慢性阻塞性肺疾病不同亚型肺气肿与肺功能的相关性研究

肺气肿是指肺部终末细支气管远端气腔的持续性扩张，伴有肺泡壁的破坏，无明显肺纤维化，最常见的原因是慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)和α1抗胰蛋白酶缺乏[1-2],为高度异质性疾病。多排螺旋 CT(multislice helical CT,MSCT )能够进行亚毫米薄层扫描及容积数据采集，已经用于诊断肺气肿及其分布，肺气肿定量CT分析软件能够准确测量全肺、肺叶容积及肺气肿的容积，客观评估肺气肿严重程度[3]。肺气肿严重程度与肺功能关系的研究已有报道[4]，但关于CT肺气肿形态学分型与肺功能关系的研究鲜见报道[5]。本研究分析不同类型肺气肿与肺功能参数的相关性，旨在探讨不同类型肺气肿对肺功能的影响。

1 资料与方法

1.1 一般资料选择2016年8月—2018年8月河北医科大学第一医院呼吸内科收治的COPD肺气肿患者42例，男性35例，女性7例，年龄 52～85岁，平均(67.33±8.81)岁。纳入标准：①CT图像显示肺气肿征象；②吸入支气管扩张剂后 FEV1/FVC<70%；③无其他原因引起的肺实质破坏；④CT图像质量优良。排除标准(符合下列任一项)：①既往胸部手术史；②并发肺间质纤维化、肺不张、肺炎、胸廓畸形、支气管扩张、胸腔积液、肺内肿块直径≥2 cm的病灶；③不能配合检查指令者。

本研究经医院伦理委员会批准；患者均签署知情同意书。

1.2 肺功能检查应用德国JAEGER公司Master-Screen-Diff肺功能仪对所有患者进行肺功能检查(pulmonary function test,PFT)。测量指标包括用力肺活量(forced vital capacity,FVC), 第1秒用力呼气容积(forced expiratory volume in1second,FEV1),FEV1与用力肺活量比(FEV1/FVC), FEV1实测值与预测值百分比 (percentage of the forced expiratory volume in 1 second predictedvalue, FEV1%),残气量与肺总量比(residual volume/total lung capacity, RV/TLC),一氧化碳弥散量 (percentage of the diffusing capacity for carbon monoxide per liter of lung volume predicted value,DLco%)。PFT与CT检查时间间隔在1周内。

1.3 CT扫描方案应用GE lightspeed VCT 64排CT扫描仪，扫描前训练患者呼吸。受检者取仰卧位，双手抱头，头先进位，不使用对比剂，于深吸气末屏气自肺底至肺尖方向全肺CT扫描。扫描参数：管电压120 kV，管电流30～120 mA，FOV 380 mm，层厚5 mm，重建间隔5 mm，准直器宽度64 mm×0.625 mm，扫描速度0.8 s/周。肺窗及纵隔窗重建，标准算法及骨算法重建。

1.4 图像分析将CT原始图像数据传至计算机肺气肿分析软件，即三维容积测量系统(SYNAPSETM version 4.4;Fujifilm Medical System,Tokyo Japan)工作站，对薄层标准算法的横断图像进行分析。该软件自动将图像中肺组织与其他组织(胸壁、气管、肺门大血管、纵隔、心脏等软组织)提取分离出来。肺组织的测量阈值为 -1 024～-200 Hu,肺气肿的阈值定为-950 Hu[6],软件自动勾画出两肺、各肺叶及密度衰减区, 自动计算出全肺、左右肺及每个肺叶低于-950 Hu体素占全肺及肺叶体素的比例(percentages of low attenuation volume，LAV%)(图1)。

根据肺气肿在高分辨率MSCT上的形态学特征，将肺气肿分为：小叶中心型肺气肿(centrilobular emphysema,CLE)组28例和全小叶型肺气肿(panlobular emphysema,PLE)组14例[7]。

1.5 统计学方法应用SPSS 19.0统计软件分析数据。正态分布计量资料比较采用t检验,非正态分布计量资料[以M(Q25，Q75)表示]比较采用秩和检验；相关性采用Spearman相关分析。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 CLE组与PLE组LAV%和PFT指标比较 CLE组两肺、右肺、右肺上叶、右肺中叶、右肺下叶、左肺、左肺上叶、左肺下叶LAV%均低于PLE组，CLE组DLco%显著高于PLE组(P<0.05)；2组FEV1%、FEV1/FVC及RV/TLC差异均无统计学意义(P>0.05)。见表1，2。

2.2 各肺叶LAV%与PFT指标相关性分析两肺、右肺、右肺上叶、右肺中叶、右肺下叶、左肺、左肺上叶、左肺下叶LAV%与FEV1/FVC呈负相关(P<0.05)，两肺、右肺、右肺上叶、右肺下叶、左肺、左肺上叶、左肺下叶LAV%与DLco%呈负相关(P<0.05)；两肺、右肺、右肺上叶、右肺中叶、右肺下叶、左肺、左肺上叶、左肺下叶LAV%与FEV1%和RV/TLC无相关性(P>0.05)。见表3。

