CT定量聯(lián)合肺功能鑒別肺氣腫型和支氣管炎型慢性阻塞性肺疾病的價(jià)值研究*

葉璐，沈旦，張征宇，潘旭東

（蘇州大學(xué)附屬第一醫(yī)院，江蘇蘇州 215031）

慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease, COPD）是臨床常見的慢性呼吸系統(tǒng)疾病之一，持續(xù)呼吸系統(tǒng)癥狀、氣流受限是其典型特征。既往研究[1-2]發(fā)現(xiàn)，全球范圍內(nèi)40 歲以上人群中，COPD 的發(fā)病率可達(dá)8.2%。具有進(jìn)行性呼吸困難、慢性咳嗽、咳痰等臨床表現(xiàn)的患者通常均需接受COPD 診斷，目前肺功能檢查仍是診斷COPD 的金標(biāo)準(zhǔn)，但該方法受多方面因素制約，存在一定的安全隱患和感染風(fēng)險(xiǎn)[3-4]。近些年，CT 定量在有關(guān)COPD 的研究中應(yīng)用越來(lái)越多，CT 定量檢測(cè)可直觀地反映病變的嚴(yán)重程度、范圍，還可用于對(duì)COPD 患者治療效果和預(yù)后的評(píng)估[5-6]。COPD患者人數(shù)多且病死率較高，不僅增加患者的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，也給醫(yī)療體系帶來(lái)巨大的壓力，是各國(guó)面臨的重要的公共衛(wèi)生安全問(wèn)題[7]。COPD 常見類型包括肺氣腫型及支氣管炎型，兩者癥狀相似，臨床鑒別有一定難度，治療存在一定差異，因此針對(duì)不同類型COPD 進(jìn)行研究，加深臨床對(duì)COPD 異質(zhì)性的認(rèn)識(shí)，并據(jù)此給出更具針對(duì)性的個(gè)體化治療方案，對(duì)于改善COPD 患者預(yù)后具有重要意義[8]。本研究通過(guò)分析肺氣腫型COPD 患者與支氣管炎型COPD 患者在CT 定量參數(shù)和肺功能指標(biāo)方面的差異，探討CT 定量聯(lián)合肺功能鑒別對(duì)2 種類型COPD的診斷效能，期望為臨床診斷、治療COPD 提供一定的理論依據(jù)，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2019年1月—2022年1月蘇州大學(xué)附屬第一醫(yī)院收治的132 例COPD 患者作為研究對(duì)象（COPD 組），另選取同期該院100 例健康成年人作為對(duì)照（對(duì)照組）。COPD 組：男性73 例，女性59 例；年齡37～74 歲，平均（52.17±13.85）歲；體質(zhì)量指數(shù)（BMI）為18～26 kg/m2，平均（23.29±2.58）kg/m2；其中肺氣腫型COPD 患者58 例，支氣管炎型COPD患者74 例；GOLD 分級(jí)Ⅱ級(jí)85 例，Ⅲ級(jí)47 例。對(duì)照組：男性58 例，女性42 例；年齡36～77 歲，平均（50.61±12.49）歲；BMI 為18～26 kg/m2，平均（22.86±2.71）kg/m2。本研究經(jīng)醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，患者及家屬簽署知情同意書。

1.2 納入和排除標(biāo)準(zhǔn)

納入標(biāo)準(zhǔn)：①COPD 患者符合《慢性阻塞性肺疾病基層診療指南（2018年）》[9]的相關(guān)診斷標(biāo)準(zhǔn)，均為穩(wěn)定期；②年齡≥18 歲；③患者具有反復(fù)發(fā)作的喘息或咳嗽、明確的胸悶氣短等臨床癥狀；④臨床資料完整。排除標(biāo)準(zhǔn)：①接受過(guò)肺葉或肺段切除術(shù)；②患有肺部腫瘤、肺不張、胸腔積液、大面積肺膿腫、肺炎、肺動(dòng)脈高壓、肺心病等疾??；③影像學(xué)檢查中獲取的圖像運(yùn)動(dòng)偽影較多導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)行圖像評(píng)價(jià)。

