基于雙氣相定量CT在慢性阻塞性肺疾病影像學(xué)表型的研究進(jìn)展

徐艷霞, 王 莉, 賀 靜, 常小紅

(延安大學(xué)附屬醫(yī)院 呼吸內(nèi)科，陜西 延安 716000)

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)是一種世界范圍內(nèi)的慢性氣道炎癥性疾病，以不完全可逆性的氣流受限為特征，可累及大小氣道、肺間質(zhì)、肺實(shí)質(zhì)以及肺血管，是一種公認(rèn)的異質(zhì)性疾病。根據(jù)2018年《柳葉刀》對(duì)我國(guó)20歲以上成人COPD流行病學(xué)數(shù)據(jù)的報(bào)道, 20歲以上人群COPD患病率為8.6%, 40歲以上為13.7%, 60歲以上已超過(guò)27%。全國(guó)總患病人數(shù)約為9 990萬(wàn)[1]，由此可見(jiàn)COPD患者趨于年輕化。根據(jù)世界衛(wèi)生組織的數(shù)據(jù)，到2030年COPD將成為全球第三大死因[2]。COPD 是一種異質(zhì)性疾病，患者臨床表現(xiàn)、影像學(xué)特征、疾病進(jìn)展和預(yù)后方面各不相同，存在很大的變異性[3]。該病早期患者無(wú)明顯癥狀，不易發(fā)現(xiàn), 當(dāng)臨床癥狀出現(xiàn)時(shí), 肺功能損失至少30%。故該病早期診斷較為困難, 穩(wěn)定期患者生活質(zhì)量較差, 急性加重期患者的住院治療費(fèi)用較高, 使的COPD成為社會(huì)負(fù)擔(dān)、經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)均高的疾病[4]。

1 肺功能診斷COPD的局限性

COPD診斷的金標(biāo)椎是肺功能，臨床醫(yī)生通過(guò)肺功能來(lái)評(píng)估氣流受限，肺功能也是評(píng)估COPD嚴(yán)重程度的有用工具。然而，肺功能在診斷COPD和評(píng)估COPD進(jìn)展方面有一些局限性。第一，肺功能下降的速度隨COPD嚴(yán)重程度的不同而不同，COPD越嚴(yán)重，肺功能測(cè)量的絕對(duì)變化率越慢[5]；第二，肺功能通常難以區(qū)分COPD氣流阻塞的病理生理因素，如是肺氣腫、氣道炎癥還是小氣道破壞，也無(wú)法對(duì)肺部的病變進(jìn)行準(zhǔn)確定位分析[6]；第三，一些重度肺氣腫患者不能完成肺功能檢查, 且有些患者溝通障礙難以配合該項(xiàng)檢查，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

2 定量CT(QCT)在評(píng)估COPD疾病的優(yōu)勢(shì)

近年來(lái)隨著胸部CT技術(shù)的飛速發(fā)展，關(guān)于QCT測(cè)量用于評(píng)估COPD疾病的研究國(guó)內(nèi)外已越來(lái)越多。QCT測(cè)量不僅可用來(lái)提示COPD病變范圍、嚴(yán)重程度、肺功能情況及預(yù)后[7]，還可通過(guò)對(duì)實(shí)質(zhì)和氣道疾病的形態(tài)學(xué)特征研究，使COPD的表型得以量化。Occhipinti等[8]通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)CT測(cè)量(VIDA)和呼氣、吸氣CT共配位分析(ImbioLDA)對(duì)194例接受肺功能測(cè)試的COPD患者肺氣腫的嚴(yán)重程度進(jìn)行了量化，得出結(jié)論肺氣腫的存在和嚴(yán)重程度，可以通過(guò)CT指標(biāo)和放射組學(xué)來(lái)量化。Koo等[9]通過(guò)評(píng)估CT參數(shù)與肺功能參數(shù)之間的相關(guān)性，得出CT參數(shù)可以用于預(yù)測(cè)肺功能指標(biāo)。王雷等[10]通過(guò)將61例COPD患者的CT圖像導(dǎo)入“數(shù)字肺”自動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)，計(jì)算各肺葉低密度區(qū)容積百分比(LAA%)，得出結(jié)論LAA%可以反映肺功能受損的嚴(yán)重程度, 還可反映不同肺葉的肺氣腫程度。史維雅等[11]通過(guò)分析CT定量參數(shù)及肺功能參數(shù)在COPD表型(A/E/M型)中的差異, 得出結(jié)論CT肺氣腫指標(biāo)(%LAA-950ins), 氣體陷閉指標(biāo)(%LAA-856exp, RVC-856to-950和E/I-ratio MLD)可以作為評(píng)估COPD肺功能的有效參數(shù)。綜上，QCT可用來(lái)檢出肺功能漏診的病例, 從而診斷早期COPD，發(fā)現(xiàn)早期病變, 為早期COPD的檢出和分型提供依據(jù), 使得臨床醫(yī)生更早的制定臨床干預(yù)治療計(jì)劃[12]。

