但肺功能檢查敏感度低，且易受多種因素影響[6]，肺組織破壞30%以上或小氣道阻塞占75%左右時才出現(xiàn)異常[10]。近年來CT定量分析用于COPD的研究越來越多，研究[7,11]表明呼氣相定量CT是診斷小氣道疾病與肺氣腫的重要方法。本研究結(jié)果顯示LAA%-950、LAA%-910及MLDex是評估COPD嚴(yán)重程度的敏感指標(biāo)，且隨GOLD級別越高，LAA%-950、LAA%-910程度越重，MLDex越低。本研究LAA%-8564組間差異無統(tǒng)計學(xué)意義，提示其不能用于評估COPD嚴(yán)重程度，可能因為肺氣腫是影響COPD嚴(yán)重程度的要因素，而LAA%-856僅為反映空氣潴留的敏感指標(biāo)[4,7]。

相關(guān)性分析結(jié)果顯示，LAA%-856僅與COPD患者DLCO%及DLCO/VA呈負(fù)相關(guān)，與其他肺功能參數(shù)均不無明顯相關(guān)，提示LAA%-856可在一定程度上反映COPD患者肺換氣功能；LAA%-950、LAA%-910與肺功能參數(shù)存在顯著相關(guān)，與既往[12]文獻(xiàn)報道相符，且LAA%-910與肺功能的相關(guān)性高于LAA%-950。葛虓俊等[13]發(fā)現(xiàn)呼氣相<-910 HU肺密度比吸氣相更能代表肺氣腫，檢驗效能更好；比較不同閾值與MLDex相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)LAA%-910與MLDex相關(guān)性更好，但相關(guān)性僅反映變量間關(guān)系的密切程度，不能反映變量間相互影響程度與定量聯(lián)系。本研究進(jìn)一步以LAA%-950、LAA%-910、LAA%-856為自變量，以MLDex為因變量進(jìn)行多元逐步回歸分析，結(jié)果顯示LAA%-950、LAA%-910是MLDex的獨立影響因素，且LAA%-910影響程度最顯著。LAA%-950是吸氣相反映肺氣腫形態(tài)的良好指標(biāo)，與病理相關(guān)性最好[14]，呼氣時肺內(nèi)大量正常氣體呼出體外，肺氣腫閾值需要明顯增加，故LAA%-950并不能準(zhǔn)確評估呼氣相CT肺氣腫。王曉華等[12]對呼氣相不同閾值與吸氣相LAA%-950進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)LAA%-930與LAA%-950差異無統(tǒng)計學(xué)意義，認(rèn)為LAA%-930是呼氣相肺氣腫測量最佳閾值；但該研究未對COPD嚴(yán)重程度進(jìn)行評估， LAA%-930較LAA%-910與肺功能相關(guān)性并未提高。既往研究[13]證實呼氣相肺氣腫閾值較吸氣相與肺功能相關(guān)性更好，提示對于不同嚴(yán)重程度肺氣腫，閾值比較不能僅限于吸氣相LAA%-950。

本研究的主要局限性在于僅選取目前文獻(xiàn)中提及的肺氣腫閾值進(jìn)行對比分析，未設(shè)定更多閾值，后期將增加多種閾值設(shè)定，進(jìn)一步觀察不同閾值對COPD的影響；僅觀察單純呼氣相CT掃描，下一步將與吸氣相CT相結(jié)合進(jìn)行對比分析，完善COPD患者雙氣相定量指標(biāo)。

綜上所述，呼氣相CT定量指標(biāo)LAA%-910是準(zhǔn)確評估COPD嚴(yán)重程度的敏感指標(biāo)，與臨床肺功能具有良好相關(guān)性，可為對COPD患者進(jìn)行個體化、標(biāo)準(zhǔn)化全方位評估提供參考。LAA%-856不能用于評估COPD患者肺氣腫。