慢性阻塞性肺疾病合并肺心病患者定量CT 肺功能参数与心率变异性的关系

范莉莎 陈峰 俞红梅

慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）是一种以气流受限为特征的肺部疾病，气流受限不完全可逆，呈进行性发展[1]。随着病情进展，COPD 可导致肺心病，严重影响患者健康[2]。定量CT 检查现已能够无创性评价肺组织相关的密度及容积指标，间接反映肺功能，已成为一种形态和功能并重的评价手段[3]。心率变异性（heart rate variability，HRV）是指窦性心律在一定时间段内，逐次心动周期之间的时间变异数，是反映交感与副交感神经张力与平衡的重要指标，已在临床评估慢性心力衰竭等心脏疾病中广泛应用[4]。有研究表明肺心病患者的心脏自主神经功能易受到疾病本身的影响，从而发生HRV 异常，同时其肺功能亦受影响[5]。本研究旨在分析COPD 合并肺心病患者定量CT 肺功能参数与HRV 的关系，现将结果报道如下。

1 对象和方法

1.1 对象 选择2020 年3 月至2021 年12 月桐乡市第一人民医院收治的COPD 患者160 例，其中75例单纯COPD 患者作为COPD 组，85 例COPD 合并肺心病患者作为肺心病组。另择同期健康志愿者65名作为对照组。COPD 组男57 例，女18 例，年龄30～76（59.79±10.68）岁，病程5～16（9.49±1.56）年。肺心病组男64 例，女21 例，年龄30～74（58.64±10.13）岁，病程5～18（9.67±1.82）；根据肺心病分级将肺心病组分为轻度亚组32 例、中度亚组30 例、重度亚组23 例[6]。对照组男49 名，女16 名，年龄33～75（59.02±9.85）岁。3 组对象性别、年龄比较，差异均无统计学意义（均P＞0.05）。纳入标准：符合《内科学》第8 版中COPD 合并肺心病的诊断标准[6]；心电图、X 线胸片及超声心动图符合肺心病的表现；意识清楚，能够配合行定量CT、HRV 检查。排除标准：近期使用过吸入性糖皮质激素及长效抗胆碱能药物等；合并严重脑血管疾病；合并冠心病、心律失常及心脏瓣膜病等心脏病；妊娠或哺乳期；合并严重肝肾功能不全、恶性肿瘤及神经系统疾病。本研究经本院医学伦理委员会审查通过（批准文号：202001-002），3 组对象均知情同意。

1.2 方法

1.2.1 定量CT 肺功能检查 3 组对象均接受定量CT 检查。采用美国飞利浦高端CT Brilliance ICT 扫描仪（128 排256 层），检查前进行呼吸训练，直至3组对象能在最大吸气末屏气，检查时仰卧位，嘱检查对象深吸气屏气，扫描肺底至肺尖。设置管电压为120 kV，准直128 mm×0.625 mm，有效管电流为250 mA，螺距为0.915，旋转时间0.5 s，矩阵1024×1024，层厚、层间距均为5 mm，采用Lung Enhanced算法进行图像重建，层厚、层间距为1 mm。扫描结束后应用后处理工作站分析数据，观察并记录肺功能参数呼气末肺容积/ 吸气末肺容积（end-expiratory lung volume/end-inspiratory lung volume，Vex/Vin）、呼气末与吸气末CT 平均肺密度比值 [ratio of end-expiration and end-inspiratory CT average lung density，MLD（ex/in）]，采用阈值法，以-950 Hu 为阈值，分析后自动获得低密度衰减区占全肺体积比例（low attenuation area percentage，LAA%），其阈值低于-950 Hu。

1.2.2 HRV 相关指标检查 3 组对象均采用美国飞利浦DigiTrak XT 动态心电记录仪观察24 h 动态心电图变化情况。检测低频频域为0.04～0.15 Hz，高频频域为0.16～0.40 Hz，HRV 相关指标包括窦性RR 间期标准差（standard deviation of the normal to normal inter beat intervals，SDNN）、每5 min 窦性RR 间期平均值的标准差（standard deviation of average of N-N intervals，SDANN）、邻近窦性RR 间期长度差的均方根（root mean square of the successive differences，rMSDD）、相邻窦性RR 间期之差＞50 ms的心搏个数占所有心搏个数的百分数（percentage of NN50 in the total number of N-N intervals，PNN50）。

