肺低衰減區(qū)比例及胸大肌參數(shù)評(píng)估老年慢性阻塞性肺疾病患者肺通氣功能受損的臨床研究

王亞林，張靜，朱慕云

慢性阻塞性肺疾?。ㄒ韵潞?jiǎn)稱慢阻肺）是一種以持續(xù)的呼吸道癥狀和氣流受限為特征的慢性小氣道炎癥性疾病，常表現(xiàn)為肺含氣量增多和靜息期耗能增加［1］。增齡作為老年慢阻肺患者獨(dú)立易患因素，會(huì)使患者合并肌肉萎縮、軀體功能下降，包括呼吸肌的生理性功能下降，進(jìn)一步影響其肺功能及生活質(zhì)量［2］。CT 定量技術(shù)可反映老年慢阻肺患者肺低衰減區(qū)比例（LAA%）、胸大肌參數(shù)及脂肪浸潤(rùn)情況，且以上指標(biāo)與肺通氣功能參數(shù)具有良好的相關(guān)性［3-4］。本研究旨在通過(guò)LAA%及胸大肌參數(shù)來(lái)評(píng)估老年慢阻肺患者肺通氣功能的受損程度，為早期發(fā)現(xiàn)及診斷慢阻肺提供臨床依據(jù)。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象 選取2019 年12 月至2021 年6 月在揚(yáng)州大學(xué)附屬蘇北人民醫(yī)院就診并完成胸部CT 及肺功能檢查的270例穩(wěn)定期慢阻肺患者為研究對(duì)象。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）年齡≥60 歲，符合《2019 年慢性肺疾病診斷、治療及預(yù)防全球策略解讀》［1］中關(guān)于慢阻肺的診斷標(biāo)準(zhǔn)；（2）慢阻肺患者均處于病情穩(wěn)定期，即臨床癥狀穩(wěn)定或輕微。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）4 周內(nèi)出現(xiàn)慢阻肺急性加重者；（2）合并其他肺部疾病者，如：支氣管擴(kuò)張、肺間質(zhì)疾病、活動(dòng)性肺結(jié)核、胸腔積液、肺占位、肺不張、肺切除術(shù)、胸廓畸形等；（3）合并慢性肌肉骨骼疾病、重癥肌無(wú)力等肌肉相關(guān)疾病者；（4）臨床相關(guān)資料不完善者。本研究經(jīng)揚(yáng)州大學(xué)附屬蘇北人民醫(yī)院倫理審批（2022ky116）。

1.2 方法

1.2.1 肺功能測(cè)量及分組 采用德國(guó)耶格公司生產(chǎn)的Master Screen Diffusion 肺功能儀行肺功能檢查，記錄的主要參數(shù)為第1 秒用力呼氣容積（FEV1）、FEV1占預(yù)計(jì)值百分比（FEV1%pred）、用力肺活量（FVC）。根據(jù)GOLD 分級(jí)分為FEVl%pred ≥80%為輕度（GOLD Ⅰ級(jí)） 組，50%～＜80% 為中度（GOLD Ⅱ級(jí)） 組，30%～＜50%為重度（GOLD Ⅲ級(jí)）組，F(xiàn)EVl%pred＜30%為極重度（GOLD Ⅳ級(jí)）組。

1.2.2 資料收集 收集患者的臨床資料，包括性別、年齡、體質(zhì) 指數(shù)（BMI）、吸煙量、PMcsa、PMI、PMD、FEV1%pred、FEV1、FVC、肺體積和右、左、總肺LAA%。

1.2.3 胸部CT 掃描 CT 檢查均采用Philips Brilliance 64 排螺旋CT 設(shè)備，在患者深吸氣末掃描。掃描參數(shù)：管電流200 mAs，管電壓120 kV，重組層厚1 mm，重組間隔0.625 mm，矩陣512×512。

