支气管扩张症-慢性阻塞性肺疾病重叠综合征的影像学研究进展

支气管扩张症-慢性阻塞性肺疾病重叠综合征的影像学研究进展【摘要】慢性阻塞性肺疾病是以持续性气流阻塞为特征的一种异质性肺部疾病，支气管扩张症是以支气管不可逆性扩张为特征的一种呼吸系统疾病。支气管扩张症慢性阻塞性肺疾病重叠综合征较单纯慢性阻塞性肺疾病及单纯支气管扩张症患者的症状更重、预后更差，严重影响了患者的生活质量，极大地增加了患者的经济负担。高分辨率CT、正电子发射断层扫描CT、MRI等技术的应用为该疾病的精准诊断和治疗提供了不可或缺的依据。该文主要针对该疾病的影像学研究进展进行综述，旨在为临床实践和未来相关研究提供参考，从而进行个体化治疗，提高患者的生活质量，减轻社会经济负担。【关键词】肺疾病，慢性阻塞性；支气管扩张症；体层摄影术，X线计算机；磁共振成像；人工智能慢性阻塞性肺疾病（简称慢阻肺）是一种常见、可预防和治疗的慢性气道疾病，由气道异常（支气管炎、细支气管炎）和（或）肺泡异常（肺气肿）导致［1］。全球约有3.84亿人患有慢阻肺，是全球第三大死因［2］。支气管扩张症是一种慢性呼吸道疾病，与不同的病因有关，诊断具有临床意义的支气管扩张症需符合临床和放射学两方面的标准［3］。2014年慢性阻塞性肺病全球创议明确指出慢阻肺与支气管扩张症可以合并存在，2015年McDonnell等［4］提出了支气管扩张症慢阻肺重叠综合征（bronchiectasischronicobstructivepulmonarydiseaseoverlapsyndrome，BCOS）的概念。欧洲支气管扩张症联盟（Europeanbronchiectasisregistry，EMBARC）明确了诊断BCOS的ROSE标准［5］，即放射学（Radiology）、气道阻塞（Obstruction）、症状（Symptom）、暴露（Exposure）四项标准。具体如下：（1）放射学，符合至少1项影像学表现（支气管直径/动脉直径比值>1、支气管无逐渐变细、肋胸膜与纵隔胸膜接触时外周支气管1cm范围内可见）；（2）气道阻塞，吸入支气管扩张剂后第1秒用力呼气容积（forcedexpiratoryvolumeinonesecond，FEV1）/用力肺活量（forcedvitalcapacity，FVC）<70%；（3）症状，至少符合2种特征性症状（咳嗽、咳痰、呼吸困难、疲劳、频繁感染）作为基础；（4）暴露，患者必须当前或过去暴露于烟雾（≥10包/年）或其他有毒气体（如有机燃料）。该标准在部分西方国家及中亚人群中均得到验证。一项涵盖了西方28个国家数据的研究指出，符合ROSE标准的BCOS患者，其死亡率、急性加重和住院风险均显著高于单纯支气管扩张患者，且预后更差［6］。另一项研究使用ROSE标准评估东亚队列BCOS患者的临床影响，结果显示约16.5%的参与者符合BCOS标准，这些患者的呼吸道症状更重、急性加重更频繁、住院风险更高［7］。尽管诊断BCOS的ROSE标准得到很多研究的验证，但其仍存在局限性。第一，过度依赖吸烟史（>10包/年）作为暴露因素，忽视了由感染、免疫缺陷等其他因素导致的重叠综合征［8］；第二，依赖阅片者对支气管扩张的主观判读，不同阅片者、不同研究采用的CT诊断阈值可能存在差异，从而影响诊断的精确性及均一性；第三，过度诊断的可能，支气管扩张症患者（如感染后或特发性）存在与吸烟史无关的固定气流阻塞［8］，而部分单纯支气管扩张的老年患者由于生理性肺功能下降被误认为气流阻塞，因此易被误诊；第四，无法阐明支气管扩张与气流阻塞之间的因果关系。长期存在气流受限的吸烟患者，既往无感染症状的呼吸困难病史，高分辨率CT（highresolutionCT，HRCT）可见轻度弥漫性支气管扩张表现，更倾向于原发性慢阻肺伴继发性支气管扩张症；继发纤毛功能障碍、幼年感染等病因的支气管扩张症患者，无或少量吸烟史，出现咳嗽、咳痰等因感染导致的呼吸道症状，且逐渐出现不完全可逆的气流受限，则更倾向原发性支气管扩张症继发固定的气流阻塞［9］。