多层螺旋CT在评估慢性阻塞性肺疾病相关肺动脉高压中的应用进展

王之悦 祝因苏 唐立钧

多层螺旋CT在评估慢性阻塞性肺疾病相关肺动脉高压中的应用进展

王之悦 祝因苏 唐立钧*

在我国慢性阻塞性肺疾病（COPD）多发生在40岁及以上人群中，而肺动脉高压（PAH）是COPD进展的中心环节，可导致右心功能衰竭乃至死亡。COPD病人出现PAH后进行早期相关治疗可显著改善预后，因此对COPD病人出现PAH的早期诊断非常重要。多层螺旋CT作为一种无创性检查，可以运用多种定量及定性指标较好地发现和提示COPD相关PAH，并可以评估预后、监测治疗效果。

慢性阻塞性肺疾病；肺动脉高压；体层摄影术，X线计算机；肺小血管；右心功能

慢性阻塞性肺疾病 （chronic obstructive lung disease，COPD）在中国40岁及以上人群中的发病率高达8.2%[1]，它以持续性的气流受限为特征，这种气流受限通常是进行性的，常常发展为肺动脉高压（pulmonary artery hypertension,PAH）[2]。PAH定义为肺动脉平均压在安静状态时>3.33 kPa(25 mmHg)，在运动状态时>4 kPa（30 mmHg）[3]。它是COPD发展至慢性肺源性心脏病的中心环节，也是导致COPD病人存活率降低的重要因素。因此，PAH的存在及其严重程度可预测COPD病人的预后[4]。COPD相关的PAH病人严重程度差别很大，轻者临床症状不明显，甚至仅在进行肺功能测定时方可发现；重者肺功能严重受损，甚至引起全身性损害，发生右心功能衰竭。COPD病人出现PAH后进行氧疗[4]并使用肺血管舒张剂及钙离子拮抗剂等药物可显著改善预后。因此，对COPD病人出现PAH的早期诊断、早期治疗及治疗后评估非常重要。多层螺旋CT（multi-slice CT，MSCT）可以运用多种定量及定性指标提供肺部及心脏解剖、功能信息来评估PAH情况。本文就COPD相关PAH的发病机制、检查方法及MSCT的应用进展进行综述。

1 发病机制

PAH是COPD发展至慢性肺源性心脏病的重要病理生理过程，慢性缺氧与慢性炎症是COPD相关PAH发病的主要原因。COPD病人持续性的气流受限导致病人处于慢性缺氧状态，由此引起肺血管平滑肌细胞发生细胞增殖，导致各级肺血管管壁明显增厚，出现肺血管增生以及小肺动脉重塑[5-6]，肺循环外周阻力增加，肺动脉压进行性升高，最终导致PAH形成。而COPD又是一种炎症反应性疾病，会导致肺血管内皮细胞功能紊乱，由此产生的多种血管活性物质如内皮素-1、血栓素A2、一氧化氮、前列腺环素2等不仅参与了炎症反应，而且促进了血管重塑，进而发生PAH[7]。PAH形成后会引起肺血管阻力升高，右心负荷增加，从而导致右心增大、室壁增厚、右心功能减退等一系列心脏解剖及功能改变，最终造成右心功能衰竭乃至死亡。

2 检查方法

目前评估COPD相关PAH的主要检查方法包括：右心导管、超声心动图、MRI及MSCT。

2.1 右心导管造影 右心导管造影是PAH血流动力学评估的金标准，但是作为一种有创性检查，它存在一定的风险性，且数据受三尖瓣反流影响，存在较大的误差[8]，无法作为常规检查使用。大多数情况下，测量是在病人的静息状态下做的，并不能反映出血流动力学改变的真实情况[9]。

2.2 超声心动图 超声心动图依据三尖瓣反流与腔静脉充盈程度估计肺动脉压水平，并且可以评估心脏结构及功能，是评估COPD相关PAH的初筛手段。但COPD病人胸腔含气量增加，使得超声信号传导受到干扰[10]。并且受制于声窗及检查者操作的熟练程度，不能获得完整的支配右心功能的压力-容积关系[11]，右心结构及功能的测量受限，因此其诊断的敏感性、特异性以及预测价值不高[12]。

2.3 MRI检查 MRI作为一种无创性检查，具有较高的时间及组织分辨力，不但可以通过心脏电影技术准确测量肺动脉和心脏解剖及功能，还可以用相位对比（phase contrast，PC）及延迟强化（late gadalinum enhancement，LGE）技术来评估心血管血流动力学及心肌损伤情况。但该检查价格相对昂贵，检查限制较多，数据采集和分析需要的时间较长，对相应的技术支持要求和操作者专业知识的要求较高，各项指标尚无统一标准，这些都使得MRI在评价COPD相关PAH的临床应用中尚无法普及[8]。

