AECOPD患者胸部高分辨率CT檢查圖像肺血管參數變化及其與肺功能、短期預后的關系

張志平，王耀東，葉珣

蘇州市立醫院，江蘇蘇州215000

慢性阻塞性肺疾病(COPD)是以呼吸癥狀持續存在、氣流受限不完全可逆、病程進行性發展為主要特征的呼吸系統疾病[1]。流行病學調查結果[2]顯示，我國40歲以上人群中COPD發病率約為8.2%，并有逐年上升趨勢。COPD急性加重期(AECOPD)是指病毒性或者細菌性感染誘使COPD患者短期內咳嗽、咳痰、氣促等呼吸系統癥狀加重，同時伴有肺功能損傷加重和嚴重的炎癥反應[3,4]。AECOPD患者病情較重，治療不及時易出現呼吸衰竭，嚴重者可致患者死亡。研究[5]顯示，AECOPD患者病死率高達11%～24%，病情嚴重者6個月內再次住院率超過50%。AECOPD的病理學改變主要是肺血管病變，組織缺氧刺激肺血管收縮，同時肺實質破壞并降低肺彈性回縮力，使肺泡與小氣道附著分離，引起肺氣腫壓迫小血管，出現肺動脈高壓及肺動脈增寬[6,7]。研究[8]顯示，高分辨率CT(HRCT)通過對肺部進行掃描可以顯示肺內細微的組織形態學改變，且能定量測量肺氣道壁的厚度以及支氣管壁厚度。AECOPD患者胸部HRCT檢測的肺血管參數主要為肺小血管總橫截面積/肺野總面積(%CSA<5)和肺動脈/主動脈最大直徑(PA/A)。目前關于肺血管參數%CSA<5和PA/A在AECOPD患者病情進展中的作用報道較少。本研究觀察了AECOPD患者胸部HRCT檢查圖像肺血管參數變化，并分析其與肺功能、短期預后的關系，現將結果報告如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2016年1月～2019年6月蘇州市立醫院收治的AECOPD患者113例，記為AECOPD組，其中男69例、女44例，年齡39～77(61.02±5.87)歲，體質量指數(BMI)(23.51±1.55)kg/m2。納入標準：①患者有COPD病史，入院時伴有典型臨床癥狀如咳嗽咳痰、呼吸困難、喘息在短期內急性加重，胸部CT、肺功能測定以及動脈血氣分析等綜合確診為AECOPD，并符合“COPD診斷、處理及預防全球策略”[9]中有關AECOPD診斷標準；②患者發病至入院時間<24 h；③患者年齡≥18歲；④患者入院前未服用糖皮質激素、白三烯代謝藥物等可能影響本研究結果的藥物；⑤患者臨床病歷資料完整。排除標準：①心臟功能不全及肝腎功能障礙的患者；②孕婦及哺乳期的女性患者；③急、慢性感染性疾病患者；④自身免疫性疾病患者；⑤伴有間質性肺病、肺炎、肺膿腫、肺結核、肺動脈高壓、肺栓塞等肺部疾病的患者；⑥支氣管擴張及支氣管哮喘患者；⑦惡性腫瘤、血液系統疾病、精神疾病患者。同期隨機選取40例COPD穩定期(SCOPD)患者和40例體檢健康者，分別記為SCOPD組、對照組。SCOPD組患者男23例、女17例，年齡(62.24±5.69)歲，BMI(23.28±1.67)kg/m2。對照組男18例、女22例，年齡(59.37±6.35)歲，BMI(22.95±1.72)kg/m2。三組性別、年齡、BMI等基線資料具有可比性(P均>0.05)。本研究經倫理委員會批準同意,納入者或其家屬知情同意。

1.2 兩組胸部HRCT檢查及肺血管參數測算 AECOPD患者入院后采用飛利浦64層CT(PHILIPS brilliance)和飛利浦256層CT(PHILIPS brilliance iCT)行胸部HRCT掃描，SCOPD組和對照組于入組時接受胸部HRCT掃描。患者保持仰臥位，吸氣后屏氣開始掃描。掃描參數設置為平均管電壓120 kV、管徑120 ma、重建層厚度1 mm。掃描主要選擇上肺野(主動脈弓上緣1 cm水平)、中肺野(隆突下1 cm水平)、下肺野(右下肺靜脈下1 cm)3個層面。使用Image J 1.51軟件對掃描圖像進行分析，測量橫截面積<5 mm2(CSA<5)的肺小血管總橫截面積、肺野總面積，計算%CSA<5；測量左右肺動脈分叉處的主肺動脈直徑(PA)、升主動脈最大直徑(A)，計算PA/A。

