CT肺功能定量評估與肺減影技術(shù)在COPD診斷中的研究進(jìn)展

[摘要] 慢性阻塞性肺疾?。╟hronic obstructive pulmonary diseases，COPD）是一種以氣道慢性炎癥為主要臨床特點并在全球范圍內(nèi)嚴(yán)重威脅高齡人群健康的呼吸系統(tǒng)慢性疾病。COPD的早期診斷與治療一直是呼吸系統(tǒng)疾病研究的熱點。影像學(xué)檢查是呼吸系統(tǒng)疾病診治的重要工具，隨著CT設(shè)備硬件與軟件的迭代發(fā)展，如何準(zhǔn)確診斷COPD并提供可靠的定量評價體系是近年研究的熱點之一。本文將對CT肺功能定量評估與肺減影技術(shù)在COPD診斷與評估中的研究現(xiàn)狀及未來潛力進(jìn)行綜述。

[關(guān)鍵詞] 慢性阻塞性肺疾??；肺功能定量評估；肺減影技術(shù)

[中圖分類號] R445" """"[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A """""[DOI] 10.3969/j.issn.1673-9701.2025.04.033

慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary diseases，COPD）是一組以氣流受限為特征的炎癥性肺部疾病。這種氣流受限是不完全可逆的，且會逐漸惡化。近年來，由于空氣、環(huán)境污染等危險因素的持續(xù)暴露和人口老齡化的加劇，COPD的發(fā)病率和病死率呈持續(xù)上升趨勢，全球范圍內(nèi)COPD的負(fù)擔(dān)將在未來幾十年持續(xù)加重^[1]?COPD早期病變主要在細(xì)支氣管及肺泡，對肺通氣功能影響較小，由于肺的代償功能而未見臨床癥狀。當(dāng)疾病進(jìn)展出現(xiàn)臨床癥狀時，呼吸道受損面積已超過肺容積總量的30%^[2]。COPD早期診斷困難，穩(wěn)定期患者的生活質(zhì)量較差，急性加重期患者的治療費(fèi)用高昂，給社會經(jīng)濟(jì)和患者帶來沉重的負(fù)擔(dān)^[3]。目前，COPD的診斷主要依賴肺功能檢查，診斷的敏感度和特異性有限，對早期COPD的診斷臨床尚存在爭議。隨著CT設(shè)備硬件及軟件的發(fā)展，CT肺功能成像及后處理技術(shù)展現(xiàn)出作為臨床早期診斷工具的巨大潛力，本文將對CT肺功能定量評估與肺減影技術(shù)在COPD中的相關(guān)臨床應(yīng)用進(jìn)行綜述。

1" 肺功能檢查診斷COPD的局限性

實驗室肺功能檢查是COPD診斷及分級的金標(biāo)準(zhǔn)，出現(xiàn)以下任意一種情況則表明患有COPD：存在持續(xù)慢性咳嗽、咳痰或氣促，第一秒用力呼氣容積與用力肺活量比值小于0.7，胸部CT或X線檢查發(fā)現(xiàn)肺大皰或肺過度充氣^[4]。國內(nèi)外研究證實肺功能檢查易受藥物、受試者年齡、性別、身高、體位、環(huán)境等因素影響，且該檢查對受試者配合度要求較高，當(dāng)受試者不能充分理解臨床醫(yī)生指令或配合度較差都會影響檢測結(jié)果。肺功能檢查是對全肺的總體評估，對疾病定位特異性低，不能提供各肺葉COPD進(jìn)展后空間特異性病變情況，也無法精確反映患者的疾病累及范圍分布，具備相同或相近肺功能檢查結(jié)果的COPD患者的影像學(xué)征象可能有不同表現(xiàn)，其可能的預(yù)后與并發(fā)癥也可表現(xiàn)出多樣性。因此，雖然肺功能檢查是COPD診斷的金標(biāo)準(zhǔn)，但其診斷效能有限，尋求新的有效、可靠的診斷手段識別早期COPD具有重大意義。

2 "CT肺功能評估在COPD中的優(yōu)勢

胸部CT設(shè)備及軟件在近年來發(fā)展迅速，用于診斷COPD的CT肺功能評估研究在國內(nèi)外已陸續(xù)報道。CT肺功能檢測利用肺容積、密度及像素指數(shù)的變化來展現(xiàn)肺組織功能的轉(zhuǎn)變，主要包括肺組織評估及氣道評估兩個方面^[5]。