3 MSCT在评估COPD相关PAH中的应用及展望

MSCT作为无创性检查，能较早地发现和提示COPD相关PAH，对于诊断有很大的帮助[13]，并且可以评估预后，监测治疗效果[14]。COPD相关PAH的MSCT表现可以归结为肺实质病变、肺血管病变及PAH引起的右心结构与功能改变。

3.1 肺实质病变 肺气肿是COPD的主要肺实质病变，也是其主要病理改变之一。肺气肿可导致肺泡伴行的毛细血管受到挤压、破坏，从而使得肺毛细血管大量减少，外周阻力增加，引起PAH[15]。因此准确了解肺气肿的程度，对于评估病人PAH的严重程度十分重要[12,16]。MSCT不仅可以定性地诊断肺气肿，还可以定量地评估肺气肿的情况，最常用的方法是使用密度掩模技术，以-950 HU为临界值[17]，计算出低密度区的百分比（%low-attenuation areas,%LAA），%LAA与肺气肿的严重程度是显著相关的（最佳系数，-0.761）[17-18]。

3.2 肺血管病变 COPD相关PAH的肺血管病变包括肺动脉的扩张、肺小血管的扩张及肺动脉弹性减低等。

3.2.1 肺动脉的评估 由于主肺动脉的扩张程度对PAH的严重性有很好的预测价值[19]，而平均肺动脉压力与主肺动脉直径的相关性很高[4，20-23]，所以许多研究者都认为在横断面MSCT中主肺动脉直径的增大是PAH的征象。目前的研究主要将主肺动脉直径>29 mm和主肺动脉直径与升主动脉直径比值>1作为PAH在MSCT中的诊断标准[4，12，20-23]。Mahammedi等[24]认为，在肺动脉分叉的横断面上，由升主动脉中央起源，垂直于主肺动脉的长轴测量主肺动脉的直径是获得主肺动脉最大直径的最佳方法（R=0.51，P<0.000 1）。但是这些参数仍然存在一些缺陷，主要因为肺动脉直径大小受病人年龄、性别、身高、体质量及基础病等很多因素影响[22]，前期研究已经证明单纯的肺动脉直径和肺动脉压力相关性欠佳，因此该指标应用受限[20]。主肺动脉直径与升主动脉直径的比值与PAH的相关性要高于主肺动脉直径。Wells等[21]通过一个大样本量研究，发现在COPD病人中该比值>1可以说明病人过去曾有过COPD急性发作，且未来出现急性发作的可能性会增高。另外，右肺动脉的扩张性以及右室流出道的直径以及截面积也可以在一定程度上预测PAH。在PAH病人中，右肺动脉的扩张性会降低，而右室流出道的直径以及截面积会增大[25-26]。右肺动脉的扩张性可由下列公式计算得出：（舒张期的截面积-收缩期的截面积）/舒张期的截面积。Revel等[25]通过多期图像重建，利用软件测量出右肺动脉的扩张性以及右室流出道的直径及截面积，分析发现右肺动脉的扩张性与平均肺动脉压有着紧密的联系（R=-0.79, P<0.000 1），相关性高于右室流出道的直径以及截面积。但是在临床工作中，由于该检查需要心电门控及多期重建，病人需要接受X线剂量较大，实用性仍待提高[25]。

3.2.2 肺小血管的评估 PAH的血管重塑是PAH的特征表现，并常常累及肺小血管[12]，因此也成为PAH的影像诊断标准之一[26]。先前有研究显示在PAH的病人中可出现肺小血管的扩张，这个扩张是通过与周围伴行支气管的直径相比得出的[27]。因为在健康人中，肺小血管可能比伴行的支气管略微粗些，所以Devaraj等[28]认为肺小血管与伴行支气管管径比值大于1.25代表肺小血管扩张。这个研究的结果证明肺小血管的扩张是代表平均肺动脉压力的一个可靠指标。但该参数与PAH的相关性并不是很高，在临床工作中的测量误差也较大。也有相关研究表明MSCT可以通过定量测量肺小血管截面积（cross-sectional area，CSA）来间接反映COPD相关PAH的严重程度[15,29]。Matsuoka等[29-30]认为，%CSA<5与平均肺动脉压力呈负相关（R=-0.512，P<0.000 1），通过测量%CSA，可以估计PAH的严重程度。

