AECOPD患者胸部高分辨率CT检查图像肺血管参数变化及其与肺功能、短期预后的关系

张志平，王耀东，叶珣

苏州市立医院，江苏苏州215000

慢性阻塞性肺疾病(COPD)是以呼吸症状持续存在、气流受限不完全可逆、病程进行性发展为主要特征的呼吸系统疾病[1]。流行病学调查结果[2]显示，我国40岁以上人群中COPD发病率约为8.2%，并有逐年上升趋势。COPD急性加重期(AECOPD)是指病毒性或者细菌性感染诱使COPD患者短期内咳嗽、咳痰、气促等呼吸系统症状加重，同时伴有肺功能损伤加重和严重的炎症反应[3,4]。AECOPD患者病情较重，治疗不及时易出现呼吸衰竭，严重者可致患者死亡。研究[5]显示，AECOPD患者病死率高达11%～24%，病情严重者6个月内再次住院率超过50%。AECOPD的病理学改变主要是肺血管病变，组织缺氧刺激肺血管收缩，同时肺实质破坏并降低肺弹性回缩力，使肺泡与小气道附着分离，引起肺气肿压迫小血管，出现肺动脉高压及肺动脉增宽[6,7]。研究[8]显示，高分辨率CT(HRCT)通过对肺部进行扫描可以显示肺内细微的组织形态学改变，且能定量测量肺气道壁的厚度以及支气管壁厚度。AECOPD患者胸部HRCT检测的肺血管参数主要为肺小血管总横截面积/肺野总面积(%CSA<5)和肺动脉/主动脉最大直径(PA/A)。目前关于肺血管参数%CSA<5和PA/A在AECOPD患者病情进展中的作用报道较少。本研究观察了AECOPD患者胸部HRCT检查图像肺血管参数变化，并分析其与肺功能、短期预后的关系，现将结果报告如下。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选取2016年1月～2019年6月苏州市立医院收治的AECOPD患者113例，记为AECOPD组，其中男69例、女44例，年龄39～77(61.02±5.87)岁，体质量指数(BMI)(23.51±1.55)kg/m2。纳入标准：①患者有COPD病史，入院时伴有典型临床症状如咳嗽咳痰、呼吸困难、喘息在短期内急性加重，胸部CT、肺功能测定以及动脉血气分析等综合确诊为AECOPD，并符合“COPD诊断、处理及预防全球策略”[9]中有关AECOPD诊断标准；②患者发病至入院时间<24 h；③患者年龄≥18岁；④患者入院前未服用糖皮质激素、白三烯代谢药物等可能影响本研究结果的药物；⑤患者临床病历资料完整。排除标准：①心脏功能不全及肝肾功能障碍的患者；②孕妇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伴有间质性肺病、肺炎、肺脓肿、肺结核、肺动脉高压、肺栓塞等肺部疾病的患者；⑥支气管扩张及支气管哮喘患者；⑦恶性肿瘤、血液系统疾病、精神疾病患者。同期随机选取40例COPD稳定期(SCOPD)患者和40例体检健康者，分别记为SCOPD组、对照组。SCOPD组患者男23例、女17例，年龄(62.24±5.69)岁，BMI(23.28±1.67)kg/m2。对照组男18例、女22例，年龄(59.37±6.35)岁，BMI(22.95±1.72)kg/m2。三组性别、年龄、BMI等基线资料具有可比性(P均>0.05)。本研究经伦理委员会批准同意,纳入者或其家属知情同意。

1.2 两组胸部HRCT检查及肺血管参数测算 AECOPD患者入院后采用飞利浦64层CT(PHILIPS brilliance)和飞利浦256层CT(PHILIPS brilliance iCT)行胸部HRCT扫描，SCOPD组和对照组于入组时接受胸部HRCT扫描。患者保持仰卧位，吸气后屏气开始扫描。扫描参数设置为平均管电压120 kV、管径120 ma、重建层厚度1 mm。扫描主要选择上肺野(主动脉弓上缘1 cm水平)、中肺野(隆突下1 cm水平)、下肺野(右下肺静脉下1 cm)3个层面。使用Image J 1.51软件对扫描图像进行分析，测量横截面积<5 mm2(CSA<5)的肺小血管总横截面积、肺野总面积，计算%CSA<5；测量左右肺动脉分叉处的主肺动脉直径(PA)、升主动脉最大直径(A)，计算PA/A。

