慢性阻塞性肺疾病影像學研究現狀及進展

田皓，王振松，楊琳紅，于健健，蔡成森，王珺

慢性阻塞性肺疾病（COPD）是一種以持續氣流受限為主要特征的可預防、可治療的呼吸系統疾病，患者氣流受限不完全可逆，且多呈進行性進展［1］。目前COPD位居全球死亡原因第四位，據世界銀行/世界衛生組織（WHO）統計，預計截止2020年COPD將位居世界疾病經濟負擔第五位。目前，臨床主要依據肺功能檢查診療COPD［2］，但存在一定局限性：（1）第1秒用力呼氣容積占用力肺活量比值（FEV1/FVC）是診斷阻塞性通氣障礙的指標，該數值降低則提示阻塞性通氣障礙，但采用FEV1/FVC＜70%這一固定比率還是其參考范圍下限（LLN）診斷COPD尚存在爭議［3］；（2）多數患者因肺大泡或依從性差等而無法進行肺功能檢查；（3）肺功能檢查受操作者及受試者的影響較大，若操作不規范可導致檢查結果存在偏差，對臨床診療產生誤導［4］。因此，探索COPD診斷及評估的影像學依據意義重大。本文就COPD影像學研究現狀及進展做一綜述，以期為臨床診斷COPD提供新思路。

1 X線計算機體層成像（CT）在COPD中的診斷價值

1.1 CT平掃 CT平掃是利用X線穿透人體不同密度和厚度的組織結構后發生不同程度的吸收而產生的影像對比。相較于X線檢查，CT平掃具有密度分辨力高、可進行密度量化分析、組織結構影像無重影、可行多種圖像后處理等優勢。COPD患者CT平掃檢查可見肺小氣道病變、肺氣腫及其并發癥表現，可排除具有相似癥狀的其他呼吸系統疾病［5］。齊昕等［6］將46例COPD患者隨機分為試驗組與對照組，分別采用CT影像學診斷與非CT影像學診斷，并設定CT影像學分析標準及肺氣腫評估標準，結果顯示，試驗組患者診斷準確率高于對照組，殘氣量、肺總量高于對照組，證實相較于非CT影像學診斷方法，CT平掃對COPD具有較高的診斷價值。

1.2 高分辨率CT（HRCT） HRCT在常規CT的基礎上應用更小層距、更高分辨率的算法及更大矩陣的斷層掃描，可準確反映肺部結構的細微改變。康靖［7］根據HRCT所測得的肺氣腫指數（EI）〔EI=總肺氣腫體積（TEV）與總肺容積（TLV）的比率〕、支氣管壁增厚〔任何支氣管壁與鄰近肺動脈直徑的比率不小于30%（B/PA≥30%）〕將62例COPD患者的影像學表型分為A表型〔無或輕度肺氣腫（EI＜15%），伴或不伴支氣管壁增厚〕、E表型〔明顯肺氣腫（EI≥15%），無支氣管壁增厚（B/PA＜30%）〕及M表型〔明顯肺氣腫（EI≥15%），伴支氣管壁增厚（B/PA≥30%）〕，結果顯示，A表型、M表型患者FEV1/FVC間有統計學差異，且A表型患者TEV、EI低于E表型、M表型患者；FEV1/FVC與COPD患者TEV、EI密切相關，表明HRCT成像可作為評定早期COPD的重要方法。另有研究表明，HRCT可較準確地反映肺組織病理改變，有利于確定COPD患者影像學分型并給予有針對性的治療方案［8］。