2.1" 肺組織評估

肺組織評估的核心在于對肺氣腫總量的量化分析，同時精確量化及定位左右肺葉的肺氣腫分布情況。肺氣腫的主要特征是終末細(xì)支氣管遠(yuǎn)端的肺泡腔體積增大，氣道彈性減弱，并伴有氣道壁損傷，是COPD的一個標(biāo)志性癥狀。肺氣腫的CT特征為透亮度增高，CT值減低?，F(xiàn)階段多采用–950HU作為診斷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析，認(rèn)為該閾值下測量的肺氣腫與疾病生理指標(biāo)存在明顯關(guān)聯(lián)^[6]。通過CT后處理軟件自動勾畫出左右肺及密度的衰減區(qū)，可自動計算全肺及各肺葉肺氣腫的低衰減區(qū)百分比（percentage of low at-tenuation area，LAA%）。研究表明Ⅲ、Ⅳ期COPD患者的LAA%與第一秒用力呼氣容積率存在顯著負(fù)相關(guān)^[7]。

2.2 "COPD支氣管炎性改變的評價

慢性支氣管炎是一種非特異性炎癥疾病，累及氣管、支氣管黏膜及其周邊組織。臨床表現(xiàn)為咳嗽、咳痰或伴有喘息，呈現(xiàn)反復(fù)發(fā)作的慢性進(jìn)程。病程較長時可并發(fā)COPD及慢性肺源性心臟病，嚴(yán)重威脅民眾健康。COPD患者的支氣管改變主要發(fā)生于小氣道（2mm以下），長期慢性炎癥刺激可破壞支氣管壁^[8]。該病理過程主要涉及支氣管黏膜的炎癥和結(jié)構(gòu)變化。長期吸煙、空氣污染、病毒感染等多種因素可導(dǎo)致支氣管黏膜充血、腫脹及黏液分泌增多，有時還引起黏膜下纖維組織增生和結(jié)構(gòu)變化。這些變化導(dǎo)致支氣管管腔狹窄，黏液排出受阻，進(jìn)而表現(xiàn)為咳嗽、咳痰、氣喘等典型癥狀。支氣管炎癥的嚴(yán)重程度和癥狀的出現(xiàn)與個體對致病因素的敏感度及暴露程度緊密相關(guān)。吸煙者和長期暴露于空氣污染物的人群更易出現(xiàn)這些變化，并可進(jìn)一步發(fā)展為COPD。因此，評估支氣管氣道對COPD患者的診斷和治療具有重要意義。

3" CT肺功能定量分析研究現(xiàn)狀

在定量CT研究中，基于吸氣相的深入分析揭示COPD患者的支氣管影像學(xué)變化與病理特征之間存在的關(guān)聯(lián)性^[9]。研究表明可采用呼-吸雙氣相掃描技術(shù)分析和跟蹤C(jī)OPD患者的病理進(jìn)展、評估病情嚴(yán)重程度及治療效果^[10]。研究顯示，在高分辨率CT圖像中，呼氣相空氣潴留現(xiàn)象顯著，而吸氣相則觀察不到明顯的陽性表現(xiàn)，這與COPD在呼氣相時小氣道因慢性炎癥所致管腔狹窄造成肺泡殘氣量增加的病理生理過程相符。雙氣相CT可有效克服單氣相CT診斷信息不足的特點，同時CT的高空間分辨力及密度分辨力可精確區(qū)分及有效評價小氣道病變和肺氣腫區(qū)域^[11]。COPD病變的分布、嚴(yán)重程度、肺功能狀態(tài)及其預(yù)測可通過CT定量評估揭示，通過深入剖析實質(zhì)性與氣道病變的形態(tài)學(xué)特性，可對COPD的不同表型進(jìn)行量化^[12]。

國外對CT肺功能定量分析已進(jìn)行廣泛且深入的研究，涵蓋大量呼吸系統(tǒng)疾病。Galbán等^[13]在2012年提出參數(shù)響應(yīng)圖法（parametric response map，PRM），即采用雙氣相CT對空氣潴留進(jìn)行定量分析的一種參數(shù)響應(yīng)技術(shù)，它以體素級別的圖像分析手段有效診斷疾病的病變范圍及其表型，并展示病變分布與位置的精確空間特征。隨后研究表明PRM可區(qū)分COPD肺氣腫和非肺氣腫氣體的滯留區(qū)域及COPD功能性的小氣道病變區(qū)域^[14]。PRM作為基于雙氣相CT定量分析的方法，能更好地顯示COPD患者小氣道及肺氣腫的變化，與臨床肺功能指標(biāo)具有很強(qiáng)的相關(guān)性^[15]。Occhipinti等^[16]對194例接受肺功能檢測的COPD患者的肺氣腫嚴(yán)重度分別采用標(biāo)準(zhǔn)CT測量和呼氣、吸氣CT的共配位分析進(jìn)行量化，肺氣腫的定性診斷及嚴(yán)重程度評估均可通過CT測量指標(biāo)及放射組學(xué)方法進(jìn)行量化。

