CT定量分析胸大肌面積和密度在老年慢性阻塞性肺疾病中的應用價值

王亞林 裔傳華 張靜 朱慕云

慢阻肺是一種進行性的氣道、肺泡和微血管炎癥性疾病，以不可逆的氣流受限為特征。我國60歲及以上的人群中，慢阻肺的患病率已高達15%,成為威脅老年人身體健康的常見慢性疾病之一[1]。作為老年慢阻肺患者獨立易患因素，增齡還會使患者合并肌肉逐漸萎縮、軀體功能下降，包括呼吸肌功能的生理性下降，從而影響其肺功能及生活質量[2]。據報道，慢阻肺患者的胸大肌、肋間肌、豎脊肌的CT橫截面積及去脂肪質量(FFM)與呼吸道癥狀、疾病嚴重程度和預后顯著相關，而且骨骼肌的喪失是慢阻肺患者死亡率的一個強有力的預測因子[3- 4]。本研究旨在探討定量分析胸大肌面積(PMcsa)和胸大肌密度(PMD)對老年慢阻肺患者肺功能的影響。

資料與方法

一、一般資料

搜集2019年6月到2020年12月在我院就診的179例穩定期慢阻肺患者，所有患者行胸部CT檢查、肺功能檢查，并記錄所有相關數據和病史記載。

納入標準: (1) 年齡≥60歲，符合《2019年慢性阻塞性肺疾病診斷、治療及預防全球策略》診斷標準[5]; (2) 慢阻肺患者均處于病情穩定期，即臨床癥狀穩定或輕微;

排除標準:(1)4周內出現慢阻肺急性加重; (2)合并其他肺部疾病, 如: 支氣管擴張、肺間質疾病、活動性肺結核、胸腔積液、肺占位、肺不張、 肺切除術、胸廓畸形等，無重癥肌無力等肌肉相關疾病; (3)合并嚴重肝腎功能障礙、嚴重心腦疾病、精神及認知功能障礙、交流障礙等。

二、儀器與方法

1 胸部CT掃描及分析：采用 Philips Brilliance 64 排螺旋CT在患者深吸氣末掃描，掃描范圍肺尖至肺底。掃描參數: 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。胸部CT應用縱隔窗進行分析，在胸部CT單層橫斷面，主動脈弓上方分析胸大肌。在圖像上識別左右胸大肌，手動勾畫選定胸大肌的邊緣，軟件自動計算ROI的面積，即胸大肌的橫截面積(PMcsa)，將其除以身高的平方(m2)即胸大肌指數(PMI)，同時測量平均CT值，并手動勾畫胸大肌偽彩(見圖1)。詳細記錄兩邊胸大肌橫斷面積和左右胸大肌總的橫斷面積，并將兩側胸大肌的平均CT值相加取其平均值。

圖1 男73歲，紅色為胸大肌偽彩標記

2 肺功能測量：采用德國耶格公司生產的 Master Screen Diffusion肺功能儀行肺功能檢查，記錄的主要參數為 FEV1，FVC和FEV1%pred。測量肺功能之前進行身高體重測量，測量的受試者必須穿著薄衣服、去掉所有首飾、鞋子等。身高測量誤差小于1 mm，體重測量誤差小于0.1kg。2004 WHO規定體重指數(BMI)是用體重(kg)數除以身高平方(m2)得出的數字。

三、統計學方法

結 果

一、一般資料結果

共179例患者，其中男性144例，女性35例。總體平均年齡為(71.63±6.70)歲，其中男性平均年齡為(71.88±6.53)歲，女性平均年齡為(70.63±7.39)歲。與女性患者相比，男性患者的胸大肌面積、密度、胸大肌指數、用力肺活量、體表面積較大，有吸煙傾向(見表1)。

表1 不同性別慢阻肺患者的一般臨床資料

不同等級慢阻患者之間的年齡、男女比例、吸煙包年差異無統計學意義,隨著GOLD分級的升高，患者體重指數有下降趨勢。體重減輕是慢阻肺患者常見的全身表現，被認為是患者死亡率的一個強有力的預測因子，適當增加體重可能改善其呼吸困難癥狀及生活質量[4](見表2)。

表2 各等級慢阻肺患者一般臨床資料

二、慢阻肺患者肺功能與CT定量指標差異

單因素方差分析顯示，各GOLD分組間的PMcsa及PMD差異均有統計學意義。進一步采用LSD法進行組間兩兩比較，GOLD1組和GOLD3、GOLD4組的PMD差異有統計學意義(P<0.05)，各組間兩兩比較PMcsa、PMI差異均有統計學意義(P<0.05)。即患者的PMcsa、PMI隨著GOLD分級的升高而降低(見表3)。

表3 慢阻肺患者肺功能與CT定量指標差異

三、胸大肌面積及密度與患者一般特點的相關性分析

FEV1%pred、FEV1、FVC均與胸大肌面積呈明顯正相關，年齡與胸大肌面積具有負相關性，身高、體重、體表面積與胸大肌面積具有正相關性，然而，BMI與胸大肌面積無明顯相關性(P>0.05)(見表4)。FEV1%pred、FEV1、FVC均與胸大肌面積具有正相關性。BMI、年齡均與胸大肌密度具有負相關性。體重、體表面積與胸大肌密度，無明顯相關性(見表4)。