1.3 三維CT（3D-CT） 3D-CT將連續斷層CT掃描的信息經計算機處理后重建出立體圖像，可立體、直觀地顯示人體復雜的解剖結構，還可通過不同軸面的旋轉切割對病變組織進行多方位、多角度的顯示。研究表明，應用肺部3D-CT檢查可獲得肺部氣道圖像，可更加立體、直觀地顯示出小氣道改變［9］。SHIMIZU等［10］將COPD患者分為干預組與非干預組，其中干預組患者于第1次就診后避免使用藥物，1周后采用肺部3D-CT檢查及肺功能檢查，并吸入沙美特羅/丙酸氟替卡松（SFC）2次/d，7 d后再次行肺部3D-CT及肺功能檢查；非干預組僅在基線期使用短效支氣管擴張劑，并行肺部3D-CT及肺功能檢查，1年后再次行肺部3D-CT及肺功能檢查，患者均隨機測量8支右肺支氣管中第3～6代共32個氣道內腔面積（AI），結果顯示，兩組患者8支右肺支氣管中第3～6代共32個氣道AI的平均支氣管擴張與FEV1占預計值百分比（FEV1%）改善率密切相關；相較于非干預組，干預組患者FEV1%改善率較高，證實在平均FEV1＜180 ml時，肺部3D-CT能夠可靠地檢測到第3～6代氣道區域支氣管擴張。KARAYAMA等［11］選取98例COPD患者及49例參考受試者，均行肺部3D-CT與強迫震蕩技術檢查，結果顯示，與參考受試者比較，COPD患者呼吸阻力升高、AI減少、肺低衰減面積百分比（LAA%）增加；呼吸阻力、電抗指數及FEV1與AI相關；LAA%與FEV1/FVC、電抗指數相關，表明呼吸阻力與COPD患者氣道狹窄、氣道壁增厚及肺氣腫相關，而氣道狹窄與呼吸阻力、電抗指數相關。因此，使用強迫震蕩技術聯合肺部3D-CT進行氣道功能檢查可為肺量計檢查進一步補充。總之，肺部3D-CT可呈現更加立體的肺與氣道圖像，可測量肺密度、肺容積、氣管壁厚及AI等關鍵數據，有助于臨床診斷肺部改變，其聯合強迫震蕩技術可更加全面地評估COPD患者病情嚴重程度，作為臨床診療依據。

1.4 四維CT（4D-CT） 4D-CT是針對傳統CT移動器官成像的動態偽影和體積形變而發展起來的一種改良CT掃描技術，其可將時間信息與實時位置管理（RPM）系統獲取的患者同步呼吸信號整合到CT圖像中，以實現動態體積重建和不同呼吸時相劃分，進而顯示氣道和肺的連續運動，因此該檢查在觀察肺部和氣道病變上具有獨特優勢［12］。YAMASHIRO等［13］對21例吸煙者（包括6例COPD患者）進行4D-CT動態通氣檢查，結果顯示：（1）在平均肺密度（MLD）的時間曲線上，峰值幀與后三幀（1.05 s）間的MLD與FEV1/FVC密切相關；（2）除右上支氣管外，AI、MDL值間的相互關系數與FEV1/FVC明顯相關，提示嚴重COPD患者氣道和肺運動同步性喪失。4D-CT動態通氣檢查可描繪通氣期間的異常氣道塌陷或閉塞在內的持續氣道運動，而靜態通氣掃描則不能顯示，因此4D-CT動態通氣檢查是COPD臨床研究領域的一種新的、有效方法。

1.5 定量CT 定量CT可通過設定參數而定量檢測空氣潴留程度，最終得到小氣道病變和肺氣腫的定量結果，實現COPD的早期定量診斷。金晨望等［14］對50例健康志愿者和18例COPD患者進行深吸氣、呼氣末雙氣相CT掃描，分別采用基于體素的定量檢測法及常規閾值法測量受試者空氣潴留及肺氣腫定量參數，3 d后行肺功能檢查并比較其與兩種方法的相關性，結果顯示：（1）健康志愿者存在不同程度的空氣潴留；（2）體素法測定空氣潴留百分比、肺氣腫百分比參數與FEV1/FVC的相關性均高于閾值法；（3）體素法還可將肺功能損傷程度近似的COPD患者進一步分為小氣道病變為主、肺氣腫為主和混合3種亞型，表明基于體素的空氣潴留定量測量方法具有較高的敏感性和準確性，具有為診斷COPD提供影像學表型的可能，可輔助臨床診療決策。