然而在临床工作中，两者鉴别存在困难，发生发展往往很难准确识别。慢阻肺患者中支气管扩张症的检出率为4%~72%［9］，在欧洲，支气管扩张症在慢阻肺患者中的患病率为30%~50%［6］，两种疾病的高共病率以及不良预后引发国内外学者广泛研究。在细菌感染、中性粒细胞炎症等多种机制参与下，BCOS患者的气道微生物聚集，反复化脓性感染，黏液分泌增加，黏液栓附着，管腔阻塞，气道持久扩张，这一系列病理改变最终导致患者的肺功能更差、加重次数增多、入院率以及入住重症监护室的概率更高，预后更差［10］。EMBARC专家组调查了与支气管扩张症相关的慢阻肺的患病率及临床结局的关系时发现，这些患者的病情恶化更多，生活质量更差，严重程度评分更高［6］。因此，对BCOS的早诊断、早治疗是改善预后的关键，而影像学检查在这个过程中发挥了必不可少的作用。一、HRCTHRCT可以精准识别肺内结构，是诊断和评估BCOS疾病的重要手段，也有利于疾病的分型及诊治，贯穿疾病全过程，对病情监测具有极大的重要性。1.HRCT诊断BCOS的优势：（1）相较于X线检查或常规CT，HRCT诊断支气管扩张的特异度及准确度超过90%，由于HRCT的高分辨率成像、多平面重建，其可精准显示气道结构、支气管扩张的形态、分型以及肺气肿分型，便于辨别支气管扩张的“真性扩张”与肺气肿的牵拉性支气管扩张［11］。（2）HRCT可以定量评估并识别肺气肿范围、黏液栓、管壁增厚程度等，最终计算Reiff、Bhalla评分，从而监测疾病进展，指导预后［1］。当气道黏液栓增多、管壁增厚，则支气管扩张评分增高，急性加重风险增高［12］。（3）HRCT可指导BCOS患者的个体化治疗，通过识别病变部位，动态评估病灶变化，从而精准治疗［13］。（4）HRCT可识别BCOS并发症同时协助鉴别诊断，如囊性纤维化、过敏性支气管肺曲霉病、肺脓肿等。2.HRCT诊断BCOS的关键：HRCT能客观显示BCOS患者的两大影像学特征，即支气管扩张和肺气肿，这也是疾病影像学诊断的关键。一方面，HRCT可显示支气管扩张，是ROSE标准中的放射学部分的主要依据［14］。另一方面，HRCT可以清楚显示肺气肿区域，肺气肿是诊断慢阻肺的影像学依据［15］。当患者肺部HRCT显示明确的支气管扩张和肺气肿征象时，提示临床医师应给予重视，若患者同时符合其余诊断标准，即可明确诊断。临床工作中，患者无症状仅有影像学表现，不急于立刻诊断及治疗，可先进行随访观察，防止出现过度诊断的情况。3.HRCT显示支气管扩张分型及分布：HRCT可识别支气管扩张的部位、扩张程度，同时也是支气管扩张分型的重要工具。依据成人支气管扩张的专家共识将影像学支气管扩张分为柱状扩张型、静脉曲张型、囊状扩张型、被动牵拉型［14］。研究证实，BCOS患者多为柱状支气管扩张，而囊状支气管扩张较其他类型更易发生气道细菌（尤其是铜绿假单胞菌）定植及更显著的肺功能恶化［3］。国内一项针对335例慢阻肺患者的回顾性研究发现，58.8%慢阻肺患者存在支气管扩张，且多为双侧累及（56.45%）、多肺叶累及（69.35%），支气管扩张的受累部位以左下叶为著；此外，支气管扩张分型以柱状支气管扩张为主［16］。综上所述，HRCT上BCOS患者可见支气管数量相对变多，且支气管扩张主要集中在肺下叶而非肺上叶，更多为双侧、多肺叶累及。4.HRCT显示肺气肿分型及分布：根据Fleischner协会视觉评估，将慢阻肺的影像学表型分为小叶中心型、全小叶型、间隔旁型［17］。BCOS患者以全小叶型肺气肿更常见，且肺气肿分布以下叶为主，与慢阻肺的影像学特点更为相似。慢阻肺不同影像学表型与支气管扩张症存在相关性，肺气肿分型为主的患者，其气道状况更差，支气管扩张比例更高。既往患有肺结核的慢阻肺患者，其支气管扩张比例相较于既往无肺结核患者的比例更高，且其肺气肿分型以全小叶肺气肿为主［18］。韩国一项研究报道慢阻肺患者下叶为主型肺气肿组肺功能更差，气道阻塞更严重，更易出现大小气道的异常［19］。