王悦琪 赵鹏 宫凤玲 张惠英 于鹏 孙凤涛 马春梅 张小雨 巴竺飞

慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）是一种常见的以持续气流限制为特点的呼吸系统疾病，其发生与吸烟暴露史及有害气体吸入有较大关联。气流受限主要由小气道重塑或肺气肿引起，这些病理变化的程度决定了临床医师的治疗方法选择［2'4］。肺功能检查是国际指南推荐的诊断COPD 的常用方法，但是由于部分患者呼吸困难、难以配合完成检查等因素的影响，导致其应用受限。近年来，定量CT 被用于评估COPD，不但可以识别肺气肿和气道重塑等结构性改变，还可以定量分析肺实质和气道的病变［5'7］。但大多数研究仅对COPD 患者的肺功能检查参数及CT 定量参数进行相关性分析，而未进一步分析CT 定量指标的诊断效能及诊断界值。本研究利用多层螺旋CT（multi'slice computerized tomography，MSCT）定量指标，分析其在不同严重程度的肺气肿型COPD 患者中的诊断价值。

资料与方法

1.一般资料

搜集2019 年9 月～2020 年12 月在华北理工大学附属医院住院的70 例肺气肿型COPD 患者与58 例肺通气功能正常的非COPD 者，均行MSCT检查和肺功能检查。肺气肿型COPD 患者中，男52 例，女18 例，年龄38～83 岁，平均（64.200±9.592）岁。通气功能正常的非COPD 患者中，男38 例，女20 例，年龄35～74 岁，平均（59.070±9.720）岁。COPD组纳入标准：（1）符合慢性阻塞性肺疾病全球倡议（Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease，GOLD）2020 指南分级标准；（2）能够完成肺功能检查及CT 检查；（3）患者均处于病情稳定期；（4）使用支气管舒张剂后第一秒用力呼气容积占用力肺活量百分比FEV1/FVC<0.7；（5）利 用Thoracic VCAR 软件测得两肺小于'950 HU 低密度衰减区（low attenuation area，LAA）占两肺体积百分比大于或等于1%。COPD 组排除标准：（1）大面积的肺部炎症及肺纤维化、胸部肿瘤或其术后复查者；（2）有影响肺功能的其他疾病；（3）长期服用影响血管收缩、舒张的患者。非COPD 组纳入标准：（1）住院期间均行肺功能检查及CT 检查且肺功能检查结果正常；（2）未经临床治疗干预。非COPD 组排除标准：（1）胸部肿瘤术后复查者；（2）心、肝、肾或呼吸功能不全。

2.仪器与方法

采用Philips Brilliance iCT 扫描机。扫描参数：管电压120 kV，管电流（自动毫安管电流），准直128×0.625 mm，转速0.5 s/r，采集层厚5 mm，重建层厚1.25 mm、扫描前训练受试者在深吸气末屏气，并训练其达到最佳状态。扫描方法：受试者仰卧位，双手抱头，于深吸气末屏气扫描，扫描时从肺尖至肺低扫描。将扫描图像传至GE AW 4.7 工作站，利用Thoracic VCAR 后处理软件分析图像，获得所需CT 定量参数，其中右上肺尖段支气管及其伴行肺动脉的相关参数，包括右上肺尖段支气管管壁面积占支气管断面总面积的百分比（wall area ratio，WA%），管壁厚度与外直径之比（thickness to diameter ratio，TDR）及右上肺尖段支气管伴行肺动脉直径（diameter，D），均选取在距离开口1.5～2.0 cm 处测量，测量三次取平均值。LAA则为软件自动计算获得（图1）。

图1 男，65 岁，重度肺气肿型COPD 患者。a)软件自动识别的CT 值小于'950 HU 的低密度衰减区域；b)软件自动识别的支气管树，在右肺尖段支气管分支距离开口1.87cm处进行测量，测得WA%；c)右肺尖段支气管的横轴截面；d)右肺尖段支气管WA%的测量；e)右肺尖段支气管TDR 的测量；f)右肺尖段支气管伴行肺动脉直径D 的测量

