胸部CT掃描測定肺動脈與主動脈直徑比值與慢性阻塞性肺疾病的關(guān)系

張銀 丁薇 周曉莉 趙云峰 許德鳳

胸部CT掃描測定肺動脈與主動脈直徑比值與慢性阻塞性肺疾病的關(guān)系

張銀1丁薇2周曉莉2趙云峰2許德鳳3

肺疾病，慢性阻塞性； 胸部計算機斷層掃描； 肺動脈

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)是呼吸科的常見病、多發(fā)病，具有很高的發(fā)病率與病死率，預(yù)計至2030 年它將成為全球第3位主要的死亡原因[1-2]。COPD病程可分為急性加重期(acute exacerbation of COPD, AECOPD)與穩(wěn)定期，判斷AECOPD及其病情嚴重程度可以參考患者的癥狀、體征、動脈血氣分析、超聲心動圖、肺功能檢查指標、COPD評估測試(CAT)問卷評分等。近年來，COPD影像學(xué)表型是目前COPD研究熱點之一[3]，研究顯示胸部CT掃描測定肺動脈與主動脈(PA︰A)比值>1有助于COPD相關(guān)肺動脈高壓的診斷和評估，可以預(yù)示COPD病情惡化，而且與COPD患者出現(xiàn)右心功能衰竭有關(guān)?，F(xiàn)就胸部CT掃描測定肺動脈與主動脈直徑比值與慢性阻塞性肺疾病的關(guān)系做一綜述。

一、AECOPD與肺動脈高壓

COPD是以持續(xù)性氣流受限為特征的可以預(yù)防和治療的疾病，其氣流受限呈進行性發(fā)展，多與氣道和肺組織接受煙霧等有害氣體或有害顆粒的刺激所造成的異常慢性炎癥反應(yīng)有關(guān)。COPD病程可分為急性加重期與穩(wěn)定期。穩(wěn)定期指患者咳嗽、咳痰、氣短等癥狀穩(wěn)定或癥狀輕微。COPD 急性加重是COPD 患者呼吸困難、咳嗽、咳痰癥狀在基線水平上有急性加重，癥狀的變化超過日間的變異，需要調(diào)整治療方案[4]。COPD反復(fù)急性加重將導(dǎo)致肺動脈高壓(pulmonary hypertension, PH)，進而導(dǎo)致肺心病。肺動脈高壓、肺心病是COPD患者死亡的重要原因。

肺動脈高壓是指由多種已知或未知原因引起的肺動脈壓異常升高的一種疾病或病理生理狀態(tài)，存在肺循環(huán)障礙與右心高負荷，可導(dǎo)致右心功能衰竭甚至死亡。右心導(dǎo)管檢查術(shù)仍是評估肺血管疾病和診斷肺動脈高壓的金標準[5]，包括對COPD患者的評估[6]。其診斷標準為：在海平面、靜息狀態(tài)下，右心導(dǎo)管測量的平均肺動脈壓≥25 mmHg，即可診斷為肺動脈高壓。肺動脈高壓在COPD的形成中有著功能性的影響并且對COPD的預(yù)后有重要意義[7]。研究表明，肺動脈壓嚴重增高的COPD患者的死亡率更高[8]。

PH發(fā)生機制主要有以下幾點：①氧含量低的血管收縮驅(qū)使更多的COPD相關(guān)肺動脈高壓進展；②內(nèi)皮型一氧化氮合酶多肽型BB純合子基因的患者與沒有基因突變的患者相比平均肺動脈壓(mean arterial pressure, mPAP)更高[9]；還包括肺氣腫介導(dǎo)的肺泡和伴隨的毛細血管破壞。毛細血管的破壞部分是由于內(nèi)皮生長因子的作用，這反過來又增加了肺實質(zhì)結(jié)構(gòu)的破壞[10]，伴隨而來的是肺部小血管血流量的下降以及隨后更多的肺血流的集中；③多種炎癥途徑也造成了肺血管疾病的發(fā)展及COPD相關(guān)肺動脈高壓的形成，包括CD8+T細胞、血清細胞因子白細胞介素6(interleukin, IL-6)、IL-21、腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor, TNF-α)等與肺動脈高壓的發(fā)病機制也有密切關(guān)系[11-12]。