3 COPD表型概述

COPD表型是指能夠描述COPD患者個(gè)體間差異的一種或者多種疾病特征, 其與患者臨床治療、預(yù)后相關(guān)[13]。Segreti等[14]提出COPD不同表型患者對(duì)于預(yù)測(cè)治療的反應(yīng)和疾病的進(jìn)展是非常重要的，不同藥理學(xué)和非藥理學(xué)治療方案的發(fā)展已經(jīng)證實(shí), 臨床反應(yīng)根據(jù)疾病的特點(diǎn)不同而不同，雖然每種表型可能還沒(méi)有確定具體的治療方法, 但很明顯有必要對(duì)COPD進(jìn)行個(gè)性化治療，而這種個(gè)性化的治療可以提高治療的有效性, 減少不良反應(yīng)的發(fā)生。目前COPD表型分類(lèi)有：經(jīng)典表型(肺氣腫型和慢性支氣管炎型)、西班牙分型[15](A型:具有慢支或肺氣腫的非頻繁急性加重型；B型:慢阻肺一哮喘重疊型;C型:以肺氣腫為主的頻繁急性加重型;D型:以慢支為主的頻繁急性加重型)、影像學(xué)表型、急性加重表型、全身炎癥反應(yīng)型等多種分型。本文針對(duì)于雙氣相QCT在影像學(xué)表型中的研究進(jìn)行綜述。

以郭佑民[4]為首的研究團(tuán)隊(duì)及師美娟等[16]通過(guò)聚類(lèi)的客觀分析法將COPD影像學(xué)表型分為“肺氣腫表型”、“小氣道病變表型”和“混合型”3種表型，而目前通過(guò)呼氣、吸氣雙相配準(zhǔn)定量CT對(duì)COPD影像學(xué)表型的研究成為熱點(diǎn)，故著重對(duì)于肺氣腫表型及小氣道病變表型的雙氣相定量CT進(jìn)行詳細(xì)闡述，混合型則介于二者之間。

3.1肺氣腫表型 肺氣腫是指異常的支氣管末梢永久性擴(kuò)大，同時(shí)伴有著肺泡壁破壞，不伴有間質(zhì)性改變，肺氣腫患者的氣流受限可歸因于彈性反沖力的降低、呼氣時(shí)氣道塌陷和空氣滯留[17]。肺氣腫分為小葉中央型、全小葉型、副肺氣腫和大泡性肺氣腫。趙凡慧等[18]對(duì)87例患者行雙氣相CT，通過(guò)定量測(cè)量低密度衰減區(qū)域百分比及肺氣腫區(qū)域百分比(Emph%)及支氣管壁厚度，將其分為A、E、M 3型，得出結(jié)論3型COPD患者CT定量參數(shù)和肺功能的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，雙氣相配準(zhǔn)定量CT對(duì)COPD分型繼而個(gè)體化診斷及治療提供客觀依據(jù)。Park等[19]發(fā)表于《CHEST》一文中提出QCT可評(píng)估肺氣腫的嚴(yán)重程度和葉狀分布。Kumar等[20]探討COPD患者肺氣腫、氣道疾病的QCT參數(shù)及其與疾病嚴(yán)重程度的關(guān)系，研究了50例COPD患者QCT 3個(gè)QCT參數(shù)LAA%、WA%(壁面積百分比)和pi10分別與第1秒用力呼氣量(FEV1)、BODE評(píng)分和MMRC呼吸困難量表的相關(guān)性，結(jié)果顯示LAA%與FEV1、BODE和MMRC量表顯著相關(guān)，因而得出結(jié)論：肺氣腫和氣道疾病的QCT指標(biāo)對(duì)COPD患者FEV1、MMRC呼吸困難量表和BODE評(píng)分均有影響，且肺氣腫似乎與疾病的嚴(yán)重程度有更密切的關(guān)系。de Boar等[21]通過(guò)研究證實(shí)混合迭代重建和使用后處理去噪可以?xún)?yōu)化CT掃描中肺氣腫量化，QCT可作為除肺功能外的補(bǔ)充診斷工具。我國(guó)學(xué)者李北平[22]通過(guò)研究得出結(jié)論LAA%與肺功能指標(biāo)存在明顯相關(guān)性，且肺氣腫表型患者在年齡、影像學(xué)特征、氣道阻力、急性加重頻率、及生活質(zhì)量方面具有一定獨(dú)特性。因此，臨床醫(yī)生應(yīng)該早期使用QCT評(píng)估COPD患者，進(jìn)而可更早實(shí)施積極地干預(yù)措施，提高患者的生活質(zhì)量。