对于BCOS患者，其小气道疾病和肺气肿的负担越高，每年的恶化次数就越多，急性加重频率更高［20］。目前的研究多聚焦于BCOS临床亚型评估，关于系统揭示BCOS患者不同肺气肿HRCT亚型的特点及其与临床关系的研究鲜见，但慢阻肺患者肺气肿分型的相关研究为该疾病提供了参考。5.HRCT支气管扩张评分：HRCT支气管扩张评分系统主要包括Bhalla评分、Reiff评分及FACED评分。Bhalla评分即评估支气管扩张范围、厚度、程度等，作为预后标志物便于支气管扩张的监测［21］。研究发现，CT的Bhalla评分与6min步行试验、FEV1/FVC等呈负相关，评分越高，肺功能越差，但其对于支气管扩张的病理特征及病情程度的诊断价值较差［22］。Reiff评分综合评估了支扩部位、支扩分型等，弥补了Bhalla评分部分缺陷，常用于评估疾病种类及严重程度。国内一项研究表明，Reiff评分与慢阻肺评估测试呈负相关，患有支气管扩张症患者的呼吸道症状更差［23］。国内外多项研究指出，FACED评分对支气管扩张预后不良有较强的识别能力，评分越高，恶化次数越多［24］。三个评分系统对评估疾病严重程度至关重要，评分越高，病情越重。6.HRCT定量指标：HRCT不仅可以对疾病进行定性诊断，还可以对病情严重程度进行量化评估，这些定量指标与肺功能、疾病进展和预后密切相关。肺气肿定量评估方面，可以通过低衰减区百分比（lowattenuationarea，LAA%）来识别肺气肿区域（LAA%≥6%定义为肺气肿），还通过肺组织密度曲线更详细地评估肺气肿的情况，据此分为肺气肿型、非肺气肿型［17］。国内一项研究证实相较于非肺气肿为主的慢阻肺患者，肺气肿为主的慢阻肺患者的支气管扩张比例更高，气流受限更严重［25］。气道定量评估方面，通常使用CT扫描重建支气管树后测量管壁厚度、管腔直径、管壁面积百分比等参数进行评估，常用管径周长为10mm支气管壁截面积平方根（Pi10）反映患者支气管壁增厚的程度。空气潴留的定量评估则通过呼气相肺密度低于‒856HU的肺气肿区占全肺面积分比（LAA%856）评估［26］。在BCOS患者中，中重度支气管扩张症的慢阻肺患者气流阻塞更严重，空气潴留更严重［27］。CT重建算法如高分辨率算法（B70f）和标准算法（B30f）对疾病定量评估具有显著影响［28］。B70f算法能更清晰显示支气管壁的细微结构和早期支气管扩张，从而提高识别BCOS影像学的准确度，而B30f算法细节分辨不足，对早期支气管壁病变识别欠佳，但对肺气肿的量化更好［29］。对于肺气肿患者，使用增强算法重建的图像进行初始CT检查，使用标准算法重建的图像进行后续检查，因为算法精度下降，病变结构变得不清晰，最终产生病灶缩小或减轻的视觉假象，误导临床医师治疗方向，因此患者前后应使用相同的重建算法进行对比［30］。将深度学习与重建算法联合开发可减少不同重建算法导致的特征差异。一项前瞻性研究分析了32例接受标准剂量和超低剂量全胸CT扫描的慢阻肺病患者，发现使用基于深度学习的低强度图像重建技术图像噪声水平与标准剂量CT图像相近［31］。目前对于BCOS患者尚无直接相关的智能CT重建技术，未来应着力影像技术的更新，从而精准管理该疾病。7.HRCT预测价值：（1）预测BCOS急性加重风险。HRCT支气管扩张范围与加重次数呈正相关。研究证实，有囊状支气管扩张的BCOS患者，更容易出现急性加重［32］。（2）预测BCOS死亡率。支气管扩张累及多肺叶（≥3个肺叶）、肺动脉与主动脉直径比值>1均提示预后不良［33］。研究证实，慢阻肺患者存在支气管扩张症与更高的死亡率相关［9］。有学者对480例慢阻肺患者进行回顾性分析，结果发现肺动脉与主动脉直径比值>1为患者死亡率的独立预测因子［33］。HRCT可以精准地预测疾病预后，从而便于临床医师及时进行干预及治疗。二、PET/CT虽然HRCT可以清楚地显示肺叶、肺血管等结构，但其无法了解肺部的代谢以及功能状况。