慢性阻塞性肺疾病的影像學表型相關(guān)研究進展

張曉燕，鄧 凱（通訊作者）

（1.山東第一醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院（山東省千佛山醫(yī)院）放射科，山東 250014；2.山東第一醫(yī)科大學（山東省醫(yī)學科學院），山東 250117）

慢性阻塞性肺病（COPD）是一種常見的、可預防和可治療的慢性氣道疾病，其特點是持續(xù)的呼吸道癥狀和氣流受限，COPD的發(fā)病通常與大量接觸有害顆?；驓怏w有關(guān)。慢性阻塞性肺病嚴重影響患者的健康和生活質(zhì)量，也是導致死亡的重要原因之一。世界衛(wèi)生組織預計到2030年慢性阻塞性肺病將成為全球第三大死因［1］。慢性阻塞性肺病的病理變化特征主要體現(xiàn)在中央氣道、周圍氣道、肺實質(zhì)和肺部血管系統(tǒng)中［2］。2021年修訂版《慢性阻塞性肺疾病診治指南》指出，肺功能檢查（pulmonary function test，PFT）顯示持續(xù)氣流受限是診斷慢性阻塞性肺疾病的必備條件，而且PFT是診斷慢阻肺的“金標準”。吸入支氣管舒張劑后第一秒用力呼氣容積與用力肺活量的比值（FEV1/FVC）＜70%是確定是否存在持續(xù)氣流受限和診斷慢性阻塞性肺疾病的肺功能標準［3］，PFT可以有效地反映患者的氣流受限情況，從而進一步評估患者病情。但PFT有很多缺點，如耐受性差、靈敏度低、患者的配合能力差等。相比之下，CT掃描具有操作規(guī)范、簡單易行、可重復性強的特點，可以定性和定量地評估肺實質(zhì)的損傷情況［4］。因此，影像學在評估慢性阻塞性肺病的主要表型方面具有重要價值，可用于提高慢性阻塞性肺病的早期診斷率。本文主要就慢阻肺影像學表型的相關(guān)研究進展進行綜述。

1 CT研究的優(yōu)勢

據(jù)文獻報道［5］，只有當肺組織損傷超過30%或小氣道阻塞達到75%時，PFT才會出現(xiàn)異常，其結(jié)果受患者自身配合度及醫(yī)生操作的影響較大，而且存在比較多的禁忌癥，如氣胸、嚴重的心功能不全、腦血管意外、意識障礙等。有研究表明，通過CT測定的低密度區(qū)（即低于-950HU的區(qū)域）的比例與第1秒用力呼氣容積占預計值百分比（FEV1%pred）、用力肺活量占預計值百分比（FVC% pred）以及FEV1/FVC等指標具有一定的相關(guān)性［6］。CT檢查可以在無創(chuàng)條件下對局部肺結(jié)構(gòu)和生理功能變化進行評估，而且相對于肺功能檢查來說更加簡單易行。高分辨率CT（High resolution CT，HRCT）是研究慢性阻塞性肺疾病的肺實質(zhì)和氣道形態(tài)學特征的首選方法［7］，其能夠清楚顯示中央氣道、周圍氣道（3—4級以內(nèi)的支氣管）、肺實質(zhì)及肺血管的病變，在肺功能檢查出現(xiàn)異常之前就能發(fā)現(xiàn)肺解剖結(jié)構(gòu)的異常，從而客觀地評估COPD患者的肺氣腫范圍和類型以及氣道壁的增厚和肺小葉間隔的改變，在COPD早期診斷、治療及預后評估方面具有明顯優(yōu)勢［8］。

2 COPD的影像學表型

慢阻肺是一種以不完全可逆性氣流受限為特征的慢性氣道疾病，這種氣流受限受小氣道疾?。ㄈ缏宰枞灾夤苎祝┖头螌嵸|(zhì)破壞（肺氣腫）的綜合影響。在不同的慢性阻塞性肺疾病患者中，這兩個主要的致病因素所占的比例并不完全相同，即使是同一個致病因素，在不同的慢阻肺患者中所占的比例也并不完全一致［9］。因此，在臨床工作中可以通過定量分析CT提供的肺氣腫改變的結(jié)構(gòu)信息、氣道容積及肺容積等的變化信息來對COPD患者進行影像學分型。

