低劑量CT掃描及氣道定量分析對無癥狀慢性阻塞性肺疾病的早期診斷

李 濤 李 蕾

（煙臺(tái)市萊陽中心醫(yī)院放射科，山東 煙臺(tái)，265200）

慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）是由氣管病變或肺實(shí)質(zhì)破壞引起的不同程度的氣流受限，是較為常見的呼吸系統(tǒng)疾病之一[1]。受環(huán)境污染、生活習(xí)慣等各種因素的影響，COPD在全國范圍內(nèi)的發(fā)病率及病死率逐步升高，隨之而來的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)和醫(yī)療負(fù)擔(dān)不可估量[2]。據(jù)2020年全球疾病負(fù)擔(dān)研究調(diào)查顯示，COPD已成為不可忽視的衛(wèi)生問題，COPD死亡人數(shù)在全球死因中居第3位[3]。然而，早期COPD患者通常無典型癥狀，導(dǎo)致很多患者延誤疾病治療。而COPD患者早期給予抗感染及化痰藥物治療，可起到改善患者預(yù)后的作用。因此，準(zhǔn)確的診斷方法對于無癥狀的COPD早期診斷和治療具有重要意義[4]。影像學(xué)檢查在肺部疾病診斷中應(yīng)用廣泛，尤其以CT檢查最為常見。鑒于低劑量CT掃描與常規(guī)劑量CT掃描在肺部圖像質(zhì)量基本無差異。既往研究顯示，吸煙是誘發(fā)COPD的重要因素[5]。因此，本研究選取煙臺(tái)市萊陽中心醫(yī)院就診的133例吸煙者進(jìn)行低劑量CT掃描，研究和探討肺部低劑量CT掃描及氣道定量分析參數(shù)在無癥狀COPD早期診斷中的應(yīng)用價(jià)值。旨在為臨床無癥狀COPD診斷提高更多方法，報(bào)道內(nèi)容如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2018年4月～2021年4月煙臺(tái)市萊陽中心醫(yī)院就診的133例吸煙者作為研究對象，將患者分為COPD組（87例）與非COPD組（46例）。COPD組男69例，女18例；年齡49～76歲，平均年齡（63.09±6.45）歲；平均體質(zhì)量指數(shù)（Body mass index，BMI）（22.45±2.61）kg/m2。非COPD組男36例，女10例；年齡50～77歲，平均年齡（63.24±6.52）歲；平均BMI（22.75±2.95）kg/m2。兩組患者一般資料比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性。患者對研究知情同意，自愿簽署知情同意書。本研究經(jīng)煙臺(tái)市萊陽中心醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)審核批準(zhǔn)。

1.2 納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

納入標(biāo)準(zhǔn)：①符合COPD診斷標(biāo)準(zhǔn)及肺功能檢查結(jié)果[6]；②吸煙指數(shù)（平均每天吸煙支數(shù)×吸煙年數(shù)）≥100；③年齡≥18歲。

排除標(biāo)準(zhǔn)：①無法配合或耐受肺功能及低劑量CT掃描檢查者；②既往胸部手術(shù)史者；③研究前COPD確診或其他嚴(yán)重肺部疾病或肺部感染者；④合并惡性腫瘤或嚴(yán)重的器質(zhì)性、系統(tǒng)性疾病者；⑤溝通不良或理解能力差者。

1.3 方法

①所有受試者均采用肺功能測試儀（生產(chǎn)企業(yè)：Carefusion，型號：Vmax Encore 229）進(jìn)行肺功能測試。具體方法如下：協(xié)助患者取坐位，將肺功能儀吹筒含于口中，適當(dāng)調(diào)整位置，保證患者在吹氣使無漏氣可能。測量開始前稍抬患者下頜、仰伸頸部、夾住鼻子，平靜呼吸3～5次后，囑患者以最大程度深吸氣，屏氣后以最大力量、最快速度呼氣、直至肺部排空（無氣流呼出），呼氣持續(xù)時(shí)間至少6 s，重復(fù)測量3次，選擇其中最大值，記錄患者第1秒用力肺活量（Forced vital capacity，F(xiàn)VC）、第1秒用力呼氣容積（Forced Expiratory Volume in One Second，F(xiàn)EV1）/FVC。②隨后進(jìn)行肺部低劑量CT掃描。方法如下：幫助所有受檢者取仰臥位，采用64排螺旋CT機(jī)自肺間掃描至膈肌層面，掃描電壓120 kV、電流20 mA、螺距1、X線管轉(zhuǎn)速0.5 s/r、矩陣512×512、重建層厚1.25 mm，應(yīng)用軟組織算法進(jìn)行圖像重建。參照相關(guān)研究[7]，運(yùn)用定量CT氣道分析軟件測量所有受檢者的氣道相關(guān)參數(shù)，選取左下葉后基底段支氣管、右上葉尖段、右下葉后基底段為測量氣道，選取氣道第3級支氣管中點(diǎn)為測量部位，由軟件自動(dòng)計(jì)算以下氣道參數(shù)，包括管壁面積百分比（Percentage of Wall Area，WA%）、氣道內(nèi)周徑10 mm管壁厚度（Hypothetical Airway with Internal Perimeter of 10 mm，Pi10）、管 壁 厚 度（Thickness，T），同時(shí)以體表面積（Body Surface Area，BSA）進(jìn)行校正。