二、評價COPD病情嚴重程度的指標

評價COPD患者病情嚴重程度的指標包括實驗室檢查、肺功能檢查、超聲心動圖、6 min步行距離、CAT問卷評分等等，而且最近有研究發(fā)現(xiàn)CT影像學(xué)表型有助于判斷COPD患者的預(yù)后。

1. 超聲心動圖: 超聲心動圖是最廣泛地應(yīng)用于COPD相關(guān)肺血管疾病評估中的一項影像學(xué)技術(shù)。它是根據(jù)三尖瓣返流速度及右心室特征和性能的評價來估測肺動脈壓力的[7]，可以根據(jù)肺動脈壓力的高低來判斷COPD急性加重期患者病情的嚴重程度。超聲心動圖的優(yōu)勢是一種無創(chuàng)性的、無輻射的，并且被廣泛應(yīng)用的檢測技術(shù)，但是它對肺動脈高壓診斷的敏感性和特異性并不是最理想的，尤其是在一些有著潛在肺部疾病的患者中[13-14]，其主要的限制是它無法獲得足夠的時間窗來進行分析，而這一因素不會影響到CT影像學(xué)。

2. 胸部CT: CT在評估肺部疾病及COPD相關(guān)肺血管疾病中是一項有價值的工具，CT可以發(fā)現(xiàn)COPD患者小血管的改變，并且這些異常情況有著重要的臨床意義[15]。我們可以使用CT來評估中央脈管系統(tǒng)的情況，包括主肺動脈、左右肺動脈以及升主動脈，在左右肺動脈分叉處測量肺動脈主干的直徑。在同一CT圖像上測量升主動脈的直徑，并且計算肺動脈(PA)與主動脈(A)的比值。目前已有多項大型隊列研究正在收集數(shù)據(jù)揭示影像學(xué)表型與COPD間的關(guān)系，研究者認為胸部CT掃描可有效預(yù)測COPD患者患病風險，并最大程度降低急性加重的發(fā)病率[7]。

3. 肺功能: 肺功能測定也是判斷COPD患者病情嚴重程度的必要檢查之一，為COPD早期診斷、病情監(jiān)測和療效判定的重要手段，是診斷和評價COPD 的金標準，因為其變異性較小，重復(fù)性較好，是標準的、 客觀的檢測氣流受限的敏感指標。COPD是通過測定吸入支氣管擴張劑后 FEV1/FVC 的比值來診斷的。應(yīng)用支氣管擴張劑后 FEV1/FVC<70% ，可證實存在持續(xù)性氣流受限，即可診斷為 COPD。根據(jù)GOLD指南推薦的COPD氣流受限嚴重程度分級標準，在應(yīng)用支氣管擴張劑后 FEV1/FVC<70%的情況下，GOLD 1級即輕度COPD患者，其FEV1>80%預(yù)計值；GOLD 2級即中度COPD患者，其50%≤FEV1<80%預(yù)計值；GOLD 3級即重度COPD患者，其30%≤FEV1<50%預(yù)計值；GOLD 4級即極重度COPD患者，其FEV1<30%預(yù)計值[2]。對COPD患者，應(yīng)定期監(jiān)測肺功能， 監(jiān)測疾病的進展，對判斷其病情嚴重程度具有重要意義。

4. CAT問卷評分: CAT問卷是瓊斯(Jones PW) 教授在2009年研發(fā)完成的，它是一種全新的、由患者本人完成的測試問卷，主要用于對COPD患者的健康狀況進行簡便和可靠評價[16]。CAT分值范圍是0～40分，得分0～10分的患者被評為“輕微影響”，11～20分者為“中等影響”，21～30分者為“嚴重影響”，31～40分者為“非常嚴重影響”。CAT問卷是利用科學(xué)方法建立的一種用于測量健康狀況的工具，其與肺功能測定可相互補充，共同用于COPD患者病情嚴重性的評估，以確保最佳治療。

