胸部CT扫描测定肺动脉与主动脉直径比值与慢性阻塞性肺疾病的关系

张银 丁薇 周晓莉 赵云峰 许德凤

胸部CT扫描测定肺动脉与主动脉直径比值与慢性阻塞性肺疾病的关系

张银1丁薇2周晓莉2赵云峰2许德凤3

肺疾病，慢性阻塞性； 胸部计算机断层扫描； 肺动脉

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)是呼吸科的常见病、多发病，具有很高的发病率与病死率，预计至2030 年它将成为全球第3位主要的死亡原因[1-2]。COPD病程可分为急性加重期(acute exacerbation of COPD, AECOPD)与稳定期，判断AECOPD及其病情严重程度可以参考患者的症状、体征、动脉血气分析、超声心动图、肺功能检查指标、COPD评估测试(CAT)问卷评分等。近年来，COPD影像学表型是目前COPD研究热点之一[3]，研究显示胸部CT扫描测定肺动脉与主动脉(PA︰A)比值>1有助于COPD相关肺动脉高压的诊断和评估，可以预示COPD病情恶化，而且与COPD患者出现右心功能衰竭有关。现就胸部CT扫描测定肺动脉与主动脉直径比值与慢性阻塞性肺疾病的关系做一综述。

一、AECOPD与肺动脉高压

COPD是以持续性气流受限为特征的可以预防和治疗的疾病，其气流受限呈进行性发展，多与气道和肺组织接受烟雾等有害气体或有害颗粒的刺激所造成的异常慢性炎症反应有关。COPD病程可分为急性加重期与稳定期。稳定期指患者咳嗽、咳痰、气短等症状稳定或症状轻微。COPD 急性加重是COPD 患者呼吸困难、咳嗽、咳痰症状在基线水平上有急性加重，症状的变化超过日间的变异，需要调整治疗方案[4]。COPD反复急性加重将导致肺动脉高压(pulmonary hypertension, PH)，进而导致肺心病。肺动脉高压、肺心病是COPD患者死亡的重要原因。

肺动脉高压是指由多种已知或未知原因引起的肺动脉压异常升高的一种疾病或病理生理状态，存在肺循环障碍与右心高负荷，可导致右心功能衰竭甚至死亡。右心导管检查术仍是评估肺血管疾病和诊断肺动脉高压的金标准[5]，包括对COPD患者的评估[6]。其诊断标准为：在海平面、静息状态下，右心导管测量的平均肺动脉压≥25 mmHg，即可诊断为肺动脉高压。肺动脉高压在COPD的形成中有着功能性的影响并且对COPD的预后有重要意义[7]。研究表明，肺动脉压严重增高的COPD患者的死亡率更高[8]。

PH发生机制主要有以下几点：①氧含量低的血管收缩驱使更多的COPD相关肺动脉高压进展；②内皮型一氧化氮合酶多肽型BB纯合子基因的患者与没有基因突变的患者相比平均肺动脉压(mean arterial pressure, mPAP)更高[9]；还包括肺气肿介导的肺泡和伴随的毛细血管破坏。毛细血管的破坏部分是由于内皮生长因子的作用，这反过来又增加了肺实质结构的破坏[10]，伴随而来的是肺部小血管血流量的下降以及随后更多的肺血流的集中；③多种炎症途径也造成了肺血管疾病的发展及COPD相关肺动脉高压的形成，包括CD8+T细胞、血清细胞因子白细胞介素6(interleukin, IL-6)、IL-21、肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor, TNF-α)等与肺动脉高压的发病机制也有密切关系[11-12]。

二、评价COPD病情严重程度的指标

评价COPD患者病情严重程度的指标包括实验室检查、肺功能检查、超声心动图、6 min步行距离、CAT问卷评分等等，而且最近有研究发现CT影像学表型有助于判断COPD患者的预后。

1. 超声心动图: 超声心动图是最广泛地应用于COPD相关肺血管疾病评估中的一项影像学技术。它是根据三尖瓣返流速度及右心室特征和性能的评价来估测肺动脉压力的[7]，可以根据肺动脉压力的高低来判断COPD急性加重期患者病情的严重程度。超声心动图的优势是一种无创性的、无辐射的，并且被广泛应用的检测技术，但是它对肺动脉高压诊断的敏感性和特异性并不是最理想的，尤其是在一些有着潜在肺部疾病的患者中[13-14]，其主要的限制是它无法获得足够的时间窗来进行分析，而这一因素不会影响到CT影像学。

