肺癌术后肺复张形态与肺功能相关性及其影响因素的研究

李新平，陈艺，2，刘霜纯，曾斌，张鸣生

1.广东省人民医院（广东省医学科学院）广东省老年医学研究所，广州 510080；2.深圳市儿童医院，深圳 518038；3.广州市番禺区妇幼保健院（何贤纪念医院），广州 511400

肺癌是癌症相关死亡最常见的原因之一，手术切除癌组织是一种重要的治疗方法，而术后肺复张和肺功能恢复情况影响患者生存质量，积极探究术后肺形态改变和功能恢复及其影响因素可以预测术后患者远期日常生活状况。

几项术后肺功能随访研究显示，术后的FEV1和FVC 值高于预测值，应归因于术后余肺组织的适应性改变，然而是代偿性肺复张还是肺代偿性生长尚有争议[1]。近期的一项研究认为，术后1年内并未发现肺代偿性生长的证据[2]，意味着术后早期肺功能恢复应是依赖于余肺复张和肺容积增加，而肺代偿性复张情况与肺功能相互关系亦需进一步研究。同时，有研究认为肺容积增加不应等同于肺的过度膨胀，肺的过度充气和过度膨胀与肺结构和临床特征有明显差异[3]。因此，及时了解和评价术后肺复张形态及其影响因素，可以改善术后治疗特别是康复策略。值得关注的是，已有研究表明肺部术后代偿性生长受多种因素影响如年龄、肺实质切除的数量和体积和吸烟史等[4]。

由于基本不可能获取肺复张抑或代偿性生长的直接证据，使用影像学等方法间接评估肺术后组织适应性改变是可靠的选择[5]。计算机断层扫描（computed tomography,CT）作为肺部病变常规的诊断手段[6]，可以反映肺组织的数量和质量，且与疾病的严重程度相关。通过CT 获得肺容积、肺密度和肺质量数据，已用于评估肺代偿性生长及其影响因素分析[7]。

基于此，本研究利用定量CT 测量患者肺容积后分析肺容积改变与肺功能的相关性并分析年龄、体重指数、吸烟史等因素对肺适应性改变的影响。

1 材料与方法

1.1 研究对象

选取2015年4 至2019年8月在广东省人民医院诊疗的患者。纳入标准：非小细胞肺癌I 期、II 期和IIIA 期患者，未有术后并发症；已行肺叶切除术；未进行放疗或化疗治疗；排除标准：合并有其他的躯体性疾病；有精神障碍；有认知障碍；有心脏疾病史。

1.2 研究方法

1.2.1 设计 本研究是一项回顾性研究，并经广东省人民医院伦理委员会审查通过（粤医科伦理2018232H）。样本量估算依据以吸烟率为主要观察指标，I 类错误为5%，两组比例1:1，计算样本量为32例；同时，结合本研究有多因素分析，根据文献建议和经验，本试验共纳入样本为40例。试验将符合纳入标准和排除标准的患者完善评估和收集临床资料，并选择在肺癌术前和术后3 个月完成所有评估内容，并记录其基本情况包括性别、年龄、体重指数、手术方式、吸烟史等。其中，测试评估者和数据分析者不是同一人。

1.2.2 评估内容（1）肺功 能测试（Pulmonary Function Tests,PFT）：采用肺功能测试系统(Electgraph HI-101,CHEST,Tokyo,Japan)进行肺功能评定。测试3 次，每项参数取最高值纳入分析，包括第一秒用力呼气容积(forced expiratory volume in the first second,FEV1)和用力肺活量(forced vital capacity,FVC)，并计算FEV1/FVC。

（2）定量CT 测量：根据Shikuma等[7]报告测量肺容积。简言之，使用西门子Somatom 16 层扫描仪(西门子，Erlangen，德国)进行胸部CT 扫描。全肺扫描参数根据身体质量指数选择100～120 kVp 和60-80 mAs，其中衰减值用HU 表示，pulmoCT 软件(西门子,Erlangen,德国)计算肺容积（Lung Volume,LV），测量过程如图1 所示。

图1 定量CT 测量肺容积A：术前全肺 B：术后3月全肺C：术前术侧对侧肺 D：术后3月术侧对侧肺Fig.1 The lung volume was measured by quantitative-CTA: Preoperative whole lung; B:Whole lung at 3 months after operation;C: Preoperative contralateral lung; D: Contralateral lung at 3 months after operation

因目前还没有金标准方法用于评估肺癌术后肺复张形态，我们将术后术侧对侧的肺容积（Vpost）与术前术侧对侧肺容积（Vpre）的比值(Rv)定义为肺膨胀指标，其计算公式如下：Rv=Vpost/Vpre。

1.3 统计方法

2 结果

2.1 临床资料

符合入选条件患者40例，如表1 所示：男19例，女21例；平均年龄62 岁；有吸烟史的患者14例，占35%；BMI 的均值为(21.84±2.69)；术前肺容积均值为(4010.00±1127.00) mL，术后肺容积为(3481.00±1036.00) mL。