1.3 统计学处理 采用SPSS 23.0 统计软件。计量资料以表示，多组比较采用单因素方差分析，两两比较采用SNK-q检验。计数资料组间比较采用χ2检验。采用Pearson 相关分析定量CT 肺功能参数与HRV 的相关性。P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 3 组对象定量CT 肺功能参数比较 3 组对象LAA%、Vex/Vin、MLD（ex/in）比较，差异均有统计学意义（均P＜0.01）。COPD 组、肺心病组LAA%、Vex/Vin、MLD（ex/in）高于对照组，肺心病组上述指标高于COPD 组，差异均有统计学意义（均P＜0.01），见表1。

表1 3 组对象定量CT 肺功能参数比较

2.2 3 组对象HRV 相关指标比较 3 组对象SDNN、SDANN、rMSSD、PNN50 比较，差异均有统计学意义（均P＜0.01）。COPD 组、肺心病组的SDNN、SDANN、rMSSD、PNN50 低于对照组，肺心病组上述指标低于COPD 组，差异均有统计学意义（均P＜0.01），见表2。

表2 3 组对象HRV 相关指标比较

2.3 COPD 合并肺心病患者定量CT 肺功能参数和HRV 相关指标比较 3 个亚组COPD 合并肺心病患者LAA%、Vex/Vin、MLD（ex/in）、SDNN、SDANN、rMSSD、PNN50 比较，差异均有统计学意义（均P＜0.01）。中度亚组、重度亚组LAA%、Vex/Vin、MLD（ex/in）高于轻度亚组，重度亚组上述指标高于中度亚组，差异均有统计学意义（均P＜0.01）。中度亚组、重度亚组SDNN、SDANN、rMSSD、PNN50 低于轻度亚组，重度亚组上述指标低于中度亚组，差异均有统计学意义（均P＜0.01），见表3。

表3 COPD 合并肺心病患者定量CT 肺功能参数和HRV 相关指标比较

2.4 COPD 合并肺心病患者定量CT 肺功能参数与HRV 相关指标的关系分析 Pearson 相关性分析结果显示，COPD 合并肺心病患者LAA%、Vex/Vin、MLD（ex/in）与SDNN、SDANN、rMSSD 及PNN50 均呈负相关（均P＜0.05），见表4。

表4 COPD 合并肺心病患者定量CT 肺功能参数与HRV 相关指标的关系分析

3 讨论

COPD 是呼吸系统中的一种常见病和多发病，可致肺血管阻力持续升高，产生肺动脉高压，引起右心室负荷加重，导致右心房、心室顺应性下降，最终引起右心功能不全，导致肺心病的发生[7]。COPD 合并肺心病的发病率较高，且呈逐年增高的趋势，增加患者死亡风险。随着CT 及图像后处理功能发展越来越成熟，采用定量CT 肺功能检测方法来评估患者肺功能状况已成为可能，有较强的临床应用价值[8]。HRV 是目前公认的较为精确的评估心血管自主神经功能的方法[9]，但关于COPD 合并肺心病患者定量CT 肺功能参数与HRV 的关系尚不清楚。

Vex/Vin、MLD（ex/in）均为空气潴留参数，其中Vex/Vin 由肺内血流、气体及肺组织各部分组成，MLD（ex/in）是由肺内血液、气体及肺组织相对比例决定。文献报道CT 定量测量COPD 患者的Vex/Vin、MLD（ex/in）可反映肺部气体潴留情况[10-11]。在呼吸运动中，影响此两者的主要因素是肺内气体含量变化，两者均能通过深呼吸下动态观察肺顺应性改变，反映空气潴留情况，其越小，则肺顺应性越好，肺功能损伤越小。LAA 病理改变为呼吸性细支气管的病理性扩张和肺泡壁的破坏，定量CT 测量采用吸气末阈值法评价肺内LAA，其结果与病理改变相关性强[12]。HRV 能灵敏反映自主神经系统的活性，HRV的降低反映出交感神经的张力升高以及迷走神经的兴奋性下降，可作为预测恶性心率失常及心脏性猝死等心脏疾病的最有意义的指标，也用于心源性疾病与非心源性疾病的分层[13]。

