管 宇（綜述） 范 麗 劉士遠(yuǎn)（審校）

慢性阻塞性肺疾?。–OPD）是一組以不可逆的氣道阻塞為特征的氣道慢性炎癥病變，目前為世界范圍內(nèi)第四位死因，早期診斷、早期干預(yù)是改善預(yù)后和降低死亡率的關(guān)鍵。然而大多數(shù)COPD患者早期癥狀輕微，5%以上的正常人群患有潛在COPD，肺功能較低水平（FEV1/FVC<70%）的人群中70%以上患有潛在COPD，潛在COPD患者常錯(cuò)過(guò)早期診斷和早期干預(yù)的時(shí)機(jī)。目前臨床上常用FEV1、FEV1/FVC、一氧化碳彌散量（DLco）評(píng)估COPD的嚴(yán)重程度[1]，但常因患者不配合而致結(jié)果不準(zhǔn)確，且不能顯示局部肺功能異常[2,3]。隨著CT技術(shù)及計(jì)算機(jī)軟件的不斷發(fā)展，高分辨率CT（HRCT）不但能夠發(fā)現(xiàn)肺部細(xì)微結(jié)構(gòu)的輕度異常改變，還可以提供肺組織的功能信息。本文對(duì)COPD的形態(tài)學(xué)特征及功能成像現(xiàn)狀作一綜述。

1 COPD的HRCT定量分析

1.1 HRCT對(duì)肺氣腫的定量評(píng)估 HRCT能夠定量顯示早期肺氣腫并進(jìn)行準(zhǔn)確分級(jí)（圖1），肺氣腫的定量診斷標(biāo)準(zhǔn)分為視覺(jué)評(píng)分半定量分析及以專用肺定量軟件直接對(duì)肺氣腫進(jìn)行定量分析。國(guó)際上常用視覺(jué)評(píng)分半定量分析方法[4]有：①按嚴(yán)重程度分為4級(jí)：0級(jí)：無(wú)肺氣腫；1級(jí)：直徑<5 mm的低密度區(qū)，有或無(wú)肺紋理減少；2級(jí)：直徑<5 mm和>5 mm的低密度區(qū)共存，常有肺紋理減少和扭曲；3級(jí)：彌漫性較大范圍的低密度區(qū)，伴有肺紋理減少和扭曲；②按范圍分為4級(jí)：1級(jí)；病變累及范圍小于單側(cè)肺野的25%；2級(jí)：病變累及范圍為單側(cè)肺野的25%~49%；3級(jí)：病變累及范圍為單側(cè)肺野的50%~74%；4級(jí)：病變累及單側(cè)肺野75%~100%。將各層面累及范圍和程度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：無(wú)肺氣腫；0.1~8分：輕度肺氣腫；8.1~16分：中度肺氣腫；16.1~24分：重度肺氣腫。HRCT對(duì)于COPD的直接定量評(píng)估方法主要包括肺密度測(cè)定、肺容積測(cè)定及像素指數(shù)測(cè)定。

圖1 HRCT示雙肺多發(fā)低密度區(qū)

