作者：吴子涵，
第1 秒用力呼气容积（forced expiratory volume in one second，FEV1）与用力肺活量（forced vital capacity，FVC）的比值（FEV1/FVC）<0.7提示持续气流阻塞，是诊断COPD 的金标准。《慢性阻塞性肺疾病全球倡议》（GOLD）根据气流受限的程度即FEV1 占预计值的百分比（FEV1%预计值）将病人肺功能分为GOLDⅠ-Ⅳ级（Ⅰ级：80%~100%，Ⅱ级：50%~＜80%，Ⅲ级：30%~<50%，Ⅳ级：0~＜30%）。但肺功能检查用于早期诊断的敏感度不高，也不能反映COPD 的异质性，对小气道管径缩小、气道重塑等细微结构的检测作用有限。
CT 能提供多种参数，揭示COPD 的表型特征并识别并发疾病，有助于评估疾病的自然进程或预测病人对治疗干预的反应。有研究表明，即使肺功能检查没有显示呼吸道阻塞，但CT 检测到肺气肿、空气滞留和气道重塑也应认为是COPD 的诊断条件。本文主要综述胸部CT 多种参数在COPD 中的研究进展。
1. 肺密度定量分析
肺气肿在CT 影像中表现为低于正常肺实质的低密度区域，可独立于肺功能作为COPD 死亡率和发病率的重要预测因子。目前，多种方法可通过评估肺气肿对COPD 进行分型。如临床上较常用的AEM 主观视觉评分法分型，该方法通过对肺气肿严重程度和气道壁增厚情况进行评估，将COPD 分为无/少量肺气肿伴或不伴支气管壁增厚（A型）、肺气肿不伴支气管壁增厚（E型）和肺气肿伴支气管壁增厚（M型）3 型。但单独使用一种分型方法的临床和研究效用有限，Park 等通过综合视觉、定量和肺活量数据的方法将COPD 分成10 种亚型，不同亚型具有不同的临床特征、疾病进展率和死亡风险。
该研究证实了COPD 具有高度异质性，提示综合多种方法对COPD 进行分型有助于指导病人的个性化治疗。视觉评估具有主观性。当肺部病变呈弥漫性分布时很难进行视觉评估，而通过软件得到CT 值低于-950 HU 的肺组织体积占全肺体积的百分比（percentage low-attenuation value below-950 HU，LAV950），这一指标可以为COPD 病人肺气肿程度提供客观定量的分析。
有研究表明，气体滞留的测量参数（如呼气相CT 上CT 值≤-856 HU 的肺组织占全肺体积的百分比）相比气道测量参数（如气道壁面积百分比和支气管管腔直径）更适合用于评估气流受限的严重程度，但是在轻度肺气肿中，气道测量能更好地反映气流受限的程度。因为LAV950 可以反映受肺气肿影响的肺实质的比例，故在相关研究中常常使用LAV950 作为定量CT 肺气肿指标。但是在弥漫性肺部疾病中，CT影像中正常实质和受影响实质之间通常没有明确的界限，因此仅基于衰减值的划分过于简单。
例如，空气滞留、肺部过度充气和影像噪声都可能使肺部出现低衰减区，但经验丰富的放射科医生能够将这些现象与肺气肿区分开来。一项横断面队列研究发现，有和没有视觉肺气肿的受试者的LAV950 存在相当大的重叠。此外，有研究表明CT 上肺气肿的视觉严重程度与死亡风险增加相关，与肺气肿的定量严重程度无关。
Lidén 等开发了一种基于神经网络的胸部CT 逐层全肺CT 肺气肿评分（slice-wisewhole -lung emphysema score，SWES）， 结果显示SWES 更接近视觉评分，且对慢性气道阻塞的预测能力优于LAV950 和视觉评分。SWES 改进了CT影像中的肺气肿定量方式，这为今后的大规模研究提供了一种新的方式。在通常情况下，小气道所占气流阻力比例不超过25%，小气道病变变化缓慢、隐匿，且受损超过三分之一的小气道才会对FEV1/FVC 产生影响，因此肺功能测定无法检测到小气道病变。
Galban 等开发了一种成像生物标志物，即参数响应图（parameter response mapping，PRM），用于精确分类基于体素的肺密度。PRM 使用动态图像配准来识别吸气相和呼气相之间体素密度的变化，将肺部区域识别为正常区、肺气肿区和非肺气肿性气体滞留区，可用于无创性评估COPD 的小气道疾病和肺气肿程度。
由于呼气相CT 不能用于常规的临床检查，且2 次胸部CT 扫描增加了检查时间、辐射剂量和经济成本，限制了PRM 的临床应用。有研究表明可以利用吸气相CT 生成高质量的PRM，有效对肺活量正常的个体进行小气道病变分层，这不仅可以降低病人的辐射剂量和经济成本，还使得大规模筛查小气道病变成为可能，为早期筛查COPD 提供了新的方法。
