轻度二氧化碳潴留慢性阻塞性肺疾病肺功能和CT 的特征

魏 霞 于 楠 米九运 任京婷 丁 琦 高延忠 齐 敏 郭佑民

慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）是发病率、病死率居高不下的慢性病，肺功能检查是目前反映持续存在并呈进行性进展的气流受限的客观依据［1-6］。多层螺旋CT（multi-slice spiral CT，MSCT）容积扫描及薄层重建技术，使肺及气道成像极其接近解剖形态学，可反映其病理形态改变，而形态学改变可以判断功能变化［7-8］。伴有CO2潴留的COPD 是特定人群，意味着肺通气功能代偿到极限，出现活动耐力下降，频繁急性加重和频繁住院［9-10］。本文旨在探讨轻度CO2潴留的肺功能和影像学特征，即PaCO2（45 ～50 mmHg）的急性加重的COPD，寻找监测指标，为治疗提供参考。

材料与方法

一、临床资料

选择2014 年10 月至2017 年9 月西安市第九医院呼吸内科符合COPD GOLD 诊断标准（吸人支气管舒张剂后FEV1／FVC＜70%）的住院患者作为观察对象，纳入147 例AECOPD 患者，根据入院后未使用呼吸机时第一次动脉血气分析的PaCO2结果分为3 组。轻度CO2潴留组48 例（PaCO2＝45～50 mmHg），以下简称轻度潴留组；非CO2潴留组61 例（PaCO2在正常参考值高限区域，即40～44.99），剔除了PaCO2＝35 ～40 以排除肺功能代偿能力好的COPD 患者对研究的干扰，以下简称非潴留组；Ⅱ型呼吸衰竭组38 例（PaCO2＞50 mmHg），以下简称呼衰组。排除标准：（1）40 岁以下；（2）孕妇；（3）合并其他肺病如肺癌、肺炎等；（4）既往肺部手术史；（5）无法配合肺功能检查者。

二、研究方法

1.人口学和临床资料：收集包括性别、年龄、吸烟状况、居住地、体质指数等资料，入院即对患者进行COPD 评估测试（COPD Assessment Test，CAT），由患者自主完成。动脉血气分析在入院第1 天完成，由全自动血气分析仪（RADIOMETER ABL800，Copenhagen，Denmark）测定，质控按检验标准执行。

2.肺功能检查：患者无喘息症状时用肺功能仪检测，进行肺通气功能、支气管舒张试验、一口气弥散法测量弥散功能、及脉冲振荡阻力测定，符合质控要求［11-12］，包括第1 s 钟用力呼气容积占用力肺活量比率（FEV1／FVC）、第1 s 钟用力呼气容积占预计值比率（FEV1%pred）、用力肺活量（forced vital capacity，FVC）、一氧化碳弥散量与肺泡通气量比率（DLCO／VC）、残气量与肺总量的比率（RV／TLC）、呼气中期流速（MMEF）、分钟最大通气量（MVV），见表1。

3.64 排容积CT 检查：使用64 排容积CT 于仰卧位吸气末屏气进行扫描，扫描参数为：管电压为120 kV，管电流由自动调节，曝光时间为0.5 秒，矩阵尺寸为512×512 像素。使用标准内核算法连续重建图像，层厚为1 mm（重叠为0.625 mm）。影像测量软件由“数字肺”平台软件（陕西渭南神州德信医学成像技术有限公司，FACT-Lung 1.2.0版）自动分析记录以下参数：各叶第4 ～9 代支气管壁面积百分比（支气管壁横截面积占支气管横截面积的比例，%WA），肺气肿指数指CT 值小于-950 Hu 的低密度区域占肺体积的比例（LAA%-950），肺组织CT值分布频率图中第15 百分位点所对应的CT 值（PD15），平均肺气肿密度是CT 值小于-950 Hu 的低密度区域的平均密度（mean emphysema density，MED）［13-15］。

三、统计学方法

利用SPSS 19.0 软件统计分析，计量资料用均数±标准差表示；3 组间肺功能及影像参数比较用ANOVA 方法；LSD 方法进行组间两两比较；PaCO2与肺功能和影像学参数的相关性分析用Spearman 检验。P＜0.05 为差异有统计学意义。

结 果

一、三组患者的人口学及临床基线资料

轻度潴留组、非潴留组和呼衰组吸烟量分别是（40.34±22.73）包／年，（45.98±23.72）包／年和（40.51±20.15）包／年，男性分别为52 例（85.2%）、44 例（91.7%）和37 例（97.4%），年龄分别是（67.8±9.69）岁，（66.71±10.09）岁和（63.53±8.32）岁，CAT评分分别是17.95±8.11，19.88±7.12 和18.95±7.52，体重指数分别是22.84±3.78，23.08±3.58 和22.85±3.7，以上均无统计学差异（P ＞0.05）。动脉血气PaCO2分别是（41.98±1.4）mmHg、（46.94±1.66）mmHg、（64.16±17.28）mmHg 有统计学差异（P ＜0.05），PaO2分别是（76.66±16）mmHg、（74.46±18.26）mmHg、（71.45±32.24）mmHg，无统计学差异（P＞0.05）。