3.2小氣道病變表型 小氣道通常定義為支氣管管徑值<2 mm的氣道, 是COPD患者發(fā)生氣道阻塞的主要部位。小氣道的病理生理指的是氣道狹窄，呼氣流量限制和早期氣道關(guān)閉，導(dǎo)致氣體滯留，而這些機(jī)制可能導(dǎo)致患者運(yùn)動(dòng)過(guò)程中運(yùn)動(dòng)耐力降低和呼吸困難，增加COPD患者的呼吸做功，進(jìn)而加重病情，因此，深入研究小氣道表型可以對(duì)此做到靶向治療，從而緩解氣道炎癥及狹窄[23]。小氣道病變?cè)缙谂R床常無(wú)癥狀，多不能通過(guò)常規(guī)肺功能檢查發(fā)現(xiàn)，但是目前CT掃描難以觀察到<2 mm的氣道。因此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者通過(guò)呼氣、吸氣雙相配準(zhǔn)進(jìn)行小氣道定量分析。Martinez等[24]通過(guò)使用參數(shù)反應(yīng)映射分析配對(duì)吸氣、呼氣CT來(lái)確定肺小氣道功能異常，得出結(jié)論在沒(méi)有氣流阻塞的非吸煙者和吸煙者中，無(wú)論呼吸系統(tǒng)癥狀如何，隨著年齡的增加，小氣道氣體潴留區(qū)增加。研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)呼氣、吸氣雙相配準(zhǔn)測(cè)量小氣道值與肺功能及癥狀有明顯的相關(guān)性[25-26]。國(guó)內(nèi)黃曉琪等[27]通過(guò)研究雙氣相CT掃描平均肺密度與肺功能的相關(guān)性，得出結(jié)論全肺及各肺葉平均肺密度比(MLD)與肺功能的相關(guān)性最好，而MLD對(duì)COPD患者定量分析具有較高的靈敏性和準(zhǔn)確性，是研究小氣道疾病的重要參數(shù)。因此，作為臨床醫(yī)生需要與影像科緊密合作，充分利用雙氣相CT這一工具與技術(shù)，量化COPD小氣道病變，從而達(dá)到個(gè)體化靶向治療。

4 臨床綜合評(píng)估及治療

4.1肺氣腫型COPD Oh等[28]研究發(fā)現(xiàn)肺氣腫表型是COPD頻繁急性加重的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子。李瑛等[29]通過(guò)研究肺氣腫型COPD患者預(yù)后與Goddard 評(píng)分相關(guān)性, 發(fā)現(xiàn)Goddard評(píng)分等級(jí)越高, COPD急性加重發(fā)生的頻率和嚴(yán)重程度也越高, 而且更易于合并呼吸衰竭, 心力衰竭及惡性腫瘤等合并癥。Carolan等[30]通過(guò)對(duì)1 002名COPD Gene參與者的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得出，在總肺氣腫達(dá)到或超過(guò)35%的患者中，肺氣腫每增加5%，COPD患者病情惡化率就增加1.2倍。此外，氣道壁厚度每增加1毫米，每年的惡化率增加1.8倍。Suzuki等[31]通過(guò)對(duì)269例COPD肺氣腫型患者研究發(fā)現(xiàn)，COPD患者肺氣腫程度越嚴(yán)重，CAT評(píng)分越高，彌散程度越低，臨床癥狀越重。Miravitlles等[32]研究發(fā)現(xiàn)肺氣腫程度與患者生存率呈負(fù)相關(guān), 肺功能最大吸氣量/肺總量(IC/TLC)值小于0.25患者的死亡風(fēng)險(xiǎn)是該值大于0.25患者的3.15倍?？梢?jiàn)，肺氣腫型COPD患者較其他型患者更易出現(xiàn)急性加重，且臨床癥狀較重，呼吸衰竭、心力衰竭等合并癥較多，病死率也較高，因此，臨床醫(yī)生不僅需要早期診斷該病，更要盡早識(shí)別患者表型，從而制定個(gè)體化的治療方案。