1.3 两组肺功能观察 采用ELITE型肺功能仪器测定各组肺功能指标，作为评估病情严重程度指标，包括第1秒用力呼气容积(FEV1)、用力肺活量(FVC)、第1秒用力呼气容积占用力肺活量的百分比(FEV1/FVC)。

1.4 AECOPD患者随访及预后评估 对AECOPD患者进行随访，记录患者入院28 d的短期预后情况，终点事件为患者死亡。根据住院患者入院28 d的预后情况，将患者分为存活组(92例)和死亡组(21例)，观察两组肺血管参数变化。

2 结果

2.1 两组HRCT检查图像肺血管参数比较 AECOPD组%CSA<5、PA/A分别为0.51%±0.16%、1.05±0.09，SCOPD组%CSA<5、PA/A分别为0.62%±0.12%、0.89±0.03，对照组%CSA<5、PA/A分别为0.70%±0.15%、0.77±0.10，组间相比，P均<0.05。

2.2 两组肺功能指标比较 AECOPD组FEV1、FVC、FEV1/FVC分别为(1.21±0.31)L、(2.37±0.36)L、51.24%±6.79%，SCOPD组FEV1、FVC、FEV1/FVC分别为(1.76±0.27)L、(2.89±0.41)L、62.75%±7.24%，对照组FEV1、FVC、FEV1/FVC分别为(2.19±0.28)L、(3.55±0.37)L、81.60%±7.08%，组间相比，P均<0.05。

2.2 AECOPD组CT检查图像肺血管参数与肺功能指标相关性 AECOPD患者肺血管参数%CSA<5与FEV1、FVC、FEV1/FVC呈正相关关系(r分别为0.736、0.721、0.755，P均<0.05)，AECOPD患者肺血管参数PA/A与FEV1、FVC、FEV1/FVC呈负相关关系(r分别为-0.622、-0.693、-0.643，P均<0.05)。

2.3 存活组与死亡组AECOPD患者CT检查图像肺血管参数比较 存活组%CSA<5、PA/A分别为0.53%±0.14%、0.95±0.08，死亡组%CSA<5、PA/A分别为0.39%±0.16%、1.16±0.10，两组相比，P均<0.05。

2.4 CT检查图像肺血管参数对AECOPD患者短期预后的预测价值 %CSA<5预测AECOPD患者短期预后的曲线下面积(AUC)为0.883(95%CI为0.828～0.938)，取截断值为0.47%时，%CSA<5预测AECOPD患者短期预后的灵敏度和特异度分别为89%、72%；PA/A预测AECOPD患者短期预后的AUC为0.864(95%CI为0.805～0.923)，取截断值为1.09时，PA/A预测AECOPD患者短期预后的灵敏度和特异度分别为87%、74%；%CSA<5联合PA/A预测AECOPD患者短期预后的AUC为0.941(95%CI为0.905～0.976)，%CSA<5联合PA/A预测AECOPD患者短期预后的灵敏度和特异度分别为91%、82%。

3 讨论

COPD是威胁人类健康的重大公共卫生问题，随着空气污染以及人口老龄化加剧，其发病率逐年上升，预计到2030年，COPD将成为全球第四大导致患者死亡的病因[10]。烟雾、有害气体、病原微生物等诱因可致COPD病情呈急性进行性加重而进展为AECOPD，患者再住院率高、预后差、病死率高[11]。目前，临床主要结合急性加重病史、COPD评估测试评分、呼吸困难指数评分及肺功能检查等评估患者病情，但各种手段均存在一定局限性。研究[12]显示，急性加重病史由于部分患者的临床症状在发病初期隐匿而无法判断，COPD评估测试评分以及呼吸困难指数评分结果易受主观影响而存在误差，肺功能检查依赖于患者的密切配合，若患者依从性差则难以准确判断其真实病情。