黃宇婷和劉翱（2016）［10］按照肺氣腫的嚴重程度和支氣管管壁增厚的情況將慢性阻塞性肺疾病分為A型、E型和M型三型（表1），并將影像學分型與其臨床特征進行對比研究。Park等（2020）［11］根據(jù)標準化成像方案獲得的容積吸氣和呼氣CT圖像，將慢阻肺分成10個亞型：無CT異常、枕旁肺氣腫、支氣管疾病、小氣道疾病、輕度肺氣腫、上肺葉為主的小葉中心肺氣腫（CLE）、下肺葉為主的CLE、彌漫性CLE、目視無定量肺氣腫以及定量無目視肺氣腫，并對不同亞型的慢阻肺患者在人口特征、疾病進展和死亡率等方面的差異進行了評估。張利和周敏（2016）［12］根據(jù)慢阻肺患者的胸部HRCT圖像所測量肺密度減低區(qū)域面積和氣道壁厚度/管腔面積的差異將慢阻肺分為肺氣腫表型、氣道表型和混合表型。王悅琪等（2021）［13］報道，COPD表型主要以肺氣腫型為主，其次為混合型。Mohamed等（2014）［14］根據(jù)HRCT的形態(tài)學改變將慢阻肺患者分為以肺氣腫病變?yōu)橹餍汀⒋髿獾辣谠龊駷橹餍秃托獾啦∽優(yōu)橹餍偷娜N表型。欒浩（2018）［15］以15%作為LAA-950%閾值，將COPD患者分為肺氣腫型及非肺氣腫表型，其中慢阻肺哮喘重疊表型、頻發(fā)急性加重表型、全身炎癥表型的肺氣腫指數(shù)均＜15%，均屬于非肺氣腫型COPD。王雯婷等（2021）［16］將COPD患者分為未見顯著異常型、小氣道型、支氣管壁增厚型、肺氣腫型及混合型5種影像學表型。本文主要就此種分型方法進行探討。

表1 慢性阻塞性肺疾病的分型

2.1 未見顯著異常型

王雯婷等（2021）報道［16］，未見顯著異常型慢阻肺患者均為COLDⅠ～Ⅱ級患者，且該型患者的肺氣腫病變占全肺體積百分比（Emph%）、小氣道病變占全肺體積百分比（SAD%）、假定氣道內(nèi)周長為10 mm時的管壁面積的平方根（Pi10）等指標均未出現(xiàn)明顯異常改變。李懷東和李報春（2019）［17］報道，約35.5%～42%的慢阻肺患者早期并無臨床癥狀，不易引起醫(yī)患雙方的重視。因此，利用高分辨率CT計算肺氣腫指數(shù)、氣道壁厚度、功能性小氣道病變等指標，對于慢阻肺的早期診斷和表型評估具有重要意義。

2.2 氣道病變優(yōu)勢型

慢性阻塞性肺疾病患者存在不完全可逆性氣流受限，并且隨病情的加重呈漸進性發(fā)展。慢阻肺患者的氣流受限受小氣道病變和肺實質(zhì)破壞兩個致病因素的雙重影響，其中小氣道病變的出現(xiàn)先于肺實質(zhì)破壞［18］。然而，傳統(tǒng)的慢阻肺影像學分型通常以近端支氣管管壁增厚來間接反映小氣道病變的嚴重程度，但是這種方法并不能夠?qū)π獾啦∽冞M行準確評估［16］。因此，可以將氣道病變優(yōu)勢型COPD細分為小氣道型和支氣管壁增厚型，突破了現(xiàn)有的COPD影像學分型方法的局限性，可以更準確地評估小氣道病變和支氣管壁增厚的情況。此外，黃亞玲等（2018）［19］研究表明，慢阻肺患者合并支氣管擴張會出現(xiàn)更加嚴重的惡化，但是目前尚無文獻明確支氣管擴張能否可以確定COPD的特異性影像學表型。

2.2.1 小氣道型

小氣道是慢阻肺病變的起始部位和主要病變區(qū)域之一，也是阻力增加和氣流阻塞的主要部位。由于小氣道分支多、橫截面積大、氣流阻力小，故早期小氣道病變并沒有臨床癥狀，通常不易被常規(guī)檢查發(fā)現(xiàn)。使用高分辨率計算機斷層掃描（HRCT）對小氣道阻塞進行的系列測量表明，小氣道病變是COPD患者最早出現(xiàn)的特征，也是進展性氣道阻塞的主要決定因素［20］。Barnes（2019）［21］結(jié)合micro-CT對COPD患者肺切片進行了詳細分析，結(jié)果顯示輕度COPD患者有40%的終端細支氣管喪失，肺泡表面積減少33%，并且二者隨疾病程度的加重呈進行性發(fā)展。然而，許多小氣道疾病發(fā)生在未受肺氣腫影響的肺部區(qū)域。

Thiboutot等（2019）［22］報道，無論COPD的發(fā)病機制如何，氣流阻塞的位置均發(fā)生于直徑小于2毫米的小氣道。目前并不能直接應(yīng)用多層螺旋CT對小氣道進行準確測量，也沒有檢測小氣道疾病的金標準，但是一些相關(guān)的研究數(shù)據(jù)證實［23］，小氣道病變可以通過對相對較大氣道的測定來大致評估和側(cè)面反映。