1.4 觀察指標(biāo)

①比較COPD組與非COPD組的的肺功能指標(biāo)與氣道參數(shù)指標(biāo)，包括FEV1、FEV1/FVC、WA/BSA、T/BSA、WA%、Pi10，分析氣道參數(shù)對早期COPD的診斷價(jià)值。②分析氣道參數(shù)與肺功能指標(biāo)的相關(guān)性。③根據(jù)是否存在呼吸系統(tǒng)癥狀將COPD患者分為有癥狀組及無癥狀組，比較兩組患者氣道參數(shù)。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 18.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)數(shù)資料采用[n（%）]表示，行χ2檢驗(yàn)，計(jì)量資料采用（±s）表示，行t檢驗(yàn)；多組間比較單因素方差分析，進(jìn)一步比較采用LSD-t檢驗(yàn)；利用受試者工作特征曲線（Receiver operating characteristic curve，ROC）分 析WA/BSA、WA%、Pi10診斷早期無癥狀COPD的效能；氣道參數(shù)與肺功能指標(biāo)相關(guān)性采用Spearman秩相關(guān)分析。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 COPD組與非COPD組肺功能指標(biāo)比較

在63例有癥狀組中，共檢出COPD患者42例，在70例無癥狀組中，共檢出COPD患者45例；COPD組的FEV1、FEV1/FVC均低于非COPD組，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見表1。

表1 COPD組與非COPD組肺功能指標(biāo)比較 （±s）

表1 COPD組與非COPD組肺功能指標(biāo)比較 （±s）

組別 例數(shù) FEV1（L） FEV1/FVC COPD組 87 62.15±8.65 63.13±9.07非COPD組 46 87.24±6.39 79.21±6.44 t 17.319 10.677 P＜0.001 ＜0.001

2.2 COPD組與非COPD組的氣道參數(shù)比較

COPD組的WA/BSA、WA%、Pi10高于非COPD組，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；兩組間的T/BSA比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見表2。

表2 COPD組及健康組的氣道參數(shù)比較 （±s）

表2 COPD組及健康組的氣道參數(shù)比較 （±s）

組別 例數(shù)WA/BSA T/BSA WA% Pi10 COPD組 87 22.57±3.71 0.91±0.14 62.44±1.81 4.06±0.23非COPD組46 20.30±3.57 0.95±0.10 61.52±1.76 3.95±0.19 t 3.400 1.718 2.815 2.779 P 0.001 0.088 0.006 0.006

2.3 低劑量CT掃描定量分析對COPD的診斷價(jià)值分析

ROC結(jié)果顯示：WA%、Pi10單獨(dú)及聯(lián)合診斷COPD的AUC分 別 為0.744（95%CI：0.657～0.831）、0.613（95%CI：0.511～0.715）、0.781（95%CI：0.698～0.864），WA%、Pi10的最佳臨界值分別為60.93、3.64。見表3，圖1。

表3 低劑量CT掃描定量分析對COPD診斷價(jià)值的效能 [n（%）]

圖1 低劑量CT掃描定量分析對COPD的診斷價(jià)值分析

2.4 氣道參數(shù)與肺功能指標(biāo)的相關(guān)性分析

經(jīng)Spearman法分析發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)EV1與FEV1/FVC與WA%呈負(fù)相關(guān)，且Pi10呈負(fù)相關(guān)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見表4。

表4 氣道參數(shù)與肺功能指標(biāo)的相關(guān)性分析

2.5 有癥狀組、無癥狀組間氣道參數(shù)比較

有癥狀組患者WA/BSA、WA%、Pi10高于無癥狀組，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；兩組間T/BSA比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見表5。

表5 有癥狀組、無癥狀組間氣道參數(shù)比較 （±s）

表5 有癥狀組、無癥狀組間氣道參數(shù)比較 （±s）

組別 例數(shù) WA/BSA T/BSA WA% Pi10有癥狀組55 23.09±3.21 0.90±0.12 63.82±1.79 4.17±0.25無癥狀組32 21.68±3.14 0.92±0.15 60.07±2.03 3.87±0.28 t 2.428 0.837 10.966 6.313 P 0.017 0.404 ＜0.001 ＜0.001

