慢性阻塞性肺疾病小气道形态与呼吸功能定量关联研究：基于CT-OCT多模态成像的CFD分析

本文创新性地构建了整合CT-OCT多模态成像与多尺度CFD分析的患者特异性计算框架，通过建立3D气管支气管树模型（1-4级）结合OCT测量的5-9级小气道形态参数（半径/壁厚），将阻抗边界条件应用于模型出口，定量揭示了COPD进展中小气道病理改变（如5级气道半径减半可使RV/TV升高60%）与整体肺功能（压力梯度/流速分布）的构效关系，为COPD早期诊断提供了新思路。

　　

Highlight

患者特异性研究发现：5-9级小气道几何参数变化对等效阻力(R_eq)和顺应性(C_eq)的影响呈现代际差异，其中第9级支气管半径改变对阻抗的影响最小。

The geometric variables of small airways influence the equivalent resistance and compliance

通过系统改变5-9级支气管半径（±50%范围）发现：近端气道（5-6级）的半径变化对等效阻力R_eq影响最为显著，当5级气道半径减半时，R_eq可增加300%；而远端气道（8-9级）的形态改变主要影响等效顺应性C_eq。这种代际差异提示COPD早期近端小气道重塑可能更直接影响气流阻力。

Discussion

COPD作为全球主要死因，其小气道病变(SAD)的定量评估一直是临床难点。本研究通过CT-OCT-CFD多模态技术证实：5级气道半径50%的减小可导致残气量/肺总量(RV/TV)升高60%，这解释了为何早期COPD患者虽肺功能检查(FEV1/FVC)正常，但已出现明显临床症状。该方法为建立小气道形态学参数与肺功能定量关系提供了新范式。

Conclusion

本研究突破传统肺功能检测局限，通过整合OCT测量的小气道形态参数（半径r、壁厚h）与CFD模拟，首次量化展示了不同代际支气管几何变化对整体肺功能的差异化影响。特别是发现近端小气道（5-6级）半径变化对气流阻力的决定性作用，为COPD早期诊断提供了可量化的生物力学标志物。