1.3 兩組肺功能觀察 采用ELITE型肺功能儀器測定各組肺功能指標，作為評估病情嚴重程度指標，包括第1秒用力呼氣容積(FEV1)、用力肺活量(FVC)、第1秒用力呼氣容積占用力肺活量的百分比(FEV1/FVC)。

1.4 AECOPD患者隨訪及預后評估 對AECOPD患者進行隨訪，記錄患者入院28 d的短期預后情況，終點事件為患者死亡。根據住院患者入院28 d的預后情況，將患者分為存活組(92例)和死亡組(21例)，觀察兩組肺血管參數變化。

2 結果

2.1 兩組HRCT檢查圖像肺血管參數比較 AECOPD組%CSA<5、PA/A分別為0.51%±0.16%、1.05±0.09，SCOPD組%CSA<5、PA/A分別為0.62%±0.12%、0.89±0.03，對照組%CSA<5、PA/A分別為0.70%±0.15%、0.77±0.10，組間相比，P均<0.05。

2.2 兩組肺功能指標比較 AECOPD組FEV1、FVC、FEV1/FVC分別為(1.21±0.31)L、(2.37±0.36)L、51.24%±6.79%，SCOPD組FEV1、FVC、FEV1/FVC分別為(1.76±0.27)L、(2.89±0.41)L、62.75%±7.24%，對照組FEV1、FVC、FEV1/FVC分別為(2.19±0.28)L、(3.55±0.37)L、81.60%±7.08%，組間相比，P均<0.05。

2.2 AECOPD組CT檢查圖像肺血管參數與肺功能指標相關性 AECOPD患者肺血管參數%CSA<5與FEV1、FVC、FEV1/FVC呈正相關關系(r分別為0.736、0.721、0.755，P均<0.05)，AECOPD患者肺血管參數PA/A與FEV1、FVC、FEV1/FVC呈負相關關系(r分別為-0.622、-0.693、-0.643，P均<0.05)。

2.3 存活組與死亡組AECOPD患者CT檢查圖像肺血管參數比較 存活組%CSA<5、PA/A分別為0.53%±0.14%、0.95±0.08，死亡組%CSA<5、PA/A分別為0.39%±0.16%、1.16±0.10，兩組相比，P均<0.05。

2.4 CT檢查圖像肺血管參數對AECOPD患者短期預后的預測價值 %CSA<5預測AECOPD患者短期預后的曲線下面積(AUC)為0.883(95%CI為0.828～0.938)，取截斷值為0.47%時，%CSA<5預測AECOPD患者短期預后的靈敏度和特異度分別為89%、72%；PA/A預測AECOPD患者短期預后的AUC為0.864(95%CI為0.805～0.923)，取截斷值為1.09時，PA/A預測AECOPD患者短期預后的靈敏度和特異度分別為87%、74%；%CSA<5聯合PA/A預測AECOPD患者短期預后的AUC為0.941(95%CI為0.905～0.976)，%CSA<5聯合PA/A預測AECOPD患者短期預后的靈敏度和特異度分別為91%、82%。

3 討論

COPD是威脅人類健康的重大公共衛生問題，隨著空氣污染以及人口老齡化加劇，其發病率逐年上升，預計到2030年，COPD將成為全球第四大導致患者死亡的病因[10]。煙霧、有害氣體、病原微生物等誘因可致COPD病情呈急性進行性加重而進展為AECOPD，患者再住院率高、預后差、病死率高[11]。目前，臨床主要結合急性加重病史、COPD評估測試評分、呼吸困難指數評分及肺功能檢查等評估患者病情，但各種手段均存在一定局限性。研究[12]顯示，急性加重病史由于部分患者的臨床癥狀在發病初期隱匿而無法判斷，COPD評估測試評分以及呼吸困難指數評分結果易受主觀影響而存在誤差，肺功能檢查依賴于患者的密切配合，若患者依從性差則難以準確判斷其真實病情。

