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(yīng)用價(jià)值

王亞林 裔傳華 張靜 朱慕云

慢阻肺是一種進(jìn)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(dá)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(dú)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(zhì)量[2]。據(jù)報(bào)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(zhì)量(FFM)與呼吸道癥狀、疾病嚴(yán)重程度和預(yù)后顯著相關(guān)，而且骨骼肌的喪失是慢阻肺患者死亡率的一個(gè)強(qiáng)有力的預(yù)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(wěn)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(guān)數(shù)據(jù)和病史記載。

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

排除標(biāo)準(zhǔn):(1)4周內(nèi)出現(xiàn)慢阻肺急性加重; (2)合并其他肺部疾病, 如: 支氣管擴(kuò)張、肺間質(zhì)疾病、活動(dòng)性肺結(jié)核、胸腔積液、肺占位、肺不張、 肺切除術(shù)、胸廓畸形等，無重癥肌無力等肌肉相關(guān)疾病; (3)合并嚴(yán)重肝腎功能障礙、嚴(yán)重心腦疾病、精神及認(rèn)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(shù): 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(yīng)用縱隔窗進(jìn)行分析，在胸部CT單層橫斷面，主動(dòng)脈弓上方分析胸大肌。在圖像上識別左右胸大肌，手動(dòng)勾畫選定胸大肌的邊緣，軟件自動(dòng)計(jì)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(shù)(PMI)，同時(shí)測量平均CT值，并手動(dòng)勾畫胸大肌偽彩(見圖1)。詳細(xì)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(cè)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(biāo)記

2 肺功能測量：采用德國耶格公司生產(chǎn)的 Master Screen Diffusion肺功能儀行肺功能檢查，記錄的主要參數(shù)為 FEV1，F(xiàn)VC和FEV1%pred。測量肺功能之前進(jìn)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(guī)定體重指數(shù)(BMI)是用體重(kg)數(shù)除以身高平方(m2)得出的數(shù)字。

三、統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

結(jié) 果

一、一般資料結(jié)果

共179例患者，其中男性144例，女性35例?？傮w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(shù)、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(tǒng)計(jì)學(xué)意義,隨著GOLD分級的升高，患者體重指數(shù)有下降趨勢。體重減輕是慢阻肺患者常見的全身表現(xiàn)，被認(rèn)為是患者死亡率的一個(gè)強(qiáng)有力的預(yù)測因子，適當(dāng)增加體重可能改善其呼吸困難癥狀及生活質(zhì)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(biāo)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(tǒng)計(jì)學(xué)意義。進(jìn)一步采用LSD法進(jìn)行組間兩兩比較，GOLD1組和GOLD3、GOLD4組的PMD差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，各組間兩兩比較PMcsa、PMI差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)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(biāo)差異

三、胸大肌面積及密度與患者一般特點(diǎn)的相關(guān)性分析

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

表4 PMcsa及PMD與患者一般特點(diǎn)的相關(guān)性分析

四、慢阻肺患者胸大肌面積與肺功能指標(biāo)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(jìn)一步多元線性回歸分析結(jié)果(見表5)。

表5 胸大肌面積與一般特點(diǎn)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(guān)性，散點(diǎn)圖(見圖2～4)。

圖2 胸大肌面積與FEV1%pred的關(guān)系

圖3 胸大肌面積與密度的關(guān)系

圖4 胸大肌面積與體表面積的關(guān)系

討 論

慢阻肺的特征是持續(xù)的呼吸道癥狀和進(jìn)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(yīng)有關(guān)。長期的慢性氣道炎癥引起氣道重塑、氣道阻力增加，導(dǎo)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(shí)由于增齡、缺乏鍛煉等因素出現(xiàn)的骨骼肌質(zhì)量下降和功能障礙，使老年慢阻肺患者更容易產(chǎn)生衰弱，并出現(xiàn)許多諸如呼吸短促、肌肉無力、營養(yǎng)不良等肺內(nèi)外癥狀。

近年來，CT成像在提高診斷、確定表型、預(yù)測疾病進(jìn)展和預(yù)后等方面發(fā)揮了重要作用[7]。在呼吸醫(yī)學(xué)方面，Bak等評估了胸肌面積和胸肌密度對慢阻肺嚴(yán)重程度和縱向肺功能變化的影響。他們發(fā)現(xiàn)CT衍生參數(shù)與基線肺功能和肺氣腫的嚴(yán)重程度相關(guān)[8]。Kim等發(fā)現(xiàn)，單個(gè)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(zhì)量(SMM)呈中度相關(guān)，認(rèn)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(fèi)[9]。McDonald等人評估了胸肌面積與慢阻肺發(fā)病率之間的相關(guān)性。他們發(fā)現(xiàn)CT衍生的胸肌面積是慢阻肺相關(guān)結(jié)果的重要預(yù)測指標(biāo)，較小的胸肌面積與嚴(yán)重的氣流受限、較低的生活質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)能力下降顯著相關(guān)[10]。

研究還發(fā)現(xiàn)慢阻肺患者氣流受限與肌肉脂肪浸潤有關(guān)，Park等人利用CT直方圖分析對肋間肌和背闊肌進(jìn)行定量測量，提示肌內(nèi)脂肪浸潤，且與慢阻肺患者氣流受限有關(guān)[11]。從本質(zhì)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(nèi)部可見的細(xì)胞外脂肪組織；(2)脂肪在肌細(xì)胞內(nèi)的滲透(稱為肌內(nèi)脂肪或肌內(nèi)脂質(zhì))，代表了在肌肉中用作能量的微觀脂質(zhì)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(xié)同作用[13]。胸部CT可以識別女性中包括乳腺組織在內(nèi)的身體組成的性別差異，低肌肉密度反映了富含脂質(zhì)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(guān)[14-15]。

本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，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(fù)相關(guān)。胸大肌面積與FEV1%pred呈顯著中等正相關(guān)(r=0.589，P<0.01)，并且各GOLD分級組的平均CT值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，與Bak等[8, 10]的研究結(jié)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(guān)，有望通過胸部肌群的鍛煉來改善肺功能。此外，本研究結(jié)果還顯示，胸大肌平均 CT 值與 GOLD 分級呈顯著負(fù)相關(guān)(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(yīng)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(fā)生脂肪浸潤更嚴(yán)重，還須進(jìn)一步研究證實(shí)。

綜上所述，慢阻肺患者胸大肌面積及密度與肺功能參數(shù)具有線性相關(guān)，二者的變化能間接反映患者氣流受限的嚴(yán)重程度。常規(guī)胸部CT檢查衍生的胸大肌面積及密度是一種可重復(fù)測量的方法，無需額外的輻射暴露或花費(fèi)，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(yán)重程度以及評估全身肌肉衰減情況，從而早發(fā)現(xiàn)，早干預(yù)，減少患者急性加重，提高生活質(zhì)量。