PET/CT不仅可以观察整个肺部的结构以及形态，还可以发现潜在感染灶以及炎症活跃区域，对该疾病治疗有独特的应用价值［34］。既往研究证实，18FFDGPET/CT评估软组织代谢具有重要作用，可作为慢阻肺炎症替代标志物从而量化肺部炎症及肺气肿代谢异质性，在支气管扩张部位可见局灶性FDG摄取增高［35］。当前绝大多数最大标准摄取值阈值主要应用于肺结节良恶性的鉴别［36］，而评估BCOS急性加重最佳阈值的研究鲜见。Kothekar通过观察呼吸辅助肌的18FFDG的摄取程度发现，18FFDGPET/CT能够反映慢阻肺患者肺功能的严重程度［37］。综上所述，在疾病急性加重早期，PET/CT可在HRCT出现可见的结构变化之前就检测到代谢增高；在稳定期，HRCT显示的结构异常可能持续存在，但PET代谢可能已恢复正常，因此将两者联合应用的价值更高。三、MRIBCOS患者由于急性加重等原因常需要接受多次CT检查，但CT具有辐射暴露风险，而MRI可避免这一风险。在BCOS疾病早期，结构改变不足以用影像检查识别出来，而肺功能的改变可以借助MRI评估，如超极化惰性气体MRI如氦3（3He）和氙129（129Xe）直接可视化大小气道疾病的通气缺陷，缺陷区域可见信号减低［38］。此外，T2WI上可以清楚显示黏液栓的高信号。研究指出黏液栓可增加慢阻肺病患者的急性加重风险［39］。虽然MRI的应用前景广阔，但不同规格MRI在国内的可及性存在显著差异。常规MRI费用可接受度高，临床上应用广泛。超极化气体（3He/129Xe）MRI在国内临床可及性很低，主要原因包括超极化气体（如3He）制备成本高，设备复杂，需要专业人员进行操作，临床获取需相关部门批准［40］。此外，超极化气体MRI增加了超极化气体相关禁忌证，且检查需要多次屏气，严重呼吸困难或无法配合屏气的患者可能无法完成。尽管超极化气体MRI技术目前可及性有限，但随着技术与成本的降低，MRI在BCOS管理中将发挥重要作用。四、人工智能人工智能通过分析高维复杂数据，已成功应用于肺部影像分析、生理参数解读和临床数据整合等多个方面。第一，人工智能可自动量化肺气肿指数，提高支气管扩张体积的评估效率，明显提高了检测灵敏度并减少了人工错误［41］。第二，人工智能可预测BCOS急性加重的风险。Díaz团队基于人工智能的胸部CT来评估气道与动脉直径比（airwaytoarterydiameterratio，AAR）的程度，还分析了AAR与患者10年间急性加重情况的关联，结果证实人工智能量化AAR>1的气道百分比与随访期间急性加重的总数相关［42］。第三，通过机器学习与临床结合，人工智能已经实现分类肺气肿分型、非肺气肿分型。一项回顾性分析通过无监督机器学习识别出了5种BCOS亚型，发现过去一年频繁住院型患者的住院次数和入住重症监护室的风险更高，预后更差［43］。第四，随着深度学习与临床结合，卷积神经网络在呼吸系统疾病中的应用也逐渐广泛。BreathVisionNet模型引入了一种结合卷积神经网络架构，以量化正常、肺气肿和功能性小气道疾病的表型，其准确度可达89.1%［44］。第五，多模态影像融合技术通过整合来自不同模态影像技术数据如CT、MRI等，生成丰富信息且可靠的综合性融合图像［45］。将多模态影像融合技术与人工智能结合，既趋避了各项技术的局限性，又放大各技术优势，虽然尚未在BCOS中应用，但其联合应用有望为BCOS开发低辐射、高分辨、精准炎症测定的影像技术。五、影像技术总结在BCOS的影像学评估中，HRCT具有高分辨率、价格适中等优势，是诊断支气管扩张和量化肺气肿的金标准［5］，可用于BCOS诊断及疾病分型，但存在辐射暴露且无法评估功能代谢。PET/CT可敏感评估局部代谢及炎症，用于寻找感染灶部位，监测炎症代谢［34］，但价格昂贵且有辐射，临床常规应用有限［40］。MRI无辐射且软组织成像清晰，可识别早期功能改变，能动态评估肺通气和灌注及黏液栓检测［38］，可用于长期随访对比，但肺内结构识别欠佳，检查时间长。