慢性阻塞性肺疾病的影像學(xué)表型相關(guān)研究進(jìn)展

張曉燕，鄧 凱（通訊作者）

（1.山東第一醫(yī)科大學(xué)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(xué)（山東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院），山東 250117）

慢性阻塞性肺病（COPD）是一種常見(jiàn)的、可預(yù)防和可治療的慢性氣道疾病，其特點(diǎn)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粒或氣體有關(guān)。慢性阻塞性肺病嚴(yán)重影響患者的健康和生活質(zhì)量，也是導(dǎo)致死亡的重要原因之一。世界衛(wèi)生組織預(yù)計(jì)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(shí)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(biāo)準(zhǔn)”。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(biāo)準(zhǔn)［3］，PFT可以有效地反映患者的氣流受限情況，從而進(jìn)一步評(píng)估患者病情。但PFT有很多缺點(diǎn)，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(jiǎn)單易行、可重復(fù)性強(qiáng)的特點(diǎn)，可以定性和定量地評(píng)估肺實(shí)質(zhì)的損傷情況［4］。因此，影像學(xué)在評(píng)估慢性阻塞性肺病的主要表型方面具有重要價(jià)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(xué)表型的相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 CT研究的優(yōu)勢(shì)

據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道［5］，只有當(dāng)肺組織損傷超過(guò)30%或小氣道阻塞達(dá)到75%時(shí)，PFT才會(huì)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(yán)重的心功能不全、腦血管意外、意識(shí)障礙等。有研究表明，通過(guò)CT測(cè)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(yù)計(jì)值百分比（FEV1%pred）、用力肺活量占預(yù)計(jì)值百分比（FVC% pred）以及FEV1/FVC等指標(biāo)具有一定的相關(guān)性［6］。CT檢查可以在無(wú)創(chuàng)條件下對(duì)局部肺結(jié)構(gòu)和生理功能變化進(jìn)行評(píng)估，而且相對(duì)于肺功能檢查來(lái)說(shuō)更加簡(jiǎn)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(shí)質(zhì)和氣道形態(tài)學(xué)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(jí)以內(nèi)的支氣管）、肺實(shí)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(píng)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(yù)后評(píng)估方面具有明顯優(yōu)勢(shì)［8］。

2 COPD的影像學(xué)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病（如慢性阻塞性支氣管炎）和肺實(shí)質(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(gè)主要的致病因素所占的比例并不完全相同，即使是同一個(gè)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(guò)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(lái)對(duì)COPD患者進(jìn)行影像學(xué)分型。

黃宇婷和劉翱（2016）［10］按照肺氣腫的嚴(yán)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(xué)分型與其臨床特征進(jìn)行對(duì)比研究。Park等（2020）［11］根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)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(gè)亞型：無(wú)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(wú)定量肺氣腫以及定量無(wú)目視肺氣腫，并對(duì)不同亞型的慢阻肺患者在人口特征、疾病進(jìn)展和死亡率等方面的差異進(jìn)行了評(píng)估。張利和周敏（2016）［12］根據(jù)慢阻肺患者的胸部HRCT圖像所測(cè)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(bào)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(xué)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L(zhǎng)AA-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(jiàn)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(xué)表型。本文主要就此種分型方法進(jìn)行探討。

表1 慢性阻塞性肺疾病的分型

2.1 未見(jiàn)顯著異常型

王雯婷等（2021）報(bào)道［16］，未見(jiàn)顯著異常型慢阻肺患者均為COLDⅠ～Ⅱ級(jí)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(zhǎng)為10 mm時(shí)的管壁面積的平方根（Pi10）等指標(biāo)均未出現(xiàn)明顯異常改變。李懷東和李報(bào)春（2019）［17］報(bào)道，約35.5%～42%的慢阻肺患者早期并無(wú)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(jì)算肺氣腫指數(shù)、氣道壁厚度、功能性小氣道病變等指標(biāo)，對(duì)于慢阻肺的早期診斷和表型評(píng)估具有重要意義。