3.肺功能测定

采用JAEGER 肺功能仪器，满足ATS/ERS 仪器质控标准。患者病情稳定时取坐位行肺功能检查，测量的主要参数为第一秒用力呼气容积与用力肺活量比值，简称一秒率（forced expiratory volume in the first second/forced vital capacity，FEV1/FVC）和第一秒用力呼气量实测值与预测值百分比（forced expiratory volume in the first second predict，FEV1% pred）。根据指南［1］按FEV1 数值分为轻、中、重、极重四组：轻度大于等于80%预测值，中度为50%～80% 预测值，重度为30%～50%预测值，极重度FEV1 低于30%预测值。

4.统计学方法

采用SPSS 24.0 统计软件进行数据统计。所有数据先行正态性分布检验，由于所测参数只有LAA 为偏态性分布，故采用非参数检验评价LAA在COPD 组与非COPD 组间的统计学差异，采用独立样本t 检验评价右肺尖段支气管WA%、TDR、D 在两组间的差异。采用单因素方差分析比较各CT 定量参数在轻、中、重及极重度这四个COPD 亚组间的差异，对有统计学意义的参数绘制ROC 曲线，用ROC 曲线下面积（area under the ROC curve，AUC）、敏感度及特异度指标评价其分级的诊断效能。P<0.05 为差异有统计学意义。

结果

利用后处理软件测量肺气肿型COPD 和非COPD 患者的CT 定量指标差异，两组间各参数均存在统计学差异（P<0.05）（表1）。

表1 COPD 组与非COPD 组间的CT 定量参数的比较

各CT 定量参数在肺气肿型COPD 4 个亚组间存在统计学差异（P<0.05）（表2）。而WA%、TDR、D 仅在轻度与中度，中度与重度间存在统计学差异（t='4.497、'6.532、'1.871、'3.873、'1.578、'3.624，P<0.05）。LAA 在COPD 组各组间两两比较均存在统计学差异（Z='4.656、'4.867、'3.372、'4.735、'3.734、'2.601，P<0.05）。各CT 定量参数评估肺气肿型COPD 的严重程度的诊断效能见表3。LAA 评估肺气肿型COPD 严重程度分级的诊断效能最大，其AUC 最大为0.943，敏感度为92.90%，特异度为90.00%。四种不同典型重度肺气肿型COPD 病例LAA 显示图像见图2。

图2 a)轻度肺气肿型COPD 的LAA；b)中度肺气肿型COPD 的LAA；c)重度肺气肿型COPD 的LAA；d)极重度肺气肿型COPD 的LAA

表2 COPD4 个亚组间的CT 定量参数的比较

以肺功能为金标准，利用ROC 曲线确定肺气肿型COPD 和非COPD 肺气肿指数临界值，以及COPD 轻、中、重、极重度4 个亚组间的阈值。由表3 数据计算约登指数可知，LAA 评价肺气肿型COPD 与非COPD 的最佳诊断界值为1.12%。利用ROC 曲线得到COPD 每两亚组间的最佳诊断界值，即可获得LAA 评价肺气肿型COPD 严重程度的阈值，轻度1.12%≤LAA<2.81%，中度2.81%≤LAA<6.19%，重度6.19%≤LAA<14.29%，极重度LAA≥14.29%。

