胸部CT在慢性阻塞性肺疾病病情及合并症评估中的作用
胸部CT在慢性阻塞性肺疾病病情及合并症评估中的作用
慢性阻塞性肺疾病(COPD)是常见的呼吸系统疾病，常伴有多种合并症。合并症的发生显著降低COPD患者的生活质量，增加病死率和医疗费用。胸部CT作为常见的胸部影像学检查，不仅能评估COPD患者的气道结构变化、肺气肿程度以及急性加重风险，同时还能对COPD合并症进行早期评估，为患者的个体化治疗提供客观依据。本文就胸部CT在COPD病情及合并症评估中的作用进行综述。
COPD是一种以持续性呼吸道症状和持续性气流受限为临床特征的慢性气道炎症性疾病。这种炎症始于肺部，但可通过"溢出"机制导致全身系统性炎症反应，成为系统性疾病，出现相关的合并症。COPD的病情评估是根据临床症状、肺功能受损程度、急性加重风险和合并症等情况综合分析[1]。合并症是COPD重要的评估指标之一，合并症的存在会加重COPD患者的病情严重程度，导致致残率和病死率上升，并加重经济负担[2]。因此，准确评估COPD病情并及早发现COPD合并症，有助于进行早期干预和改善COPD患者的预后。计算机断层扫描(CT)的发展使CT扫描在COPD除肺癌之外的合并症评估中发挥了重要作用。本文就胸部CT在COPD病情及合并症的评估中的作用进行综述。
1 胸部CT对COPD病情的评估
1.1 胸部CT评估COPD患者的肺功能
传统的肺功能检查可评估气流受限及小气道功能，但肺功能检查受患者状态影响，且肺功能检测的敏感性相对较低，仅当肺组织破坏30%以上或小气道阻塞75%左右时才出现肺功能的异常。高分辨CT可以准确反映COPD的主要病理变化，包括肺气肿及大小气道的结构性改变。肺气肿在CT上显示为低密度区，在深吸气末及深呼气末进行全肺CT扫描，以CT值低于－910 HU或－950 HU占总肺面积的百分比(low lung area percentage，LAA%)来评估肺气肿比例，研究显示LAA%与第1秒用力呼气容积占预计值百分比(forced expiratory volume in the first second in percent predicted values，FEV1%pred)、FEV1/FVC及残气量/肺总量比值呈负相关，与6分钟步行距离、BODE指数(体质量指数、气流阻塞、呼吸困难和运动)呈正相关，即LAA%越大，患者肺功能越差，症状越重[3,4]。直径<2 mm的小气道狭窄是COPD气流受限的主要原因，但因其直径过小，CT上无法成像，常以气体潴留程度间接反映小气道狭窄程度。常用呼气相CT值小于－856 HU低密度衰减区所占百分比用来评估气体潴留程度[3]。大气道管壁增厚和管腔狭窄也可间接反映小气道病变。CT评估大气道的指标有支气管壁厚度、支气管壁截面积、支气管腔面积、管腔直径、支气管壁面积百分比和管径周长为10 mm的支气管壁截面积的平方根(wall thickness-Pi10，WT-Pi10)[3,5]。研究显示，WT-Pi10每增加1 mm，FEV1%pred下降21.6%(sβ＝－0.52)，6分钟步行距离缩短40.4 m(sβ＝－0.20)，圣乔治呼吸问卷评分增加10.4分(sβ＝0.29)[5]。因此，胸部CT可以通过肺气肿占比和气道重塑程度间接反应COPD患者的肺功能。
1.2 胸部CT评估COPD急性加重风险
COPD急性加重是COPD临床进程中的重要事件，加速肺功能恶化，是患者住院和死亡的主要原因。早期预防、发现及规范化治疗COPD急性加重是临床中的一项重要任务。研究发现支气管直径每增加1 mm，其急性加重风险增加1.84倍；当肺气肿比例大于35%时，每增加5%，COPD急性加重风险增加1.18倍[6]。说明支气管壁厚度和肺气肿是COPD急性加重的独立预测因素。此外，肺血管变化也与COPD急性加重密切相关，肺动脉直径在COPD急性加重时明显升高，当肺动脉/主动脉直径比例大于1时患者入住ICU的风险更高[7]；肺小血管数量减少可预测COPD急性加重，研究发现肺小血管截面积预测COPD急性加重的曲线下面积是0.76(95%CI：0.68~0.85)，其敏感度和特异度分别为0.84和0.73[8]。肺外如心脏增大也与COPD急性加重有关[9]。通过胸部CT可及时发现患者肺实质及肺血管变化，对相关患者进行干预，可以降低COPD患者急性加重再次发生风险和住院率。