1.1.1 肺密度定量分析 在呼吸雙相掃描技術(shù)下，利用CT數(shù)字成像的特點(diǎn)將像素圖經(jīng)專門軟件進(jìn)行自動(dòng)評(píng)估，計(jì)算出平均肺密度（MLD）。CT的MLD值反映通氣狀況、血流量、血管外液量及肺組織的綜合密度，且受到呼吸、膈肌運(yùn)動(dòng)、重力因素的影響。COPD患者與正常人的平均肺密度有顯著差異，且與肺功能具有一致性[5]，Heussel等[6]認(rèn)為應(yīng)用薄層平掃CT預(yù)測(cè)肺氣腫最恰當(dāng)?shù)呐R界值為－850 Hu，大于此值為正常。然而目前COPD的HRCT肺密度定量研究中尚無(wú)明確的肺密度測(cè)量指標(biāo)，吸煙會(huì)對(duì)肺密度產(chǎn)生一定影響；Shaker等[7]報(bào)道有吸煙史的COPD患者戒煙后肺密度會(huì)相應(yīng)地降低。對(duì)肺密度進(jìn)行測(cè)量時(shí)應(yīng)使用CT平掃技術(shù)，而不能應(yīng)用造影劑，否則會(huì)導(dǎo)致肺密度增加，影響肺氣腫的評(píng)價(jià)[6]。螺旋CT還可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)肺密度測(cè)定，即在平靜呼吸狀態(tài)下，對(duì)一個(gè)固定層面進(jìn)行連續(xù)掃描，經(jīng)過(guò)專門軟件處理后可以顯示肺密度動(dòng)態(tài)曲線。Suga等[8]報(bào)道正常人的肺密度曲線為一個(gè)正弦曲線，且從腹側(cè)到背側(cè)呈明顯的梯度改變，并同步變化；而阻塞性通氣障礙者肺密度動(dòng)態(tài)曲線平坦、不規(guī)則，各區(qū)域變化不同步，甚至呈反向運(yùn)動(dòng)。

1.1.2 肺容積定量分析 用HRCT分別在呼氣相、吸氣相對(duì)全肺進(jìn)行連續(xù)掃描，然后用自動(dòng)化軟件測(cè)定最大吸氣末容積（Vin）、最大呼氣末容積（Vex）和容積比（Vex/in）。HRCT測(cè)定肺容積值小于肺功能檢查（PFT）測(cè)定值，與HRCT檢查時(shí)患者取仰臥位、而在PFT檢查時(shí)取坐位有關(guān)，仰臥位時(shí)肺容積可減少500 ml，且HRCT測(cè)定肺容積時(shí)還剔除了大氣管內(nèi)約100 ml的容積。Pauls等[9]研究證實(shí)應(yīng)用螺旋CT測(cè)定的肺容積值診斷肺氣腫是可行的，且與COPD的分級(jí)具有較好的相關(guān)性。Vex預(yù)測(cè)COPD的準(zhǔn)確性較好，其預(yù)測(cè)COPD最恰當(dāng)?shù)呐R界點(diǎn)為3329 cm3[10]。但是目前關(guān)于COPD的HRCT肺功能定量研究尚無(wú)統(tǒng)一的肺容積預(yù)測(cè)指標(biāo)。

1.1.3 像素指數(shù)、體素指數(shù) 像素指數(shù)（PI）是指某一閾值內(nèi)像素的體積占單位體積的百分比。典型的肺組織CT值范圍為－900~－600 Hu。一般以－910 Hu為閾值，將肺組織劃分為4個(gè)區(qū)間：A：－1024~－910 Hu；B：－900~－801 Hu；C：－800~－701 Hu；D：>－700 Hu。A區(qū)間代表呼氣受阻部分的肺實(shí)質(zhì)；B區(qū)間代表正常通氣的肺實(shí)質(zhì)部分；C、D區(qū)間代表吸氣減少的肺實(shí)質(zhì)部分。Müller等[11]首先采用密度蒙片的方法將<－910 Hu的像素增亮，從而將肺氣腫較為直接地顯示出來(lái)，計(jì)算肺氣腫區(qū)域和正常肺組織區(qū)域的比例，得出肺氣腫的定量診斷，其結(jié)果與肺氣腫的病理級(jí)別密切相關(guān)。許多關(guān)于肺氣腫的研究設(shè)定很多閾值（－980~－770 Hu）[12,13]，均發(fā)現(xiàn)與PFT及病理學(xué)具有較好的相關(guān)性。對(duì)于薄層掃描最常用的閾值為－950 Hu（圖2）。體素指數(shù)（VI）是指單位體積內(nèi)某一閾值以下的體素個(gè)數(shù)所占百分?jǐn)?shù)。判定空氣潴留或肺氣腫的VI閾值不盡相同，吸氣相－950 Hu、－900 Hu、－930 Hu，呼氣相－910 Hu不等。金利芳等[14]研究認(rèn)為呼氣相VI是判定COPD空氣潴留和衡量其嚴(yán)重程度的重要指標(biāo)，閾值為－810 Hu，若呼氣相VI－810<40%則可排除COPD空氣潴留的存在。

