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定量胸部CT检测Pi10在COPD患者治疗反应中的预测价值

2020-12-16 677 上传者：管理员

摘要：目的：通过定量CT扫描分析明确慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者随访1年内治疗反应的预测因素。方法：研究对象为113例COPD患者,患者每天接受两次吸入长效β-激动剂和皮质类固醇联合治疗,持续3个月,随后接受药物治疗,通过基线CT扫描获得肺气肿指数(EI)、空气滞留指数(ATI)和假设气道周径为10mm时的管壁面积平方根(Pi10)。临床上有意义治疗反应定义为在1年随访中,1s用力呼气量(FEV1)增加≥0.225L。采用多变量逻辑回归分析来FEV1升高的预测因素。结果：23例患者(20.4%)出现治疗反应,反应患者的平均FEV1增加为(0.35±0.11)L。在单变量分析中,治疗反应患者和无反应患者之间ATI、肺气肿区ATI和Pi10参数之间有显著差异(所有P<0.05)；多变量分析显示,Pi10是预测FEV1升高的唯一独立变量(OR:1.789,95%CI:1.221～2.618,P=0.003)。结论：基线定量CT测量Pi10可以预测COPD患者1年随访期的治疗反应。

关键词：
临床检测
呼吸内科
定量CT
慢性阻塞性肺疾病
肺功能
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慢性阻塞性肺疾病特点是气流受限，临床病程较长，伴有肺结构改变，包括实质破坏和小气道口径缩小[1,2]。由于COPD包括肺气肿和气道炎症，临床上很难评价其治疗反应，目前主要采用肺功能检测，尤其是1s用力呼气量和用力肺活量值，用于COPD治疗反应评估。

然而，上述方法无法区分气流限制是由肺气肿还是气道炎症引起的[3]。而CT可单独量化一次屏气中的肺气肿、气道尺寸和空气潴留，有助于确定它们在疾病过程中的作用[4]。Han等[5]报道，定量CT评估结果与COPD恶化频率显著相关，而与气流限制严重程度无关。

迄今为止，很少采用CT扫描来评估治疗后的临床反应。因为治疗的目标是气道疾病而不是肺气肿，最近引进的假设气道周径为10mm时的管壁面积平方根，可以准确提供评估小气道疾病的状况[6,7]。因此，本研究旨在通过定量CT扫描分析明确COPD患者随访1年治疗反应性的预测因素。

1、材料和方法

1.1临床资料

本研究为回顾性研究，研究对象为2016年1月至2019年8月在我院确诊的113例COPD患者。入选标准：(1)符合慢性阻塞性肺疾病全球倡议标准；(2)入院时行CT扫描；(3)入院时及随访1年行肺功能检测。排除标准：(1)任何当前其他呼吸系统疾病诊断，包括哮喘；(2)CT图像不清楚；(3)严重感染后遗症。

研究对象平均年龄是（64.8±7.4）岁，其中包括106例男性和7例女性。研究对象进行GOLD分期，Ⅰ期包括12例，Ⅱ期包括61例，Ⅲ期包括33例，Ⅳ期包括7例。所有患者或其家属均签署知情同意书。

1.2治疗方法

确诊后，所有患者吸入长效β-激动剂和皮质类固醇，其中长效β激动剂为沙美特罗（50μg）或福莫特罗（9μg）；皮质类固醇为丙酸氟替卡松（500μg）或布地奈德（320μg），持续3个月，每日两次。然后患者接受沙美特罗/丙酸氟替卡松治疗，每天两次，持续3个月，在此期间，只允许添加沙丁胺醇。

1.3胸部CT扫描

采用飞利浦64排螺旋CT扫描仪（荷兰飞利浦医疗有限公司）对所有患者在最大吸气末及最大呼气末进行胸部扫描。CT检查时患者取仰卧位，双臂上举抱头，以从头到脚方向扫描。CT扫描设置管电压140kVp，有效管电流100mAs，准直度0.75mm，层厚0.75mm，螺距1.0。

采用Coreline软件评估全肺图像。根据CT数据，计算肺气肿指数（emphysemaindex,EI）。气道测量在工作站上以半自动方式进行（图1）。

为了得到Pi10，在绘制了不同位置的多条气道内周长的壁面积平方根后，用得到的回归线计算内周长为10mm的理论气道壁面积的平方根。通过绘制双肺各节段支气管第5～8支的内周长和壁面积平方根，得到Pi10值。该软件自动检测气道管腔，将图像放大10倍。

为了评估气道阻塞区域，该软件使用非刚性方法对吸气和呼气CT图像进行联合，将呼气图像变形以匹配像素级的吸气图像，然后计算CT空气潴留指数（air-trappingindex,ATI），其中ATI采用不同的方法进行检测，包括ATI-856、ATI-减1、ATI-减2和ATI-肺气肿等[8]。

图1标准化小气道尺寸的测量

1.4肺功能检测

患者在CT检查前或后1周内进行肺功能检测，另外在随访1年后也进行肺功能检测。肺功能检测包括FEV1、FVC、FEV1/FVC和FVC25%-75%，以及肺对一氧化碳弥散能力。除肺功能参数外，还评估了临床参数，包括体重指数、6min步行试验测定的运动能力等。临床上有意义治疗反应定义为1年随访中FEV1增加≥0.225L[9]。根据治疗反应，患者分为治疗反应组（n=23）和无反应组(n=90）。