胸部CT不仅可以通过COPD患者肺气肿程度、大小气道结构改变评估肺功能受损情况，同时还能通过量化肺实质和肺血管改变来预测患者急性加重风险。
2 胸部CT对COPD合并症的评估
COPD的合并症主要有心血管疾病(缺血性心脏病、心力衰竭、高血压、外周血管疾病)，呼吸系统疾病(肺癌、肺动脉高压、哮喘、肺纤维化)，消化系统疾病(胃食管反流、营养不良)，骨骼肌肉系统疾病(肌肉减少症、骨质疏松)，代谢性疾病(肥胖、糖尿病)，神经心理疾病(焦虑、抑郁)，慢性肾功能不全等[2]。合并症不仅降低COPD患者的生活质量，增加病死率，还给患者带来沉重的经济负担。因此，早期筛查合并症并对其及早干预能改善COPD患者生活质量和预后。虽然COPD管理指南认识到识别和治疗合并症的重要性，但很少提供关于筛查合并症的实践指导。胸部CT作为COPD患者的常规检查方法，也能在一定程度上诊断和评估COPD合并症。
2.1 心血管疾病
COPD相关的呼吸困难能掩盖心肌缺血或心力衰竭的早期症状，导致COPD相关心血管疾病诊断延迟[10]。在COPD患者中，罹患心血管疾病的风险增加且不受传统心脏危险因素的影响，因此需要生物标志物来识别亚临床心血管疾病，以早期识别和管理COPD心血管合并症。冠状动脉钙化是心血管事件的独立预后因素。研究显示在COPD患者中，经常规胸部CT扫描所得的冠状动脉钙化积分(coronary artery calcification score，CACS)明显高于正常人，且CACS能够预测COPD患者的全因死亡率[11]。其他研究也显示冠状动脉钙化与COPD患者肺功能受损和急性加重有关[12]。CACS最早是通过心电门控CT扫描进行Agaston评分，对于应用不同CACS评分方法的研究显示，在冠状动脉粥样硬化性心脏病死亡和全因死亡率的风险评估中，简单的视觉评分与Agaston评分的准确性是相当的[13]。冠状动脉钙化序数视觉评分是在常规CT影像纵隔窗上通过对左主干、前降支、回旋支及右冠状动脉的钙化程度分级来计算其积分值。无钙化为0分，轻度钙化为1分，中度钙化为3分，当总分≥7分时患有心血管疾病风险增加，研究显示COPD患者中，CACS ≥ 7分与第一次发生急性冠脉事件相关(HR＝2.16，95%CI：1.32~3.53；P＝0.002)[14]。因此，常规胸部CT所测的CACS有助于早期诊断COPD相关心血管合并症。
2.2 肺动脉高压
肺动脉高压是COPD的严重并发症，与COPD患者的运动能力下降、急性加重和生存期相关[15]。COPD继发肺动脉高压进一步发展可导致肺源性心脏病进而引起右心衰竭而死亡，且患者早期无明显特殊症状，只有及早诊断并干预性治疗才能有效延缓疾病进展。肺动脉高压是指静息时肺动脉压力大于25 mmHg(1 mmHg＝0.133 kPa)，右心漂浮导管是诊断肺动脉高压的金标准，但右心漂浮导管是侵入性检查，风险较大，难以在COPD患者中广泛开展，尤其是在轻中度COPD患者中。超声心动图具有无创、能定量测量肺动脉压力且价格便宜的特点，但在COPD患者中，由于胸腔过度膨胀，超声心动图评估肺动脉高压存在一定的技术难度。胸部CT不仅可以对肺部病变做出定位及初步定性诊断，还可以清晰地显示出各层面血管管径大小。经胸部CT测量肺动脉直径、主肺动脉直径与升主动脉直径之比(the ratio of main pulmonary artery diameter to ascending artery，PA/A)可以间接反映肺动脉压力。在COPD患者中，当肺动脉直径>29 mm、PA/A>1时则考虑诊断肺动脉高压[15,16]。PA/A>1可加重COPD患者急性加重的风险、减少患者的6分钟步行距离[7,15]。肺小血管重塑是肺动脉高压的特征表现，因此可作为肺动脉高压影像诊断的标准之一。相关研究显示，CT测量肺小血管截面积可以间接反映COPD相关肺动脉高压的严重程度[13]。在COPD合并严重肺动脉高压时(mPAP>35 mmHg)，肺血管横截面积<5 mm2与肺截面积百分比跟平均肺动脉压力呈正相关[15,17]。气道重塑是COPD重要的结构改变，研究发现支气管壁厚度跟肺动脉压力密切相关，在CT影像上，以WT-Pi10评估支气管壁厚度，发现在COPD合并肺动脉高压患者的WT-Pi10显著高于未合并肺动脉高压者(P＝0.002)，并且WT-Pi10与平均肺动脉压力呈正相关(R2＝0.53)[18]。现有研究表明，胸部CT可以成为早期诊断COPD相关肺动脉高压的有效检查方法。