圖2 雙肺氣腫體積（設(shè)定閾值－950 Hu）

1.2 HRCT對(duì)氣道壁的定量評(píng)估 COPD患者氣道壁重塑是造成氣流受限的主要原因之一，HRCT的應(yīng)用為評(píng)價(jià)COPD氣道重塑提供了無(wú)創(chuàng)和定量方法。Nakano等[15]首次對(duì)COPD患者進(jìn)行支氣管壁厚度的定量測(cè)量，發(fā)現(xiàn)右肺上葉尖段支氣管壁厚度與FEV1%預(yù)計(jì)值之間呈明顯相關(guān)性。Achenbach等[16]采用MDCT-3D支氣管樹，取與氣道長(zhǎng)軸線垂直的鄰近截面對(duì)氣道壁進(jìn)行定量評(píng)估，發(fā)現(xiàn)COPD患者氣道壁厚度的平均值與其預(yù)期值FEV1和FEV1%值相關(guān)。國(guó)內(nèi)學(xué)者采用多平面曲面重組技術(shù)獲得肺內(nèi)3~5級(jí)支氣管的長(zhǎng)軸位和短軸位圖像（圖3），并測(cè)量支氣管壁面積占支氣管斷面總面積的百分比（WAP）和管壁厚度與外徑的比值（TDR），發(fā)現(xiàn)3級(jí)支氣管的WAP、TDR更能反映大氣道的變化，而5級(jí)支氣管的WAP、TDR更能反映小氣道的變化[17]。在HRCT尚未能對(duì)小氣道進(jìn)行精確測(cè)量的前提下，利用CT測(cè)量大氣道壁WAP及TDR來(lái)預(yù)測(cè)小氣道的改變也有一定的臨床價(jià)值[18]。此外，Sverzellati等[19]首次提出氣道軟化與COPD密切相關(guān)， 75例COPD患者中，約50%的患者存在氣道軟化。

圖3 多平面曲面重組技術(shù)測(cè)量3~5級(jí)支氣管短軸位

由于COPD患者氣道反復(fù)慢性炎癥，29%的進(jìn)展期COPD患者存在支氣管擴(kuò)張[20]。支氣管擴(kuò)張會(huì)對(duì)氣道的定量測(cè)量產(chǎn)生影響，因此，雖然WAP、TDR是反映氣流受限和氣道功能較敏感的指標(biāo)，但不能進(jìn)行準(zhǔn)確分級(jí)，僅能在一定程度上反映肺功能的受損程度。Mair等[21]認(rèn)為COPD患者氣道壁增厚與CT所測(cè)量肺氣腫呈負(fù)相關(guān)。

動(dòng)態(tài)觀察COPD患者的氣道改變尤為重要。Kurosawa等[22]用電子束CT觀察1例COPD患者上胸部氣道的動(dòng)態(tài)變化，發(fā)現(xiàn)小氣道在吸氣期間開放，而在呼氣期間極度狹窄。李一鳴等[23]首次用多層螺旋CT低劑量電影掃描方式觀察COPD氣道動(dòng)態(tài)改變，發(fā)現(xiàn)隨著COPD的加重，外周氣道逐漸出現(xiàn)在呼氣期間閉合現(xiàn)象，但吸氣期間開放尚可，至晚期中央氣道亦會(huì)出現(xiàn)呼氣期間閉合。