這些研究提示通過CT定量分析對COPD的病情進(jìn)行評估，并確定其特定的影像學(xué)特征，為患者個性化治療方案的制定提供影像學(xué)參考。國內(nèi)學(xué)者也從多個角度對雙氣相肺定量CT分析進(jìn)行研究。陰瑋靈等^[17]采用雙氣相定量CT掃描技術(shù)發(fā)現(xiàn)肺容積比值與肺功能檢測指標(biāo)之間呈現(xiàn)出明顯相關(guān)性，有助于臨床評估吸煙者患COPD的風(fēng)險，并可促進(jìn)早期干預(yù)和及時戒煙。王雷等^[18]研究正常人群和COPD患者在雙氣相肺容積參數(shù)方面的變化，發(fā)現(xiàn)左肺上葉的肺容積存在顯著差異，而右肺中葉的改變幅度最小，提示肺氣腫主要對左肺上葉造成影響。總之，CT肺功能評估可在一定程度上揭示COPD病變嚴(yán)重程度，并為評估患者肺功能狀況提供參考，與肺功能檢查相比，其診斷一致性較高，對COPD的臨床決策起到輔助指導(dǎo)作用。

4" 肺減影技術(shù)在評估COPD中的優(yōu)勢

CT的肺減影技術(shù)是一種后處理方案，通常用于血管病變，可通過常規(guī)的雙期掃描（平掃+肺動脈期掃描）減影獲取代表全肺血流狀態(tài)的碘圖及血管減影圖。碘圖可通過相對增強(qiáng)值的測量實現(xiàn)全肺血流灌注情況的定量評估，不增加額外的輻射劑量。該技術(shù)通過獨(dú)有的剛性和非剛性對位法進(jìn)行配準(zhǔn)，糾正兩期圖像由于臟器運(yùn)動或呼吸狀態(tài)不完全帶來的誤差，保證兩期數(shù)據(jù)準(zhǔn)確對位后進(jìn)行減影。CT肺減影技術(shù)可量化肺部病變的程度和范圍，如肺氣腫、肺實質(zhì)破壞等，為醫(yī)生提供客觀的數(shù)據(jù)，幫助排除其他與COPD類似的肺部疾病，如肺癌、間質(zhì)性肺疾病等，有助于提高診斷的準(zhǔn)確性及評估疾病的嚴(yán)重程度和進(jìn)展情況。CT肺減影技術(shù)目前在肺栓塞診斷方面有較高的診斷價值，劉峰等^[19]發(fā)現(xiàn)引入肺減影技術(shù)有助于臨床醫(yī)生更精準(zhǔn)地掌握抗凝治療的最佳時機(jī)，提供更優(yōu)的臨床決策方案。該技術(shù)生成的肺灌注碘圖不僅提高亞段栓子的檢出率，還能顯著增強(qiáng)醫(yī)生診斷的一致性，進(jìn)而提高醫(yī)生的自信。肺減影技術(shù)同樣適用于呼吸系統(tǒng)雙氣相分析，該技術(shù)可有效分離呼氣相和吸氣相肺組織，有效識別不同氣相、不同容積肺改變，同時通過配位技術(shù)減小胸廓、縱隔及部分肺間質(zhì)可能對肺氣腫定量評估造成的影響。理論上，采用減影技術(shù)得到的碘圖能基本涵蓋肺部增強(qiáng)的全部區(qū)域，為影像診斷提供更為翔實的信息，并展現(xiàn)出更優(yōu)的信噪比。但目前肺部減影所需的解剖配準(zhǔn)軟件技術(shù)還未達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，限制研究者在此領(lǐng)域進(jìn)一步的深入研究。減影技術(shù)突破傳統(tǒng)CT形態(tài)學(xué)成像的限制，使胸部功能學(xué)成像成為可能，雖然其在COPD診斷方面的研究尚欠缺，但不久的將來將在COPD患者的病情評估和治療決策中發(fā)揮積極作用。

5" 小結(jié)

綜上，CT肺功能定量測量與肺減影技術(shù)可對COPD患者進(jìn)行肺容積、LAA%、氣道容積、氣管壁厚度等指標(biāo)的定量診斷，未來可能在COPD的診斷、危險程度分級及預(yù)后預(yù)測中發(fā)揮重要作用。但目前國內(nèi)外對CT肺功能定量評估的研究有限，多為小樣本量研究，且部分研究未充分與臨床指標(biāo)進(jìn)行對照，尚需更大規(guī)模、更詳盡的對照研究驗證CT肺定量評估技術(shù)在COPD肺功能及氣道狀況方面的評估價值。另外，對早期COPD無癥狀人群的評估研究不足，早期COPD的概念仍模糊不清，需進(jìn)行隊列研究或前瞻性研究判斷該技術(shù)對早期COPD診斷的潛力?

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突。

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（收稿日期：2024–09–04）

（修回日期：2024–11–14）

通信作者：王罡，電子信箱：wgnet158@163.com