1.2.4 胸大肌參數(shù) 在軸向CT 圖像上識(shí)別主動(dòng)脈弓的上緣，然后向肺尖滾動(dòng)以識(shí)別主動(dòng)脈弓上方的第一個(gè)軸向圖像，手動(dòng)勾畫選定左、右胸大肌的邊緣，軟件自動(dòng)計(jì)算感興趣區(qū)域（ROI）的面積，即胸大肌面積（PMcsa），將其除以身高的平方（m2）即為胸大肌指數(shù)（PMI），用于校正身高對(duì)PMcsa 的影響；同時(shí)自動(dòng)測(cè)量出CT 值，將兩側(cè)胸大肌的平均CT 值相加取其平均值，即胸大肌密度（PMD）?；颊逤T 圖像上胸大肌參數(shù)情況見(jiàn)圖1。

圖1 4例男性COPD 患者的胸大肌參數(shù)情況Figure 1 Pectoralis major parameters in 4 male patients of COPD

1.2.5 肺體積及LAA%的測(cè)量 選擇相應(yīng)胸部CT 圖像的1 mm 薄層序列，運(yùn)用Thoracic VCAR 模塊中的肺實(shí)質(zhì)分析選項(xiàng)對(duì)患者的薄層序列圖像進(jìn)行三維重建，用密度屏蔽法分別對(duì)圖像的低密度衰減區(qū)（low attenuation areas，LAA）進(jìn)行定量評(píng)估。評(píng)估時(shí)肺部視圖上的氣道樹被移除，設(shè)置肺視圖中CT 值低于-950 HU 的LAA 范圍為彩色圖像［5］，電腦自動(dòng)統(tǒng)計(jì)右、左肺及整個(gè)肺的體積信息，各肺葉LAA 占肺體積的百分比即LAA%。患者CT 圖像上LAA%情況見(jiàn)圖2。

圖2 2例男性患者LAA%情況Figure 2 LAA% in 2 male patients of COPD

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 26.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以（±s）表示，多組間比較采用單因素方差分析，組間兩兩比較采用LSD-t 檢驗(yàn)；非正態(tài)分布的計(jì)量資料以M（P25，P75）表示，多組間比較采用Mann-Whitney U 檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料以相對(duì)數(shù)表示，多組間比較采用χ2檢驗(yàn)。采用Pearson 相關(guān)分析及多元線性回歸分析探究LAA%、胸大肌參數(shù)與肺功能的關(guān)系。應(yīng)用受試者工作特征曲線（ROC 曲線）評(píng)價(jià)PMcsa 及LAA%對(duì)老年慢阻肺患者FEV1%pred＜50% 及FEV1%pred＜80% 的預(yù)測(cè)價(jià)值。以P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般情況比較 四組慢阻肺患者的性別、年齡、吸煙量比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。四組患者BMI 比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；其中GOLD Ⅰ級(jí)組BMI 高于GOLD Ⅲ級(jí)組和GOLD Ⅳ級(jí)組，GOLD Ⅱ級(jí)組BMI 高于GOLD Ⅳ組，GOLD Ⅲ組高于GOLD Ⅳ組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見(jiàn)表1。

2.2 胸大肌參數(shù)比較 四組PMcsa、PMI、PMD 比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。其中GOLD Ⅰ級(jí)組PMD 均高于GOLD Ⅲ級(jí)組、GOLD Ⅳ級(jí)組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；GOLD Ⅰ級(jí)組PMcsa、PMI 均高于GOLD Ⅱ級(jí)組、GOLD Ⅲ級(jí)組、GOLD Ⅳ級(jí)組，GOLD Ⅱ級(jí)組PMcsa、PMI 均高于GOLD Ⅲ級(jí)組、GOLD Ⅳ級(jí)組，GOLD Ⅲ級(jí)組PMcsa、PMI 均高于GOLD Ⅳ級(jí)組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見(jiàn)表1。

2.3 肺通氣功能、LAA% 及肺體積比較 四組FEV1%pred、FEV1、FVC、左 肺LAA%、右 肺LAA%、總肺LAA%比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；其中GOLD Ⅰ級(jí) 組FEV1%pred、FEV1、FVC高于GOLDⅡ級(jí)組、GOLD Ⅲ級(jí)組、GOLD Ⅳ級(jí)組，GOLD Ⅱ級(jí)組FEV1、FVC 均高于GOLD Ⅲ級(jí)組、GOLD Ⅳ級(jí)組，GOLD Ⅲ級(jí)組FEV1、FVC 均高于GOLD Ⅳ級(jí)組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。GOLD Ⅰ級(jí)組左肺LAA%、右肺LAA%、總肺LAA%低于GOLD Ⅱ級(jí)組、GOLD Ⅲ級(jí)組、GOLD Ⅳ級(jí)組，GOLD Ⅱ級(jí)組左肺LAA%、右肺LAA%、總肺LAA%低于GOLD Ⅲ級(jí)組、GOLD Ⅳ級(jí)組，GOLD Ⅲ級(jí)組左肺LAA%、右肺LAA%、總肺LAA%低于GOLD Ⅳ級(jí)組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。各組的肺體積比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），見(jiàn)表1。

