慢性阻塞性肺疾病患者肺氣腫空間分布對肺功能及臨床嚴(yán)重程度的影響

喻 晴，沈其曉，韓麗瑩，黃晶晶，全顯躍*

(1.南方醫(yī)科大學(xué)珠江醫(yī)院影像診斷科，2.呼吸科，廣東 廣州 510282)

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)為復(fù)雜的異質(zhì)性疾病。既往研究[1-3]發(fā)現(xiàn)，患者肺功能與肺氣腫的臨床癥狀、預(yù)后存在關(guān)聯(lián)。肺氣腫及其空間分布均可導(dǎo)致氣流受限，因此，準(zhǔn)確評估肺氣腫空間分布模式有助于預(yù)測COPD進(jìn)展和預(yù)后以及個性化治療[4-5]。MSCT一次屏氣可獲得毫米級高分辨圖像。肺氣腫在MSCT圖像上表現(xiàn)為低密度區(qū)，因此通過測量低密度區(qū)容積百分比(low-attenuation area percent, LAA%)可量化肺氣腫程度。本研究探討COPD患者肺氣腫空間分布對肺功能及臨床嚴(yán)重程度的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2016年7月—2017年4月在我院經(jīng)肺功能檢查確診為COPD的患者84例，男73例，女11例，年齡45～87歲，平均(66.9±9.1)歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：具備不完全可逆的氣流受限特征，即吸入支氣管舒張劑沙丁胺醇后，肺功能指標(biāo)第1秒用力呼氣量(forced expiratory volume in one second, FEV1)/用力肺活量(forced vital capacity, FVC)<0.7；年齡>40歲。排除標(biāo)準(zhǔn)：合并肺間質(zhì)纖維化、感染、胸廓畸形、大量胸腔積液、支氣管擴(kuò)張、哮喘、嚴(yán)重肝腎疾病及肺部切除史。本研究經(jīng)我院倫理委員會批準(zhǔn)，患者均簽署知情同意書。

1.2 肺功能檢查 采用德國Jaeger公司Master lab肺功能儀，主要檢查指標(biāo)包括FEV1/FVC、FEV1的實(shí)測值與預(yù)計(jì)值的百分比(FEV1%pred)；其他檢查指標(biāo)包括響應(yīng)頻率(resonance frequency, Fres)及單次一氧化碳彌散量(single-breath diffusing capacity, DLcoSB),以實(shí)測值占預(yù)計(jì)值的百分比( DLcoSB%pred)表示結(jié)果。根據(jù)2016年GOLD指南[6]將患者分為4種情況：①20例，F(xiàn)EV1%pred≥50%，上一年急性加重次數(shù)≤1次，COPD評估測試(COPD assessment test, CAT)<10分，改良英國醫(yī)學(xué)研究學(xué)會呼吸困難指數(shù)(modified British medical research council, mMRC)分級0～1級；②29例，F(xiàn)EV1%pred≥50%，上一年急性加重次數(shù)≤1次，CAT≥10分，mMRC分級>1級；③18例，F(xiàn)EV1%pred<50%，上一年急性加重次數(shù)>1次或因急性加重住院≥1次，CAT<10分，mMRC分級0～1級；④17例，F(xiàn)EV1%pred<50%，上一年急性加重次數(shù)>1次或因急性加重住院≥1次，CAT≥10分，mMRC分級>1級。臨床嚴(yán)重程度分級：定義①/②為輕/中度COPD，③/④為重度/極重度COPD。

1.3 儀器與方法 采用Philips Brilliance 256層iCT行胸部平掃。掃描前訓(xùn)練患者呼吸，使其能夠在吸氣末屏氣。囑患者仰臥，雙臂上舉，掃描范圍從胸廓入口到膈肌水平。掃描參數(shù)：管電壓100 kV，自動管電流，F(xiàn)OV 35 cm×35 cm，探測準(zhǔn)直器128×0.625 mm，螺距0.915，機(jī)架旋轉(zhuǎn)時間0.5 s/rot，掃描床速度146.4 mm/s。采用高級混合迭代算法(iDose4)level 3進(jìn)行圖像重建，重建層厚1 mm，層間距1 mm。

