COPD患者CT雙期掃描參數(shù)與肺功能的相關(guān)性研究

邱婭，戴國朝，周仁冰，吳仕吉，郝月，蘇文靜，董家科，鄒科

喀什地區(qū)第一人民醫(yī)院 a. 影像中心；b. 超聲醫(yī)學(xué)部，新疆 喀什 844000

引言

慢性阻塞性肺疾病（Chronic Obstructive Pulmonary Disease，COPD）是一種以持續(xù)氣流受限為特征的慢性呼吸系統(tǒng)疾病，其氣流受限多呈進行性發(fā)展，與肺組織和氣道對有害顆粒和（或）有害氣體的慢性炎癥反應(yīng)增強相關(guān)[1]。COPD主要累及肺臟，但也可以引起肺外不良效應(yīng)，發(fā)展至急性加重還可存在多種并發(fā)癥，已成為人類死亡的重要原因之一[2]。2018年中國成人肺部健康研究調(diào)查顯示，我國20歲以上與40歲以上人群COPD患病率分別為8.6%、13.7%，估計總患病人數(shù)高達1億[3]。隨著高收入國家人口老齡化的加劇和發(fā)展中國家吸煙率的升高，2020年世界衛(wèi)生組織預(yù)計未來40年COPD患病率會持續(xù)上升，預(yù)測到2060年死于COPD及相關(guān)疾病的患者將超過每年540萬人[2]。COPD的患病率在不同種族、地區(qū)存在顯著差異，研究報道新疆老年人群COPD患病率為36.5%，高于國內(nèi)其他地區(qū)水平，疾病負擔(dān)嚴(yán)重[4]。COPD是可預(yù)防和治療的疾病，目前主要通過肺功能試驗進行診斷，但肺組織具備強大的代償功能，當(dāng)肺組織損傷超過30%時才會出現(xiàn)明顯的肺功能指標(biāo)異常，因此早期診斷敏感度低，有必要探索新的診斷方法。近年來多層螺旋CT（Multi-Slice CT，MSCT）因其成像速度快、空間分辨率高，能直觀并清晰顯示肺部情況，明確小氣道病變位置和程度，對早期、輕微COPD進行診斷，廣泛應(yīng)用于臨床[5-6]。但關(guān)于COPD患者CT雙期掃描參數(shù)與肺功能相關(guān)性的研究較少，本研究就以新疆喀什地區(qū)的COPD患者為研究對象，分析COPD患者CT雙期掃描參數(shù)與肺功能的相關(guān)性。

1 材料與方法

1.1 一般資料

選取2020年5月至2021年10月在新疆喀什地區(qū)第一人民醫(yī)院影像科檢查的160例COPD患者作為COPD組，其中男111例、女49例，年齡37～78（56.35±8.47）歲，病程0.2～8（3.24±1.08）年，肺功能分級[7]1級75例、2級54例、3級20例、4級11例。另選取同期40名健康體檢者作為對照組，其中男28例、女12例，年齡24～78（55.47±7.14）歲。兩組入選對象在年齡、性別方面比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)（20201214），且患者知情同意。

納入標(biāo)準(zhǔn)：① 符合《慢性阻塞性肺疾病基層診療指南（2018年）》[8]診斷標(biāo)準(zhǔn)；② 病歷資料完整；③ 無相關(guān)檢查禁忌證。排除標(biāo)準(zhǔn)：① 有胸部、心臟、肺部手術(shù)史者；② 有胸腔積液、肺部大范圍感染者；③ 有外胸廓先天或后天畸形者；④ 伴嚴(yán)重心、肝、腎功能損害者。

1.2 方法

1.2.1 肺功能指標(biāo)檢查

所有受檢者均采用Spirostik肺功能儀（德國格萊特）行肺功能檢查，受檢者取坐位，先向受檢者演示肺功能檢查流程[8]，再行肺功能檢查，檢查項目包括肺活量（Vital Capacity，VC）、殘氣量（Residual Volume，RV）、肺總量（Total Lung Capacity，TLC）、用力肺活量（Forced Vital Capacity，F(xiàn)VC）、一秒用力呼氣容積（Forced Expiratory Volume in One Second，F(xiàn)EV1），計算RV/TLC、FEV1/FVC的比值。

1.2.2 CT雙期掃描檢查

所有受檢者在完成肺功能檢查后采用64排CT（德國西門子Somatom Definition Flash）進行雙期掃描，受檢者取仰臥位，上舉雙手，檢查前實施呼吸-屏氣訓(xùn)練，指導(dǎo)患者在檢查過程中達到深吸氣、深呼氣狀態(tài)。掃描范圍由肺尖至膈頂且包含全肺。掃描參數(shù)：管電壓120 kV，管電流設(shè)自動調(diào)節(jié)范圍為170～330 mA；球管轉(zhuǎn)速0.5 s/圈，層厚1 mm薄層重建，重建視野30～38 cm，螺距1.3，矩陣512×512。將重建后層厚1.5 mm的圖片傳至工作站使用Lung Parenchyma Analysis軟件進行處理分析，獲取深吸氣末容積和深呼氣末容積，計算容積差和容積比（容積差＝深吸氣末容積－深呼氣末容積，容積比=深呼氣末容積/深吸氣末容積）。