目前，肺气肿病人的治疗选择是有限的。国际专家小组推荐采用支气管镜肺减容治疗的各种技术以改善COPD 病人肺功能、运动能力和生活质量。Lor等研究表明，利用PRM 可以确定肺部功能较差的区域，这些区域可能成为支气管镜肺减容术的目标区域，为肺气肿病人的治疗提供新的、可靠的依据。
2. 气道定量分析
CT 气道定量分析可为COPD 诊治提供准确客观的参考信息。气道测量包括直接法和间接法。
（1）直接法适用于6 级以上气道。目前常用的CT 气道测量参数包括管壁厚度、管壁面积、管腔面积、支气管管腔容积、气道壁面积百分比和气道周长为10 mm 处的管壁面积的平方根（Pi10），其中管腔面积、支气管管腔容积可直接反映气道的狭窄程度，对其气流受限的程度进行评定；管壁面积、管壁厚度的数值越大提示气管壁增厚越明显；Pi10 是衡量气道壁厚度的重要指标，可准确显示气道大小，是反映小气道炎症的关键指标，对疾病治疗疗效具有良好的预测作用。Kellerer 等研究发现，即使COPD 病人既往没有或仅有轻微的急性加重史，将来也存在急性加重的风险，因此所有包含急性加重风险且易于获取的参数（如LAV950、Pi10 等）都值得关注。Kahnert 等研究表明Pi10 与病情进展和死亡率独立相关，Pi10=0.26 cm 为临界值。
（2）间接法适用于小气道。小气道病变与COPD 病人症状严重程度增加有关，是肺气肿发展的前兆。从临床角度来看，早期识别有肺气肿进展风险的病人非常重要，因为肺气肿与许多不良后果独立相关。PRM 可以对功能小气道进行定量测量，间接对小气道进行定量评估。总气道计数（total airway count，TAC）是将分段的气道树中的所有气道段（0-10 级）相加而获得，而且测算TAC 不需要准确分割气道腔或壁，只需要检测气道。
既往研究表明，TAC 与COPD 严重程度相关，TAC 的显著降低见于早期/轻度COPD病人中，并且TAC 的降低预示着更快速的肺功能下降。可将TAC 作为预测COPD 进展的重要影像学标志物。支气管腔和管壁的分割及测量通常需要大量的人力物力，人工智能可解决这个难题。
Garcia-Uceda 等基于U-Net 架构，提出了一种全自动端到端的优化胸部CT 气道分割方法，这种方法使用了简单且低内存的3D U-Net 作为主干，因而稳定且高效，对于临床研究至关重要。Dudurych 等的研究将3D U-Net 和3D 最佳表面图切割方法相结合，实现了气道腔和管壁的自动分割并计算得到支气管壁参数，使得在合理的时间范围内进行大样本处理成为可能，为临床早期发现疾病、评估病情严重程度提供了新的方法。
3. 血管定量分析
COPD 病人肺血管的病理改变主要包括肺小血管的
肺血管参数包括肺表面积、血管总数、血管面积＜5 mm2 的血管总数、肺小血管横截面积、肺动脉和主动脉横截面直径之比等肺血管面积参数，以及总肺血管体积等肺血管体积参数。有研究表明，肺小血管横截面积与病人症状、肺动脉压、肺功能、运动能力、COPD 急性加重及死亡率相关。Park 等研究表明，随着GOLD 分级即严重程度的增加，血管总数/肺表面积和血管面积＜5 mm2 的血管总数/肺表面积均呈明显下降趋势，与肺功能检查结果相比，肺血管改变的定量评估可能与肺气肿程度的相关性更强。
Pu 等利用PRM 提出了COPD 高危人群（FEV1/FVC≥0.7 且FEV1%预计值<72％）的概念，结果发现COPD 高危人群的肺小血管数量、面积和体积均减少。综上，胸部CT 肺血管定量分析可有效预测肺血管改变，从而更好地实现疾病的量化评估。然而，肺血管表型具有复杂的异质性，将来还需要更多前瞻性、纵向随访队列定量参数证据的支持。
4. 体质成分的定量测量
COPD 除了肺部表现外还具有大量肺外表现。有研究表明，骨质疏松症、肌肉消耗和肌肉力量低下与肺功能恶化、炎性生物标志物升高、生活质量差和预后差有关，是不良预后的独立风险因素。Chen 等的系统性荟萃分析表明，骨质疏松症是全球COPD 病人普遍存在的合并症，低体质量指数和低肌肉质量与骨质疏松症患病率的增加有关。
双能CT（dual-energy CT ，DECT）可以同时提供肺功能信息和肺部疾病的解剖信息。在传统CT成像中，由不同元素组成的物质可以用相同或非常相似的CT 值表示，使得不同类型组织的区分极具挑战性；而DECT 通过对高、低两种能量的X 线衰减信息进行分析可获得多种参数。
DECT 影像能够估计
来源：吴子涵,张婷婷.胸部CT定量分析在COPD中的研究进展[J].国际医学放射学杂志,2025,48(01):86-90.DOI:10.19300/j.2025.Z21445.
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