1.4 圖像分析 將數(shù)據(jù)傳輸至Philips IntelliSpace Portal工作站，應(yīng)用COPD分析軟件，選擇肺氣腫分析功能，設(shè)定閾值為-950 HU，軟件自動計(jì)算總肺、左右肺及各肺葉LAA%(圖1)。

1.5 肺氣腫異質(zhì)性分類方法 參照文獻(xiàn)[7]，定義異質(zhì)性指數(shù)(heterogeneity index, HI)為肺氣腫上下葉空間分布差異指數(shù)，HI=(%LAA上葉-%LAA下葉)/(%LAA上葉+%LAA下葉)，范圍為-1～+1；定義%LAA上葉為右肺上葉(right upper lobe, RUL)、中葉(right middle lobe, RML)及左肺上葉(left upper lobe, LUL)%LAA，即LAA%(RUL+RML+LUL)；%LAA下葉為右肺下葉(right lower lobe, RLL)和左肺下葉(left lower lobe, LLL)%LAA，即LAA%(RLL+LLL)。

根據(jù)文獻(xiàn)[7]方法對患者進(jìn)行分組，將總肺LAA%≤1%者歸入無肺氣腫組；總肺LAA%>1%者歸入肺氣腫組，其中HI>0者納入上葉肺氣腫為主亞組，HI≤0者納入下葉肺氣腫為主亞組。

圖1 COPD分析軟件自動測量各肺葉LAA%界面圖，閾值為-950 HU

表1 各肺葉LAA%與肺功能指標(biāo)相關(guān)性分析[r值(P值)]

表2 2組肺功能指標(biāo)(±s)

表2 2組肺功能指標(biāo)(±s)

組別FEV1%predFEV1/FVCFres(Hz)DLcoSB%pred肺氣腫組(n=74)49．15±18．3947．95±12．3419．75±6．1961．40±22．75 上葉肺氣腫為主亞組(n=45)51．46±19．4550．07±12．6319．12±6．3963．20±24．85 下葉肺氣腫為主亞組(n=29)45．58±16．2844．68±11．3320．74±5．8658．62±19．15無肺氣腫組(n=10)84．75±12．7866．94±6．8812．96±3．4497．78±11．51

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)分析軟件，以Spearman相關(guān)分析觀察各肺葉LAA%與肺功能指標(biāo)的相關(guān)性，r<0.3為存在弱相關(guān)，0.3～0.6為中等相關(guān)，>0.6～0.8為相關(guān)性較高，r>0.8為相關(guān)性很高。采用χ2檢驗(yàn)比較2亞組臨床嚴(yán)重程度，以獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)分析2組肺功能指標(biāo)差異。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

各肺葉LAA%與肺功能指標(biāo)相關(guān)性分析見表1。各肺葉LAA%均與DLcoSB%pred呈負(fù)相關(guān)；除RML外，其余肺葉LAA%均與FEV1%pred、FEV1/FVC呈負(fù)相關(guān)，與Fres呈正相關(guān)。

84例COPD中，49例為輕/中度，35例為重度/極重度。無肺氣腫組10例(10/84，11.90%)，均為輕/中度COPD；肺氣腫組74例(74/84，88.10%)，其中上葉肺氣腫為主亞組45例(45/84，53.57%)，輕/中度COPD占62.22%(28/45)，重度/極重度COPD占37.78%(17/45)；下葉肺氣腫為主亞組29例(29/84，34.52%)，輕/中度COPD占37.93%(11/29)，重度/極重度COPD占62.07%(18/29)；2亞組間臨床嚴(yán)重程度差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(χ2=4.17，P=0.041)。

2組肺功能指標(biāo)比較見表2。與無肺氣腫組相比，肺氣腫組Fres較高(t=-3.39,P=0.001)，F(xiàn)EV1%pred、FEV1/FVC及DLcoSB%pred均較低(t分別為5.92、7.28、8.09，P均<0.001)；下葉肺氣腫為主亞組FEV1%pred(t=2.01，P=0.042)及FEV1/FVC(t=2.15，P=0.035)均較上葉肺氣腫為主亞組降低，2亞組間Fres、DLcoSB%pred差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)。

