基于CT雙氣相定量評估慢性阻塞性肺疾病患者小氣道病變和肺氣腫程度的臨床價值

邢芳遠 郭小霞 武瑞華 郭瑞霞

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)為慢性支氣管炎病變進展到一定程度后誘發的肺部進一步病理變化,其中以小氣道病變(functional small-airway disease,fSAD)與肺氣腫(emphysema,Emph)為主要表現形式[1-3]。COPD大多呈現病情的波動和持續的復發,以難以有效控制的咳嗽、咳痰等為主要的臨床表現,其病情一般呈進行性的加重[4-5]。目前臨床上將COPD的診斷金標準定義為肺功能檢查(PFT)[6],不過該種檢查方法在對COPD早期病變的診斷中存在一定的誤差,而且PFT難以實現不同病變區域分布情況實施定量的測評[7]。胸部定量CT可以對COPD的病變程度實施量化評估,而雙氣相CT可以對fSAD以及Emph區域實施定量[8]。本研究中試分析基于CT雙氣相定量評估COPD患者小氣道病變和肺氣腫程度的臨床價值。

資料與方法

一、一般資料

選擇2019年1月—2022年12月邯鄲市第一醫院接診的COPD患者118例的數據資料進行回顧性分析。本研究經過該醫院醫學倫理委員會審核(2023-L-008),符合《赫爾辛基宣言》中的相關內容。

二、納入標準

①依據《慢性阻塞性肺疾病基層診療指南(2018年)》[9]中的標準,確診為COPD。②患者年齡大于18周歲。③第1 秒用力呼氣容積與用力肺活量占比(FEV1/FVC) 低于70%,殘氣量與肺總量百分比(RV/TLC) 高于40%。④患者接受PFT以及CT雙氣相檢查,并且圖像數據完整,各項參數數據準確,滿足本次分析的要求。

三、排除標準

排除標準:①以往具有胸部手術史。②除COPD之外合并具有呼吸系統的其他疾病,對本次研究的數據分析構成干擾。③具有先天性的胸部解剖結構異常。

四、方法

1 數據收集 進入到醫院的電子病歷檔案管理系統中,依據研究所羅列的納入以及排除標準,收集符合條件的患者信息,記錄相關的字段進行數據分析。所采集的字段主要包括有患者的年齡、性別、體質指數、吸煙情況、COPD病程、COPD病情分級、CT雙氣相掃描結果、PFT檢查結果等。

2 COPD病情分級 依據慢性阻塞性肺疾病全球倡議(Global Initiative for Chronic Obstructive Pulmonary Disease,GOLD)[10]對患者的病情實施分級,其中Ⅰ級和Ⅱ級的定義為輕度組,Ⅲ級和Ⅳ級的定義為重度組。

3 PFT檢查方法 利用美國森迪斯公司的Vmax299型肺功能檢測儀實施檢查,患者需在癥狀穩定的情況下實施檢查?；颊呷《俗?。對第1秒用力呼氣容積占預計值的百分比(percent predicted of forced expiratory flow in one second,FEV1%)、FEV1占用力肺活量(forced vital capacity,FVC)的百分比(FEV1/FVC)、峰值呼吸流速百分比(peak expiratory flow,PEF%)、肺一氧化碳彌散量(diffusion capacity of the lung for carbon monoxide,DLCO)四個指標完成測定。

4 CT雙氣相掃描檢查 利用聯影UCT-780 128層螺旋CT實施掃描檢查。在檢查之前要求患者實施呼吸的訓練,即深呼氣末以及深吸氣末的屏氣。掃描范圍是肺尖到肺底。在實施掃描時患者為仰臥體位,頭部先進,雙手上舉抱頭。相關參數設置如下:管電壓120 kV,矩陣1 024×1 024,準直40 mm,視野35 mm×35 mm,層厚1 mm,螺距1.0877。

5 CT圖像處理和指標測量 在3D數字肺TM分析平臺中導入CT雙氣相檢查的圖像結果。將全肺分割為五個肺葉,即左肺下葉,左肺上葉,右肺上葉,右肺中葉,右肺下葉。將吸氣相CT值高于-950 HU,呼氣相CT值低于-850 HU的像素定義為fSAD區域。將吸氣相CT值低于-950 HU,呼氣相CT值低于-850 HU的像素定義為Emph區域[11]。

五、觀察指標

①對比輕度組和重度組患者的一般臨床情況指標。②對比輕度組和重度組患者PFT檢查指標。③對比輕度組和重度組患者不同肺葉的fSAD比例情況。④對比輕度組和重度組患者不同肺葉的Emph比例情況。⑤分析PFT檢查指標同fSAD、Emph的相關性(fSAD、Emph均取各肺葉數據的算術平均值)。

六、統計學方法

采用SPSS 24.0軟件進行統計學分析,呈正態分布的計量資料結果使用均數±標準差表示,組間比較采用獨立樣本t檢驗,計數資料使用例數(n)及百分率(%)表示,組間比較采用χ2檢驗,變量間的相關性采用Pearson相關進行分析,以P<0.05為差異有統計學意義。