1.3 方法

①收集所有研究對(duì)象的基本資料。②CT 掃描：選用256 排螺旋CT（美國(guó)通用電氣公司），CT 檢查前統(tǒng)一訓(xùn)練，研究對(duì)象分別于最大呼氣末和最大吸氣末進(jìn)行屏氣，并在深呼氣末和深吸氣末屏氣狀態(tài)下迅速呼-吸雙相CT 掃描，掃描范圍從肺尖至肋隔角。掃描參數(shù)：管電流（80～350 mA）、管電壓120 kV、球管旋轉(zhuǎn)速度0.27 s/r、視野400 mm×400 mm、矩陣512×512、直準(zhǔn)器寬度50 cm、螺距0.992、設(shè)置掃描層厚5 mm、重建層厚1.20 mm、圖像重組設(shè)置40%。在GE 后處理工作站上傳后獲得圖像數(shù)據(jù)，使用Thoracic VCAR 肺功能分析軟件對(duì)圖像進(jìn)行定量分析，適用閾值限定（-1 024～-200 HU）和自動(dòng)分割技術(shù)，把心臟、縱隔、氣管、胸壁、肋骨等同肺組織分割開從而獲得肺組織的三維模型，并得到不同像素區(qū)間百分比和像素分布曲線圖，從而獲取肺體積、肺血管體積、肺密度、低衰減區(qū)域占肺總體積百分比（ratio of low attenuation areas,LAA%），本研究為L(zhǎng)AA%-950。肺氣腫型和支氣管炎型COPD 患者呼、吸氣雙相CT 掃描橫軸位圖見圖1。③肺功能檢測(cè)：CT 檢查后1 周所有研究對(duì)象（要求COPD 患者癥狀穩(wěn)定） 使用肺功能檢測(cè)儀（德國(guó)CareFussion 公司）進(jìn)行肺功能檢查。研究對(duì)象取坐位，分別進(jìn)行基礎(chǔ)肺功能檢查、吸入400 μg硫酸沙丁胺醇?xì)忪F劑（英國(guó)葛蘭素史克公司）15 min后行肺功能檢查，檢測(cè)指標(biāo)包括第1 秒用力呼氣容積（forced expiratory volume in first second, FEV1）實(shí)際測(cè)量值占預(yù)測(cè)值百分比（FEV1%pred）、用力肺活量（forced vital capacity,FVC）實(shí)際測(cè)量值占預(yù)測(cè)值百分比（FVC%pred）、第1 秒用力呼氣量占所有呼氣量百分比（forced expiratory volume in one second/forced vital capacity, FEV1/FVC）、一氧化碳彌散量（diffusion capacity for carbon monoxide of lung, DLCO）等指標(biāo)。④將臨床診斷結(jié)果作為金標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，以一致性分析CT定量聯(lián)合肺功能鑒別肺氣腫型COPD 和支氣管炎型COPD 患者的價(jià)值。 CT 定量：肺血管體積≥111.175 mL、平均肺密度≥-841.933HU、LAA%-950≥34.613 可診斷為肺氣腫型COPD[10]；肺功能：FEV1%pred ≤42.787%、FVC%pred≤ 64.989%、FEV1/FVC ≤54.755%、DLCO≤62.159 mmol/（min·kPa）可診斷為肺氣腫型COPD；CT 定量與肺功能聯(lián)合：任意一種方法判定為肺氣腫型COPD 即可。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

數(shù)據(jù)分析采用SPSS 22.0 統(tǒng)計(jì)軟件。計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，比較用t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料以例（%）表示，比較用χ2檢驗(yàn)；繪制受試者工作特征（ROC）曲線，分析CT 定量和肺功能鑒別肺氣腫型COPD 和支氣管炎型COPD 的診斷效能；一致性分析用Kappa 檢驗(yàn)；采用多因素逐步Logistic 回歸分析。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組基線資料、CT定量及肺功能的比較

兩組年齡、性別構(gòu)成、BMI、飲酒史及肺密度比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；兩組吸煙史、特殊職業(yè)暴露史比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），COPD 組患者比例較高；兩組肺體積、肺血管體積、FEV1%pred、FVC%pred、FEV1/FVC、DLCO 比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），COPD組肺體積大于對(duì)照組，肺血管體積小于對(duì)照組，F(xiàn)EV1%pred、FVC%pred、FEV1/FVC、DLCO 低于對(duì)照組。見表1。

表1 COPD組與對(duì)照組基線資料、CT定量及肺功能的比較

2.2 肺氣腫型COPD 與支氣管炎型COPD 患者CT定量的比較

肺氣腫型COPD 患者的肺體積與支氣管炎型COPD患者比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；肺氣腫型COPD患者的肺血管體積、肺密度、LAA%-950與支氣管炎型COPD患者比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），肺氣腫型COPD 患者肺血管體積、肺密度大于支氣管炎型COPD，LAA%-950高于支氣管炎型。見表2。

表2 肺氣腫型與支氣管炎型COPD患者CT定量的比較

2.3 肺氣腫型與支氣管炎型COPD 患者肺功能的比較

肺氣腫型COPD 患者的FEV1%pred、FVC%pred、FEV1/FVC、DLCO 與支氣管炎型COPD 患者比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），肺氣腫型低于支氣管炎型。見表3。