3 討論

COPD的主要臨床表現(xiàn)為慢性咳嗽、咳痰、呼吸困難等，但部分患者可無明顯的呼吸系統(tǒng)癥狀。因此，從臨床癥狀判斷病情對于早期病情判斷參考價(jià)值有限[8]。臨床上常用肺功能檢查作為COPD診斷的金標(biāo)準(zhǔn)，但受疾病、理解能力等因素的影響，部分患者無法配合檢查。因此，其診斷群體有限，難以準(zhǔn)確評估所有COPD早期患者的氣道病變情況[9-10]。COPD的發(fā)生與刺激因子引起的氣道炎癥反應(yīng)有關(guān)，而炎性介質(zhì)作用于氣道壁后可對氣道組織造成損傷，此期間氣道組織也會(huì)進(jìn)行自我修復(fù)，如此的氣道重塑過程可引起氣道管腔的厚度、形態(tài)發(fā)生改變[11]。采用影像學(xué)技術(shù)對COPD患者近端氣道的管壁厚度及管壁面積進(jìn)行定量分析即可評估患者的氣道病變程度[12]。CT掃描是臨床用于觀察肺組織及氣管結(jié)構(gòu)病變的重要途徑，而低劑量CT掃描更是因?yàn)榧饶芙档蛣┝枯椛鋫Γ帜芘c常規(guī)劑量CT掃描擁有幾乎等質(zhì)量的掃描圖像而被臨床廣泛應(yīng)用，因此本研究采用低劑量CT進(jìn)行診斷[13-14]。

研究證明，COPD是一種與煙草暴露相關(guān)的氣道炎癥性疾病，煙草中的特殊物質(zhì)含有大量活性氧，長期吸入后可造成氣道活性氧積聚，增加氣道炎癥因子表達(dá)水平，使呼吸系統(tǒng)氧化應(yīng)激反應(yīng)失衡，肺功能受損[15-16]。FEV1、FEV1/FVC是評估患者肺功能及氣流受限程度的重要指標(biāo)[17]。本研究發(fā)現(xiàn)，COPD組的FEV1、FEV1/FVC均低于非COPD組，A/BSA、WA%、Pi10高于非COPD組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。提示COPD發(fā)生后會(huì)存在近端氣道的結(jié)構(gòu)改變。本研究結(jié)果顯示，F(xiàn)EV1與FEV1/FVC均與WA%、Pi10存在負(fù)相關(guān)，提示這種改變可能與病情嚴(yán)重程度存在一定聯(lián)系，隨疾病不斷進(jìn)展，COPD患者的氣道改變會(huì)更為顯著，患者的管壁厚度會(huì)逐漸增加，管腔狹窄情況逐漸嚴(yán)重[18-19]。進(jìn)一步ROC分析結(jié)果顯示，WA%、Pi10及二者聯(lián)合監(jiān)測對于COPD早期患者的AUC分別為0.744、0.613、0.781，單獨(dú)檢測對于COPD早期診斷效能較低，而聯(lián)合檢測的價(jià)值更高，可能與聯(lián)合檢測可以更好地降低個(gè)體差異有關(guān)。有學(xué)者[20]指出，與WA、T相比，Pi10是一個(gè)相對獨(dú)立的指標(biāo)，對于患者氣管壁厚度評估具有較好的參考價(jià)值，而氣道壁改變與COPD的發(fā)生存在密切關(guān)聯(lián)，提示患者Pi10值或可用于COPD的臨床診斷中。但本研究顯示，Pi10診斷COPD的AUC值較低，即該指標(biāo)對COPD無診斷價(jià)值，與上述研究不符，其原因目前尚不可知，故本研究認(rèn)為，該指標(biāo)對COPD的診斷價(jià)值后續(xù)仍需進(jìn)一步分析。本研究發(fā)現(xiàn)，有癥狀組患者的WA/BSA、WA%、Pi10高于無癥狀組，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。提示有癥狀COPD的氣道改變越明顯。

綜上所述，WA%、Pi10是評估無癥狀COPD早期患者的有效指標(biāo)，其指標(biāo)的變化與COPD患者的氣道結(jié)構(gòu)及肺功能變化存在一定關(guān)系，定量分析低劑量CT掃描參數(shù)可以作為無癥狀COPD早期診斷的檢查方法。但本研究樣本量不足、且未對已確診的COPD患者的不同表型間氣道參數(shù)進(jìn)行討論，后續(xù)仍需增加樣本量，對氣道參數(shù)在不同表型COPD患者中的表現(xiàn)繼續(xù)深入研究。