數字肺三維成像技術聯合肺功能在早期慢性阻塞性肺疾病篩查中的價值

水躍翔 陶慧敏 童海燕 戴中

慢性阻塞性肺疾病（COPD）是一種常見的慢性呼吸系統疾病，以氣流受限為特征的進行性、部分可逆的呼吸道疾病，目前已成為全球死亡原因的第4位［1］。COPD患者在早期時癥狀不明顯，然而部分患者的肺損傷可能發展迅速，若不及時發現并干預治療，患者到晚期通氣功能則會受阻加重，臨床預后差。目前提高COPD患者的篩查率，及早診斷并進行及時干預治療已成為臨床上亟待解決的問題。COPD患者早期肺損傷時常未出現明顯的肺功能改變，僅憑肺功能檢查（PFT）可能會造成疾病診斷的假陰性［2］。數字肺三維成像（DL3DI）技術是一種可檢測COPD患者肺氣腫、氣道分析等結果的新型技術，可作為目前評估COPD功能學及形態學的重要檢測方法，可對肺部疾病進行定位、定性、定量分析，能靈敏反映小氣道功能的改變［3-4］。本研究探討DL3DI技術聯合PFT在反映小氣道功能的改變和COPD早期篩查中的臨床價值。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選擇2018年1月至2020年12月蘭溪市人民醫院PFT患者156例。一秒率＞70%并小氣道氣流受阻的患者100例為觀察組。無氣流受限且一秒率＞70%的患者56例為對照組。（1）觀察組納入標準：①年齡35～70歲；②符合COPD早期至少一項以下條件［5］：①一秒率小于正常值下限（LLN）或者CT影像學異常或FEV1年下降＞60 mL。②輕癥COPD（GOLD-I/II級）；③常規PFT檢查中小氣道氣流受阻且一秒率＞70%。排除標準：①呼吸衰竭；②有肺部手術史；③肺癌，肺部感染或其他肺部疾患者。對照組納入標準：肺功能正常的患者，一秒率＞70%且無氣流受限。排除標準：①有肺部手術史的患者；②有明顯呼吸疾病的患者。本研究經蘭溪市人民醫院倫理委員會批準，患者均簽署知情同意書。

1.2 方法 （1）收集資料：包括年齡、性別、民族、職業、身高、體重、吸煙史、合并癥等。（1）PFT：記錄PFT相關指標，第一秒呼氣容積占預計值百分比（FEV1%）、殘氣比、肺總量、用力肺活量（FVC）、一秒率、肺一氧化碳彌散量（DLCO）等。（2）肺氣腫DL3DI技術定量分析：所有患者行呼吸雙相CT掃描，圖像傳至FACT Medical Imaging System后處理工作站，應用肺部CT圖像CAD（Computer Aided Design）全自動分析軟件進行測量分析，獲得參數：肺容積（PV）、小氣道病變區（PRM fSAD）、肺氣腫區（PRM Emph）、低于-950 HU的低密度衰減區（LAA950%）。（3）DL3DI技術定量氣道分析：將CT圖像傳至GE CT 2010版后處理工作站，計算出左/右肺上葉尖后段和左/右肺下葉后基底段的第5～7級支氣管的管腔直徑、管壁厚度、壁厚直徑比、管腔面積、管壁面積比。

1.3 統計學方法 采用SPSS 26.0統計軟件。計量資料以（±s）表示，用t檢驗。DL3DI技術指標與PFT指標的相關性用Pearson線性相關分析。用二元Logistic回歸擬合診斷模型并用ROC曲線分析驗證模型的診斷效能。P＜0.05為差異有統計意義。

2 結果

2.1 一般資料 兩組患者一般資料比較差異無統計學意義（P＞0.05）。見表1。

表1 兩組患者一般資料比較

2.2 兩組PFT各參數比較 見表2。

表2 觀察組與對照組的肺功能相關參數的比較（±s）

表2 觀察組與對照組的肺功能相關參數的比較（±s）

n 一秒率 FEV1（L） FEV1% MEF25-75 MEF25 MEF50 MEF75 PEF DLCO%對照組 56 85.57±4.28 2.86±0.63 93.26±9.38 3.45±1.19 1.58±0.62 4.02±0.87 7.01±1.60 7.67±1.64 81.94±7.29觀察組 100 74.38±6.14 2.19±0.56 82.79±10.34 1.83±0.55 0.79±0.33 2.43±0.76 4.38±1.29 5.37±1.56 88.12±11.68 t值 12.38 6.09 5.94 8.76 8.08 10.51 9.66 7.87 -3.78 P值 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

