人工智能与三维定量CT在阻塞性气道疾病评估中的应用：基于肺功能测试的相关性研究

本研究针对慢性阻塞性气道疾病（COPD）的结构变化评估难题，通过AI辅助的高分辨率CT（HRCT）技术，定量分析52例患者支气管壁厚度（WT）、管腔面积（LA）等参数与肺功能指标（FEV1 /FVC、FEF25-75 %）的相关性。研究发现右肺下叶3代支气管参数与FVC显著相关，左肺上叶小气道指标与气流受限程度密切相关，为COPD精准管理提供了客观影像学依据。

　　

慢性阻塞性气道疾病（COPD）作为全球公共卫生难题，其病理特征包含气道炎症和肺实质破坏的双重机制。传统肺功能测试（PFT）虽为诊断金标准，但无法直观显示气道结构改变。而常规CT检查又高度依赖放射科医师经验，缺乏客观定量指标。这种"功能-结构"评估的断层，使得临床难以精准监测COPD进展。为此，来自埃及的研究团队创新性地将人工智能（AI）与三维定量CT技术相结合，在《Egyptian Journal of Radiology and Nuclear Medicine》发表研究成果，为破解这一难题提供了新思路。

研究团队采用回顾性前瞻性观察设计，纳入52例疑似COPD患者，所有对象均完成PFT和HRCT检查。关键技术包括：1）基于GE 16排CT的标准化扫描方案（120kV，250mAs）；2）Fujifilm Synapse软件的AI辅助支气管树三维建模，自动测量右肺下叶和左肺上叶3-5级支气管的WT、WA%（壁面积百分比）等参数；3）Goddard评分系统自动量化肺气肿程度（<-950HU区域）；4）Viasys spirometer获取FEV₁
、FEF_25-75
等肺功能参数。通过Spearman相关性分析探究影像参数与PFT指标的关联。

【背景与方法】
研究证实吸烟指数与COPD严重程度呈强正相关（p<0.001）。AI测量显示优异的观察者间一致性（p>0.05），验证了方法的可靠性。CT容积测定发现肺总量与FEF_25-75
呈显著负相关（p=0.027），提示过度充气与小气道功能障碍的关联。

【支气管参数与肺功能相关性】
右肺下叶3代支气管的WT、WA与FVC呈正相关（p=0.014-0.023），而左肺上叶4-5代支气管的LA与FEV₁
/FVC%负相关（p=0.022-0.029）。特别值得注意的是，左肺上叶5代支气管的WA与FEF_25-75
显著负相关（p=0.047），这为小气道病变的影像学评估提供了直接证据。

【GOLD分级特异性发现】
• GOLD II级：右肺下叶3代支气管WT%与FVC%正相关（p=0.026）

• GOLD III级：左肺上叶5代支气管WT%与FVC高度相关（p<0.01）

• GOLD IV级：右肺下叶3代支气管WT%与FEV₁
/FVC%正相关（p=0.032），左肺上叶3代支气管LA与FEF_25-75
呈高度负相关（p=0.005）

【肺气肿评估】
Goddard评分与FEV₁
%（p=0.043）、FEF_25-75
（p=0.008）的强负相关，证实了肺气肿程度与气流受限的病理关联。

这项研究开创性地建立了COPD患者气道结构改变与肺功能损害的定量对应关系。AI辅助的支气管测量克服了传统CT的主观局限，特别是发现不同GOLD分级具有特征性的"结构-功能"关联模式，为个体化治疗提供了新靶点。左肺上叶小气道参数与FEF_25-75
的显著相关性，为早期COPD诊断提供了影像学标志物。未来研究可拓展至更多支气管世代，并探索动态呼气相扫描的价值。该成果标志着COPD评估从经验判断向精准定量迈出了关键一步。