低剂量CT扫描及定量分析气道病变对慢性阻塞性肺疾病早期诊断的研究

COPD is characterized by irreversible airflow limitation. The airflow limitation can be caused by small airway disease and decreased elastic recoil due to emphysematous destruction. Whether airway disease is the strongest determinant in the early stage of COPD？ Is quantitaive CT able to detect airway disease earlier than pulmonary function test? The above questions still remain unknown. The previous study of our group showed that low dose CT scan can objectively evaluate the pulmonary function of healthy people, smoker and COPD patients. In this study, we will apply low-dose CT scanning, and quantitative analysis of airway disease in four research groups, such as healthy people, smoker(GOLD 0), COPD（GOLDⅠ, COPD （GOLDⅡ）patients. Through measuring four generations (3rd to 6th) of segment bronchi by domestic and foreign software with parameters of WA% and PWAt, we can get threshold interval of each group, then we can detect airway disease of COPD earlier than the change of first second expiration (FEV1). Based on our research group's previous work with CT quantification of emphysema phenotype, we will analysis parameters such as volume, density, pixel index, WA% and PWAt index, and comprehensively study the classification of emphysema and airway disease so as to differentiate and diagnose COPD phenotype early. At the same time, we will determine whether emphysema and airway disease phenotype is correlated to pulmonary function test and the clinical manifestation and so on. The early diagnosis is very helpful for COPD patients,it can improve the prognosis and alleviate the personal and social economic burden.

慢性阻塞性肺疾病(COPD)的特征是持续存在的气流受限。小气道管壁增厚、管腔狭窄及肺气肿导致弹性回缩力下降，均会引起不同程度的气流受限。那么，早期COPD是否以气道病变表型为主？定量CT是否能较肺功能更早发现气道异常？这些仍不清楚。我们研究显示低剂量CT肺功能成像技术可以客观评价正常人、吸烟者及COPD患者的肺功能。本项目拟通过低剂量CT扫描及国内外定量CT分析软件，采用气道壁的面积百分比和衰减峰值指标，分别评价健康者组、吸烟者组（GOLD 0级）及COPD患者组（GOLDⅠ、Ⅱ级）肺段及以下支气管壁（3-6级）的变化情况，确定各组气道壁的阈值范围，并与第一秒用力呼气量比较；本研究将综合肺体积、密度及气道壁等指标，进一步区分和早期诊断气道病变或肺气肿表型，并评价两种表型与肺功能、临床表现等的相关性，以期早期发现与诊断COPD，这对改善患者预后、减轻个人和社会的经济负担均具有重要意义。

本研究采用低剂量CT扫描及定量分析技术量化评估早期COPD患者、肺功能正常吸烟者、哮喘患者的近端气道结构、气道重塑、肺气肿及空气潴留等情况，并与临床肺功能指标作相关性分析，同时评价早期COPD及肺功能正常吸烟者肺部形态学变化情况。结果显示（1）定量CT气道分析表明早期COPD已经存在轻微的近端气道重塑，表现为WA%及Pi10增加，可一定程度上反应早期COPD肺容积的变化。（2）定量CT肺功能分析可以量化评估早期COPD肺气肿及空气潴留情况，与临床肺功能指标有较好的相关性；可以反映早期COPD气流受限程度、大小气道功能状态，肺容积变化及弥散功能受损程度。（3）COPD表型必须结合肺气肿、气道病变在内的参数来分型。采用低剂量螺旋CT评价肺功能指数与临床肺功能检查结果具有很好的相关性，尤其是在呼气末CT扫描。低剂量CT扫描可以很好的评估早期COPD患者的肺功能。（4）早期COPD组及正常吸烟组存在肺部形态学的改变，早期COPD组依次以小叶中心型肺气肿、小结节、间隔旁型肺气肿及肺大泡多见；正常吸烟组依次以间隔旁型肺气肿、肺大泡及小叶中心型肺气肿多见。（5）低剂量CT扫描在尽可能降低辐射剂量的基础上,可以帮助我们早期发现肺部病变，特别是对于肺功能正常的吸烟者，通过规劝其早期戒烟，避免进一步发展成不可逆的气流受限。（6）低剂量 CT 扫描定量分析的 WA%、Pi10WA 可作为评价COPD和哮喘患者气道病变的客观指标。重症哮喘较非重症哮喘存在明显的气道重塑及空气潴留。哮喘患者近端气道较 COPD 存在明显的气道重塑， 且气道重塑主要表现为支气管管腔面积缩小；COPD 患者近端气道重塑并不明显。（7）除重度组Pi10稍小于中度组COPD患者外，不同程度组COPD患者WA%、Pi10均大于正常对照组，且随着气流受限程度的加重，WA%、Pi10呈逐渐增高的趋势，且极重度组与轻度组COPD患者间WA%、Pi10差异有统计学意义，提示极重度COPD患者较轻度者近端气道结构的改变更为显著，即极重度COPD患者气道管壁增厚更加明显。（8）低剂量CT扫描结合气道多平面重建在降低辐射剂量的同时可以很好地显示 COPD 3-5级支气管有利于COPD的定量CT分析研究。