AECOPD病理生理学改变包括肺血管病变和肺实质破坏，患者不同程度炎症反应及长期缺氧等累及肺血管而加重气道损伤，引起肺血管重塑和肺血管收缩，最终导致肺小血管横截面积缩窄，占肺野总面积比例降低；反复炎症反应损伤肺实质，降低肺弹性回缩力和破坏肺泡与小气道的附着，最终导致肺气肿[9,13,14]。随着电子信息技术的快速发展，HRCT在临床应用迅速普及，HRCT具有组织分辨率高且扫描速度快的特点，对肺部的组织细微结构可清晰显影，在短时间内即可得到清晰度高、质量佳的肺组织细微结构影像[15]。报道[16]显示，HRCT对COPD具有较高的早期诊断价值。肺小血管在临床上定义为单支横截面积<5 mm2(CSA<5)的肺血管[17]，而HRCT可以清晰显影肺小血管结构。研究[18]显示，CSA<5占肺野总面积的比值(%CSA<5)与COPD患者肺动脉压力、肺功能、症状评分及肺血管血流灌注等密切相关，还可作为评估SCOPD患者病情严重性的重要指标。PA/A可反映肺部结构改变，COPD患者病情进展可致肺动脉增宽和肺动脉高压，导致PA/A比值增大，而慢性阻塞性肺疾病全球倡议指南(GOLD)指出[9]，PA/A>1可增加患者急性加重风险。关于肺血管参数%CSA<5和PA/A在AECOPD患者病情进展中的作用，目前相关报道还较少。

本研究结果显示，COPD患者肺血管参数%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。我们分析，可能是因为SCOPD患者肺局部血管因炎症反应和缺氧，刺激肺小血管痉挛和受压、管壁重塑，最终导致管壁增厚和管腔狭窄，同时长期缺氧和炎症还可增加血管阻力而产生肺动脉高压，最终导致肺动脉增宽[19]。AECOPD患者因病毒或者细菌性感染引发全身炎症反应，以及缺氧酸中毒等使肺小血管痉挛收缩加剧，因而肺血管病理学改变更为显著[20]。本研究中，AECOPD患者FEV1、FVC、FEV1/FVC均低于SCOPD患者和健康体检者，SCOPD患者上述肺功能指标低于健康体检者，提示SCOPD患者存在不同程度阻塞性肺通气障碍，AECOPD患者病情更严重。进一步采用Pearson积矩相关分析后发现，AECOPD患者%CSA<5与肺功能指标呈正相关性，PA/A与肺功能指标呈负相关性，提示早期评估CT肺血管参数%CSA<5、PA/A可辅助临床评估AECOPD患者病情严重性，从而指导临床制定干预措施。Takayanagi等[21]证实，早期评估并根据肺小血管病变情况纠正酸中毒、低氧和炎症反应等，可显著改善肺小血管形态，避免肺小血管结构不可逆性病变，改善AECOPD患者预后。

本研究对入院后的AECOPD患者定期随访，发现28 d后依然存活的患者CT肺血管参数%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患者短期预后，证实肺血管病理改变越明显则患者病情越严重，患者预后越差。绘制ROC评估%CSA<5、PA/A预测AECOPD患者短期预后的价值，结果证实两个指标均能有效预测患者预后，并且联合预测价值更高，AUC为0.941，灵敏度和特异度分别为91%、82%。

综上所述，AECOPD患者胸部HRCT肺血管参数%CSA<5降低、PA/A升高，二者与AECOPD患者肺功能有关，%CSA<5联合PA/A可预测AECOPD患者短期预后。胸部HRCT肺血管参数%CSA<5、PA/A可反映AECOPD患者肺小血管病理性改变，也可以评估患者病情严重程度和短期预后，早期联合检测可辅助临床制定针对性治疗方案改善患者病情和提高预后。本研究为单中心小样本量研究，需要开展多中心前瞻性队列研究进一步研究其在AECOPD发病过程中的临床价值。