本研究结果显示，3 组对象LAA%、Vex/Vin、MLD（ex/in）、SDNN、SDANN、rMSSD、PNN50 比较，差异均有统计学意义；COPD 组、肺心病组LAA%、Vex/Vin、MLD（ex/in）高于对照组，肺心病组上述指标高于COPD 组；COPD 组、肺心病组SDNN、SDANN、rMSSD、PNN50 低于对照组，肺心病组上述指标低于COPD 组。上述结果提示COPD 患者与COPD 合并肺心病患者的定量CT 肺功能相关参数增大，HRV 相关参数降低，且COPD 合并肺心病患者各参数变化更严重。已有研究指出，COPD 患者肺组织内密度减低区的比例与肺功能存在相关性，其比例越大，患者肺功能越差[14]。CT 肺密度指标的测量能客观反映COPD 患者肺组织密度的减低程度，从而间接反映患者肺功能的降低[15]。COPD 患者细支气管组织弹性降低，肺泡膨胀并发生病理性融合，造成肺气肿及肺大泡形成，肺组织长期处于膨胀状态，顺应性降低。在COPD 合并肺心病时，由于肺动脉高压的作用，支气管管壁增厚，同时管腔狭窄，气道壁明显增厚，气道梗阻程度更高，气体潴留程度更严重，肺功能将进一步受到损害[16]。因COPD 患者存在气流阻塞而致机体出现缺氧、二氧化碳分压升高，会刺激颈动脉相关化学感受器及肺牵张感受器而导致交感神经兴奋性增加和迷走神经张力的降低，从而出现HRV 指标的下降[17]。

本研究结果还显示，3 个亚组LAA%、Vex/Vin、MLD（ex/in）、SDNN、SDANN、rMSSD、PNN50 比较，差异均有统计学意义；中度亚组、重度亚组LAA%、Vex/Vin、MLD（ex/in）高于轻度亚组，重度亚组上述指标高于中度亚组；中度亚组、重度亚组SDNN、SDANN、rMSSD、PNN50 低于轻度亚组，重度亚组上述指标低于中度亚组。上述结果提示定量CT 肺功能参数及HRV 参数均可能与COPD 合并肺心病患者的病情程度存在一定的关系。由于COPD 产生的肺动脉高压作用，进一步加重了肺心病患者的病情，引起肺组织弹性显著降低，小气道阻力增大，空气潴留增大，导致肺功能损伤逐渐加重。随着COPD 合并肺心病患者的病情越来越重，气道阻塞亦越严重，导致缺氧程度加重，而长期处于缺氧状态会使机体自主神经功能受到不同程度的影响，导致其系统功能紊乱，从而出现不同程度的HRV 下降[18]。

本研究进一步采用Pearson 相关分析COPD 合并肺心病患者定量CT 肺功能参数与HRV 的关系，结果显示，COPD 合并肺心病患者LAA%、Vex/Vin、MLD（ex/in）与SDNN、SDANN、rMSSD 及PNN50 均呈负相关。由于COPD 病变所致肺心病患者肺循环阻力增加、肺动脉高压，导致管腔狭窄，气体潴留程度加重，肺顺应性降低，从而加重COPD 合并肺心病患者的肺功能损害[19]。COPD 合并肺心病患者肺功能损害程度越明显，缺氧的程度越重，而长期处于缺氧状态会使机体自主神经功能受到不同程度的影响，发生心脏结构变化，呼气时较大的肺容积可能通过肺过度膨胀导致心脏受压，最终会出现功能紊乱[20]。

综上所述，COPD 合并肺心病患者定量CT 肺功能参数LAA%、Vex/Vin、MLD（ex/in）与HRV 参数SDNN、SDANN、rMSSD、PNN50 均能反映患者病情严重程度，且CT 肺功能参数与HRV 参数呈负相关。