CT肺密度和肺氣腫體積對(duì)肺癌患者術(shù)后肺功能及肺部并發(fā)癥的相關(guān)性分析

徐志富 張燕妮 沈占賢 王錫麗

肺癌是全球癌癥死亡的主要原因之一,手術(shù)切除是局限性肺癌患者的首選療法,對(duì)待手術(shù)患者進(jìn)行肺評(píng)估,可確定圍手術(shù)期并發(fā)癥風(fēng)險(xiǎn)[1]。美國(guó)胸科醫(yī)師學(xué)會(huì)的指南指出,肺癌患者應(yīng)在術(shù)前測(cè)量一秒鐘用力呼氣量(forced expiratory volume in one second,FEV1)和一氧化碳彌散量(diffusing capacity of carbon monoxide,DLCO)。如FEV1和DLCO≥預(yù)測(cè)值的60%,患者并發(fā)癥風(fēng)險(xiǎn)較低,如FEV1或DLCO<預(yù)測(cè)值的60%,建議通過(guò)定量肺部掃描或心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)進(jìn)一步評(píng)估[2]。肺氣腫在解剖學(xué)上定義為終末細(xì)支氣管遠(yuǎn)端空間的異常永久性擴(kuò)大,平均肺密度測(cè)定常用于評(píng)估慢性肺氣腫肺實(shí)質(zhì)破壞的程度和嚴(yán)重性[3]。研究顯示,CT肺密度測(cè)定和肺氣腫的組織學(xué)分級(jí)與肺癌肺葉切除術(shù)患者的肺功能變化有關(guān),肺氣腫程度較高的患者中,肺葉切除術(shù)后肺功能降低幅度更大[4-5]。本研究旨在探討CT肺密度和肺氣腫體積分析對(duì)肺癌患者術(shù)后肺功能及肺部并發(fā)癥的相關(guān)性。

資料與方法

一、一般資料

本研究為回顧性病例分析,選取2022年4月至2023年4月診治的肺癌患者。納入標(biāo)準(zhǔn):①年齡18～75歲。②經(jīng)病理診斷為原發(fā)性肺癌。③行手術(shù)切除治療。④臨床資料完整。排除標(biāo)準(zhǔn):①全肺切除術(shù)。②既往肺部手術(shù)史。③合并其他原發(fā)腫瘤者。④胸腔積液、肺段或肺葉肺不張、>3 cm的肺大皰、CT圖像顯示肺纖維化。共納入患者77例,其中男性54例(70.13%),女性23例(29.87%),年齡30～76歲,平均年齡(60.24±6.75)歲,腺癌49例,鱗狀細(xì)胞癌28例,腫瘤位于右肺上葉16例、中葉7例、下葉17例,左肺上葉21例、下葉16例,低分化13例、中分化19例、高分化45例,肺葉切除術(shù)40例(51.95%),肺部分切除術(shù)37例(48.05%)。吸煙者44例(57.14%),高血壓患者17例(22.08%)、冠心病患者8例(10.39%),糖尿病患者5例(6.49%)。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)(HB20201599),所有患者均簽署知情同意書(shū)。

二、計(jì)算機(jī)斷層掃描

增強(qiáng)CT胸部掃描使用64排螺旋CT進(jìn)行,靜脈注射造影劑后,在仰臥位吸氣結(jié)束時(shí)屏氣,期間掃描胸部區(qū)域。使用自動(dòng)推注跟蹤軟件在位于胸主動(dòng)脈上方的感興趣區(qū)域觸發(fā)閾值為100HU的圖像采集。使用OsiriX數(shù)字分析程序進(jìn)行肺密度和體積測(cè)量。根據(jù)預(yù)先確定的密度閾值,使用圖像分割軟件對(duì)肺實(shí)質(zhì)進(jìn)行分割。肺衰減閾值限制為-400～-1024 HU,用于排除肺部周?chē)能浗M織。衰減值小于-950HU的區(qū)域定義為功能不良的肺氣腫[6]。計(jì)算每個(gè)片段體積和密度的定量測(cè)量值,計(jì)算每例患者的肺氣腫體積和肺密度。