表1 不同分級(jí)慢阻肺患者臨床資料比較Table 1 Comparison of clinical data of patients with different grades of COPD

2.4 相關(guān)性分析 FEV1%pred、FEV1、FVC均與PMcsa、PMI、PMD 呈正相關(guān)（P＜0.05）。FEV1%pred、FEV1與右肺LAA%、左肺LAA%、總肺LAA%呈負(fù)相關(guān)（P＜0.05）。FVC 與LAA%無(wú)直線相關(guān)關(guān)系（P＞0.05），見(jiàn)表2。

表2 胸大肌參數(shù)及肺低衰減區(qū)比例與肺功能的相關(guān)性分析Table 2 Correlation analysis of pectoralis major muscle parameters，low attenuation area ratio and lung function

2.5 多元線性回歸分析 以FEV1%pred（賦值：實(shí)測(cè)值）為因變量，以性別（賦值：男=0，女=1）及Pearson 相關(guān)分析中有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的變量（賦值為實(shí)測(cè)值）為自變量，進(jìn)行多元線性回歸分析結(jié)果顯示，F(xiàn)EV1%pred=35.519+10.215×性別-0.698× 總肺LAA%+1.506×PMcsa（R2=0.338），性 別、總 肺LAA%、PMcsa 是FEV1%pred 的影響因素（P＜0.05），見(jiàn)表3。

表3 COPD 患者PMcsa 和LAA%與肺功能指標(biāo)的多元線性回歸分析（調(diào)整后的R2=0.338）Table 3 Multiple linear regression analysis of PMcsa，LAA% and lung function indicators in COPD patiens

2.6 PMcsa 及LAA%對(duì)肺功能的預(yù)測(cè)價(jià)值 各指標(biāo)預(yù)測(cè)FEV1%pred＜50%，F(xiàn)EV1%pred＜80%的最佳截?cái)嘀?、靈敏度和特異度見(jiàn)表4 和表5。男性患者右肺LAA%、左肺LAA%、總肺LAA%、PMcsa 預(yù)測(cè)FEV1%pred＜50%的ROC 曲線下面積（AUC）分別為0.832、0.827、0.834、0.809，靈敏度分別為0.841，0.833、0.807、0.667；女性患者右肺LAA%、左肺LAA%、總肺LAA%、PMcsa預(yù)測(cè)FEV1%pred＜50%的AUC分別為0.844、0.801、0.845、0.839，靈敏度分別為0.792、0.625、0.792、0.769；男性患者右肺LAA%、左肺LAA%、總肺LAA%、PMcsa預(yù)測(cè)FEV1%pred＜80%的AUC分別為0.830、0.815、0.831、0.844，靈敏度分別為0.861、0.873、0.887、0.667；女性患者右肺LAA%、左肺LAA%、總肺LAA%、PMcsa預(yù)測(cè)FEV1%pred＜80%的AUC分別為0.805、0.817、0.807、0.846，靈敏度分別為0.897、0.825、0.882、0.755，見(jiàn)圖3、圖4。

圖3 不同性別PMcsa 及LAA%預(yù)測(cè)FEV1%pred＜50%的ROC 曲線Figure 3 ROC curve of PMcsa and low attenuation area ratio in predicting outcome of FEV1%pred＜50%

圖4 不同性別PMcsa 及LAA%預(yù)測(cè)FEV1%pred＜80%的ROC 曲線Figure 4 ROC curve of PMcsa and low attenuation area ratio in predicting outcome of FEV1%pred＜80%

