CT影像學(xué)評估對慢阻肺急性加重頻繁住院的預(yù)測能力探討

胡瑞雪 戴鋼 梅曉冬

慢性阻塞性肺疾病急性加重期(AECOPD)是慢性阻塞性肺疾病(簡稱慢阻肺)病程發(fā)展中的一個重要事件。頻繁急性加重的發(fā)生使患者生活質(zhì)量更差，肺功能下降的速度更快，在未來伴有急性加重、心肌梗死、腦血管事件和死亡的風(fēng)險(xiǎn)也會相應(yīng)增加[1-2]。而頻繁住院會給患者帶來極大的疾病負(fù)擔(dān)，因此，預(yù)測并降低急性加重住院的頻率和嚴(yán)重程度是COPD管理的一項(xiàng)重要目標(biāo)。多層螺旋CT容積掃描和薄層重建技術(shù)，獲得的肺和氣道成像接近其解剖形態(tài)，能夠反映肺部病理形態(tài)變化[3-4]。在本研究中，評估多層螺旋CT定量指標(biāo)預(yù)測AECOPD患者住院的風(fēng)險(xiǎn)，并探討導(dǎo)致頻繁住院的影響因素。

資料與方法

一、一般資料

本研究經(jīng)中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)附屬第一醫(yī)院(安徽省立醫(yī)院)倫理委員會批準(zhǔn)(編號：2021-RE-108)，回顧性分析2019年6月至2021年3月在中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)附屬第一醫(yī)院(安徽省立醫(yī)院)就診的AECOPD患者的臨床資料。共納入140例患者，納入標(biāo)準(zhǔn)為臨床診斷明確的慢性阻塞性肺疾病并伴有急性加重。慢阻肺的診斷是由呼吸科醫(yī)師根據(jù)臨床表現(xiàn)(包括慢性和進(jìn)行性呼吸困難、咳嗽、咳痰)和既往吸入支氣管擴(kuò)張劑后FEV1/FVC<0.70的肺活量測定異常病史確定的。病人因咳嗽、咳痰或呼吸困難等加重而接受門診或者住院治療。排除標(biāo)準(zhǔn):1)多層螺旋CT圖像質(zhì)量差；2)肺癌病史；3)有肺部切除等肺部外科手術(shù)史；4)胸畸形、肺不張、大量胸腔積液、肺間質(zhì)纖維化、支氣管哮喘、肺結(jié)核等影響肺功能的肺部疾病；5)肺部重度感染及肺實(shí)變；6)急性肺栓塞或肺梗死；7)具有職業(yè)性粉塵接觸史。

二、方法

1 臨床資料及分組 收集年齡、性別、吸煙史、體重指數(shù)(BMI)和過去一年急性加重住院次數(shù)等資料。這些數(shù)據(jù)是當(dāng)患者在門診或住院時(shí)獲得的。將140例患者根據(jù)就診前一年內(nèi)因慢性阻塞性肺疾病急性加重而住院的次數(shù)分為兩組:門診組(前一年沒有因?yàn)榧毙约又囟≡菏?及住院組(前一年有急性加重住院史)。

2 CT掃描定量數(shù)據(jù)的采集與處理 患者在門診或入院時(shí)接受了多層螺旋CT掃描。醫(yī)院采用64排容積CT掃描(美國GE多層螺旋探測器掃描儀)，由專業(yè)的肺部影像科技術(shù)人員對患者的肺部進(jìn)行掃描。受試者取仰臥位，雙臂抬起，頭部向前。在其吸氣結(jié)束時(shí)行肺尖至肺底的全肺掃描。采用標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)核算法連續(xù)重建圖像，層厚為1 mm(重疊0.625 mm)。本研究調(diào)出每位患者的肺部CT圖像數(shù)據(jù)。將圖像在GE工作站(AW4.6)上傳輸?shù)紾E Thoracic VCAR自動分析軟件中。在這項(xiàng)研究中,根據(jù)以往的研究方法[5-6]，選取了具有代表性的4支支氣管作為靶支氣管,分別是右肺上葉尖段(RB1),右肺下葉后基底段(RB10),左肺上葉尖段(LB1)和左肺下葉后基底段(LB10)。根據(jù)軟件提供成像技術(shù)對圖像進(jìn)行后處理。軟件將根據(jù)選擇的段支氣管自動生成靶支氣管的曲面重建圖像(圖1A)。將軟件提供的測量尺移動到需要測量的位置，軟件會自動分析計(jì)算靶支氣管短軸圖像的WA%和WT/D。這些分析是自動生成的，并且可以垂直于此位置的氣道長軸位(圖1B)。通過自動分割和閾值成像(上限-300HU，下限-1024HU)技術(shù)確定掃描得到的圖像數(shù)據(jù)，確定CT衰減值在-950 HU以下的肺容積百分比(圖1C)為%LAA，表示為肺氣腫的程度。分別記錄左右肺和全肺%LAA。以%LAA≥10%為COPD肺氣腫的閾值。資料的獲取是在1名放射科主任醫(yī)師的指導(dǎo)下，由1名呼吸內(nèi)科醫(yī)生和1名放射科醫(yī)生在雙盲情況下獨(dú)立完成測量的,并取平均值作為最終結(jié)果。