三、肺功能測(cè)試

肺功能檢查在術(shù)后1周時(shí)采用運(yùn)動(dòng)氣體代謝分析儀(MasterScreen CPX)測(cè)量FEV1、用力肺活量(forced vital capacity,FVC)、FEV1/FVC比率、最大呼氣中段流量(mean mid-expiratory flow between 75% and 25% of the FVC,MMEF25%-75%)、用力呼出50%肺活量時(shí)的平均呼氣流速(maximum expiratory flow at 50% ofthe FVC,MEF50%)、最大呼氣峰流速(peak expiratory flow,PEF)和用力呼氣時(shí)間(forced expiratory time,FET)、DLCO和肺泡容積校正的DLCO(DLCO/VA),所有肺功能數(shù)據(jù)均以患者年齡、性別和身高預(yù)測(cè)值的百分比表示。

四、結(jié)果定義

術(shù)后并發(fā)癥定義為手術(shù)后30天內(nèi)發(fā)生的并發(fā)癥。肺部并發(fā)癥包括:肺炎定義為>38°C的發(fā)熱持續(xù)48h,影像學(xué)顯示肺部炎癥改變,細(xì)菌培養(yǎng)陽(yáng)性。大葉性肺不張:胸片或支氣管鏡檢查發(fā)現(xiàn)的由于粘液堵塞引起的肺不張。胸腔積液:胸片或CT掃描顯示胸腔積液,需要胸腔置管。持續(xù)漏氣:術(shù)后肺部漏氣導(dǎo)致>7天的胸腔閉式引流。

五、統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

結(jié) 果

一、術(shù)前CT參數(shù)結(jié)果與術(shù)后肺功能測(cè)量值

77例患者FEV1%預(yù)測(cè)值:(72.73±11.61)%,FVC%預(yù)測(cè)值:(81.46±9.71)%,FEV1/FVC:(78.52±12.49)%,DLCO%預(yù)測(cè)值:(66.82±17.34)%,MMEF25%-75%預(yù)測(cè)值:(77.8±10.7)%,MEF50%預(yù)測(cè)值:(96.56±1.95)%,PEF%預(yù)測(cè)值:(94.64±18.32)%,FET:(96.71±16.93)S,DLCO/VA%預(yù)測(cè)值:(89.50±4.33)%?？偡稳萘?(4446.32±1672.76) cm3,右肺容積:(2309.43±912.33) cm3,左肺容積:(2136.83±848.92) cm3,肺氣腫體積所占比例:(5.27±1.49)%,肺密度:-(730.64±273.41)HU。

二、術(shù)前CT參數(shù)與術(shù)后肺功能測(cè)量值的相關(guān)性

術(shù)后FEV1%預(yù)測(cè)值、DLCO%預(yù)測(cè)值、FEV1/FVC、MMEF25%-75%預(yù)測(cè)值、MEF50%預(yù)測(cè)值和DLCO/VA%預(yù)測(cè)值與術(shù)前肺密度成正相關(guān),與術(shù)前肺氣腫體積顯著負(fù)相關(guān)(均P<0.05)。術(shù)后FVC%預(yù)測(cè)值和PEF%預(yù)測(cè)值與術(shù)前肺密度和肺氣腫體積無(wú)相關(guān)性(均P>0.05)(見(jiàn)表1)。

