胸部定量CT和影像组学在支气管哮喘中作用的研究进展2026

胸部定量CT和影像组学在支气管哮喘中作用的研究进展2026支气管哮喘(哮喘)是一种以慢性气道炎症为特征的异质性疾病，发作时常表现为咳嗽、喘息、呼吸急促和胸闷等[¹,这些症状与其气道重塑所致的气流受限密切相关。尽管当前肺功能检测构的变化。胸部定量CT作为一种非侵入性工具，可以更直观地评估气道重塑与气体潴留情况，通过定量分析从形态进展过程中全呼吸道的差异变化，弥补了肺功能检体结构改变与功能状态的关联，能够为哮喘临供更可靠的依据。本文就胸部定量CT和影像组学在哮喘中作用的研究进1胸部定量CT在哮喘中的作用1.1气道定量参数在哮喘发病过程中，炎症因子与非炎症因子共同滑肌细胞和杯状细胞肥大增生、黏膜下腺体肥腔狭窄，能够通过胸部CT等影像学手段进行评估[2-3]。通过胸部CT对提供临床分型依据，有助于实现精准化治疗和预后评价。经胸部定量CT测量表明，哮喘患者的气道重塑特征主要表现为气道壁增厚和管腔狭窄。研究显示，在哮喘患者群体中，气道壁厚度和面积减小而增大，而经体表面积校正前后的[4-6]。Nguyen等[7的研究比较了伴或不伴固定性气道阻塞(fixedairwayobstruction,FAO)的哮喘患者，结果显示FAO哮喘患者的中央气道结也累及了大气道，动态功能指标CT测量的实际气道直径与健康人平均气道直径预测值之比下降说明FAO哮喘患者气道收缩与扩张的生理调节能比较差异有统计学意义，说明哮喘急性发作期的喘息、状可能主要由平滑肌痉挛、黏膜水肿等功能性通气功能下降。基于一个多中心成人哮喘患者纵向队列(重症哮喘研究计划Ⅲ)的定量影像学分析显示，基线气道重塑更严重的哮喘患者未来肺功能加速下降的可能性更大、急性加重风险更高，其中气道壁面积百分比和假定气道内周长为10mm时的管壁面积的平方根(thesquarerootofthewallareaofhypotheticalairwaywithinternalperimeterof10mm,Pi10)是与未来肺功能衰退轨迹相关的2个灵敏指标，气道壁面积5%,第1秒用力呼气容积(forcedexpiratoryvolumeinonesecond,FEV₁)%pred的年下降速率增加0.75%,而Pi10对肺功能的影响则体现在长期随访的变化中[9]。气道平均峰值壁衰减是借助CT值量化评估气道壁密度的特征参数。研究显示，从中央平均峰值壁衰减呈现渐进性下降趋势，进一步分壁面积百分比和管腔面积，平均峰值壁衰减与肺功能的相关性更强[10],这可能是由于相较于单纯反映形态学改变的积，平均峰值壁衰减整合了炎症、水肿、血管有对疾病诸多病理过程的综合表征能力。此[10],这提示哮喘的气道重塑以小气道最为突出，并且其肺功能下降主要是由小气道的一系列病理变化导致的。借助CT三维重建获得的总气道计数(totalairwaycount,TAC)也在哮喘评估中具有一定意义。研究发创议1~3级患者群体相比，4~5级患者群体的TAC明显减少，而经治疗后患者的TAC增加[11-12],这可能是由于气道塌陷、气道壁增厚、管腔狭窄和腔内黏液栓阻塞等一系列病理改变导致在借助CT三维重建时算法追踪中断而出现连续性缺失，使得部分末端小也随之增加。Tran等[13]的研究进一步证实了这一推测，研究发现CT黏液栓评分对TAC具有显著主效应，有黏液栓的节段中TAC明显少于没有黏液栓的节段。除在病情诊断评估方面的应用外，胸部CT定量测量在长效β₂受体激动剂短期联合治疗中获益更多，在吸入布地奈德+福莫特罗后30min内FEV₁、FVC和呼气流量峰值12h,而气道壁较薄患者的治疗反应则相对较弱[14]。一方面，道结构差异影响了吸入药物颗粒在呼吸道的分布应不同[15-16];另一方面，气道壁较薄患者的术(bronchialthermoplasty,BT)治疗1年后，Pi10较术前显著降低，且其变化量与气道黏液栓减少量呈正相关，提示Pi10可作为评估BT术1.2肺组织定量参数气道结构重塑引发的气道壁增厚、管腔狭窄密度和肺实质的异常改变，在哮喘这类阻塞数对气流受限的预测价值优于直接气道测量[4]。在哮喘患者中，呼气相体素指数小于-856HU肺容积占总肺容积百分比显著升高，且重度哮喘与非重度哮喘患者比较差异有统计学意义，而呼气相/吸气相平均肺密度比值、呼吸双相CT扫描体素指数介于-950HU与-856HU之间肺容积占总肺容积百分比的变化量和呼吸双相CT扫描体素指数小于-856HU肺容积占总肺容积百分比的变化量仅在患者与健康人群间比较差异有统计学空气潴留的评估更为敏感[5]。一项研究对哮喘患者进行多元线性回归分areas,LAA%)、气道壁面积百分比和-860HU到-950to-950)等指标中，仅RVC860to-95有统计学意义(R²=0.079,P=0.034),提示RVC860to-950是患者气流受限的重要预测因子[4]。