針對(duì)肺氣腫型COPD患者，預(yù)防急性加重頻率是關(guān)鍵。藥物治療推薦以長(zhǎng)效支氣管舒張劑為主，主要功能是擴(kuò)張氣道，減少氣道阻力，促進(jìn)肺泡的殘余氣體排出，聯(lián)合使用不同種類(lèi)的支擴(kuò)劑較單一種支擴(kuò)劑療效顯著，不良反應(yīng)的發(fā)生率降低。效果不佳基礎(chǔ)上可聯(lián)合吸入性糖皮質(zhì)激素加強(qiáng)治療，但不建議長(zhǎng)期使用激素[33]。隨著介入技術(shù)的發(fā)展，支氣管內(nèi)活瓣(EBV)術(shù)或支氣管內(nèi)彈簧圈經(jīng)支氣管肺減容術(shù)(BLVR)等技術(shù)對(duì)于重度肺氣腫或者局限性肺氣腫患者有較好的療效，且可潛在提高生存率，明顯改善生活質(zhì)量[33-34]

4.2小氣道型COPD COPD患者由于慢性炎癥長(zhǎng)期反復(fù)刺激導(dǎo)致小氣道管腔狹窄，管壁增厚，氣道阻力顯著增大, 是主要?dú)饬魇芟薜奈恢?，小氣道改變和肺氣腫作為兩種類(lèi)型，能夠獨(dú)立存在，小氣道變化一般先于肺氣腫發(fā)生，在病變?cè)缙?，肺氣腫還不明顯時(shí)小氣道變化已存在并成為引起氣流受限主要因素，且可加重肺氣腫[35]。 Crisafulli等[36]通過(guò)R5-R20方法測(cè)定的小氣道阻力，結(jié)果顯示, 小氣道病變占COPD的74%, 小氣道的嚴(yán)重程度與CAT癥狀評(píng)分有顯著相關(guān)性，這一研究還報(bào)道了小氣道可在呼氣期引起氣道陷閉，導(dǎo)致肺泡過(guò)度充氣，其嚴(yán)重程度與肺泡過(guò)度充氣程度呈顯著相關(guān)性。因此，臨床醫(yī)生需在早期發(fā)現(xiàn)小氣道的病變，從而進(jìn)行干預(yù)治療。Barjaktarevic等[37]通過(guò)隨訪研究發(fā)現(xiàn)，小氣道病變?yōu)橹餍虲OPD患者經(jīng)早期治療氣流受限程度可以達(dá)到一定程度逆轉(zhuǎn)。

目前小氣道型COPD治療主要為藥物靶向治療。目前治療COPD的基石是吸入性藥物，吸入性小顆粒藥物能顯著改善小氣道功能障礙及降低氣道炎癥水平。Calzett等[38]研究發(fā)現(xiàn)丙酸倍氯米松/富馬酸福莫特羅(BDP/FF)以100:6的比例聯(lián)合使用, 可在人體支氣管和小氣道中產(chǎn)生協(xié)同的支氣管松弛效應(yīng), 并且這種協(xié)同效應(yīng)在反應(yīng)靈敏的氣道中更顯著。小顆粒藥物可以更好地沉積在肺的外周氣道, 并能更好地改善患者的生活質(zhì)量, 將成為未來(lái)COPD藥物研制的熱門(mén)方向。

5 總結(jié)與展望

COPD是一種氣流受限不可逆、肺功能進(jìn)行性下降的慢性疾病，其早期病變不易發(fā)現(xiàn)，單靠肺功能容易漏診，隨著計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的發(fā)展，雙氣相QCT能夠分析COPD患者肺部解剖改變，而且能夠發(fā)現(xiàn)COPD的早期病變，在患者臨床預(yù)后及隨訪方面也有較大作用。我們可以通過(guò)QCT的定量分析發(fā)現(xiàn)小范圍的COPD病變，實(shí)現(xiàn)對(duì)其病變的局部定位，從而確定COPD的影像學(xué)表型。因此，臨床醫(yī)生需要多學(xué)科合作，通過(guò)雙氣相QCT來(lái)篩選出早期患者，從而進(jìn)行早期診斷、早期干預(yù)，實(shí)現(xiàn)個(gè)體化的治療。通過(guò)人們對(duì)雙氣相QCT的深入研究，未來(lái)雙氣相QCT在評(píng)估COPD的診斷、治療、隨訪中將會(huì)發(fā)揮更大的作用。