表1 術(shù)后肺功能測(cè)量值與術(shù)前CT參數(shù)的相關(guān)性

三、術(shù)前CT肺密度和肺氣腫體積的ROC曲線

共24例(31.17%)患者術(shù)后發(fā)生肺部并發(fā)癥:肺炎2例、肺葉不張8例、胸腔積液4例、持續(xù)漏氣10例。ROC曲線顯示肺密度的AUC為0.898(95%CI:0.810～0.985,P<0.001),臨界值為-787.5 HU,敏感度和特異度分別為86.96%和81.48%(kappa=0.682,P<0.001),陽(yáng)性預(yù)測(cè)值和陰性預(yù)測(cè)值分別為0.80(95%CI:0.659～0.896)和0.88(95%CI:0.750～0.950)。肺氣腫體積的AUC為0.878(95CI:0.776～0.980,P<0.001),臨界值為5.41%,敏感度和特異度分別為84.00%和80.00%(kappa=0.645,P<0.001),陽(yáng)性預(yù)測(cè)值和陰性預(yù)測(cè)值分別為0.81(95%CI:0.667～0.901)和0.83(95%CI:0.696～0.919)(見(jiàn)圖1)。

圖1 A:平均肺密度預(yù)測(cè)肺部并發(fā)癥的ROC曲線;B:肺氣腫體積預(yù)測(cè)肺部并發(fā)癥的ROC曲線

四、影響術(shù)后肺部并發(fā)癥的Logistic回歸分析

以性別(賦值:男=1,女=0)、年齡(實(shí)際值)、吸煙(賦值:是=1,否=0)、手術(shù)類(lèi)型(賦值:肺葉切除術(shù)=1,肺部分切除術(shù)=0)、病變位于上葉(賦值:是=1,否=0)、合并基礎(chǔ)疾病(賦值:是=1,否=0)、肺氣腫體積(賦值:>5.41%=1,<5.41%=0)和肺密度(賦值:<-787.5HU=1,>-787.5HU=0)為自變量,以是否發(fā)生肺部并發(fā)癥(賦值:是=1,否=0)為因變量,進(jìn)行Logistic回歸分析,將單因素分析中P<0.05的變量納入多因素分析,回歸方法為“進(jìn)入-條件”。結(jié)果顯示,術(shù)前肺氣腫體積>5.41%和肺密度<-787.5HU是術(shù)后肺部并發(fā)癥的獨(dú)立危險(xiǎn)因素(見(jiàn)表2)。

表2 影響術(shù)后肺部并發(fā)癥的單因素和多因素Logistic回歸分析

討 論

解剖性肺切除術(shù)是早期肺癌患者的唯一治愈性療法,術(shù)后肺部并發(fā)癥發(fā)生率為12%～50%,死亡率為2%～12%[7]。本研究中77例患者共24例術(shù)后發(fā)生肺部并發(fā)癥,肺部并發(fā)癥發(fā)生率31.17%,與上述研究結(jié)果相似。本研究排除了有肺部手術(shù)史和胸腔積液病史的患者,因?yàn)榇祟?lèi)患者會(huì)導(dǎo)致肺體積測(cè)量錯(cuò)誤。此外,由于限制性肺疾病的減容作用,有肺纖維化CT表現(xiàn)的患者也被排除在外。

肺癌患者中吸煙者和存在呼吸道疾病者比率較高,術(shù)前采取肺部評(píng)估,對(duì)患者進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分層具有重要意義[8]。肺氣腫的特征是末端細(xì)支氣管及遠(yuǎn)端氣道破壞,是肺癌患者常見(jiàn)的肺部合并癥,可在肺切除手術(shù)后引起肺部并發(fā)癥[9]。胸部CT是診斷肺癌分期和確定能否手術(shù)的主要方法,可以更準(zhǔn)確地反映功能肺組織的體積,在測(cè)定早期肺氣腫方面優(yōu)于肺活量檢查[10],研究表明,定量CT在預(yù)測(cè)術(shù)后肺功能方面比肺活量測(cè)量更加準(zhǔn)確,與灌注顯像具有良好的一致性[11]。肺氣腫在CT上表現(xiàn)為異常低衰減區(qū)域,不同研究的肺氣腫衰減閾值范圍為-900～-950 HU左右[12-13],Koo等[6]調(diào)查了進(jìn)行增強(qiáng)CT檢查的患者,發(fā)現(xiàn)-950 HU的衰減閾值與肉眼可見(jiàn)的肺氣腫有較強(qiáng)相關(guān)性,本研究中,所有患者均采用增強(qiáng)CT檢查,根據(jù)上述研究選擇-950 HU的肺衰減閾值來(lái)區(qū)分肺氣腫和正常肺實(shí)質(zhì),相關(guān)性分析顯示,術(shù)后FEV1%預(yù)測(cè)值、DLCO%預(yù)測(cè)值、FEV1/FVC、MMEF25%-75%預(yù)測(cè)值、MEF50%預(yù)測(cè)值和DLCO/VA%預(yù)測(cè)值與術(shù)前肺密度成正相關(guān),與術(shù)前肺氣腫體積成負(fù)相關(guān),多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn),術(shù)前肺氣腫體積和肺密度與術(shù)后FEV1和DLCO有顯著相關(guān)性[14-15]。