表4 不同性別患者PMcsa 及LAA%對(duì)肺功能FEV1%pred＜50%的預(yù)測(cè)效能Table 4 Efficacy of PMcsa and low attenuation area ratio in predicting FEV1% pred＜50% in patients of different genders

表5 不同性別患者PMcsa 及LAA%對(duì)肺功能FEV1%pred＜80%的預(yù)測(cè)效能Table 5 Efficacy of PMcsa and low attenuation area ratio in predicting FEV1% pred＜80% in patients of different genders

3 討論

目前，肺功能檢查仍是評(píng)估及判斷慢阻肺患者氣流受限的“金標(biāo)準(zhǔn)”。但我國(guó)超過(guò)70%的早期慢阻肺患者（GOLD Ⅰ級(jí)和GOLD Ⅱ級(jí)）沒(méi)有或極少數(shù)出現(xiàn)臨床癥狀［6］，且大量基層醫(yī)院不具備肺功能檢查的條件，

全國(guó)范圍內(nèi)的慢阻肺抽樣調(diào)查結(jié)果顯示，僅有6.5%的人先前接受過(guò)肺功能檢查［7］。特別是老年慢阻肺患者，在進(jìn)行常規(guī)肺功能檢查時(shí)常因?yàn)槔斫饫щy、配合不佳以及身體衰弱、牙齒脫落等，不能很好地完成肺功能檢查，造成老年慢阻肺患者肺功能指標(biāo)評(píng)估的誤差，存在一定的局限性［7-8］。因此單靠肺功能檢測(cè)已不能滿足對(duì)慢阻肺的病情評(píng)估、早期診斷。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，以及人工智能分析軟件的應(yīng)用，CT 檢查在提高老年慢阻肺患者診斷、確定表型、預(yù)測(cè)疾病進(jìn)展和預(yù)后等方面發(fā)揮了重要作用［9-10］。通過(guò)胸部CT 圖像定量測(cè)定LAA%，不但可以明確疾病分布和位置的詳細(xì)空間信息，且不受個(gè)體因素的影響，對(duì)肺氣腫的早期發(fā)現(xiàn)和診斷、疾病進(jìn)展監(jiān)測(cè)和個(gè)體化治療有重要意義［11］。另外，胸部CT還可以同時(shí)顯示肌肉衰減、脂肪浸潤(rùn)情況，國(guó)外學(xué)者發(fā)現(xiàn)CT 衍生的PMcsa 和PMD 與基線肺功能、呼吸道癥狀、生活質(zhì)量、全身骨骼肌質(zhì)量（SMM）和肺氣腫的嚴(yán)重程度顯著相關(guān)，低肌肉密度反映了富含脂質(zhì)的骨骼肌，提示脂肪浸潤(rùn)增加［12-13］。

本研究結(jié)果顯示，PMcsa、PMD 與FEV1%pred 呈正相關(guān)，隨著GOLD 分級(jí)升高而降低。提示PMcsa 和PMD 與氣流受限程度有關(guān)，隨著GOLD 分級(jí)的升高患者肌肉萎縮及脂肪浸潤(rùn)逐漸加重，這與BAK 等［3］的研究一致。肌肉功能障礙包括肌肉無(wú)力和肌肉質(zhì)量的凈損失，是老年慢阻肺患者發(fā)病率和死亡率的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子，與患者運(yùn)動(dòng)耐力息息相關(guān)。約36%的慢阻肺患者存在肌肉質(zhì)量下降，35%的慢阻肺患者出現(xiàn)明顯體質(zhì)量下降，具體取決于所研究的人群［14］。多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，進(jìn)行吸氣肌訓(xùn)練（IMT）可以改善慢阻肺患者吸氣肌力量、6分鐘步行試驗(yàn)（6MWD）、呼吸道癥狀和肺功能，且對(duì)更嚴(yán)重的慢阻肺患者有益程度更大［15-16］。在單層軸向軸CT 圖像上，PMcsa 與骨骼肌總質(zhì)量顯著相關(guān)，是患者死亡的一個(gè)強(qiáng)有力的預(yù)測(cè)因子［13］。CT 對(duì)老年慢阻肺患者骨骼肌的綜合評(píng)估是一種有吸引力的方法。對(duì)于發(fā)生肌肉萎縮的老年慢阻肺患者，有望通過(guò)胸部肌群的鍛煉來(lái)改善肺通氣功能。