2.3 兩組DL3DI技術指標比較 見表3～4。

表3 兩組定量CT肺氣腫相關參數比較（±s）

表3 兩組定量CT肺氣腫相關參數比較（±s）

n 管腔直徑 管壁厚度 管腔面積 管壁面積比 壁厚直徑比5級 對照組（n=56） 4.29±0.11 1.24±0.13 15.23±1.6459.87±4.2320.07±2.09觀察組（n=100）4.02±0.06 1.61±0.14 12.06±0.7970.45±4.6223.13±1.45 t值 15.51 -15.30 12.40 -13.37 -8.90 P值 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 6級 對照組（n=56） 3.26±0.13 1.18±0.10 8.89±0.84 63.87±2.3219.43±1.48觀察組（n=100）3.01±0.07 1.55±0.24 6.54±0.76 71.43±1.8524.57±1.73 t值 12.17 -12.64 15.93 -19.20 -18.07 P值 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 7級 對照組（n=56） 2.25±0.13 1.01±0.05 5.54±0.82 64.28±3.0119.89±1.47觀察組（n=100）1.98±0.06 1.23±0.10 3.13±0.59 71.64±2.0323.57±1.82 t值 13.38 -17.10 17.73 -14.94 -12.71 P值 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

表4 兩組定量CT氣道分析相關參數比較（±s）

表4 兩組定量CT氣道分析相關參數比較（±s）

n PV LAA950% PRM fsad（%） PRM Emph（%）對照組 56 4.54±0.45 3.24±0.33 12.08±2.73 0.06±0.04觀察組 100 5.66±0.73 5.47±0.54 18.56±2.19 0.62±0.10 t值 -11.02 -29.78 -13.97 -46.36 P值 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

2.4 第7級支氣管數字肺三維成像技術指標與PFT指標的相關性分析 第7級支氣管的管壁面積比（WA%）、PRM fSAD和壁厚直徑比（TDR）分別與PFT各指標均呈負相關，管腔面積（LA）與PFT各指標均呈正相關（P＜0.001），見圖1。

2.5 數字肺三維成像技術指標在COPD的早期診斷中的ROC曲線分析 將數字肺三維成像技術指標均納入Logistic 回歸分析進行擬合COPD早期診斷模型，最終小氣道病變區（PRM fSAD）和7級管腔面積（LA）的聯合分析被納入最優模型。PRM fSAD和LA的聯合分析診斷早期COPD的ROC曲線分析得出曲線下面積為0.985，敏感度為91.3%，特異度為98.9%。見圖2。

圖1-A PRM fSAD與一秒率的相關性

圖1-B 7級TDR與一秒率的相關性

圖1-C 7級WA%與一秒率的相關性

圖1-D 7級LA與一秒率的相關性

圖2 PRM fSAD和7級管腔面積聯合診斷早期COPD的ROC曲線分析

3 討論

COPD患者發病早期主要以小氣道慢性炎癥為主要癥狀，分為功能性和結構性的改變。由于目前常規方法的局限性，尋找新型技術方法提高COPD患者的早期發現率，是預防COPD急性加重及提高預后的關鍵［6-7］。早期COPD指最終導致COPD病理改變的起始事件或狀態。隨著時間推移，會發展成有臨床表現的COPD。有研究報道支氣管的管壁厚度、壁厚直徑比、管壁面積比、管腔直徑、管腔面積能有效評估小氣道病變［8］。在評估肺氣腫定量分析方面，目前國內外研究報道的DL3DI技術指標有PV、PRM Emph、PRM fSAD、LAA950%等；在定量氣道分析方面，國內外研究報道的DL3DI技術指標主要有第5、6、7級支氣管的管壁厚度、壁厚直徑比、管壁面積比、管腔直徑、管腔面積［6］。本研究也采用這些指標進行分析，并采用DL3DI技術評估肺通氣功能變化。利用其提取醫學影像中的相關信息，對疑似病變組織及各種組織的自動檢測、分割、存儲、三維可視化、量化分析，并自動生成報告，可直觀、立體對病灶的發展及其變化進行準確評估［9-10］。雖然目前PFT仍是評估氣流受限和診斷COPD的金標準，但對患者的依從性及檢查配合度的要求較高；另外，PFT對COPD患者早期診斷的敏感度有所欠缺。

SURYA等［10］研究表明與近端支氣管參數相比，遠端參數與COPD小氣道氣流受限具有更強的相關性。本研究結果顯示，第7級支氣管的管壁厚度、壁厚直徑比、管壁面積比、管腔直徑、管腔面積與PFT的各指標相關性均存在相關性，與陶慧敏研究［7］結果相符合。同時，HOGG等［11］研究顯示，小氣道氣流受限、炎癥及其滲出程度和FEV1、FEV1%、一秒率密切相關。MEF25-75、MEF25、MEF50、MEF75、PEF可提示小氣道通氣功能受限［12］。另外，有研究發現肺一氧化碳彌散量下降的正常吸煙者也會逐漸進展成為COPD［13］。本研究結果表明，DL3DI能有效評估COPD患者的小氣道通氣功能變化，這結果與NAKANO等［14］的結果一致。

綜上所述，DL3DI能有效評估小氣道功能變化，聯合PFT對COPD患者進行早期個體化診療具有重要價值。本研究中納入的研究人群較少，可能需要更大樣本進一步探討或驗證DL3DI聯合PET的應用價值，以期該技術能在臨床中推廣應用。