圖1 COPD患者GE Thoracic VCAR軟件支氣管以及肺氣腫圖像及參數(shù)測量。A:右肺下葉后基底段支氣管的支氣管樹曲面重建圖像；B:右肺下葉后基底段支氣管局部圖；C:吸氣圖像上CT衰減值低于-950 HU(%LAA-950)的肺體積的百分比，藍(lán)色表示不同肺葉肺氣腫分布情況。

三、數(shù)據(jù)分析

結(jié) 果

一、人口基線資料

140名受試者中有52人為門診患者，88人為前一年有過一次或多次住院的住院患者。在住院患者中，2次及以上的頻繁住院人數(shù)為56人。上一年因急性加重而住院的平均次數(shù)為1.38次。門診患者與住院患者在性別(男：94.2%vs84.1%,P>0.05)、吸煙指數(shù)(36.90±29.03vs32.86±27.29,P>0.05)、體重指數(shù)(BMI)(22.12±2.93vs21.35±3.95,P>0.05)方面差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，兩組患者之間年齡的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(68.21±9.01vs74.98±8.64,P<0.001)，住院患者的年齡較大。

二、WA%、WT/D和%LAA的比較

如圖2所示,與門診患者相比,住院患者的WA%、WT/D在右肺上葉、右肺下葉、左肺上葉、左肺下葉支氣管的值均高于門診組(P<0.001)。在兩組CT掃描的吸氣量之間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義情況下，住院患者%LAA高于門診組(P<0.001)(表1)。%LAA≥10%作為變量是因?yàn)槠涫禽p度或以上肺氣腫的診斷標(biāo)準(zhǔn)[7]。在所有受試者中，%LAA≥10%的肺氣腫患者在住院1次及以上住院組中為57人(64.8%)，在門診組中為22人(42.3%),兩組間差異存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)(見圖2)。

圖2 門診和住院患者的WA%、WT/D和%LAA的差異。兩組間的WA%、WT/D和%LAA的差異有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)。門診患者和住院患者的吸氣量差異不顯著。***P<0.001；ns: P>0.05

表1 兩組患者CT定量指標(biāo)的比較

三、頻繁住院相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)因素

進(jìn)一步選擇AECOPD患者之間具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的數(shù)據(jù),3個變量被納入到Logistic回歸分析模型中，即%LAA(≥10%)、RB1WA%和RB1 WT/D，將是否頻繁住院(住院次數(shù)≥2次)設(shè)置為因變量。參考既往研究，選擇右上葉支氣管作為小氣道的代表測量部位[8]。使用逐步分析發(fā)現(xiàn)，變量%LAA≥10%與頻繁住院有獨(dú)立相關(guān)性，其他變量均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表2)。

表2 與頻繁住院相關(guān)的邏輯回歸分析

討 論

通過CT檢查評估肺氣腫是否可以作為頻繁住院的預(yù)測因素尚沒有研究結(jié)論。在這項(xiàng)回顧性研究中，通過多層螺旋CT定量指標(biāo)證實(shí)肺氣腫和小氣道病變的嚴(yán)重程度與AECOPD患者住院有關(guān)。與住院次數(shù)為0次的門診患者相比，因急性加重而住院1次及以上的患者肺氣腫、氣道壁厚度的CT測量值變化更加明顯。這項(xiàng)結(jié)果表明肺氣腫和小氣道病變與AECOPD患者住院方面具有相關(guān)性。說明因AECOPD而住院的患者表現(xiàn)有更加明顯的肺氣腫以及小氣道管壁增厚。進(jìn)一步分析顯示預(yù)測頻繁住院的風(fēng)險(xiǎn)因素中，%LAA≥10%患者更容易頻繁住院，這也證明了在COPD患者疾病進(jìn)展更重時(shí)，肺氣腫相對于小氣道的病變而言，更能夠描述疾病的嚴(yán)重程度。