表1 患者的一般临床特征Tab.1 Clinical characteristics of the patients

2.2 肺容积与肺功能的相关性

FVC、FEV1、FEV1/FVC 与全肺LV 的相关性见表2。其中，术前FVC 与LV 呈正相关(r=0.36,P=0.037)，术前FEV1与LV 显性相关（r=0.35,P=0.041）。但是，术前FEV1/FVC 与LV 无相关性（P＞0.05），术后3月的FVC、FEV1、FEV1/FVC 与LV 无显著相关（P＞0.05）。

表2 肺容积与肺功能的相关性Tab.2 Correlation between lung volume and lung function

2.3 肺复张形态与患者临床特征

在所有患者中，Rv 的总体率为0.95±0.28。研究中，我们定义Rv 大于1 为代偿性过度膨胀，患者可以分成2组即肺过度膨胀组有19例、非过度膨胀组21例。如表3 所示，单因素分析表明，吸烟史在代偿性过度膨胀组中更常见（P=0.045）；尽管年龄因素两组未达到统计学差异，但过度膨胀组患者年龄偏大。

表3 不同肺复张形态患者的临床特征差异Tab.3 Clinical characteristics differences of patients in pulmonary expansions

2.4 肺复张形态与肺功能

如图2 所示，患者术后FVC 都有不同程度下降，代偿性膨胀组和非膨胀组的FVC 变化趋势无明显区别。与非代偿性膨胀组患者相比较，肺过度膨胀组术前FEV1/FVC 更低，术后FEV1/FVC 改善约5%。

图2 肺复张后的肺功能改变A,C:术前B,D:术后3月Hy.膨胀组No-Hy.非膨胀组Fig.2 Changes in pulmonary function after lung re-expansionA,C: Preoperative; B,D: 3 months after surgery; Hy, hyperdistenstion group; No-Hy, non-hyperdistenstion group

3 讨论

本研究结果显示，术前FVC、FEV1与全肺容积的相关性具有统计学差异；通过CT 测量肺复张指标表明，吸烟史是术后肺过度膨胀的预测因素；与非肺膨胀患者相比较，术后肺过度膨胀患者术前FEV1/FVC更低，术后3 个月其FEV1/FVC 改善约5%。

有国内外研究认为，基于CT 测量的肺容积与肺功能显著相关[8]。Robbia等[9]认为CT 肺容积测量与肺功能测试获得的肺容积参数显著相关，且与肺纤维化和肺气肿无关。本研究亦发现，术前CT 测量的肺容积与肺功能指标FVC 和FEV1显著相关。有趣的是，本研究结果显示术后肺容积改变与肺功能无明确相关性。值得注意的是，在连枷胸术后患者中，CT 测量的肺容积与FVC 高度相关[10]；在肺移植患者中，FVC 与全肺容积显著相关[11]。然而肺癌切除后肺大小和功能不匹配是心肺并发症发生的最佳预测因子[12]，提示肺癌术后可能出现肺容积与肺功能无相关。因此，我们推测术后肺组织适应性改变可能导致这些结果之间的不一致。

近年来，越来越多的研究关注肺代偿性生长。一般来说，成人肺是不会再生，术后余肺的变化只可能是过度膨胀[13]。2012年，Butler等[14]报道了一例肺切除术后发生肺代偿性生长的病例。可见，肺部术后会出现多种形式的肺适应性改变[4]。因此，评估肺部手术方式和影响术后恢复因素对患者的肺适应性改变非常重要。研究认为吸烟史是影响肺代偿性生长的独立因素[15]。在本项研究中，我们发现吸烟史促进肺的过度膨胀，我们将进一步研究吸烟对肺适应性改变的影响。

本研究显示，代偿性肺过度膨胀患者气道阻塞性指标更差，这应与患者的吸烟史等密切相关；而术后该类患者FEV1/FVC 改善，可能归因于“肺减容效应”[16]，获益于残余肺代偿性膨胀而不是用力呼气末肺容积的相对减少。因此，用肺功能检测和定量CT 联合评估获取“减容效应”的呼吸动力学特征，从而有助于识别哪些患者可能受益于减容效应特别是肺癌合并阻塞性肺疾病中的患者。本研究采用Rv 作为代偿性膨胀指标，能够鉴别过度膨胀高概率患者，但是否可用于评估获益减容效应，尚需进一步研究。同时，本项研究结果亦提示，通过一项大规模的前瞻性研究来验证我们的研究结果，可能有助于拓宽部分可切除肿瘤且肺功能不全的肺癌患者肺叶切除术指征。

本研究至少有以下局限性：1）单中心小样本回顾性研究；2）反映小气道功能的指标较少，本次未研究肺膨胀对小气道功能的影响；3）结合CT 预测术后肺功能研究，以后的研究可以纳入更多的评估代偿性膨胀的预测因子如肺切除面积等；4）肺过度膨胀可能导致肺大泡甚至自发性气胸可能，但本研究未涉及肺癌术后患者肺过度膨胀的长期影响。

基于以上，吸烟史是肺肿瘤术后患者发生代偿性过度膨胀的预测因素；CT 测量的肺容积改变结合肺功能检查可以早期识别肺减容效应患者和早期鉴别术后肺复张形态，从而更精准开展相关治疗和术后康复训练。