指数D是胸部CT中用于描述终末气道结构复杂程度的指标，该数值降低能反映肺泡壁破坏，有助于揭示早期肺气肿以下LAA%、-950HU以下LAA%升高；同样地，指数D越低、LAA%越高，哮喘患者发生FAO的风险也增加，其基线FEV₁也相应下降，且计数却并无显著相关性，这表明这些结构改变转的，可能需要生物制剂或BT协助[19]。雅可比行列式(表示呼气-吸气间体素水平的变化)和各向异性变形指数(anisotropicdeformationindex,ADI)是用于反映肺扩张和变形能力的指标，虽然暂未发现肺变化，研究显示肺变形较少、变形异质性较小喘恶化[9]。此外，评估肺变形能力也有助于预测患者的治疗后反应。BT是控制不佳重度哮喘患者的治疗手段之一，研究发现，与未应答者相比，也更高[20],这表明保留肺扩张能力的患者更有可能对BT产生反应，当疗效果将减弱。另外，虽然处于哮喘急性发作期表现出差异有统计学意义，其中功能性小气道病位下基于组织分数的体素大小的变异系数(表示肺组织异质性)在急性发作期均显著增加，并与FEV₁均呈显著负相关，而肺气肿百分比和肺总量并无明显变化[8],表明哮喘急性发作期的病理生理变化以小气道功能障碍为主导，并且为应对此时部分气道塌陷所致的积变化均表现出强正相关性，与借助气道形态1.3影像学表型分类基于病理生理特征的影像学表型分类可与当前互为补充，为未来哮喘的精准治疗决策提供新思路。Eddy等[22]将CT气道结构测量与MRI通气指标相结合，通过聚类分析得到了4类基于影等[23]通过定量CT测得的气道参数差异、空气潴留程度和肺密度变化对重度哮喘患者进行聚类分析，并结合蛋白组种聚类中气道重塑和空气潴留的特定分子通路提供了新的见解。Zhang等[5]基于定量CT界定了3种未控制哮喘表型这3种表型反映了疾病的不同阶段，揭示了不同病程时期气道重塑和空气潴留的异质性。此外，与其他空气潴留指标相式和ADI还能够更精细地对非重度哮喘表型进行分级[24-25],雅可比行列式、ADI的全肺均值和肺内分布标准差均随重症哮喘研究计划聚类1.4黏液栓捕捉与识别多模态影像证实，哮喘患者通过CT检出的气道黏液栓与超极化氦3MRI分析的研究表明，在CT气道壁面积百分比模型中黏液栓评分存在显著主因如此，黏液栓的纵向变化轨迹也与肺功能、表和FEV₁/FVC的变化均呈显著负相关，而与气体潴留相关指标的变化均2基于胸部CT的影像组学在哮喘中的作用既往研究表明，通过CT图像特征可实现对成年人和儿童哮喘的评估和分型[30-33],证实了CT图像特征对于哮喘诊治的可用性和重要性。影像组2.1影像组学概述影像组学的工作流程可概括为以下几个步骤。首先确定并勾画感兴趣区(regionofinterest,ROI)。ROI的选择取决于研究目的和疾病的影像疑病灶的方式定义ROI,实际操作中多采用全自动或半自动方法分割整个肺实质(有时会剔除支气管和血管),并辅以人工修改的方式勾画ROI。分割完成后可通过重采样、滤波转换等处理次是从图像中提取并筛选影像组学特征，这一步将图像中的灰度、纹理、强度的分布规律，纹理特征表征体素间的空间关系，当出现气道壁增厚、中的冗余特征以提升模型效能[38]。现有研究表明的特征中，更多的是基于滤波器变换的特征[39-40],这表在突出图像中细微纹理特征差别的同时有效抑制等方面构建合适的机器学习模型[41],并通过内部和(或)外部数据进行2.2哮喘的早期识别值。Chen等[39]将气道和全肺区域作为ROI,采用多因素logistic回归的方法构建了哮喘患者临床分期影像组学预测模曲线曲线下面积(areaunderthecurve,AUC)分别为0.881和0.792,表明基于CT影像组学的模型对于哮喘患者的临床分期具有较好的预测效地预测儿童下呼吸道感染引起的继发性哮喘发(训练集和测试集ROC曲线AUC均大于0.85)和一致性，有助于患者的早期识别。尽管当前针对哮喘的影像组学研究数量有限，但在慢性阻塞联合预测模型优于临床特征模型[43-44],因3基于胸部定量CT评估哮喘面临的挑战与局限性与其他评估手段相同，基于CT成像的方法不可避免地存在一定误差。由部疾病的影像组学研究中也仅有少数将气道作为ROI,这使得其在直接阐明小气道病变方面仍较为困难，仅能通过双肺特征间接反映其功能改变，多数人类的清醒活动均在直立位进行，而CT扫描时患者常处于仰卧位，CT的辐射暴露因素使得借助其密切随访具有一定风险和困难，并且也暂无法应用于妊娠期女性哮喘的评估，而低剂量CT则会造成图像质量的下降。最后，与传统检查相比，胸部CT检查和精准分析的成本也较高，为4总结与展望虽然基于胸部定量CT评估哮喘目前仍面临着挑战