2.2.2 支氣管壁增厚型

慢性阻塞性肺病患者出現(xiàn)的支氣管壁增厚的病理變化，主要是由于外周氣道的反復損傷和修復，以及氣道壁周圍膠原等細胞外基質(zhì)的沉積導致的結(jié)構(gòu)重塑，從而造成管壁增厚以及管腔狹窄。氣道病理改變的客觀證據(jù)可以通過CT測量的氣道壁厚度或氣道疾病本身的形態(tài)學變化來提供。房賓和武志峰（2011）［24］的研究表明，COPD1-4級患者的支氣管管壁厚度均較正常對照組明顯增厚，并且隨著病情的加重，支氣管管壁逐漸增厚，管腔逐漸變窄，氣流受限程度逐漸加重。另有文獻［22］指出，隨著氣道管腔直徑的增加，氣道壁厚度也會隨之增加。需要注意的是，在測量氣道壁時要注意避免由于氣道尺寸的不同分布帶來的測量偏差［25］，同時要采取合適的窗寬和窗位［23-24］，取窗寬1500 HU、窗位-450 HU可以較好地顯示支氣管壁，減小測量誤差，得到更精確的測量數(shù)值，從而提高測量值的準確性以及不同患者之間的可重復性和可比性。

2.3 肺氣腫型

肺氣腫在解剖學上被定義為終末細支氣管腔的異常永久性擴大，同時伴有肺泡壁的破壞，但沒有明顯的纖維化。肺泡彈性回縮力下降及小氣道附著點破壞導致小氣道呼氣期塌陷是肺氣腫引起慢阻肺氣流受限的病理機制。慢阻肺患者發(fā)生的肺氣腫可能是小葉中心型肺氣腫，也可能是全小葉型肺氣腫，其中小葉中心型肺氣腫是最常見的類型，這種類型的肺氣腫與吸煙有關(guān)［26］。肺氣腫是COPD的重要特征之一，大多見于慢阻肺患者的晚期［20］，并且會隨著COPD程度的加重而不斷進展。HRCT能夠清楚地顯示早期肺氣腫病灶，并對肺氣腫的嚴重程度及其累及范圍進行準確分級。目前，國際上常用的HRCT上視覺評價肺氣腫的分級方法［27］是根據(jù)肺氣腫的嚴重程度和累及范圍進行評估，即嚴重程度分為4級（表2），累及范圍也分為4級（表3）。將各層面肺氣腫嚴重程度和累計范圍的乘積相加后再除以掃描層數(shù)即為肺氣腫的分數(shù)：0分代表無肺氣腫；0.1-8分代表有輕度肺氣腫；8.1-16分代表中度肺氣腫；16.1-24代表重度肺氣腫。劉齋等（2018）［28］采用更直接、簡單的肺氣腫指數(shù)（計算-950HU以下肺氣腫容積和肺總?cè)莘e，二者之比即為肺氣腫指數(shù)）來反映肺氣腫所占的比值，從而研究肺氣腫的嚴重程度與肺功能之間的關(guān)系。Mohamed等（2014）［14］報道多層螺旋CT（MSCT）定量分析能對肺氣腫型COPD進行嚴重程度分級，診斷肺氣腫型COPD的肺氣腫指數(shù)界值為1.12%。

表2 肺氣腫嚴重程度分級

表3 肺氣腫的累及范圍分級

2.4 混合型

以往關(guān)于慢阻肺的研究報道［29］大多集中于肺氣腫的量化或基于CT的氣道壁評估，然而在臨床工作中見到的大多數(shù)慢阻肺患者同時存在不同程度的肺氣腫以及氣道病變，而且兩者所占比例在不同患者之間也存在差異。候?qū)W智（2015）［30］研究發(fā)現(xiàn)，混合型（M型）慢阻肺患者既存在LAA≥2級的肺氣腫又存在≥1級支氣管壁增厚。任艷苓和高鵬（2019）［31］研究發(fā)現(xiàn)，混合型慢阻肺患者多表現(xiàn)為重度COPD。

3 總結(jié)與展望

慢性阻塞性肺疾?。–OPD）目前已經(jīng)成為全球性的公共衛(wèi)生問題，慢阻肺患者表現(xiàn)為不完全可逆性氣流受限，而這種氣流受限受小氣道疾?。ㄈ缏宰枞灾夤苎祝┖头螌嵸|(zhì)破壞（肺氣腫）的雙重影響。胸部定量CT可以有效地反映其肺部病變部位的形態(tài)學改變及肺功能的變化情況，對于慢阻肺的疾病分型、病情評估、肺功能及急性加重風險預測具有獨特的作用。然而目前臨床上仍然無法準確測量小氣道的病變，只是根據(jù)臨床和基本生理特征來評估小氣道疾?。?2］，有一定的局限性。 但是隨著影像技術(shù)日新月異的發(fā)展，HRCT能夠?qū)OPD進行形態(tài)和功能評估，在慢性阻塞性肺疾病的早期診斷、治療檢測及預后評估等方面的應(yīng)用前景將會越來越廣闊。