3 討論

COPD以不完全氣流阻塞為特征，GOLD指南將其分為慢 性支氣管炎型和肺氣腫型[8]。MSCT可觀察COPD的不同表型，其對于肺氣腫改變、支氣管異常的評估及將COPD進(jìn)一步分成不同表型的研究是近年的熱點(diǎn)[9-11]。肺臟由5個肺葉組成，各肺葉均有獨(dú)立的支氣管血管系統(tǒng)來支持機(jī)械通氣及灌注等功能體系，但各肺葉的獨(dú)立性可能導(dǎo)致肺功能和肺氣腫分布關(guān)系和模式不同。由于結(jié)構(gòu)與功能密切相關(guān)[1，3，12]，故肺氣腫的空間分布可影響肺功能評估。目前對肺氣腫空間分布的研究[1，5，13]結(jié)果尚未統(tǒng)一，有研究[4，7]認(rèn)為肺氣腫以下肺葉為主或空間分布較均勻者肺功能較差，還有研究[14-15]認(rèn)為以上肺葉為主的肺氣腫與肺功能下降有關(guān)，提示肺氣腫的空間分布可影響肺功能，故分析肺氣腫的空間分布模式有助于精確診斷及制定個性化治療方案。

本研究中各肺葉LAA%均與DLcoSB%pred呈負(fù)相關(guān)；除RML外，余肺葉LAA%均與FEV1%pred、FEV1/FVC呈負(fù)相關(guān)，與Fres呈正相關(guān)，提示肺氣腫越重，肺功能越差，氣道阻力越大，這與COPD的病理生理改變相符。本研究中，右肺LAA%與肺功能指標(biāo)的r值絕對值均較左肺高，可能與右主支氣管自身形態(tài)粗而短、走行較陡直的解剖特點(diǎn)有關(guān)[16]；%LAA下葉與FEV1%pred(r=-0.69)、FEV1/FVC(r=-0.65)呈較高度負(fù)相關(guān)，與Engel等[17]的研究結(jié)果相符，提示氣流受限更易受肺下葉影響，這是由于人在坐位或站位時，肺上下葉的重力不同，肺下葉氣道在呼氣時關(guān)閉相對較早；%LAA上葉與DLcoSB%pred(r=-0.65)呈較高度負(fù)相關(guān)，與Nakano等[18]研究吻合，其認(rèn)為嚴(yán)重肺氣腫患者，由于肺下葉氣流受限，快速呼出的氣體里可能含大量肺下葉氣體，故推測嚴(yán)重肺氣腫患者肺的彌散能力可能受肺上葉的影響更大。Bastos等[5]研究表明，缺氧可能導(dǎo)致下葉為主的肺氣腫。推測通氣/灌注值差異也可能與肺氣腫有關(guān)，略占主導(dǎo)地位的下葉血氧過低，通氣/灌注值下降，肺氣腫更重；氣流受限受下葉影響可能更明顯，而彌散能力可能更易受上葉影響。

Bastos等[5]發(fā)現(xiàn)小面積的肺氣腫主要集中在上葉。Tanabe等[4]發(fā)現(xiàn)以下葉為主的肺氣腫患者肺功能更差。本研究中無肺氣腫組均為輕/中度COPD患者，上葉肺氣腫為主亞組中輕/中度COPD患者占62.22%，下葉肺氣腫為主亞組中重度/極重度COPD患者占62.07%，且下葉肺氣腫為主亞組FEV1%pred、FEV1/FVC較上葉肺氣腫為主亞組均更低(P均<0.05)，提示下葉肺氣腫為主患者肺功能更差，臨床嚴(yán)重程度更重，急性加重次數(shù)更多。Demeo等[19]還發(fā)現(xiàn)特定基因(如MMP-9、EPHXl、GSTPl)與上葉為主肺氣腫相關(guān)，提示肺氣腫分布的多樣性還涉及形態(tài)學(xué)和遺傳學(xué)等多學(xué)科。

本研究的不足：樣本量較少，結(jié)果可能存在偏倚；對于肺氣腫分布較均勻的患者是否有更好的分組方法仍有待探索。

綜上所述，肺氣腫空間分布的不同可影響肺功能及臨床嚴(yán)重程度，下葉肺氣腫為主患者肺功能相對較差，臨床嚴(yán)重程度更重。

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