5. 6 min步行距離試驗： 6 min步行距離試驗(6 MWT)是一種評估中、重度心肺疾病患者功能狀態(tài)的運動試驗。在滿足適應(yīng)癥并排除禁忌癥后，患者需穿舒適的衣服、合適的鞋子，使用習慣的行走輔助器 (拐杖、走路使用的支持物等)，且平時的醫(yī)學(xué)支持要繼續(xù)進行(如吸氧)，試驗前2 h患者不要做劇烈運動。囑患者在至少30米的平直地面上盡可能以最快的速度反復(fù)折返行走6 min，記錄6 min內(nèi)患者所行走的總距離數(shù)，精確到米，并以此來判斷患者的病情嚴重程度。目前還沒有取得理想的正常參考值 (在健康人群用標準6MWT方法取得的數(shù)據(jù) )，多推薦用 6 MWT絕對值變化進行比較 (如距離提高50米)，而不是每次的結(jié)果與正常值來比較[17]。

臨床上，我們常用以上幾項指標來判斷COPD的病情嚴重程度，為及時診斷和治療COPD患者提供了一定的幫助。

三、胸部CT掃描測定肺動脈增寬與AECOPD的關(guān)系

研究證實，AECOPD反復(fù)發(fā)作將導(dǎo)致慢性肺源性心臟病及肺動脈高壓，而肺循環(huán)的壓力增高將使肺動脈代償性增寬。胸部CT能夠反映COPD患者的肺部形態(tài)結(jié)構(gòu)改變，能夠清楚地顯示COPD患者肺氣腫范圍、類型和氣道壁增厚、氣流陷閉，在疾病的定量診斷、形態(tài)學(xué)功能定量評價等方面具有一定優(yōu)勢。CT可以用來測量肺動脈和主動脈的直徑，并且計算肺動脈與主動脈直徑的比值(pulmonary artery to aorta ratio, PA︰A比值)，這與肺動脈高壓的侵入性檢查結(jié)果是相關(guān)的[18]。在左右肺動脈分叉處測量主肺動脈的直徑，在相同的CT層面內(nèi)測定升主動脈的最大直徑，并計算PA與A比值。測量時若主肺動脈的直徑不一致，取較大的直徑為主肺動脈的直徑[19](分別以垂直90度的角度測量兩次直徑)。國內(nèi)研究顯示，正常老年人PA︰A比值范圍是0.77±0.10[20]，國外對1 326名正常人研究顯示, 正常人PA︰A比值<0.9[7]。

Ng 等[18]的研究首先發(fā)現(xiàn)了肺動脈直徑與右心導(dǎo)管檢查測得的mPAP有關(guān)，而Devaraj等[21]的研究認為，與其他CT檢查相比，PA︰A比值與mPAP有著強烈的關(guān)聯(lián)，而且與超聲心動圖測得的結(jié)果相似。當PA︰A比值和右室收縮壓聯(lián)合起來時，它與mPAP的相關(guān)性比其他任何一項檢查單獨應(yīng)用時都高。也就是說，我們可以通過胸部CT掃描測定PA︰A比值來間接地反應(yīng)慢性阻塞性肺疾病病情的嚴重程度。

為了明確胸部影像學(xué)數(shù)據(jù)能否通過對肺部血管疾病檢測來預(yù)測COPD急性加重的發(fā)生，Wells等[19]利用COPDGene和ECLIPS的研究數(shù)據(jù)，進行了一項多中心的觀察性實驗研究，評估胸部CT診斷肺血管疾病來預(yù)測COPD患者急性加重的發(fā)生風險。這項研究納入了COPD基因研究人群數(shù)據(jù)庫中近期和先前吸煙的45～80歲的COPD患者，他們有著10包/年或者更長時間的吸煙史。研究發(fā)現(xiàn)在入組的前一年，PA︰A比值>1組比PA︰A比值等于1或者小于1組急性加重的患者多(53%vs. 13%；優(yōu)勢比，7.44；95% CI，6.23 to 8.89;P<0.001)。這說明CT掃描測定肺動脈增寬(即PA︰A比值>1)與COPD急性加重有關(guān)，尤其是那些需要住院的患者。由此他們得出結(jié)論，CT掃描測定肺動脈增寬(即PA︰A比值>1)與COPD急性加重有著獨立的聯(lián)系，并且可以識別住院患者中存在高危風險的亞群。