1.2.3 COPD疾病分級

COPD患者完成肺功能檢查后參考2018年慢性阻塞性肺疾病全球倡議（Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease，GOLD）[7]進 行 分 級，1級 FEV1≥ 80%，2級 FEV1為 50%～79%，3級 FEV1為 30%～49%，4級FEV1＜30%。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析

選用SPSS 26.0統(tǒng)計學(xué)軟件，計量資料行S-W檢驗，符合正態(tài)分布的以±s表示，兩組間比較用t檢驗，多組間比較用單因素ANOVA分析，組間兩兩比較用q檢驗；偏態(tài)分布以M（P25，P75）表示，兩組間比較用U檢驗，多組間比較用H檢驗，組間兩兩比較用U檢驗；Pearson/Spearman相關(guān)性分析對COPD患者CT雙期掃描參數(shù)與肺功能指標(biāo)的相關(guān)性進行分析；用受試者工作特征（Receiver Operating Characteristic，ROC）曲線分析CT雙期掃描參數(shù)對COPD患者肺功能分級的診斷價值；P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 COPD組與對照組肺功能指標(biāo)比較

COPD組VC、FVC、FEV1、FEV1/FVC低于對照組，RV、TLC、RV/TLC高于對照組（P＜0.05），見表1。

表1 兩組肺功能指標(biāo)比較

2.2 兩組CT雙期掃描結(jié)果比較

COPD組深吸氣末容積、深呼氣末容積、容積比均高于對照組，容積差低于對照組（P＜0.05），見圖1、表2。

圖1 CT雙期掃描結(jié)果

表2 兩組CT雙期掃描結(jié)果比較

2.3 不同肺功能分級COPD患者CT雙期掃描結(jié)果比較

1級、2級、3級、4級COPD患者深吸氣末容積、深呼氣末容積、容積比依次升高，容積差依次降低（P＜0.05），見表3。

表3 不同肺功能分級COPD患者CT雙期掃描結(jié)果比較（cm3，±s）

表3 不同肺功能分級COPD患者CT雙期掃描結(jié)果比較（cm3，±s）

注：與1級比較，aP＜0.05；與2級比較，bP＜0.05；與3級比較，cP＜0.05。

GOLD分級 n/例 深吸氣末容積 深呼氣末容積 容積差 容積比[M (P25，P75)]/%1級 75 4759.28±862.39 3155.89±670.84 1681.01±261.05 70.07 (68.00，71.91)2級 54 5592.85±983.50a 4132.05±563.97a 1317.92±156.35a 74.93 (73.71，76.76)a 3級 20 6458.92±238.12ab 5288.81±346.04ab 991.14±109.00ab 78.65 (75.66，79.65)ab 4級 11 7162.32±654.01abc 5996.35±419.53abc 676.90±107.24abc 82.31 (80.87，84.57)abc F/H值 - 41.591 125.690 119.741 91.190 P值 - ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

2.4 COPD患者CT雙期掃描結(jié)果與肺功能指標(biāo)的相關(guān)性分析

Pearson/Spearman相關(guān)性分析顯示，COPD患者深吸氣末容積、深呼氣末容積、容積比與VC、FVC、FEV1、FEV1/FVC呈負相關(guān)，與RV、TLC、RV/TLC呈正相關(guān)（P＜0.05）；容積差與VC、FVC、FEV1、FEV1/FVC呈正相關(guān)，與RV、TLC、RV/TLC呈負相關(guān)（P＜0.05），見表4。

表4 COPD患者CT雙期掃描結(jié)果與肺功能指標(biāo)的相關(guān)性

2.5 CT雙期掃描結(jié)果對COPD患者肺功能分級的診斷價值

CT雙期掃描結(jié)果對COPD患者肺功能分級的診斷價值如表5所示。

表5 CT雙期掃描結(jié)果對COPD患者肺功能分級的診斷能力

3 討論

COPD是一種慢性氣道炎癥性疾病，其炎癥不僅局限于肺部，還可導(dǎo)致全身不良效應(yīng)，增加慢性貧血、抑郁、骨質(zhì)疏松和心血管疾病風(fēng)險，可加劇患者活動功能受限，降低生命質(zhì)量和預(yù)后[9]。早期診斷COPD對減輕患者病痛、提高生命質(zhì)量、降低病死率具有重要意義。目前肺功能檢測是診斷COPD的金標(biāo)準(zhǔn)，吸入支氣管舒張劑后FEV1/FVC＜70%并排除其他氣流受限疾病后可確診，但肺功能檢測并不能明確病變部位，且對力量依賴性強；而COPD多發(fā)于老年人群，可能影響檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，同時老年人肺功能呈生理性降低及重癥患者配合度低也會影響檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