2. 胸部CT: CT在评估肺部疾病及COPD相关肺血管疾病中是一项有价值的工具，CT可以发现COPD患者小血管的改变，并且这些异常情况有着重要的临床意义[15]。我们可以使用CT来评估中央脉管系统的情况，包括主肺动脉、左右肺动脉以及升主动脉，在左右肺动脉分叉处测量肺动脉主干的直径。在同一CT图像上测量升主动脉的直径，并且计算肺动脉(PA)与主动脉(A)的比值。目前已有多项大型队列研究正在收集数据揭示影像学表型与COPD间的关系，研究者认为胸部CT扫描可有效预测COPD患者患病风险，并最大程度降低急性加重的发病率[7]。

3. 肺功能: 肺功能测定也是判断COPD患者病情严重程度的必要检查之一，为COPD早期诊断、病情监测和疗效判定的重要手段，是诊断和评价COPD 的金标准，因为其变异性较小，重复性较好，是标准的、 客观的检测气流受限的敏感指标。COPD是通过测定吸入支气管扩张剂后 FEV1/FVC 的比值来诊断的。应用支气管扩张剂后 FEV1/FVC<70% ，可证实存在持续性气流受限，即可诊断为 COPD。根据GOLD指南推荐的COPD气流受限严重程度分级标准，在应用支气管扩张剂后 FEV1/FVC<70%的情况下，GOLD 1级即轻度COPD患者，其FEV1>80%预计值；GOLD 2级即中度COPD患者，其50%≤FEV1<80%预计值；GOLD 3级即重度COPD患者，其30%≤FEV1<50%预计值；GOLD 4级即极重度COPD患者，其FEV1<30%预计值[2]。对COPD患者，应定期监测肺功能， 监测疾病的进展，对判断其病情严重程度具有重要意义。

4. CAT问卷评分: CAT问卷是琼斯(Jones PW) 教授在2009年研发完成的，它是一种全新的、由患者本人完成的测试问卷，主要用于对COPD患者的健康状况进行简便和可靠评价[16]。CAT分值范围是0～40分，得分0～10分的患者被评为“轻微影响”，11～20分者为“中等影响”，21～30分者为“严重影响”，31～40分者为“非常严重影响”。CAT问卷是利用科学方法建立的一种用于测量健康状况的工具，其与肺功能测定可相互补充，共同用于COPD患者病情严重性的评估，以确保最佳治疗。

5. 6 min步行距离试验： 6 min步行距离试验(6 MWT)是一种评估中、重度心肺疾病患者功能状态的运动试验。在满足适应症并排除禁忌症后，患者需穿舒适的衣服、合适的鞋子，使用习惯的行走辅助器 (拐杖、走路使用的支持物等)，且平时的医学支持要继续进行(如吸氧)，试验前2 h患者不要做剧烈运动。嘱患者在至少30米的平直地面上尽可能以最快的速度反复折返行走6 min，记录6 min内患者所行走的总距离数，精确到米，并以此来判断患者的病情严重程度。目前还没有取得理想的正常参考值 (在健康人群用标准6MWT方法取得的数据 )，多推荐用 6 MWT绝对值变化进行比较 (如距离提高50米)，而不是每次的结果与正常值来比较[17]。

临床上，我们常用以上几项指标来判断COPD的病情严重程度，为及时诊断和治疗COPD患者提供了一定的帮助。

三、胸部CT扫描测定肺动脉增宽与AECOPD的关系

研究证实，AECOPD反复发作将导致慢性肺源性心脏病及肺动脉高压，而肺循环的压力增高将使肺动脉代偿性增宽。胸部CT能够反映COPD患者的肺部形态结构改变，能够清楚地显示COPD患者肺气肿范围、类型和气道壁增厚、气流陷闭，在疾病的定量诊断、形态学功能定量评价等方面具有一定优势。CT可以用来测量肺动脉和主动脉的直径，并且计算肺动脉与主动脉直径的比值(pulmonary artery to aorta ratio, PA︰A比值)，这与肺动脉高压的侵入性检查结果是相关的[18]。在左右肺动脉分叉处测量主肺动脉的直径，在相同的CT层面内测定升主动脉的最大直径，并计算PA与A比值。测量时若主肺动脉的直径不一致，取较大的直径为主肺动脉的直径[19](分别以垂直90度的角度测量两次直径)。国内研究显示，正常老年人PA︰A比值范围是0.77±0.10[20]，国外对1 326名正常人研究显示, 正常人PA︰A比值<0.9[7]。

Ng 等[18]的研究首先发现了肺动脉直径与右心导管检查测得的mPAP有关，而Devaraj等[21]的研究认为，与其他CT检查相比，PA︰A比值与mPAP有着强烈的关联，而且与超声心动图测得的结果相似。当PA︰A比值和右室收缩压联合起来时，它与mPAP的相关性比其他任何一项检查单独应用时都高。也就是说，我们可以通过胸部CT扫描测定PA︰A比值来间接地反应慢性阻塞性肺疾病病情的严重程度。