1.5统计学方法

数据处理采用SPSS19.0统计软件，数据以均数±标准差或率表示。组间比较采用t检验或卡方检验；采用多变量逻辑回归明确COPD患者治疗反应的预测因素；采用ROC曲线评估多变量逻辑回归模型。P<0.05为差异有统计学意义。

表1治疗反应患者和无反应患者比较

2、结果

2.1治疗反应和无反应患者比较

与基线相比，23例（20.4%）患者FEV1升高>0.225L。治疗反应组和无反应组患者平均FEV1变化分别为（0.35±0.11)L和（-0.03±0.16)L。两组患者间基线特征及入院肺功能检测均无统计学差异。关于定量CT参数，两组间ATI-减1、ATI-肺气肿和Pi10之间存在统计学差异（所有P<0.05）。反应组平均ATI-减1值为（34.5±11.0）%，无反应组为（28.3±9.6）%。反应组平均ATI-肺气肿为（8.3±2.6）%，无反应组为（11.4±3.6）%。反应组平均Pi10为4.7±0.7，无反应组为4.2±0.6。

上述指标均有统计学差异（所有P<0.05）。而两组患者管腔直径、管腔面积、管腔周长、支气管壁厚度和支气管壁面积无统计学差异（表2）。此外，入院FEV1与Pi10之间存在显著相关性（P<0.05）；而治疗反应和Pi10之间也存在显著相关性（P<0.05）。

表2预测COPD患者FEV1升高的逻辑回归分析

2.2治疗反应的预测因素

多变量逻辑回归分析显示，年龄、性别、体重指数、ATI-减1和ATI-肺气肿与治疗反应无显著相关性（所有P>0.05),Pi10是COPD患者治疗后FEV1升高的唯一重要独立预测因子（P=0.003）（表2）。在ROC曲线分析中，Pi10曲线下面积为0.643(95%CI:0.534～0.729）。区分有治疗反应和无治疗反应的最佳截断值为4.05mm（敏感性76.8%；特异性46.3%；阳性预测值27.4%；阴性预测值88.4%；总准确度52.8%）（图2）。

典型CT检测如图3所示。Pi10为4.83mm，基线FEV1为2.83L。接受治疗后，1年随访FEV1为3.45L，表明FEV1增加0.62L。

图2ROC曲线分析Pi10和治疗反应

3、讨论

本研究表明，Pi10是COPD患者随访1年治疗反应的唯一独立预测因素，以前的研究表明，半定量CT测定支气管壁增厚是预测治疗反应的一个指标[10,11]，我们的结果证实了之前的发现。我们的结果表明，Pi10能准确表示气道尺寸并帮助预测治疗结果，而且不同于其他临床和肺功能参数。然而，ROC分析显示Pi10敏感性为76.8%，高阴性预测值是88.4，该方法目前可能是识别无应答者最有效的方法，下一步应寻求其他参数以提高性能。研究结果显示，无反应患者平均Pi10明显小于反应患者。根据Cho等[12]的研究，通过CT检测可获得气道壁厚估计的交叉点，治疗反应患者的气道壁厚可能比无反应患者气道壁厚更接近这一点。

图358岁，男性，患者治疗反应的典型CT图像

从定量CT中得到参数，包括ATI-减1、ATI-肺气肿和Pi10，反映了小气道疾病的严重程度，表明治疗反应患者和无反应患者之间存在显著差异，而两组间的EI无显著差异。上述结果与以往临床观点是一致的，即尽管慢性气道炎症可能对药物有反应，但肺实质破坏引起的气道限制是不可逆的[13,14,15]，因此提示以气道疾病为主的COPD可能比肺气肿为主的COPD更容易治疗。值得注意的是，多变量逻辑回归分析显示定量CT检测的Pi10是随访期间治疗反应唯一独立的预测因素。虽然很难清楚地解释为什么ATI-减1和ATI-肺气肿不能区分治疗反应者和无反应者，一种可能的解释是空气滞留区可代表治疗反应者和无反应者的小气道疾病。相反，Pi10更能反映小气道疾病的炎症。

在本研究中，我们试图评估将Pi10应用于COPD的可行性。如果根据COPD表型分别计算最佳截断值，将不同于本研究结果。由于没有标准来确定COPDCT扫描的表型，我们没有根据COPD表型做进一步的分析。值得注意的是，我们试图根据Nakano等[16]推荐的标准来划分受试者，并确定本研究对象主要以肺气肿为主。

在本研究中，治疗反应定义为从基线到随访期间FEV1增加大于0.225L。然而，有研究表明，与肺功能正常的人相比，COPD患者变异性很大[17,18]。以往研究定义COPD患者FEV1绝对变化>0.225L为临床上显著意义[19,20]。因此，在本研究中使用这一定义可提供一个准确可靠的阈值，从而反映FEV1真正的变化。

总之，本研究表明，采用定量CT方法测量标准气道尺寸Pi10可以帮助预测COPD患者对治疗的反应。

参考文献：

[2]陈豫钦,王健.慢性阻塞性肺疾病相关的肺动脉高压病理生理学研究进展[J].老年医学与保健,2018,24(3):229-232.

[7]尤晓婷,夏亭亭,关玉宝,等.低剂量CT扫描及定量分析对慢性阻塞性肺疾病气道病变的应用研究[J].实用放射学杂志,2016,32(10):1520-1524.

孙志红,吕秀艳,刘金良.定量胸部CT检测Pi10在COPD患者治疗反应中的预测价值[J].CT理论与应用研究,2020,29(06):726-732.