CT是一種快速、準(zhǔn)確、操作簡便、多參數(shù)的影像學(xué)功能檢查方法，傳統(tǒng)CT在COPD檢查中僅能根據(jù)CT值改變評估肺密度，不能顯示肺部形態(tài)、結(jié)構(gòu)改變，主觀性大，小氣道檢出率低；而MSCT則具備高空間分辨率和多信息采集量優(yōu)勢，能結(jié)合肺結(jié)構(gòu)和功能綜合評估肺部情況[10]。同時MSCT基于薄層數(shù)據(jù)的自動測量軟件如Lung Parenchyma Analysis能區(qū)分肺組織與縱隔及胸壁、大血管，自動給出深吸氣末容積、深呼氣末容積、容積差、容積比等參數(shù)的值，相比傳統(tǒng)CT手工測量或計算數(shù)據(jù)的方式，不僅更加可靠且省時省力。本研究結(jié)果顯示，與對照組比較，COPD組VC降低，RV、TLC、RV/TLC升高。VC指盡力吸氣后再盡力呼出的氣體總量，反映肺容納氣體的最大量；RV指深呼氣后肺內(nèi)剩余的氣量；TLC指深吸氣后肺內(nèi)所含的氣體總量，能反映肺泡靜態(tài)膨脹度。COPD患者因肺部順應(yīng)性升高，肺泡因肺組織彈性減弱而過度充氣擴大，導(dǎo)致肺容積增大的病理狀態(tài)，因此RV、TLC、RV/TLC升高，同時COPD患者肺彈性回縮力降低，肺泡間隔減少，導(dǎo)致VC降低[11-12]。本研究結(jié)果還顯示，與對照組比較，COPD組FVC、FEV1、FEV1/FVC降低，表明COPD患者肺通氣和擴散功能明顯減退，外周氣道阻塞導(dǎo)致氣體交換容量明顯降低，同時肺泡因過度充氣擴大甚至破裂，擠壓周圍毛線血管，導(dǎo)致擴散功能明顯降低。

深吸氣末容積、深呼氣末容積、容積差、容積比為肺容積指標(biāo)，COPD患者因氣道和肺實質(zhì)慢性炎癥導(dǎo)致氣流受限，吸氣與呼氣均存在不同程度的通氣功能障礙和殘氣增加，進而導(dǎo)致深吸氣末容積、深呼氣末容積和容積比增加，同時COPD患者呼氣時間長、程度深、呼出氣體量增加，導(dǎo)致容積差降低[13]。本研究通過CT雙期掃描肺容積也發(fā)現(xiàn)，與對照組比較，COPD組深吸氣末容積、深呼氣末容積、容積比升高，容積差降低，與肺功能檢查結(jié)果一致。蘇維維等[14]的研究認(rèn)為，MSCT檢查結(jié)果稍低于肺功能檢查結(jié)果，分析與二者不同檢查體位有關(guān)，MSCT通過仰臥位檢查，會降低肺活量和肺容積，同時MSCT能直接測量肺功能，其檢查結(jié)果更接近患者真實情況，而肺功能檢查為間接測量，氣體體積包括口腔、支氣管、氣管等的體積。本研究相關(guān)性分析顯示，COPD患者CT雙期掃描參數(shù)深吸氣末容積、深呼氣末容積、容積差、容積比與肺功能指標(biāo)均存在明顯相關(guān)性，這與蘇勇等[15]報道類似，說明CT雙期掃描參數(shù)能反映COPD患者肺功能。然而蘇勇等[15]并未比較不同COPD分級患者CT雙期掃描參數(shù)變化，本研究結(jié)果顯示，1級、2級、3級、4級COPD患者深吸氣末容積、深呼氣末容積、容積比依次升高，容積差依次降低，結(jié)合相關(guān)性分析結(jié)果，說明CT雙期掃描參數(shù)還有助于評估COPD患者病情變化。本研究進一步評估了CT雙期掃描參數(shù)對肺功能分級的診斷價值，結(jié)果說明CT雙期掃描參數(shù)對肺功能分級具有一定診斷價值，說明CT雙期掃描參數(shù)能敏感判斷呼氣性通氣功能障礙和肺組織氣體潴留情況。綜合既往研究和本研究結(jié)果[16-17]，認(rèn)為CT雙期掃描參數(shù)評估COPD患者肺功能具備以下優(yōu)點：① 老年及肺功能障礙患者很難保持完全深吸氣和呼氣狀態(tài)，MSCT掃描相對較快，在掃描過程中受檢者更易維持深吸氣和呼氣狀態(tài)，故而能更加準(zhǔn)確地反映患者肺功能的變化情況；② MSCT禁忌證少，對力量要求小，檢查時間短，能在短時間內(nèi)獲得肺功能和形態(tài)等方面的變化，可綜合肺部各方面情況來評估肺功能。

4 結(jié)論

COPD患者CT雙期掃描參數(shù)深吸氣末容積、深呼氣末容積、容積比升高，容積差降低，與肺功能密切相關(guān)，可為COPD患者肺功能評價提供參考。但本研究樣本量較少，且病例樣本均來自喀什地區(qū)，不同地區(qū)COPD患者CT雙期掃描參數(shù)可能存在差異，因此還需進一步研究。