2.3 肺癌
COPD患者并发肺癌风险高于健康人群，是肺癌发生的独立危险因素，肺癌则是轻中度COPD患者的主要死亡原因之一。低剂量胸部CT检查是早期肺癌的主要筛查手段，COPD管理指南建议，对于吸烟相关的COPD患者应每年进行低剂量胸部CT检查[2]。
2.4 骨质疏松症
骨质疏松症是一种骨骼疾病，其特征是骨量减少、骨质量受损及骨强度降低，导致骨脆性增加，易发生骨折。骨质疏松是COPD患者常见的肺外合并症，COPD患者的骨质疏松发病率为38%[19]。COPD患者并发骨质疏松易引起椎体变形及骨折，导致活动减少，肺活量下降，引起限制性通气功能障碍，患者肺功能下降，生活质量下降，经济负担增加。为预防骨质疏松性骨折，早期诊断骨质疏松症并对高危患者进行抗骨质疏松治疗非常重要。目前双能X线骨密度测量(dualenergy X-ray absorptiometry，DXA)是诊断骨质疏松的金标准，但其开展存在一定的选择性，导致骨质疏松的诊断率过低，常在发生脆性骨折后才诊断。定量CT骨密度测定是在临床CT基础上加定量CT专用体模和分析软件对人体骨密度进行测量，其测量部位以腰椎为主。COPD患者接受常规CT检查更为普遍，通过常规胸部CT测量胸椎的CT值诊断骨质疏松的准确性与DXA相当[20,21,22]。Roome等[20]和Kim等[21]发现测量胸4、7、10和腰1椎体的CT值与DXA测量的骨密度均呈正相关。李考等[22]研究显示，利用COPD患者做胸部CT时所测得的胸6至腰1椎体CT值与DXA所测得T-score均呈正相关。因此，通过胸部CT结果了解COPD患者的骨质情况，可以有效筛选骨质疏松，指导COPD患者规范化治疗的同时能及早预防及规范化治疗骨质疏松。
2.5 肌肉减少症
肌肉减少症是指与年龄相关的进行性、广泛性的骨骼肌质量下降引起的肌肉功能丧失，从而增加跌倒、骨折风险，造成生活能力下降的一种老年综合征。COPD患者更易出现肌肉质量和功能的下降而罹患肌肉减少症，研究显示COPD患者肌肉减少症的患病率可达15%~55%[23]。肌肉减少症可进一步引起COPD患者运动耐量和生活质量下降，且与COPD患者肺功能恶化相关，是增加COPD患者病死率的独立危险因素[23]。肌肉减少症的诊断要点包括骨骼肌质量减少、骨骼肌力量下降和骨骼肌功能失调。亚洲肌肉减少症工作组认为肌肉力量和功能减退是骨骼肌质量下降的结果，肌肉质量的检测是肌肉减少症诊断的关键要素[24]。CT是评估身体成分的金标准，在提供精确解剖结构的同时，可以评估骨骼肌体积，继而根据体温状态下肌肉密度(1.04 g/cm3)得到肌肉的质量[25]。Kim等[26]和一项在亚洲人群中开展的研究[27]发现单个胸部CT层面上的胸肌横截面积(pectoralis muscle area，PMA)与生物电阻抗测定的全身骨骼肌质量呈正相关，由此可以认为胸部CT衍生的PMA可以运用于骨骼肌质量临床评估。McDonald等[28]发现CT衍生的PMA是COPD相关结果的重要预测指标，较小的PMA与严重的气流受限、较差的生活质量和运动能力下降相关。Bak等[29]研究显示，CT影像上胸肌面积较小的COPD患者肺功能更差，肺气肿程度更高。此外有研究显示，T4、T12/T11/T10层面所有骨骼肌的面积也可作为检查肌肉减少症的潜在指标[27,30]。
3 结语
COPD是一种常见的慢性呼吸系统疾病，其发病率、病死率高，健康损害大，社会经济负担重。早期发现COPD病情变化并尽早干预可改善患者的预后。胸部CT是常规且重要胸部影像学检查手段，不仅可以通过气道结构性变化、肺气肿程度评估COPD病情及急性加重风险评估，且能通过特殊影像学早期发现合并症如心血管疾病、肺动脉高压、肺癌、骨质疏松症和肌肉减少症等，从而能更全面的评估患COPD患者的综合情况，为COPD患者个体化治疗提供重要依据，进一步改善COPD患者的生活质量和整体预后。
引用: 李焕, 戴伟, 辛晓峰. 胸部CT在慢性阻塞性肺疾病病情及合并症评估中的作用 [J] . 国际呼吸杂志, 2023, 43(10) : 1205-1208.