AECOPD病理生理學改變包括肺血管病變和肺實質破壞，患者不同程度炎癥反應及長期缺氧等累及肺血管而加重氣道損傷，引起肺血管重塑和肺血管收縮，最終導致肺小血管橫截面積縮窄，占肺野總面積比例降低；反復炎癥反應損傷肺實質，降低肺彈性回縮力和破壞肺泡與小氣道的附著，最終導致肺氣腫[9,13,14]。隨著電子信息技術的快速發展，HRCT在臨床應用迅速普及，HRCT具有組織分辨率高且掃描速度快的特點，對肺部的組織細微結構可清晰顯影，在短時間內即可得到清晰度高、質量佳的肺組織細微結構影像[15]。報道[16]顯示，HRCT對COPD具有較高的早期診斷價值。肺小血管在臨床上定義為單支橫截面積<5 mm2(CSA<5)的肺血管[17]，而HRCT可以清晰顯影肺小血管結構。研究[18]顯示，CSA<5占肺野總面積的比值(%CSA<5)與COPD患者肺動脈壓力、肺功能、癥狀評分及肺血管血流灌注等密切相關，還可作為評估SCOPD患者病情嚴重性的重要指標。PA/A可反映肺部結構改變，COPD患者病情進展可致肺動脈增寬和肺動脈高壓，導致PA/A比值增大，而慢性阻塞性肺疾病全球倡議指南(GOLD)指出[9]，PA/A>1可增加患者急性加重風險。關于肺血管參數%CSA<5和PA/A在AECOPD患者病情進展中的作用，目前相關報道還較少。

本研究結果顯示，COPD患者肺血管參數%CSA<5降低、PA/A升高，并且AECOPD患者%CSA<5低于SCOPD患者、PA/A高于SCOPD患者。我們分析，可能是因為SCOPD患者肺局部血管因炎癥反應和缺氧，刺激肺小血管痙攣和受壓、管壁重塑，最終導致管壁增厚和管腔狹窄，同時長期缺氧和炎癥還可增加血管阻力而產生肺動脈高壓，最終導致肺動脈增寬[19]。AECOPD患者因病毒或者細菌性感染引發全身炎癥反應，以及缺氧酸中毒等使肺小血管痙攣收縮加劇，因而肺血管病理學改變更為顯著[20]。本研究中，AECOPD患者FEV1、FVC、FEV1/FVC均低于SCOPD患者和健康體檢者，SCOPD患者上述肺功能指標低于健康體檢者，提示SCOPD患者存在不同程度阻塞性肺通氣障礙，AECOPD患者病情更嚴重。進一步采用Pearson積矩相關分析后發現，AECOPD患者%CSA<5與肺功能指標呈正相關性，PA/A與肺功能指標呈負相關性，提示早期評估CT肺血管參數%CSA<5、PA/A可輔助臨床評估AECOPD患者病情嚴重性，從而指導臨床制定干預措施。Takayanagi等[21]證實，早期評估并根據肺小血管病變情況糾正酸中毒、低氧和炎癥反應等，可顯著改善肺小血管形態，避免肺小血管結構不可逆性病變，改善AECOPD患者預后。

本研究對入院后的AECOPD患者定期隨訪，發現28 d后依然存活的患者CT肺血管參數%CSA<5高于死亡患者、PA/A低于死亡患者，提示%CSA<5、PA/A可反映AECOPD患者短期預后，證實肺血管病理改變越明顯則患者病情越嚴重，患者預后越差。繪制ROC評估%CSA<5、PA/A預測AECOPD患者短期預后的價值，結果證實兩個指標均能有效預測患者預后，并且聯合預測價值更高，AUC為0.941，靈敏度和特異度分別為91%、82%。

綜上所述，AECOPD患者胸部HRCT肺血管參數%CSA<5降低、PA/A升高，二者與AECOPD患者肺功能有關，%CSA<5聯合PA/A可預測AECOPD患者短期預后。胸部HRCT肺血管參數%CSA<5、PA/A可反映AECOPD患者肺小血管病理性改變，也可以評估患者病情嚴重程度和短期預后，早期聯合檢測可輔助臨床制定針對性治療方案改善患者病情和提高預后。本研究為單中心小樣本量研究，需要開展多中心前瞻性隊列研究進一步研究其在AECOPD發病過程中的臨床價值。