此外，Wells等[22]的另一項研究表明在重度COPD患者中，胸部CT測定PA︰A比值>1對判斷COPD相關(guān)肺動脈高壓的價值要優(yōu)于心臟彩超。這是一項單中心的回顧性觀察研究，納入了在2007年至2011年期間被評估為需要肺移植的重癥COPD患者。研究人員記錄了他們的臨床特點、CT圖像、超聲心動圖和右心導(dǎo)管檢查結(jié)果，并在肺動脈分叉處測量了肺動脈與主動脈直徑，運用線性回歸分析及l(fā)ogistic回歸分析檢測了CT掃描測定的PA︰A比值與超聲心動圖測定的肺動脈收縮壓(pulmonary systolic pressure, PASP)之間的關(guān)系。他們評估了60例FEV1占預(yù)計值百分比在27%12%的患者，在矯正了多變量后CT測定的PA︰A比值與mPAP呈線性相關(guān)(r=0.30，P=0.03)，這項發(fā)現(xiàn)不包括PASP。他們認為，PA︰A比值>1對判斷靜息肺動脈高壓的患者有著73%的敏感性和84%的特異性，然而肺動脈收縮壓并沒有作用。

近期丁薇等[23]研究也發(fā)現(xiàn)，測定COPD患者胸部CT PA︰A比值對判斷COPD急性加重和病情嚴重程度有一定的臨床價值：PA︰A比值越大，COPD急性加重患者病情越重。COPD急性加重患者PA︰A比值升高與PASP升高相關(guān)，COPD急性加重患者病情穩(wěn)定后PA︰A比值下降與患者感染得到有效控制、缺氧、二氧化碳潴留、呼吸性酸中毒得到糾正、肺功能改善、PASP下降、CAT評分降低有關(guān)。

綜上所述，胸部CT掃描測定肺動脈直徑與主動脈直徑比值(PA︰A比值)>1與COPD急性加重有關(guān)，這不僅可以用來評估疾病的進展程度，而且還可以預(yù)測COPD未來急性加重的風險，并有可能為評估COPD嚴重程度和病死率提供有意義的臨床依據(jù)。這將是呼吸科醫(yī)師需要關(guān)注并需要進一步深入研究的問題。

1 任成山, 錢桂生. 慢性阻塞性肺疾病發(fā)病機制研究現(xiàn)狀與展望[J/CD]. 中華肺部疾病雜志：電子版，2009, 2(2)：104-115.

2 GOLD (2015). Global Strategy for the Diagnosis, Management, and prevention of chronic obstructive pulmonary disease. Available from: http://www.goldcopd.org.

3 姜艷平, 趙云峰, 趙秋良. CT 對慢性阻塞性肺疾病臨床評估的價值[J]. 臨床肺科雜志, 2014, 19(9): 1684-1686.

4 黃俊芳, 王廣發(fā). 慢性阻塞性肺病全球倡議慢性阻塞性肺病指南(2013更新版)解讀[J/CD]. 中國醫(yī)學(xué)前沿雜志：電子版, 2013, 5(3): 58-60.

5 McLaughlin VV, Archer SL, Badesch DB, et al. ACCF/AHA 2009 expert consensus document on pulmonary hypertension: a report of the American College of Cardiology Foundation Task Force on Expert Consensus Documents and the American Heart Association: developed in collaboration with the American College of Chest Physicians, American Thoracic Society, Inc., and the Pulmonary Hypertension Association[J]. Circulation, 2009, 119(16): 2250-2294.

6 Schulman LL, Lennon PF, Wood JA, et al. Pulmonary vascular resistance in emphysema[J]. Chest, 1994, 105(3): 798-805.

7 Wells JM, Dransfield MT. Pathophysiology and clinical implications of pulmonary arterial enlargement in COPD [J]. Int J Chron Obstruct Pulmon Dis, 2013, 8: 509-521.

8 Hurdman J, Condliffe R, Elliot CA, et al. Pulmonary hypertension in COPD: results from the ASPIRE registry [J]. Eur Respir J, 2013, 41(6): 1292-1301.

9 Yildiz P, Oflaz H, Cine N, et al. Gene polymorphisms of endothelial nitric oxide synthase enzyme associated with pulmonary hypertension in patients with COPD[J]. Respir Med, 2003, 97(12): 1282-1288.

