慢性阻塞性肺疾病影像學(xué)研究現(xiàn)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?。–OPD）是一種以持續(xù)氣流受限為主要特征的可預(yù)防、可治療的呼吸系統(tǒng)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(jù)世界銀行/世界衛(wèi)生組織（WHO）統(tǒng)計，預(yù)計截止2020年COPD將位居世界疾病經(jīng)濟負(fù)擔(dān)第五位。目前，臨床主要依據(jù)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(biāo)，該數(shù)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(shù)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(guī)范可導(dǎo)致檢查結(jié)果存在偏差，對臨床診療產(chǎn)生誤導(dǎo)［4］。因此，探索COPD診斷及評估的影像學(xué)依據(jù)意義重大。本文就COPD影像學(xué)研究現(xiàn)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(jié)構(gòu)后發(fā)生不同程度的吸收而產(chǎn)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(jié)構(gòu)影像無重影、可行多種圖像后處理等優(yōu)勢。COPD患者CT平掃檢查可見肺小氣道病變、肺氣腫及其并發(fā)癥表現(xiàn)，可排除具有相似癥狀的其他呼吸系統(tǒng)疾?。?］。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(xué)診斷與非CT影像學(xué)診斷，并設(shè)定CT影像學(xué)分析標(biāo)準(zhǔn)及肺氣腫評估標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果顯示，試驗組患者診斷準(zhǔn)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(xué)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(guī)CT的基礎(chǔ)上應(yīng)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(zhǔn)確反映肺部結(jié)構(gòu)的細(xì)微改變?？稻福?］根據(jù)HRCT所測得的肺氣腫指數(shù)（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(xué)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(jié)果顯示，A表型、M表型患者FEV1/FVC間有統(tǒng)計學(xué)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(guān)，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(zhǔn)確地反映肺組織病理改變，有利于確定COPD患者影像學(xué)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(xù)斷層CT掃描的信息經(jīng)計算機處理后重建出立體圖像，可立體、直觀地顯示人體復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)，還可通過不同軸面的旋轉(zhuǎn)切割對病變組織進行多方位、多角度的顯示。研究表明，應(yīng)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(yù)組與非干預(yù)組，其中干預(yù)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(yù)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(nèi)腔面積（AI），結(jié)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(yù)計值百分比（FEV1%）改善率密切相關(guān)；相較于非干預(yù)組，干預(yù)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(qū)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(shù)檢查，結(jié)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(shù)及FEV1與AI相關(guān)；LAA%與FEV1/FVC、電抗指數(shù)相關(guān)，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(guān)，而氣道狹窄與呼吸阻力、電抗指數(shù)相關(guān)。因此，使用強迫震蕩技術(shù)聯(lián)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?？傊?，肺部3D-CT可呈現(xiàn)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(guān)鍵數(shù)據(jù)，有助于臨床診斷肺部改變，其聯(lián)合強迫震蕩技術(shù)可更加全面地評估COPD患者病情嚴(yán)重程度，作為臨床診療依據(jù)。

1.4 四維CT（4D-CT） 4D-CT是針對傳統(tǒng)CT移動器官成像的動態(tài)偽影和體積形變而發(fā)展起來的一種改良CT掃描技術(shù)，其可將時間信息與實時位置管理（RPM）系統(tǒng)獲取的患者同步呼吸信號整合到CT圖像中，以實現(xiàn)動態(tài)體積重建和不同呼吸時相劃分，進而顯示氣道和肺的連續(xù)運動，因此該檢查在觀察肺部和氣道病變上具有獨特優(yōu)勢［12］。YAMASHIRO等［13］對21例吸煙者（包括6例COPD患者）進行4D-CT動態(tài)通氣檢查，結(jié)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(guān)；（2）除右上支氣管外，AI、MDL值間的相互關(guān)系數(shù)與FEV1/FVC明顯相關(guān)，提示嚴(yán)重COPD患者氣道和肺運動同步性喪失。4D-CT動態(tài)通氣檢查可描繪通氣期間的異常氣道塌陷或閉塞在內(nèi)的持續(xù)氣道運動，而靜態(tài)通氣掃描則不能顯示，因此4D-CT動態(tài)通氣檢查是COPD臨床研究領(lǐng)域的一種新的、有效方法。

1.5 定量CT 定量CT可通過設(shè)定參數(shù)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(jié)果，實現(xiàn)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(guī)閾值法測量受試者空氣潴留及肺氣腫定量參數(shù)，3 d后行肺功能檢查并比較其與兩種方法的相關(guān)性，結(jié)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(shù)與FEV1/FVC的相關(guān)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?yōu)橹?、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(zhǔn)確性，具有為診斷COPD提供影像學(xué)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(jù)使用標(biāo)準(zhǔn)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(xué)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(fā)現(xiàn)：（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(shù)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(shù)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(nèi)有實質(zhì)性進展，而CT表現(xiàn)無異常，表明可視化和定量CT影像學(xué)特征的結(jié)合可反映異質(zhì)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(wěn)定期患者行深吸氣、呼氣末雙氣相CT掃描，利用“數(shù)字肺”數(shù)據(jù)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(biāo)與肺功能的相關(guān)性，得到全部受試者的肺氣腫與小氣道病變程度參數(shù)，比較后發(fā)現(xiàn)，肺氣腫和小氣道病變程度參數(shù)與COPD患者FEV1%、FEV1/FVC均呈負(fù)相關(guān)。因此，基于體素的定量CT能早期發(fā)現(xiàn)有呼吸道癥狀但肺功能未達到COPD診斷標(biāo)準(zhǔn)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(xiàn)肺部結(jié)構(gòu)及其改變，有助于臨床醫(yī)生了解呼吸系統(tǒng)狀態(tài)并評價病情進展情況，但常規(guī)CT無法克服部分容積效應(yīng)和呼吸運動對影像學(xué)表現(xiàn)的影響，對COPD的診斷不甚理想。在HRCT基礎(chǔ)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(xué)表型，并在一定程度上對COPD的嚴(yán)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(nèi)人體中的氫質(zhì)子在特定射頻脈沖作用下產(chǎn)生的磁共振現(xiàn)象而進行的一種醫(yī)學(xué)成像技術(shù)。肺部空腔結(jié)構(gòu)特殊，質(zhì)子密度極低，因此常規(guī)質(zhì)子MRI較難檢測到肺部結(jié)構(gòu)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(yán)重程度COPD患者肺部通氣情況進行比較，結(jié)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(xiàn)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(xiàn)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(jiān)測COPD患者對高氧的短期反應(yīng)的潛力發(fā)現(xiàn)，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(jié)果在短期內(nèi)甚至第2天仍受到殘余循環(huán)造影劑的影響，導(dǎo)致結(jié)果出現(xiàn)偏差。

綜上所述，與CT檢測比較，MRI受肺質(zhì)子密度低、血流信號丟失等影響對肺部形態(tài)學(xué)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(zhǔn)確性仍較低。

3 小結(jié)

影像學(xué)檢查在COPD的診斷中占據(jù)著重要地位，近年來隨著計算機和影像學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，其已可展現(xiàn)更加清晰與微細(xì)的肺部結(jié)構(gòu)，更有助于臨床評估COPD患者肺功能并發(fā)現(xiàn)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(gòu)思與設(shè)計，可行性分析，文章的質(zhì)量控制及審校，并對文章整體負(fù)責(zé)，監(jiān)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。