2 CT功能成像評(píng)估COPD

2.1 通氣成像 用CT進(jìn)行肺通氣成像，必須使用氣體對(duì)比劑，常用的肺通氣對(duì)比劑為非放射性的氙氣和碘對(duì)比劑。在吸入及呼出氣體對(duì)比劑的過(guò)程中，通過(guò)CT值改變測(cè)量區(qū)域通氣情況。目前CT在肺部通氣方面的研究主要是動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。應(yīng)用雙能量CT對(duì)動(dòng)物模型進(jìn)行肺通氣成像后，可利用雙能量CT評(píng)估霧化吸入碘對(duì)比劑后局部肺通氣功能[24]。CT在肺通氣方面的臨床應(yīng)用仍處于探索階段，已有CT通氣成像技術(shù)初步應(yīng)用于正常志愿者的報(bào)道[25]。Yamamoto等[26]對(duì)肺氣腫患者進(jìn)行了4D-CT通氣成像研究，提出在肺氣腫區(qū)域的4D-CT通氣成像低于非肺氣腫區(qū)域的通氣成像的假設(shè)。Begic等[27]則認(rèn)為使用SPECT進(jìn)行V/P檢測(cè)可以對(duì)肺栓塞患者進(jìn)行隨訪。

2.2 灌注成像 肺部CT灌注成像是指對(duì)比劑首次通過(guò)肺循環(huán)時(shí)快速掃描獲得肺組織的血流灌注狀態(tài)，同時(shí)得到時(shí)間-密度曲線（TDC）及各灌注參數(shù)值，包括血流量（BF）、血容量（BV）、對(duì)比劑的平均通過(guò)時(shí)間（MTT）、對(duì)比劑峰值時(shí)間（TTP）、表面通透性（PS）等，以評(píng)價(jià)組織器官的灌注狀態(tài)。目前多采用雙源CT和寶石能譜CT，主要用于肺動(dòng)脈栓塞的檢測(cè)和療效評(píng)價(jià)[28,29]。Zhang等[30]對(duì)于肺動(dòng)脈栓塞的基礎(chǔ)及臨床研究表明雙源CT評(píng)價(jià)肺實(shí)質(zhì)灌注是可行的，且檢測(cè)急性肺栓塞的診斷準(zhǔn)確性高于核素肺灌注顯像。Thieme等[29]也認(rèn)為雙源CT肺灌注成像對(duì)診斷肺栓塞具有較高的特異性（98.2%）和靈敏性（76.7%），但雙源CT的視野較小，對(duì)于全肺灌注有一定局限性；而寶石能譜CT在大范圍灌注成像方面亦有較好的應(yīng)用前景。

肺氣腫以肺內(nèi)進(jìn)展性不均質(zhì)的灌注表現(xiàn)為特征，目前已用CT灌注成像定量評(píng)價(jià)COPD[31,32]，定量分析一般應(yīng)用TDC曲線和CT灌注參數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。COPD患者TDC曲線較正常人平直，表現(xiàn)為緩慢上升的過(guò)程，沒(méi)有明顯峰值[33]，這是因?yàn)榉蚊?xì)血管網(wǎng)的破壞，使對(duì)比劑擴(kuò)散成為一個(gè)緩慢過(guò)程。BV、BF與血管的管徑、數(shù)量、血管通暢程度有關(guān)。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，肺血管阻力增加可引起B(yǎng)F、BV明顯減小[34]。COPD患者由于毛細(xì)血管網(wǎng)破壞，通透性降低，對(duì)比劑不易經(jīng)毛細(xì)血管基底膜進(jìn)入組織間隙，導(dǎo)致COPD患者PS值明顯低于正常人，但數(shù)值交叉較多，對(duì)COPD的診斷無(wú)明顯價(jià)值，可能與毛細(xì)血管網(wǎng)的破壞程度有關(guān)[35]。COPD患者由于毛細(xì)血管破壞、重建及側(cè)支循環(huán)形成，造成對(duì)比劑通過(guò)時(shí)間延長(zhǎng)，導(dǎo)致COPD患者M(jìn)TT時(shí)間高于志愿者。

全面了解COPD需要結(jié)合形態(tài)學(xué)及功能學(xué)，HRCT可以對(duì)COPD進(jìn)行形態(tài)及功能評(píng)估。CT肺功能成像可對(duì)其進(jìn)行定性和定量分析，能提供更多的肺部生理功能信息。探索早期COPD患者HRCT形態(tài)學(xué)及功能成像的特征性變化，對(duì)COPD的早期診斷、治療檢測(cè)及預(yù)后評(píng)估具有重要價(jià)值。

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