慢阻肺與支氣管炎及肺氣腫之間密切相關(guān)，其中肺氣腫是肺終末細(xì)支氣管遠(yuǎn)端出現(xiàn)的異常持久的擴(kuò)張[9]。而CT定量分析技術(shù)可以直觀的表現(xiàn)出支氣管及肺氣腫的形態(tài)變化[10]。為探討影響住院的因素，本研究比較了門診組和住院組。根據(jù)分析顯示，兩組間WA%、WT/D、%LAA差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這些結(jié)果表明了WA%、WT/D和%LAA與AECOPD的住院有關(guān)。WA%和WT/D是評估COPD氣道病理改變嚴(yán)重程度的有效變量，COPD患者其疾病的進(jìn)展與氣道壁管壁增厚或者重塑過程密切相關(guān)。WA%和WT/D的值越大，氣道狹窄和氣道重塑的情況更嚴(yán)重，氣道病理變化也更嚴(yán)重[11-12]。而%LAA的值越高，肺氣腫嚴(yán)重程度更高，肺實(shí)質(zhì)破壞越重[13]。因此，本研究的結(jié)果證明氣道重塑以及肺實(shí)質(zhì)病變與引起AECOPD患者住院相關(guān)。進(jìn)一步分析顯示更頻繁住院因素中，%LAA≥10%有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。這表明導(dǎo)致急性加重的因素中，氣道重塑不如肺氣腫病變重要。既往的分析模型計(jì)算出支氣管壁厚度每增加1mm，COPD患者每年的急性加重率增加1.84倍，但該研究也指出僅在較低水平的肺氣腫時(shí)，支氣管壁厚度的影響才會體現(xiàn)出來[5]。在該研究中通過對肺氣腫使用了適度的閾值(低于-950 HU的肺衰減面積≥10%)。當(dāng)肺氣腫占主導(dǎo)地位時(shí)，氣道的改變不如肺氣腫改變重要。這項(xiàng)結(jié)果也證明了肺氣腫嚴(yán)重程度對于AECOPD患者頻繁住院的預(yù)測能力，其不僅可以影響慢阻肺急性加重的次數(shù)[14]，也可以作為慢阻肺急性加重住院和頻繁住院的預(yù)測因子。

慢阻肺的嚴(yán)重程度是根據(jù)FEV1占預(yù)計(jì)值百分比(FEV1%pred)評估的[15]。然而，不同體型，不同年齡的人其FEV1值之間可能存在著明顯的差異[16]。GOLD 3級或4級(氣流受限重度或極重度)是一種高危狀態(tài)，但國外有研究[17]認(rèn)為氣流受限與急性加重頻率并無明顯的線性關(guān)系，處于GOLD 3級或以上的患者中有近40%不出現(xiàn)急性加重,而GOLD 2級患者中卻有20%出現(xiàn)頻繁的急性加重，這些研究結(jié)果表明僅依靠肺功能本身尚難以充分描述疾病的復(fù)雜性。在該研究中發(fā)現(xiàn)肺氣腫對于住院和頻繁住院都有一定的預(yù)測價(jià)值，且定量CT掃描時(shí)能夠清晰的反應(yīng)患者肺氣腫的嚴(yán)重程度，不受患者體型、年齡等因素的影響，那么對于評估患者疾病嚴(yán)重程度以及預(yù)測急性加重的風(fēng)險(xiǎn)因素都具有一定的意義。

本研究存在一定的局限性。首先，本調(diào)查為回顧性研究，過去一年住院次數(shù)的收集可能存在回憶偏倚。然而，正如先前的研究表明的那樣，這種誤差在統(tǒng)計(jì)分析中并不顯著[5]。其次，為保證數(shù)據(jù)的完整性，最終選擇的數(shù)據(jù)樣本量相對較小，在對患者的隨訪方面，本研究缺乏對患者未來5年的跟蹤隨訪。第三，多層螺旋CT定量肺氣腫指標(biāo)通常包括平均肺密度、肺氣腫指數(shù)、低端百分位數(shù)等指標(biāo)。在本研究中，只選擇了%LAA作為代表。此外，CT檢查多為患者急性加重就診時(shí)獲得，可能某種程度上因?yàn)闅獾兰毙匝装Y，患者的氣道壁厚度有變化而影響氣管壁測量數(shù)據(jù)的變化，這些可能的影響因素提示需要進(jìn)一步的前瞻性研究。