PARK等［15］評估了9 080例目前吸煙者和已戒煙者在COPD基因研究中的情況，并根據使用標準化成像方案獲得的吸氣和呼氣容積CT圖像定義了10種離散的、不重疊的CT影像亞型，即無CT影像學異常、肩胛旁肺氣腫（PSE）、支氣管疾病、小氣道疾病、輕度肺氣腫、上肺葉占位性小葉中心性肺氣腫（CLE）、下肺葉占位性肺氣腫、彌漫性肺氣腫、視覺無定量肺氣腫、定量無視覺肺氣腫，通過比較這些CT亞型的基線和5年縱向特征及病死率發現：（1）10組受試者病死率存在差異，其中以3個中重度肺氣腫組病死率最高；（2）有數量性肺氣腫但沒有視覺性肺氣腫的受試者、患有視覺性肺氣腫但不是數量性肺氣腫的受試者是患有輕度COPD的獨特人群，其病情有進展的危險，并且可能有不同的潛在機制；（3）PSE組和中重度肺氣腫組患者肺氣腫在5年內有實質性進展，而CT表現無異常，表明可視化和定量CT影像學特征的結合可反映異質性COPD綜合征的不同病理過程，為COPD類型的再分類提供了一種有效方法。

李輝安等［16］對37例早期COPD患者及50例確診為COPD穩定期患者行深吸氣、呼氣末雙氣相CT掃描，利用“數字肺”數據分析平臺定量測定小氣道病變和肺氣腫；在COPD患者中定量評價CT指標與肺功能的相關性，得到全部受試者的肺氣腫與小氣道病變程度參數，比較后發現，肺氣腫和小氣道病變程度參數與COPD患者FEV1%、FEV1/FVC均呈負相關。因此，基于體素的定量CT能早期發現有呼吸道癥狀但肺功能未達到COPD診斷標準的小氣道損傷，有助于COPD的早期診斷。

綜上所述，相較于其他判定方法，CT可以更加直觀地展現肺部結構及其改變，有助于臨床醫生了解呼吸系統狀態并評價病情進展情況，但常規CT無法克服部分容積效應和呼吸運動對影像學表現的影響，對COPD的診斷不甚理想。在HRCT基礎上開展的3D-CT、4D-CT、定量CT等可以將COPD劃分為不同臨床特征的影像學表型，并在一定程度上對COPD的嚴重程度進行評估，這為COPD的診斷提供了有益的補充。

2 磁共振成像（MRI）在COPD中的診斷價值

MRI是利用強外磁場內人體中的氫質子在特定射頻脈沖作用下產生的磁共振現象而進行的一種醫學成像技術。肺部空腔結構特殊，質子密度極低，因此常規質子MRI較難檢測到肺部結構與功能信息［17］。周倩等［18］對吸入超極化氣體Xe-129的正常志愿者行MRI并與不同嚴重程度COPD患者肺部通氣情況進行比較，結果顯示，（1）相較于正常志愿者，COPD患者支氣管狹窄甚至堵塞，Xe-129僅有少量或完全不能到達呼吸性支氣管段，因此病灶部位會出現明顯低信號或信號缺失；（2）COPD患者病情較輕時，肺通氣缺陷常出現在肺上部，但隨著病情進展可彌漫至全肺，表明超極化氣體Xe-129肺部氣體MRI可有效評估COPD患者肺部通氣功能。

TER-KARAPETYAN等［19］針對COPD患者進行了靜脈注射造影劑的4D灌注MRI，通過評估其監測COPD患者對高氧的短期反應的潛力發現，靜脈注射造影劑4 d后評價灌注MRI對局部肺功能的輻射作用，但受限于軟件方法，檢測結果在短期內甚至第2天仍受到殘余循環造影劑的影響，導致結果出現偏差。

綜上所述，與CT檢測比較，MRI受肺質子密度低、血流信號丟失等影響對肺部形態學的評價不甚理想，且在COPD患者中尤為明顯［20］。因此目前MRI對COPD的診斷準確性仍較低。

3 小結

影像學檢查在COPD的診斷中占據著重要地位，近年來隨著計算機和影像學技術的不斷發展，其已可展現更加清晰與微細的肺部結構，更有助于臨床評估COPD患者肺功能并發現COPD患者的早期病變，對COPD的早期診斷與治療具有重要作用。

作者貢獻：王振松、楊琳紅、王珺進行文章的構思與設計，可行性分析，文章的質量控制及審校，并對文章整體負責，監督管理；田皓進行文獻/資料收集、整理，撰寫論文；田皓、于健健、蔡成森進行論文及英文的修訂。

本文無利益沖突。