3 讨论

3.1 MSCT定量评估肺气肿的优势及临床意义 COPD是一个可预防、可治疗的疾病，其特征是持续性气流受限，气流受限主要原因是小气道塑形及肺气肿。PFT是测量肺功能的最常用的客观指标，对诊断和治疗COPD均有重要意义。但PFT主要反映患者持续性气流受限的程度，对评价COPD存在一些不足：①对COPD肺气肿诊断不敏感，当肺组织破坏超过30%时PFT才会出现改变[8]；②以FEV1/FVC<70%作为诊断COPD的标准可能导致诊断不足或诊断过度；③在有明确诊断的COPD 患者中，即使气流受阻处于同一水平，其临床、影像学表现及肺功能亦存在很大差异。因此，单一PFT数据不能全面反映COPD的功能状态。近年来，肺气肿CT定量评估及其与肺功能的相关性成为研究热点，各种MSCT技术能够早期发现小范围肺气肿病灶，能够对肺气肿的范围及严重程度进行精确的定量分析[9]。MSCT是非侵入性方法诊断和评估肺气肿病理改变的首选方法，与组织病理学有高度的一致性[1]。尤其是采用的肺气肿阈值标准为-950 Hu [6,10-11],所得到的LAV%与病理所见及肺功能相关性较好。LAV%能得出肺气肿比例的准确数据，明确责任肺叶组织的损伤程度，为临床评估肺储备功能及外科肺减容手术提供客观依据，且肺气肿MSCT 定量评估对于确定肺气肿的范围及分布比主观视觉评价更为精确，偏差较小[12]，减少了因主观判断病变范围带来的误差，使外科医师可以明确目标，对功能减低或无功能的肺组织进行精准切除。

3.2 全肺及肺叶LAV%与PFT的相关性 Crossley等[10]Meta分析显示， LAV%与FEV1/FVC呈负相关，但相关系数有很宽的范围，为-0.1～-0.8。本研究结果显示全肺及各叶LAV%均与FEV1/FVC呈负相关。提示肺气肿越严重，肺功能越差，气道阻力也越大，这与COPD的病理改变相一致。LAV%与FEV1/FVC相关系数差异较大的原因可能是：FEV1是通过测定整个呼吸道的气流量间接反映肺功能状况，而CT评价肺气肿是通过测量由于终末细支气管远端的小气道弹性下降，肺体积增大、过度充气与膨胀，同时伴有肺泡壁的破坏，引起局部肺CT值降低。由于两者反映的解剖部位不同，故两者的相关性会表现出很大的异质性。此外，不同的肺气肿测量软件、CT扫描层厚、不同的图像重建方式、肺气肿CT阈值的选定及扫描时患者深吸气的程度等因素均会影响CT测量肺气肿的准确性[13]。多数研究显示，肺的弥散功能DLco%与全肺LAV%有较强相关性[11,14-15]，阈值为-950 Hu的LAV%是唯一的独立相关因子[16]。本研究结果显示全肺及各叶LAV%均与DLco%呈负相关，与上述文献基本一致。这是因为DLco%是对肺泡-毛细血管膜破坏的一个测量指标，由于肺气肿时肺组织通气血流比值失调及肺泡壁破坏、肺弥散面积减少等，影响肺换气功能所致[17]。Ostridge等[16]研究显示DLco%与上叶肺气肿的相关程度更强，而Li 等[18]研究则显示DLco%与下叶肺气肿的相关性更强。本研究结果与前者相一致。出现不同结果的原因可能是由于评估肺气肿分布的方法不同[19]。此外，样本量的大小及样本中肺气肿程度的不同对结果也会产生影响。

3.3 CLE组与PLE组LAV%及肺功能参数比较 CLE的病理改变主要是次级肺小叶中心的肺泡间隔的破坏消失，而PLE是次级肺小叶全部的肺泡间隔均匀破坏消失，由于这种均匀破坏使得在CT上通过人眼很难主观判断PLE，而定量CT通过LAV%定量测量肺气肿，明显优于人眼的主观判断[20]。

不同类型的肺气肿在肺内的空间分布是不均匀的，肺气肿的空间分布影响肺功能及临床严重程度，下叶肺气肿分布为主的患者肺功能相对较差，临床严重程度亦更重，而上叶分布为主的肺气肿5年进展率、气体潴留及呼吸困难更为严重[11,21]。CLE以上叶分布为主，而α1抗胰蛋白酶缺乏相关的PLE以下叶分布为主[5]。高利红等[22]研究显示PLE在MSCT冠状位MinP图像上，一般以两上肺病情更严重。本研究42例肺气肿患者中，CLE患者28例，PLE患者14例；CLE及PLE均以上叶分布为主。PLE患者的 LAV%程度显著重于CLE,其原因可能是CLE是COPD肺气肿的早期改变,而PLE是肺气肿的较晚期表现[7,22]。本研究CLE组DLco%明显高于PLE组，2组肺气肿间气道阻力参数FEV1/FVC和FVC差异无统计学意义。提示PLE患者肺泡壁破坏及肺弥散面积减少显著重于CLE。

本研究的限度：首先，肺气肿的诊断是根据CT阈值进行判断的，无病理证实的病例；其次，样本量较少，在COPD肺气肿分型中未包括间隔旁肺气肿；再次，没有对肺气肿患者的小气道进行定量分析，在肺功能分析中，没能排除小气道对气道阻力的影响。

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慢性阻塞性肺疾病不同亚型肺气肿与肺功能的相关性研究

1 资料与方法

2 结 果

3 讨 论

Study on the correlation between different subtypes of emphysema and pulmonary function in chronic obstructive pulmonary disease

2 结果

3 讨论