二、三组的肺功能特点及组间比较结果

轻度潴留组、非潴留组和呼衰组在肺功能指标FEV1%pred、FVC%pred、FEV1／FVC、MMEF、MVV%pred 和RV／TLC 存在统计学差异（P＜0.05），DLCO／VA 未发现统计学差异（P＞0.05）。两组间比较显示，轻度潴留组与呼吸衰竭组存在明显统计学差异；非潴留组与呼吸衰竭组也存在明显差异。轻度潴留组与非潴留组未发现差异（P＞0.05），见表1、图1。

三、三组患者的影像学特点和组间比较结果

轻度潴留组、非潴留组和呼衰组在肺气肿量化指标PD15 和MED（全肺、左右肺和肺叶）存在显著性统计学差异（P＜0.05）；两组间比较显示，轻度潴留组与呼吸衰竭组存在明显差异；非潴留组与呼吸衰竭组也存在明显差异；轻度潴留组与非潴留组未发现差异（P＞0.05）。%LAA-950 和%WA 在三组及组间比较未发现差异（P＞0.05），见表1、图2。

图2 1-A 和1-B 显示CO2 未潴留组、轻度潴留组和呼衰组在肺功能参数MVV%pred、FEV1%pred、FEV1／FVC、MMEF%pred、RV／TLC 和DLCO／VA 组间比较差异，NS 表示无统计学差异；*表示有统计学差异，P＜0.05；**表示有统计学差异，P＜0.01；***表示有统计学差异，P＜0.001

四、CO2 潴留与肺功能和影像参数的相关性分析结果

86 例CO2潴留的AECOPD 的PaCO2值与肺功能参数MVV%pred、FEV1%pred、FVC%pred、FEV1／FVC、MMEF 存在中度负相关性（P ＜0.05），与FEV1%pred 和FVC%pred 相关性最好，相关系数分别是-0.536 和-0.576。与PD15 及MED（包括全肺、左肺、右肺和各叶肺）存在弱的负相关，与全肺Perc15 和全肺MED 相关系数分别是-0.325 和-0.333（P＜0.05），见表2。

讨 论

COPD 是异质性疾病，在病理，生物学、CT 表现、临床进展及预后都存在明显的差异。表型是目前研究热点，指具有1 种或几种特征的患者并与预后相关，表型分类是为了更好的决策治疗［16-21］。GOLD 对COPD 人群分为A、B、C、D 群，西班牙指南率先制定了基于表型的诊疗方案［22-23］。分层分类别的研究推动了COPD 诊治，合并CO2潴留甚至Ⅱ型呼吸衰竭的COPD 占据了大量的医疗资源，我国指南对PaCO2超过45 mmHg 的AECOPD 推荐使用无创通气治疗，但对其病理解剖和肺功能损害基础并不完全清楚［24-25］。

轻度潴留的COPD 无论在肺功能特点还是影像学特点上，均与非潴留组相似，并与呼吸衰竭组明显不同，呼吸衰竭组的肺功能及CT 参数显示功能和结构的损害更严重。当处理PaCO2＝45 ～50 mmHg的AECOPD 时，应个体化分析PaCO2代表的临床意义，因急性加重期痰液阻塞气道、气道痉挛等可逆因素的存在，部分患者会出现一过性通气障碍加重，表现为CO2潴留超过正常范围，可逆性诱因去除后PaCO2可能恢复到正常。 但是，处理PaCO2＞50 mmHg 的COPD，基于更严重的解剖病理损害和更差的肺代偿功能，不能一味用感染和气道痉挛来解释CO2潴留，在选择辅助通气方面可能需要更果断。

表1 三组肺气肿参数Perc15 和MED 的ANOVA 分析及组间结果比较

表2 动脉CO2 分压与肺功能影像参数spearman 相关性分析

动脉血气PaCO2是瞬间的物理溶解在动脉血液中CO2分压值，受诸多因素影响变化较大，且有创检查难以频繁复查。反应气流受限的肺功能检查指标均与PaCO2有中度负相关，说明气流受限的程度与CO2潴留的程度相关，FEV1%pred 和FVC%pred 能较好地判断CO2潴留的程度。

轻度PaCO2潴留组、非潴留组与呼衰组，LAA%-950 没有差别，即肺气肿范围相似，PD15 反映的是连续分布的肺密度在15%位点的特定的像素值，而MED 反映的是小于-950HU 的低密度区域的平均肺密度值，这两个参数都反映了肺气肿的程度。研究显示呼衰组肺气肿程度更重，即肺实质破坏程度更重。LAA%-950 是与肺功能和病理损害相关性较好的指标，但LAA%-950 一致的情况下，肺气肿区域内病变严重程度可能对呼吸功能的影响是不同的，PD15 和MED 在区分病理损害程度，判断病理生理功能方面具有与LAA%-950 不同的作用。文献提示在纵向观察和组间比较时PD15 是代表肺气肿的良好指标，在轻度CO2潴留的COPD，纵向动态观察可能对病情进展的判断有意义。肺气肿参数与CO2潴留的关系还需更多的样本和研究来验证。

综上所述，轻度CO2潴留的COPD 人群需要临床关注，它的肺结构和功能特征与PaCO2＝40 ～44.9 mmHg 的COPD 相似，Ⅱ型呼吸衰竭COPD 具有更严重的病理和肺功能基础损害。在CO2轻度潴留向Ⅱ型呼吸衰竭进展过程中，FEV1%pred 和FVC%pred 等肺功能指标联合PD15、MED 从功能和结构上能更好地反映病情。