在CT圖像上,-400～-1024 HU的衰減值可限制周?chē)M織對(duì)肺實(shí)質(zhì)的影響[16-17]。Karimi等[18]研究了目前吸煙的慢性阻塞性肺疾病患者肺實(shí)質(zhì)炎癥的肺密度,將-750～-900 HU的區(qū)域代表正常范圍內(nèi)密度較高的肺組織,以量化肺部疾病的早期體征,該研究結(jié)果顯示,吸煙者比從不吸煙者的肺密度更大,吸煙者的肺密度與全身炎癥和支氣管肺泡灌洗液中細(xì)胞濃度的測(cè)量有關(guān)。本研究ROC曲線顯示,肺密度預(yù)測(cè)術(shù)后肺部并發(fā)癥的AUC為0.898,臨界值為-787.5 HU。肺氣腫體積預(yù)測(cè)術(shù)后肺部發(fā)病率的AUC為0.878,臨界值為5.41%,Logistic回歸顯示,肺氣腫體積>5.41%,肺密度<-787.5HU的患者術(shù)后肺部并發(fā)癥發(fā)生率較高。對(duì)于肺切除手術(shù)患者來(lái)說(shuō),持續(xù)漏氣會(huì)增加肺炎、膿胸的風(fēng)險(xiǎn),是導(dǎo)致住院時(shí)間延長(zhǎng)的常見(jiàn)術(shù)后并發(fā)癥,因住院時(shí)間過(guò)長(zhǎng)還可能增加血栓栓塞風(fēng)險(xiǎn)[19-20]。本研究有10例術(shù)后持續(xù)漏氣患者,占術(shù)后肺部并發(fā)癥的比率最高,這可能是因?yàn)榉螝饽[患者的潛在肺基質(zhì)在手術(shù)中更容易受到損傷,需要更長(zhǎng)的時(shí)間才能愈合,在肺氣腫體積較大、密度較低的患者中,這種并發(fā)癥顯著增加。

本研究樣本量較小,隊(duì)列主要由輕度至中度肺氣腫患者組成,可能不適用于患有嚴(yán)重疾病者,盡管排除了CT上有纖維化特征的患者,但可能無(wú)意中包括了有早期細(xì)微變化的纖維化肺病患者,并且本研究的相關(guān)性可能不適用于同時(shí)患有纖維化肺病的患者。此外,CT圖像采集是在吸氣結(jié)束屏氣時(shí)進(jìn)行的,但可能部分患者沒(méi)有或無(wú)法遵守,這會(huì)改變肺容量和密度的測(cè)量。肺密度和肺氣腫體積的測(cè)量值由CT掃描獲得,方便經(jīng)濟(jì),不需要修改檢查方案、額外暴露于電離輻射或增加掃描時(shí)間。綜上所述,術(shù)前CT肺密度和肺氣腫體積與肺癌患者術(shù)后肺功能相關(guān),肺氣腫體積>5.41%和肺密度<-787.5 HU是術(shù)后肺部并發(fā)癥的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。