2.2 氣道病變優(yōu)勢(shì)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(jìn)性發(fā)展。慢阻肺患者的氣流受限受小氣道病變和肺實(shí)質(zhì)破壞兩個(gè)致病因素的雙重影響，其中小氣道病變的出現(xiàn)先于肺實(shí)質(zhì)破壞［18］。然而，傳統(tǒng)的慢阻肺影像學(xué)分型通常以近端支氣管管壁增厚來(lái)間接反映小氣道病變的嚴(yán)重程度，但是這種方法并不能夠?qū)π獾啦∽冞M(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估［16］。因此，可以將氣道病變優(yōu)勢(shì)型COPD細(xì)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(xué)分型方法的局限性，可以更準(zhǔn)確地評(píng)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(kuò)張會(huì)出現(xiàn)更加嚴(yán)重的惡化，但是目前尚無(wú)文獻(xiàn)明確支氣管擴(kuò)張能否可以確定COPD的特異性影像學(xué)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(méi)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(jì)算機(jī)斷層掃描（HRCT）對(duì)小氣道阻塞進(jìn)行的系列測(cè)量表明，小氣道病變是COPD患者最早出現(xiàn)的特征，也是進(jìn)展性氣道阻塞的主要決定因素［20］。Barnes（2019）［21］結(jié)合micro-CT對(duì)COPD患者肺切片進(jìn)行了詳細(xì)分析，結(jié)果顯示輕度COPD患者有40%的終端細(xì)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(jìn)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(bào)道，無(wú)論COPD的發(fā)病機(jī)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(duì)小氣道進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，也沒(méi)有檢測(cè)小氣道疾病的金標(biāo)準(zhǔn)，但是一些相關(guān)的研究數(shù)據(jù)證實(shí)［23］，小氣道病變可以通過(guò)對(duì)相對(duì)較大氣道的測(cè)定來(lái)大致評(píng)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(fù)損傷和修復(fù)，以及氣道壁周圍膠原等細(xì)胞外基質(zhì)的沉積導(dǎo)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(guò)CT測(cè)量的氣道壁厚度或氣道疾病本身的形態(tài)學(xué)變化來(lái)提供。房賓和武志峰（2011）［24］的研究表明，COPD1-4級(jí)患者的支氣管管壁厚度均較正常對(duì)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(xiàn)［22］指出，隨著氣道管腔直徑的增加，氣道壁厚度也會(huì)隨之增加。需要注意的是，在測(cè)量氣道壁時(shí)要注意避免由于氣道尺寸的不同分布帶來(lái)的測(cè)量偏差［25］，同時(shí)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(cè)量誤差，得到更精確的測(cè)量數(shù)值，從而提高測(cè)量值的準(zhǔn)確性以及不同患者之間的可重復(fù)性和可比性。

2.3 肺氣腫型

肺氣腫在解剖學(xué)上被定義為終末細(xì)支氣管腔的異常永久性擴(kuò)大，同時(shí)伴有肺泡壁的破壞，但沒(méi)有明顯的纖維化。肺泡彈性回縮力下降及小氣道附著點(diǎn)破壞導(dǎo)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(jī)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(jiàn)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(jiàn)于慢阻肺患者的晚期［20］，并且會(huì)隨著COPD程度的加重而不斷進(jìn)展。HRCT能夠清楚地顯示早期肺氣腫病灶，并對(duì)肺氣腫的嚴(yán)重程度及其累及范圍進(jìn)行準(zhǔn)確分級(jí)。目前，國(guó)際上常用的HRCT上視覺(jué)評(píng)價(jià)肺氣腫的分級(jí)方法［27］是根據(jù)肺氣腫的嚴(yán)重程度和累及范圍進(jìn)行評(píng)估，即嚴(yán)重程度分為4級(jí)（表2），累及范圍也分為4級(jí)（表3）。將各層面肺氣腫嚴(yán)重程度和累計(jì)范圍的乘積相加后再除以掃描層數(shù)即為肺氣腫的分?jǐn)?shù)：0分代表無(wú)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(jiǎn)單的肺氣腫指數(shù)（計(jì)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(lái)反映肺氣腫所占的比值，從而研究肺氣腫的嚴(yán)重程度與肺功能之間的關(guān)系。Mohamed等（2014）［14］報(bào)道多層螺旋CT（MSCT）定量分析能對(duì)肺氣腫型COPD進(jìn)行嚴(yán)重程度分級(jí)，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(yán)重程度分級(jí)

表3 肺氣腫的累及范圍分級(jí)

2.4 混合型

以往關(guān)于慢阻肺的研究報(bào)道［29］大多集中于肺氣腫的量化或基于CT的氣道壁評(píng)估，然而在臨床工作中見(jiàn)到的大多數(shù)慢阻肺患者同時(shí)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(jí)的肺氣腫又存在≥1級(jí)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

慢性阻塞性肺疾病（COPD）目前已經(jīng)成為全球性的公共衛(wèi)生問(wèn)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病（如慢性阻塞性支氣管炎）和肺實(shí)質(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(xué)改變及肺功能的變化情況，對(duì)于慢阻肺的疾病分型、病情評(píng)估、肺功能及急性加重風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)具有獨(dú)特的作用。然而目前臨床上仍然無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量小氣道的病變，只是根據(jù)臨床和基本生理特征來(lái)評(píng)估小氣道疾病［22］，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(jìn)行形態(tài)和功能評(píng)估，在慢性阻塞性肺疾病的早期診斷、治療檢測(cè)及預(yù)后評(píng)估等方面的應(yīng)用前景將會(huì)越來(lái)越廣闊。