为了明确胸部影像学数据能否通过对肺部血管疾病检测来预测COPD急性加重的发生，Wells等[19]利用COPDGene和ECLIPS的研究数据，进行了一项多中心的观察性实验研究，评估胸部CT诊断肺血管疾病来预测COPD患者急性加重的发生风险。这项研究纳入了COPD基因研究人群数据库中近期和先前吸烟的45～80岁的COPD患者，他们有着10包/年或者更长时间的吸烟史。研究发现在入组的前一年，PA︰A比值>1组比PA︰A比值等于1或者小于1组急性加重的患者多(53%vs. 13%；优势比，7.44；95% CI，6.23 to 8.89;P<0.001)。这说明CT扫描测定肺动脉增宽(即PA︰A比值>1)与COPD急性加重有关，尤其是那些需要住院的患者。由此他们得出结论，CT扫描测定肺动脉增宽(即PA︰A比值>1)与COPD急性加重有着独立的联系，并且可以识别住院患者中存在高危风险的亚群。

此外，Wells等[22]的另一项研究表明在重度COPD患者中，胸部CT测定PA︰A比值>1对判断COPD相关肺动脉高压的价值要优于心脏彩超。这是一项单中心的回顾性观察研究，纳入了在2007年至2011年期间被评估为需要肺移植的重症COPD患者。研究人员记录了他们的临床特点、CT图像、超声心动图和右心导管检查结果，并在肺动脉分叉处测量了肺动脉与主动脉直径，运用线性回归分析及logistic回归分析检测了CT扫描测定的PA︰A比值与超声心动图测定的肺动脉收缩压(pulmonary systolic pressure, PASP)之间的关系。他们评估了60例FEV1占预计值百分比在27%12%的患者，在矫正了多变量后CT测定的PA︰A比值与mPAP呈线性相关(r=0.30，P=0.03)，这项发现不包括PASP。他们认为，PA︰A比值>1对判断静息肺动脉高压的患者有着73%的敏感性和84%的特异性，然而肺动脉收缩压并没有作用。

近期丁薇等[23]研究也发现，测定COPD患者胸部CT PA︰A比值对判断COPD急性加重和病情严重程度有一定的临床价值：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比值升高与PASP升高相关，COPD急性加重患者病情稳定后PA︰A比值下降与患者感染得到有效控制、缺氧、二氧化碳潴留、呼吸性酸中毒得到纠正、肺功能改善、PASP下降、CAT评分降低有关。

综上所述，胸部CT扫描测定肺动脉直径与主动脉直径比值(PA︰A比值)>1与COPD急性加重有关，这不仅可以用来评估疾病的进展程度，而且还可以预测COPD未来急性加重的风险，并有可能为评估COPD严重程度和病死率提供有意义的临床依据。这将是呼吸科医师需要关注并需要进一步深入研究的问题。

1 任成山, 钱桂生. 慢性阻塞性肺疾病发病机制研究现状与展望[J/CD]. 中华肺部疾病杂志：电子版，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 姜艳平, 赵云峰, 赵秋良. CT 对慢性阻塞性肺疾病临床评估的价值[J]. 临床肺科杂志, 2014, 19(9): 1684-1686.

4 黄俊芳, 王广发. 慢性阻塞性肺病全球倡议慢性阻塞性肺病指南(2013更新版)解读[J/CD]. 中国医学前沿杂志：电子版, 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 荆志成. 六分钟步行距离试验的临床应用[J]. 中华心血管病杂志, 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 刘鹏, 郭顺林, 雷军强, 等. 慢性阻塞性肺疾病相关肺动脉高压的多层螺旋CT评价[J]. 中华结核和呼吸杂志, 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, 赵伟, 熊伟, 等. 胸部CT测定肺动脉直径与主动脉直径比值判断慢性阻塞性肺疾病急性加重的临床价值[J]. 上海医学, 2015, 38(6): 523-527.

(本文编辑：王亚南)

张银，丁薇，周晓莉，等. 胸部CT扫描测定肺动脉与主动脉直径比值与慢性阻塞性肺疾病的关系[J/CD]. 中华肺部疾病杂志(电子版)， 2017， 10(1)： 95-97.

10.3877/cma.j.issn.1674-6902.2017.01.026

上海市浦东新区科委科技发展基金课题 (PKJ2015-Y51)

750004 银川，宁夏医科大学2014级硕士研究生1200125 上海市浦东新区浦南医院呼吸内科2200135 上海市浦东新区公利医院呼吸内科3

赵云峰，Email: yfzh71@126.com 许德凤，Email: xdfm2016@163.com

R563

A

2016-10-13)