本研究結(jié)果顯示LAA%與FEV1%pred 呈負(fù)相關(guān)，隨著GOLD 分級(jí)的升高，LAA%逐漸增加（調(diào)整年齡、性別因素后），與以往的研究結(jié)果基本一致［17-18］。蘭長(zhǎng)青等［19］納入80例慢阻肺患者，其中男73例、女7例，年齡36～84 歲，平均年齡（67±9）歲，發(fā)現(xiàn)FEV1%pred 與總肺LAA%的相關(guān)系數(shù)為-0.457，低于本研究相關(guān)性結(jié)果，可能與納入患者年齡、性別差異有一定關(guān)系。GOLD 指出，慢阻肺患者在疾病早期就開(kāi)始出現(xiàn)氣體滯留（殘氣量增加），隨著氣流受限的逐漸加重，出現(xiàn)靜態(tài)過(guò)度充氣（總肺容量增加），后期呈現(xiàn)桶狀胸［20］。CELLI 等［21］發(fā)現(xiàn)，LAA%高的老年慢阻肺患者活動(dòng)耐力、FEV1、BMI 和FFMI（去脂體重指數(shù)）下降更快，急性加重次數(shù)、住院率和死亡率增加。早期識(shí)別LAA%高的老年慢阻肺患者，并進(jìn)行及時(shí)干預(yù)，可延緩肺組織的損傷，對(duì)改善呼吸功能及預(yù)后顯得至關(guān)重要。

本研究發(fā)現(xiàn)PMcsa 及LAA%對(duì)老年慢阻肺患者肺通氣功能受損嚴(yán)重程度有較好的預(yù)測(cè)價(jià)值。ROC曲線結(jié)果顯示，慢阻肺患者PMcsa 及LAA% 預(yù)測(cè)FEV1%pred＜50% 及FEV1%pred＜80% 的AUC 均大于0.8，具有較高的預(yù)測(cè)價(jià)值，有助于快速估計(jì)老年慢阻肺患者的肺通氣功能受損程度。對(duì)于有各種限制因素不能完成肺功能檢查的老年慢阻肺患者，可以通過(guò)PMcsa及LAA%評(píng)估患者的氣流受限程度屬于輕度、中度還是重度。多元線性回歸分析發(fā)現(xiàn)：LAA%每增加1 個(gè)單位，F(xiàn)EV1%pred 將減少0.698%；PMcsa 每增加1 cm2，F(xiàn)EV1%pred 將增加1.506%，但是此回歸模型只能解釋33.8%的FEV1%pred 變化，此模型未考慮氣道重塑、肺血管病變等的影響，也反映了老年慢阻肺病理變化的復(fù)雜性。后續(xù)研究需進(jìn)一步全面探討其他可能影響肺通氣功能變化的因素，構(gòu)建更加優(yōu)化、精準(zhǔn)的回歸模型，用來(lái)精確評(píng)估患者的肺通氣功能。

綜上所述，老年慢阻肺患者PMcsa、PMD 及LAA%與肺通氣功能受損具有相關(guān)性。基于常規(guī)胸部CT 衍生的胸大肌參數(shù)及LAA%具有可重復(fù)性，無(wú)需額外的輻射暴露或花費(fèi)，不僅可以評(píng)估慢阻肺患者肺部病變及肌肉衰減情況，而且可以通過(guò)分析胸大肌參數(shù)及LAA%評(píng)估慢阻肺患者呼吸氣流受限的嚴(yán)重程度，可作為慢阻肺早期篩查和嚴(yán)重程度評(píng)估的重要工具，從而達(dá)到早發(fā)現(xiàn)、早干預(yù)，減少急性加重，提高生活質(zhì)量的目的。

作者貢獻(xiàn)：王亞林設(shè)計(jì)研究方案、數(shù)據(jù)收集、統(tǒng)計(jì)學(xué)分析、論文撰寫；張靜進(jìn)行數(shù)據(jù)整理、統(tǒng)計(jì)學(xué)分析；朱慕云進(jìn)行研究命題的提出、設(shè)計(jì)以及經(jīng)費(fèi)支持。

本文無(wú)利益沖突。