表3 各CT 定量参数对COPD 的诊断效能

讨论

慢性阻塞性肺疾病的病理基础为小气道的慢性炎症浸润和肺实质的破坏，尤其是中性粒细胞浸润管腔，可引起小气道重构，导致气流受限及呼吸性细支气管的扩张和破坏，最终发生肺气肿。CT 可评估COPD 患者肺局部形态和功能变化，显示肺内病变并准确量化肺气肿程度，而且可定量分析气道。在以往的研究中，大多数文献［8,9］已经证明了CT 定量指标与肺功能指标间存在一定相关性，但是对于CT 定量指标对COPD 的诊断价值及分级程度的评估少有研究。故本次研究将进一步探讨COPD 患者与非COPD者的CT 定量参数间的差异，寻找二者之间的诊断界值以及不同严重程度的COPD 患者间的阈值。Ostridge 等［10］指出，人体在吸气像与肺充气病理状况类似，在反映形态学上具备优势。因此本研究中所有受检者均在深吸气状态下行CT 扫描。有文献将COPD 分为慢性支气管炎型、肺气肿型以及混合型三种临床表型［11］，而女性则多表现为混合型。在本次研究对象中，男性患者居多，由于病例数量有限，此次研究仅筛选了肺气肿型COPD 患者作为研究对象。

Thoracic VCAR 后处理软件是由GE 公司Revolution CT 的胸部图像处理软件，不但可以自动分析计算LAA，还识别支气管树，对小气道进行定量测量，如WA%、TDR 等。调节窗宽窗位，测量D。

在本次研究中，LAA 在COPD 组的中位数（四分位数间距）为5.685（4.462%～11.560%），非COPD组的为0.255（0.090%～0.685%），两组间存在统计学差异。WA%、TDR、D 在COPD 组的（x±s）分别为（73.708±6.621）%、（22.124±1.615）%、（4.429±0.881）mm，在非COPD 组的（x±s）分别为（60.369±3.635）%、（18.126±1.513）%、（2.920±0.553）mm，两组间存在统计学差异，说明MSCT 可用于评估COPD，这与大多研究结果一致［10'12］。以肺功能检查为金标准，LAA、WA%、TDR、D 诊断肺气肿型COPD 的敏感度分别为92.90%、87.10%、78.60%、82.90%，特异度分别为90.00%、92.10%、90.00%、86.00%，说明以上四个定量指标均具有诊断价值，其中LAA 诊断效能最大。

多数研究［12'14］显示，LAA对于评价COPD患者的肺功能有重要意义，患者LAA 与COPD 严重程度呈正相关，与本研究结果一致。周洁等［15］研究显示，COPD 患者随着病情的加重，支气管气腔和管壁面积都缩小，WA% 随着COPD 程度的加重，出现逐渐增加的趋势，到了重度、极重度时增加更为明显，组间存在明显统计学差异。而本研究中，WA%、TDR、D 仅在COPD 组轻度与中度，中度与重度间存在统计学差异，而在重度与极重度间不存在统计学差异，考虑是由于部分重度COPD 患者合并急性肺部炎症或处于支气管哮喘急性发作期，导致中性粒细胞浸润气道管壁，进而导致反应性增生所致。COPD 组的定量参数LAA、WA%、TDR、D 均高于非COPD 组，且LAA 在COPD 组4个亚组间均具有统计学差异，这是由于COPD 患者长期处于炎症刺激和缺氧状态，小气道出现重构，支气管管壁开始逐渐增厚，病情越重，增厚的程度越高，管腔越狭窄，气道壁增厚越明显，段支气管的WA%、TDR 值故而相应增大，累及呼吸性细支气管后，最终导致肺气肿的发生，从而LAA值相应升高。

马军超等［16］研究表明肺气肿型各级患者两肺血管体积存在差异并逐渐下降，可能与过度充盈的肺泡、肺组织对邻近肺血管的挤压，导致肺血管的逐级重塑。而本研究并未得出这样的结果，可能是由于该研究测量的动脉为终末动脉，此次纳入研究的COPD 患者支气管伴行肺动脉血管直径较非COPD 患者明显增粗，也可能是肺动脉压升高的缘故［17'21］，在本次研究中笔者发现右上肺尖段支气管伴行肺动脉直径也可作为一个早期评估COPD 的定量指标。