人工智能可以自动量化肺气肿等定量参数，构建预测模型预测急性加重，但依赖现有数据训练模型。影像技术在疾病全程扮演不同角色，选择适合的场景进行应用对疾病管理大有裨益。综上所述，人工智能与多模态影像融合技术结合，将有利于疾病精准智能分析，进而指导最有效的个体化治疗，未来在呼吸系统领域发展具有广大前景。对于BCOS患者，应定期进行影像学检查，动态观察肺部病变的变化，从而及时进行干预。参考文献[1]VenkatesanP.GOLDCOPDreport:2024update[J].LancetRespirMed,2024,12(1):15-16.DOI:10.1016/S2213-2600(23)00461-7.[2]HalpinD.MortalityofpatientswithCOPD[J].ExpertRevRespirMed,2024,18(6):381-395.DOI:10.1080/17476348.2024.2375416.[3]FlumePA,ChalmersJD,OlivierKN.Advancesinbronchiectasis:endotyping,genetics,microbiome,anddiseaseheterogeneity[J].Lancet,2018,392(10150):880-890.DOI:10.1016/S0140-6736(18)31767-7.[4]ChalmersJD.BronchiectasisandCOPDoverlap:acaseofmistakenidentity?[J].Chest,2017,151(6):1204-1206.DOI:10.1016/j.chest.2016.12.027.[5]TraversiL,MiravitllesM,Martinez-GarciaMA,etal.ROSE:radiology,obstruction,symptomsandexposure-aDelphiconsensusdefinitionoftheassociationofCOPDandbronchiectasisbytheEMBARCAirwaysWorkingGroup[J].ERJOpenRes,2021,7(4):00399-2021.DOI:10.1183/23120541.00399-2021.[6]PolverinoE,DeSoyzaA,DimakouK,etal.Theassociationbetweenbronchiectasisandchronicobstructivepulmonarydisease:datafromtheEuropeanBronchiectasisRegistry(EMBARC)[J].AmJRespirCritCareMed,2024,210(1):119-127.DOI:10.1164/rccm.202309-1614OC.[7]ChenYF,ChangCL,HouHH,etal.TheimpactofCOPD-bronchiectasisassociationonclinicaloutcomes:insightsfromEastAsiancohortsvalidatingtheROSEcriteria[J].ERJOpenRes,2025,11(2):00626-2024.DOI:10.1183/23120541.00626-2024.[8]ChenYF,ChienJY,WangHC,etal.Reexaminingchronicobstructivepulmonarydiseaseinbronchiectasis:elucidatingoverdiagnosisandoutcomesfromEMBARC′sROSECriteria[J].AmJRespirCritCareMed,2024,210(2):247-248.DOI:10.1164/rccm.202402-0289LE.