10 Tuder RM, Flook BE, Voelkel NF. Increased gene expression for VEGF and the VEGF receptors KDR/Flk and Flt in lungs exposed to acute or to chronic hypoxia. Modulation of gene expression by nitric oxide[J]. J Clin Invest, 1995, 95(4): 1798-1807.

11 Matura LA, Ventetuolo CE, Palevsky HI, et al. Interleukin-6 and tumor necrosis factor-α are associated with quality of life-related symptoms in pulmonary arterial hypertension[J]. Ann Am Thorac Soc, 2015, 12(3): 370-375.

12 Hashimoto-Kataoka T, Hosen N, Sonobe T, et al. Interleukin-6/interleukin-21 signaling axis is critical in the pathogenesis of pulmonary arterial hypertension[J]. Proc Natl Acad Sci U S A, 2015, 112(20): E2677-2686.

13 Arcasoy SM, Christie JD, Ferrari VA, et al. Echocardiographic assessment of pulmonary hypertension in patients with advanced lung disease[J]. Am J Respir Crit Care Med, 2003, 167(5): 735-740.

14 Laaban JP, Diebold B, Zelinski R, et al. Noninvasive estimation of systolic pulmonary artery pressure using Doppler echocardiography in patients with chronic obstructive pulmonary disease[J]. Chest, 1989, 96(6): 1258-1262.

15 Washko GR, Parraga G, Coxson HO. Quantitative pulmonary imaging using computed tomography and magnetic resonance imaging[J]. Respirology, 2012, 17(3): 432-444.

16 Jones PW, Harding G, Berry P, et al. Development and first validation of the COPD Assessment[J]. Eur Respir J, 2009, 34(3): 648-654.

17 荊志成. 六分鐘步行距離試驗的臨床應(yīng)用[J]. 中華心血管病雜志, 2006, 34(4): 381-384.

18 Ng CS, Wells AU, Padley SP. A CT sign of chronic pulmonary arterial hypertension: the ratio of main pulmonary artery to aortic diameter[J]. J Thorac Imaging, 1999, 14(4): 270-278.

19 Wells JM, Washko GR, Han MK, et al. Pulmonary arterial enlargement and acute exacerbations of COPD[J]. N Engl J Med, 2012, 367(10): 913-921.

20 劉鵬, 郭順林, 雷軍強, 等. 慢性阻塞性肺疾病相關(guān)肺動脈高壓的多層螺旋CT評價[J]. 中華結(jié)核和呼吸雜志, 2012, 35(4): 264-268.

21 Devaraj A, Wells AU, Meister MG, et al. Detection of pulmonary hypertension with multidetector CT and echocardiography alone and in combination[J]. Radiology, 2010, 254(2): 609-616.

22 Iyer AS, Wells JM, Vishin S, et al. CT Scan-Measured Pulmonary Artery to Aorta Ratio and Echocardiography for Detecting Pulmonary Hypertension in Severe COPD[J]. Chest, 2014, 145(4): 824-832.

23 丁薇, 趙偉, 熊偉, 等. 胸部CT測定肺動脈直徑與主動脈直徑比值判斷慢性阻塞性肺疾病急性加重的臨床價值[J]. 上海醫(yī)學(xué), 2015, 38(6): 523-527.

(本文編輯：王亞南)

張銀，丁薇，周曉莉，等. 胸部CT掃描測定肺動脈與主動脈直徑比值與慢性阻塞性肺疾病的關(guān)系[J/CD]. 中華肺部疾病雜志(電子版)， 2017， 10(1)： 95-97.

10.3877/cma.j.issn.1674-6902.2017.01.026

上海市浦東新區(qū)科委科技發(fā)展基金課題 (PKJ2015-Y51)

750004 銀川，寧夏醫(yī)科大學(xué)2014級碩士研究生1200125 上海市浦東新區(qū)浦南醫(yī)院呼吸內(nèi)科2200135 上海市浦東新區(qū)公利醫(yī)院呼吸內(nèi)科3

趙云峰，Email: yfzh71@126.com 許德鳳，Email: xdfm2016@163.com

R563

A

2016-10-13)