表4 PMcsa及PMD與患者一般特點的相關性分析

四、慢阻肺患者胸大肌面積與肺功能指標的回歸分析

FEV1%pred=16.925+(1.949×PMcsa)，斜率的95%CI為1.565～2.332，P<0.001；FEV1= 0.845+(0.032×PMcsa)，斜率的95%CI為0.022L～0.042L，P<0.001，進一步多元線性回歸分析結果(見表5)。

表5 胸大肌面積與一般特點的多變量回歸分析

五、胸大肌面積與胸大肌密度、體表面積、FEV1%pred均有顯著相關性，散點圖(見圖2～4)。

圖2 胸大肌面積與FEV1%pred的關系

圖3 胸大肌面積與密度的關系

圖4 胸大肌面積與體表面積的關系

討 論

慢阻肺的特征是持續的呼吸道癥狀和進行性氣流受限，與肺部對香煙、煙霧等有害氣體或有害顆粒的異常炎癥反應有關。長期的慢性氣道炎癥引起氣道重塑、氣道阻力增加，導致呼吸做功增多，耗氧量增加，最終造成患者呼吸肌疲勞、肺功能下降[6]。同時由于增齡、缺乏鍛煉等因素出現的骨骼肌質量下降和功能障礙，使老年慢阻肺患者更容易產生衰弱，并出現許多諸如呼吸短促、肌肉無力、營養不良等肺內外癥狀。

近年來，CT成像在提高診斷、確定表型、預測疾病進展和預后等方面發揮了重要作用[7]。在呼吸醫學方面，Bak等評估了胸肌面積和胸肌密度對慢阻肺嚴重程度和縱向肺功能變化的影響。他們發現CT衍生參數與基線肺功能和肺氣腫的嚴重程度相關[8]。Kim等發現，單個層面CT圖像上的胸大肌橫截面積與BIA測定的全身骨骼肌質量(SMM)呈中度相關，認為該方法可在臨床上廣泛用于評估SMM，無需額外的輻射暴露或花費[9]。McDonald等人評估了胸肌面積與慢阻肺發病率之間的相關性。他們發現CT衍生的胸肌面積是慢阻肺相關結果的重要預測指標，較小的胸肌面積與嚴重的氣流受限、較低的生活質量和運動能力下降顯著相關[10]。

研究還發現慢阻肺患者氣流受限與肌肉脂肪浸潤有關，Park等人利用CT直方圖分析對肋間肌和背闊肌進行定量測量，提示肌內脂肪浸潤，且與慢阻肺患者氣流受限有關[11]。從本質上講，在骨骼肌中可以識別出兩種具有不同功能的脂肪貯庫[12]：(1)肌間脂肪是指位于肌肉下方以及肌肉群之間和內部可見的細胞外脂肪組織；(2)脂肪在肌細胞內的滲透(稱為肌內脂肪或肌內脂質)，代表了在肌肉中用作能量的微觀脂質滴。骨骼肌中異位脂肪沉積，隨著年齡的增長而逐漸增加，并且似乎與肌肉減少癥具有協同作用[13]。胸部CT可以識別女性中包括乳腺組織在內的身體組成的性別差異，低肌肉密度反映了富含脂質的骨骼肌，提示脂肪浸潤增加，這與衰弱、殘疾增加和身體功能下降有關[14-15]。

本研究結果發現，慢阻肺患者的胸大肌面積隨GOLD分級的升高而降低(P<0.01)，并與年齡呈明顯負相關。胸大肌面積與FEV1%pred呈顯著中等正相關(r=0.589，P<0.01)，并且各GOLD分級組的平均CT值差異有統計學意義(P<0.05)，與Bak等[8, 10]的研究結果一致，提示慢阻肺患者胸大肌面積及密度與其氣流受限有關，有望通過胸部肌群的鍛煉來改善肺功能。此外，本研究結果還顯示，胸大肌平均 CT 值與 GOLD 分級呈顯著負相關(r=-0.353，P<0.01)，提示慢阻肺患者的GOLD分級越高，其胸大肌的脂肪浸潤程度越重，后者間接反應氣流受限的程度。老年女性患者平均CT值比老年男性患者的胸大肌密度低(P<0.01)，提示老年女性慢阻肺患者的胸大肌可能發生脂肪浸潤更嚴重，還須進一步研究證實。

綜上所述，慢阻肺患者胸大肌面積及密度與肺功能參數具有線性相關，二者的變化能間接反映患者氣流受限的嚴重程度。常規胸部CT檢查衍生的胸大肌面積及密度是一種可重復測量的方法，無需額外的輻射暴露或花費，不僅可以評估慢阻肺患者肺部病變情況，而且有望通過分析胸大肌，了解慢阻肺的嚴重程度以及評估全身肌肉衰減情況，從而早發現，早干預，減少患者急性加重，提高生活質量。