結 果

一、輕度組和重度組患者的一般臨床情況指標

納入研究的患者中,輕度組有68人,重度組有50人。兩組患者的年齡、性別、體質指數、吸煙情況的數據差異無統計學意義(均P>0.05)。重度組患者的COPD病程高于輕度組(P<0.05)(見表1)。

表1 輕度組和重度組患者的一般臨床情況指標

二、輕度組和重度組患者PFT檢查指標

重度組患者的FEV1、FEV1/FVC、PEF%、DLCO均低于輕度組患者(均P<0.05)(見表2)。

表2 輕度組和重度組患者PFT檢查指標

三、輕度組和重度組患者不同肺葉的fSAD比例情況

重度組患者左肺下葉,左肺上葉,右肺上葉,右肺中葉,右肺下葉的fSAD比例均高于輕度組患者(均P<0.05)(表3)。

表3 輕度組和重度組患者不同肺葉的fSAD比例情況

四、輕度組和重度組患者不同肺葉的Emph比例情況

重度組患者左肺下葉,左肺上葉,右肺上葉,右肺中葉,右肺下葉的Emph比例均高于輕度組患者(均P<0.05)(表4)。

表4 輕度組和重度組患者不同肺葉的Emph比例情況

五、PFT檢查指標同fSAD、Emph的相關性

全部入組患者的FEV1、FEV1/FVC、PEF%、DLCO和fSAD、Emph之間呈負相關(均P<0.05)(見表5)。

表5 PFT檢查指標同fSAD、Emph的相關性(r值/P值)(n=118)

討 論

COPD為全球范圍內的人群第3大死亡原因,我國更是COPD的人群高發地區,該種疾病在我國人群的死亡率以及疾病負擔排名均位居第3[12]。現有的研究結果可以證明,COPD的早期診斷以及早期干預能夠顯著的改善肺部組織損傷進展[13]。小氣道病變已經被證明是COPD的主要病理學特征,同時也是醫學影像學的研究核心所在,小氣道病變是COPD患者氣道阻力增高的最主要決定因素[14-15]。在傳統上一般認為PFT檢查為COPD的診斷金標準,但是該種方法對于小氣道病變和輕度肺氣腫的探查靈敏度不高,所以利用其他方法進行COPD患者診斷的探索從未停止。目前已經有研究結果可以證明,在CT可以檢測到肺氣腫前,人體肺部其實已經出現了小氣道的狹窄以及破壞[16]。但是以往的報道所顯示的主要為使用CT對支氣管相關的參數,肺容積,肺密度等實施測量[17-18],這些指標可以對人體肺組織的病理性改變與生理性改變達到間接區分的效果,不過對于fSAD以及Emph同正常肺組織的區分效果很少提及,而量化描述2種病變的情況則更為少見。這也成為本研究中的創新點之一。

本研究中使用了CT雙氣相定量檢測的方法,該種方法的優勢十分明顯,如成像速度很快,正常呼吸運動的偽影少等優勢,并且可以保證所獲取圖像的質量,良好控制2次掃描使用的輻射劑量等。在肺部掃描完成后,利用電腦數據平臺實施處理,對人體肺葉自動分割,可實現肺實質、支氣管和血管的病理改變監測,對于醫師的診斷提供強大的輔助。從本研究中所獲取的結果可見,在COPD患者病情嚴重的情況下,其各個肺葉的fSAD以及Emph的病變占比明顯增高,而且重度組患者的各項PFT檢查指標也更加惡化。該結果提示CT雙氣相定量評估的方法以及PFT檢查的指標對于區分COPD患者的病情嚴重程度均具有較為良好的價值。研究的數據結果明顯可見,在各個肺葉的fSAD病變占比中,以右肺中葉的數值較高,筆者猜想這可能同該部位的支氣管解剖結構相關,該部位支氣管的形態相對細長,缺乏側支而且通氣性差,向外排出沉積顆粒的能力不足,多種炎性因子也容易侵入到右肺中葉的細小支氣管內,繼而破壞肺泡壁,誘發fSAD的發生。研究的數據結果顯示,PFT的檢查指標和fSAD以及Emph之間均呈負相關,該結果同以往研究的結論較為接近[19]。以往的報道中出現了關于不同肺葉的FEV1/FVC和fSAD之間相關性的報道,結果顯示無論是左肺還是右肺,均為下葉和fSAD的數值關聯程度最為緊密[20],出現該種結果的原因推測如下:人處于站立狀態或者端坐狀態時,不同肺葉承受的重力存在差異,而肺下葉氣道在呼氣狀態下的關閉更早,導致下葉的fSAD對于氣流受限產生更大影響。還有研究結果表明,肺上葉的Emph比例同肺一氧化碳彌散功能之間關系更為密切[21],這可能是Emph占比較高的COPD患者,其呼出的氣體主要來自于雙肺的下葉,因此雙肺的上葉的Emph對于擴散功能會產生更大的影響。

綜上所述,利用CT雙氣相定量的方法測評COPD患者的fSAD和Emph程度,對于區分患者的病變嚴重程度具有良好的價值,而且fSAD和Emph 2種指標和肺功能檢測指標之間也具有良好的相關性,值得深入挖掘分析。