早期COPD小血管和小气道重塑演变规律的定量影像学研究

It is very important to identify the chronologicaol order of small vessel and small airway remodeling in the COPD pathogenesis for guiding the clinical early intervention. Previous study of the applicant showed that MR pulmonary perfusion and CT perfusion were more sensitive than CT volumetric analysis, and CT morphological manifestation did not match with the perfusion findings, indicating the small vascular remodeling may be earlier than small-airway remodeling in COPD pathogenesis. There are few researches on the characteristics and dynamic progress of small vascular and airway remodeling. The applicant would evaluate the dynamic imaging of small vessel, small-airway, and the form of emphysema using MR perfusion, synchrotron radiation imaging, and micro-CT by making rat model. The dynamic change of histopathology and the relationship between imaging and histopathology features would also be evaluated. Based on these findings, the imaging features and corresponding cause of super-early and early stage COPD could be determined, and quantitative imaging classification criteria of COPD severity could also be set. It is very helpful for the early diagnosis and therapy, consequently improving the prognosis of COPD.

明确COPD中小血管和小气道重塑的先后顺序，对指导临床早期干预非常重要。申请者的青年基金研究发现MR肺灌注、CT肺灌注及容积定量分析检测 COPD 早期改变比肺功能敏感；也发现CT形态学与灌注不匹配，提示COPD发生过程中小血管重塑可能早于小气道重塑。目前对COPD发生中小血管、小气道重塑的影像特征及动态演变规律的研究很少；申请者拟采用被动吸烟和气管内滴注猪胰蛋白酶的方法建立COPD大鼠模型，以病理组织学的显微变化和动态规律为金标准，利用MR灌注、同步辐射光源成像、活体microCT，评价建模过程中，大鼠小血管、小气道、肺气肿的动态影像；找到COPD发生过程中影像学的定量演变规律及病理组织学的显微动态变化规律；明确影像特征与病理组织学间的定量对应关系；明确超早期、早期COPD的影像特征及成因；继而制定影像学的定量分级标准。对于COPD的早期诊断与治疗，改变疾病预后有着十分重大的科学意义。

COPD发生过程中小血管和小气道重塑的演变对指导临床早期干预非常重要。项目组通过被动吸烟、气管内滴注猪胰蛋白酶和被动吸烟联合气管内滴注胰蛋白酶的方法建立COPD大鼠模型，利用肺功能成像、同步辐射光源成像、活体及离体microCT扫描，定量分析大鼠肺气肿的动态变化，病理学的小血管、小气道和肺泡大小的定量分析；microCT的肺气肿定量分析发现，相同时间点被动吸烟联合气管内滴注胰蛋白酶的大鼠肺气肿指数最大，其次是单纯气管内滴注胰蛋白酶组，变化最轻的是单纯被动吸烟的大鼠；而且各组随着时间的延长，肺气肿指数越大。病理学的定量分析发现，小血管的内径随着时间延长逐渐变小，小气管的定量参数（MA%、MT%）均减少，COPD发生过程中影像学的定量分析及病理组织学的定量之间存在相关性；影像学定量分析能够反映病理学的改变，可以早期发现COPD的改变。同时开展了CODP患者肺动脉、小气道、肺密度的CT及MRI定量研究。①与正常志愿者相比，早期COPD患者出现了小血管的重塑；且随着GOLD分级的增高，有差异的血管数增多。随着COPD 患者PA 管径的变细，不同GOLD 级别间的差异也越显著。②MDCT呼吸双相扫描能有效评价吸烟者小气道及肺实质的改变，且较肺功能检查能更早的发现吸烟者小气道的异常改变，空气潴留指标较肺气肿指标对吸烟者气道变化更敏感。③通过对肺气肿容积的定量分析，推荐在低剂量条件下，IMR的Routine算法与Soft Tissue算法均不影响肺容积参数测定，且较FBP和iDose4能明显降低图像噪声。在超低剂量条件下，推荐使用IMR的Routine算法进行肺容积定量分析，既能保证定量结果的准确，又能更好地降低图像噪声，提高图像质量。④ 3T UTE MR可对肺实质进行成像，T2*值在一定程度上反映着肺功能的变化，且与CT容积参数间存在明显负相关性；且其在COPD患者的不同临床分级及CT亚型中存在差异。T2*的测量是一种可用于COPD患者的肺功能评估的新方法，且敏感性较高。通过动物实验及临床实验的研究，相互印证了COPD小血管和小气道重塑的演变，为临床更深入的定量影像研究奠定了基础。