[9]Martinez-GarciaMA,MiravitllesM.BronchiectasisinCOPDpatients:morethanacomorbidity?[J].IntJChronObstructPulmonDis,2017,12:1401-1411.10.2147/copd.S132961.[10]DaiZ,ZhongY,CuiY,etal.Analysisofclinicalcharacteristics,prognosisandinfluencingfactorsinpatientswithbronchiectasis-chronicobstructivepulmonarydiseaseoverlapsyndrome:aprospectivestudyformorethanfiveyears[J].JGlobHealth,2024,14:04129.10.7189/jogh.14.04129.[11]ChoiH,McShanePJ,AlibertiS,etal.Bronchiectasismanagementinadults:stateoftheartandfuturedirections[J].EurRespirJ,2024,63(6):2400518.DOI:10.1183/13993003.00518-2024.[12]KahnertK,JörresRA,KauczorHU,etal.RelationshipbetweenclinicalandradiologicalsignsofbronchiectasisinCOPDpatients:ResultsfromCOSYCONET[J].RespirMed,2020,172:106117.10.1016/j.rmed.2020.106117.[13]JarrahA,AwadMT,Cramer-BourC,etal.COPDoverlapconditions:clinicalandtherapeuticimplications[J].AmJMedSci,2024,368(6):674-678.DOI:10.1016/j.amjms.2024.07.023.[14]AlibertiS,GoeminnePC,O′DonnellAE,etal.Criteriaanddefinitionsfortheradiologicalandclinicaldiagnosisofbronchiectasisinadultsforuseinclinicaltrials:internationalconsensusrecommendations[J].LancetRespirMed,2022,10(3):298-306.DOI:10.1016/S2213-2600(21)00277-0.[15]VenkatesanP.GOLDCOPDreport:2025update[J].LancetRespirMed,2025,13(1):e7-e8.DOI:10.1016/S2213-2600(24)00413-2.[16]胡晓飞,陈洁,马飞,等.慢性阻塞性肺疾病患者合并支气管扩张的临床特征及相关因素分析[J].浙江医学,2024,46(17):1868-1871.DOI:10.12056/j.issn.1006-2785.20024-515.[17]LynchDA,AustinJH,HoggJC,etal.CT-definablesubtypesofchronicobstructivepulmonarydisease:astatementoftheFleischnerSociety[J].Radiology,2015,277(1):192-205.10.1148/radiol.2015141579.[18]JinJ,LiS,YuW,etal.Emphysemaandbronchiectasi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