表3 肺氣腫型與支氣管炎型COPD患者肺功能的比較

2.4 COPD的多因素逐步Logistic回歸性分析

以吸煙史（無(wú)= 0，有= 1）、特殊職業(yè)暴露史（無(wú)= 0，有= 1）、肺體積、肺血管體積、FEV1%pred、FVC%pred、FEV1/FVC、DLCO（均為連續(xù)變量）等為自變量，以COPD（無(wú)= 0，有= 1）為因變量，進(jìn)行多因素逐步Logistic 回歸分析（α入=0.05，α出=0.10）。結(jié)果顯示，吸煙史[=3.156（95% CI：1.724，5.777）]、特殊職業(yè)暴露史[=4.627 （95% CI：1.539，13.911）]、肺體積[=2.844（95% CI：1.405，5.757）]、肺血管體積[=2.796（95%CI：1.396，5.600）]、FEV1%pred [=2.628（95% CI：1.139，6.064）]、FVC%pred [=3.017（95% CI：1.556，5.850）]、FEV1/FVC [=2.859 （95% CI：1.406，5.814）]、DLCO [=2.726（95% CI：1.441，5.157）]可能是影響COPD的危險(xiǎn)因素（P＜0.05）。見表4。

表4 COPD的多因素逐步Logistic回歸分析參數(shù)

2.5 CT 定量和肺功能對(duì)肺氣腫和支氣管炎型COPD的診斷效能分析

經(jīng)ROC 分析，肺血管體積≥111.175 mL、肺密度≥-841.933 HU、LAA%-950≥34.613、FEV1%pred≤42.787%、FVC%pred ≤64.989%、FEV1/FVC ≤54.755%、DLCO ≤62.159 mmol/（min·kPa）是肺氣腫型COPD 的最佳截?cái)嘀?，各指?biāo)的敏感性、特異性及AUC 見表5；CT 定量和肺功能鑒別肺氣腫COPD 和支氣管炎型COPD 的ROC 曲線見圖2、3。

圖2 CT定量鑒別2種類型COPD的ROC曲線

表5 CT定量和肺功能對(duì)肺氣腫和支氣管炎型COPD的診斷效能分析

2.6 CT 定量聯(lián)合肺功能對(duì)肺氣腫型、支氣管炎型COPD診斷的一致性分析

一致性分析結(jié)果顯示，CT 定量聯(lián)合肺功能鑒別肺氣腫型COPD 的敏感性為91.38%（53/58），特異性為91.89%（68/74），準(zhǔn)確性為91.67%（121/132），κ=0.831；CT 定量聯(lián)合肺功能鑒別支氣管炎型COPD 的敏感性為91.89% （68/74），特異性為91.38%（53/58），準(zhǔn)確性為91.67%（121/132），κ=0.831。

圖3 肺功能鑒別2種類型COPD的ROC曲線

3 討論

COPD 具有較高的致殘和致死率，不僅嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量，也給患者家庭和社會(huì)帶來(lái)沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，近些年COPD 的發(fā)病率和病死率呈上升趨勢(shì)，因此對(duì)COPD 的診斷極為重要[11]。肺功能檢查是評(píng)估肺功能、篩查COPD 的重要手段，但肺功能檢查的敏感性較低，只有當(dāng)患者的小氣道阻塞約75%或者肺組織破壞程度＞30%以上時(shí)，肺功能檢查才會(huì)顯示異常[12-13]。隨著影像學(xué)技術(shù)的發(fā)展及其在臨床中的廣泛應(yīng)用，呼、吸雙相CT 檢查逐漸成為肺氣腫和小氣道病變檢查的重要影像學(xué)方法[14]。既往研究顯示[15-16]，雙相高分辨率CT 掃描在評(píng)估空氣潴留、肺氣腫方面具有良好價(jià)值，CT定量分析中呼氣相肺密度是小氣道疾病研究中的重要參數(shù)。