3.3 右心评估 COPD相关PAH继发的右心改变有右室扩张、右室心肌肥厚、室间隔变直或左移，严重者可出现下腔静脉及肝门静脉的扩张、心包积液等[12，26，31-32]。通过心电门控的MSCT可以测量右室壁的厚度、右心室的质量、右室与左室最宽径之比、脊柱室间隔角等。

3.3.1 右心室解剖评估 在COPD相关PAH的病人中，右室壁厚度和室间隔厚度与正常人相比明显增大[32-35]，在通常情况下，室间隔的厚度不应超过10 mm，若室间隔厚度大于13 mm，则提示存在右室心肌肥大[36]。右心室质量的测量是另一种评估右室心肌肥大的方法[25]，它等于舒张末期右室心肌容积与心肌密度（1.05 g/dL）的乘积。但这种测量需要人工描画出心肌的轮廓，耗时较长。右心室质量与左心室质量的比值被称为心室质量指数（ventricular mass index，VMI），其与mPAP相关性较单纯的右心室质量更高。四腔心位CT影像上测得的右室及左室最宽径之比常被用于评价右室扩张，是右心功能障碍较为可靠的CT指标[7]，一般认为该指标大于1有意义。而另一个常用且可信的证明PAH严重程度的征象是室间隔的位置。通过测量脊柱室间隔角可以间接地获得室间隔的位置，从而确定是否存在右室增大。脊柱室间隔角为胸骨中点与椎体棘突的连线与室间隔间的夹角。临床工作中观察到PAH病人右心扩张，心脏顺时针旋转，该角度明显增大。有研究证实，轻、中、重度PAH病人的脊柱室间隔角分别为61.00°±11.60°、66.19°±11.77°和64.65°±10.21°[37]。脊柱室间隔角的测定较右室及左室其他参数测定更为固定、标准和简单，且不受病人年龄、身高、体质量指数、体表面积的影响。

3.3.2 右心室功能评估 PAH病人右室后负荷增加会导致右室容积、右室射血分数（right ventricular ejection fraction，RVEF）、每搏输出量（stroke volume，SV）、心输出量 （cardiac output，CO）及心脏指数（cardiac index，CI）减少。通过测量右室舒张末期容积 （right ventricular end-diastolic volume，RVEDV）、右室收缩末期容积 （right ventricular end-systolic volume,RVESV），可计算出RVEF，从而根据心率以及体表面积换算出CO及CI。目前的MSCT辅以心电门控，可通过对不同RR间期图像的重建，较准确地测量出RVEDV及RVESV，从而计算出评估右室功能的指标。在临床应用中，心脏MRI被认为能较为准确地评估心脏解剖与功能[35]，而相关研究表明，与MRI结果比较，MSCT心功能检查也可以较准确地定量评价右室容积和功能[35]。RVEF小于40%是提示右心功能衰竭的重要指标。而近年来MSCT越来越多地应用于对右心功能的评价，但电离辐射依然是一个不可避免的问题[38]。

4 小结

PAH是COPD常见的并发症并可导致病人右心功能衰竭乃至死亡，早期诊断COPD相关PAH后进行治疗可显著改善预后。所以，对COPD病人出现PAH的早期诊断非常重要。在现有的研究中，MSCT表现出了对于COPD相关PAH诊断很高的准确性，并且由于其具有无创性、测量的可重复性，随着新技术不断发展，MSCT必将成为早期诊断PAH、判断PAH预后并检测其治疗效果的重要检查方法。

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（收稿2014-06-30）

Application progress of multi-slice CT in the evaluation of chronic obstructive lung disease-associated pulmonary hypertension

WANG Zhiyue,ZHU Yinsu,TANG Lijun.Department of Radiology,The First Affiliated Hospital of Nanjing Medical University,Nanjing 210029,China

Chronic obstructive lung disease (COPD)is prevalent in individuals at 40 years age or older in China. Pulmonary artery hypertension (PAH)is a severe complication in the natural history of COPD,which can lead to right heart failure and even death.The early diagnosis of PAH in COPD is in urgent need,since early treatment of PAH in COPD will improve the prognosis significantly.Multi-slice CT is a non-invasive tool that can use quantitative and qualitative indexes to detect and prompt PAH in COPD,estimate its prognosis and monitor the therapeutic effects.

Chronic obstructive lung disease;Pulmonary artery hypertension;Tomography,X-ray computed;Pulmonary vascular;Right heart function

10.3874/j.issn.1674-1897.2015.01.Z0107

210029南京，南京医科大学第一附属医院放射科

唐立钧，E-mail：lijun.tang@hotmail.com

*审校者

江苏高校优势学科建设工程资助项目（JX10231801）