本研究結(jié)果顯示，肺氣腫型COPD 和支氣管炎型COPD 在CT 定量分析（肺血管體積、肺密度、LAA%-950）和肺功能檢查（FEV1%pred、FVC%pred、FEV1/FVC、DLCO）方面均表現(xiàn)出一定差異，提示以上指標(biāo)可作為2 種類型COPD 臨床診斷和鑒別的參考依據(jù)。筆者認(rèn)為肺氣腫型COPD 大多存在肺過(guò)度充氣，肺彈性回縮力降低，肺彈性阻力差，往往小氣道阻塞程度更加嚴(yán)重，這也是肺氣腫型FEV1%pred 等肺功能指標(biāo)低于支氣管炎型的主要原因。既往研究顯示[17-18]，對(duì)輕微、早期的肺氣腫患者，肺功能不一定會(huì)發(fā)生改變，因此肺功能檢查在肺氣腫診斷中有一定局限性，本研究中COPD 患者GOLD 分級(jí)為Ⅱ級(jí)或Ⅲ級(jí)，屬于中度或重度COPD，因此肺功能檢測(cè)也與支氣管炎型COPD 患者有一定差異[19]。CT 檢查不僅可直觀地反映肺氣腫和支氣管炎，還能評(píng)估病變的范圍和程度。過(guò)去CT 檢查COPD 主要依賴于閱片醫(yī)師的主觀評(píng)價(jià)，可能影響結(jié)果的判定。以肺氣腫為例，早期肺氣腫可能沒(méi)有明顯的肺大皰表現(xiàn)，僅表現(xiàn)出肺密度略微降低，面對(duì)此種情況時(shí)，閱片醫(yī)師可能因?yàn)樽陨硭?、?jīng)驗(yàn)或其他主觀原因?qū)е侣┰\[20-21]。隨著CT 掃描和后處理技術(shù)的進(jìn)步，CT 定量鑒別肺氣腫型、支氣管炎型COPD 的敏感性和準(zhǔn)確性均有了明顯上升[22-23]。李艷[24]等研究報(bào)道，通過(guò)分析不同類型COPD 患者的2 次CT 定量檢查和肺功能指標(biāo)的縱向變化，發(fā)現(xiàn)2年內(nèi)肺氣腫COPD 患者的變化主要在于肺密度、肺血管體積等CT 定量指標(biāo)，而支氣管炎型COPD 患者的變化主要在于肺功能指標(biāo)和LAA%-950，這一結(jié)果表明2 種類型的COPD 在影像學(xué)方面和肺功能檢測(cè)中具有明顯的異質(zhì)性，這也為CT 定量聯(lián)合肺功能用于不同類型COPD 的鑒別提供了理論依據(jù)。

此外，本研究結(jié)果顯示，COPD組的FEV1%pred、FVC%pred、FEV1/FVC、DLCO 值小于對(duì)照組，并且COPD 組有吸煙史、特殊職業(yè)暴露史的患者人數(shù)較多，提示以上因素可能是影響COPD 發(fā)病的危險(xiǎn)因素。國(guó)內(nèi)外多項(xiàng)研究表明[25-27]，吸煙對(duì)于COPD 患者的病情具有明顯影響，并且影響程度與吸煙量密切相關(guān)，煙霧中含有多種有害物質(zhì)，如焦油、尼古丁、丙烯醛、苯并芘等，吸入煙霧后這些有害物質(zhì)可引起支氣管平滑肌痙攣，導(dǎo)致氣道阻力提高，引起支氣管黏膜下腺體細(xì)胞增生、肥大，機(jī)體分泌的黏液過(guò)剩，削弱了呼吸道黏膜中纖毛的運(yùn)動(dòng)能力，影響呼吸道自身的清潔能力，為病菌入侵創(chuàng)造了條件，增加了病菌感染的風(fēng)險(xiǎn)，在以上環(huán)節(jié)的共同作用下，發(fā)生氣流受限、肺功能降低。特殊職業(yè)暴露也是導(dǎo)致COPD 的重要原因[28]，研究顯示[29-30]，采石、采礦、化工、油漆等職業(yè)暴露的人群均會(huì)出現(xiàn)不同程度的肺功能下降，并且吸煙與職業(yè)粉塵暴露可對(duì)呼吸道癥狀產(chǎn)生協(xié)同作用，這也是職業(yè)暴露者COPD 患病率高于非職業(yè)暴露者的原因之一。

綜上所述，CT 定量聯(lián)合肺功能鑒別肺氣腫型、支氣管炎型COPD 均有較高的價(jià)值。此外，本研究仍有一些不足之處，如研究納入的COPD 患者GOLD 分級(jí)為Ⅱ、Ⅲ級(jí)，研究類型也局限于肺氣腫型、支氣管炎型COPD，不能全面反映COPD 所有類型和各級(jí)肺功能患者的CT 定量、肺功能的差異，以上結(jié)論是否也適用于肺功能輕度或極重度的COPD 患者尚未明確，期望在后續(xù)研究中擴(kuò)大樣本量，納入類型更豐富、肺功能等級(jí)覆蓋更廣的COPD 患者進(jìn)一步研究。