COPD患者或風險患者軀干肌肉CT測量參數與能量消耗的相關性

賈小輝 顧華麗 許曉霞 錢衛琴 薛桂萍

(1南通市第二人民醫院內科，江蘇 南通 226000；2南通市第一人民醫院內科)

慢性阻塞性肺疾病(COPD)是一種常見的呼吸系統疾病之一，25%～50%的COPD患者由于能量攝入不足、基礎代謝率和(或)活動能量消耗增加而出現體重丟失，與骨質疏松、運動能力下降、急性加重程度上升、發病率和死亡率增加有關〔1,2〕。研究顯示〔3〕，體力活動水平(PAL)是COPD患者全因死亡率的最強預測因子，增加PAL對于改善預后具有重要意義，而能量消耗測量是評估體力活動的重要手段。準確評估COPD患者能量消耗對于促進PAL具有積極效應。目前，國內外研究中主要使用體重指數(BMI)進行COPD臨床評價，但降低了作為肌肉質量衡量標準的可靠性，而骨骼肌評估比BMI更能準確反映COPD的嚴重程度〔4,5〕。雙標水(DLW)法是評估COPD患者總能量消耗(TEE)的金標準〔6〕。單層軸向CT測量骨骼肌是評估身體成分(包括局部骨骼肌)的一種重要方法，且在常規臨床實踐中使用CT評估COPD患者疾病嚴重程度、排除其他潛在疾病和評估肺外表現。本研究擬分析COPD患者或風險患者軀干肌肉CT測量參數與能量消耗水平的相關性。

1 資料與方法

1.1一般資料 因風險患者COPD評估試驗評分和低密度衰減區域與COPD患者相似，本研究將風險患者納入觀察。選擇2019年10月至2021年9月在南通市第二人民醫院就診的COPD患者或風險患者。納入標準：符合COPD全球倡議(GOLD)〔7〕分類標準，其中GOLD 1、2、3、4級定義為COPD患者，GOLD 0級定義為風險患者；前4 w內病情穩定無急性加重；知曉本研究目的并簽署知情同意書。排除標準：感染性疾病、糖尿病或其他干擾身體體力活動的嚴重疾病；正在使用影響能量消耗(如甲狀腺激素、β-受體阻滯劑)或水平衡(鈉-葡萄糖共轉運體-2阻滯劑)的藥物；過去3個月內體重減輕超過體重的5%。本研究最終納入172例患者，其中GOLD 0級38例、1級29例、2級66例、3～4級39例；男127例，女45例；年齡60～82歲，平均(70.4±5.9)歲。本研究已通過我院倫理委員會批準。

1.2軀干肌肉CT掃描采集與分析 本研究軀干肌肉采集與分析包括胸肌(PM)、腹直肌(RAM)、豎脊肌(EAM)的面積、密度及面積密度乘積〔PM面積(PMA)、PM密度(PMD)、PMA×PMD、RAM面積(RAMA)、RAM密度(RAMD)、RAMA×RAMD、EAM面積(EAMA)、EAM密度(EAMD)、EAMA×EAMD〕。采用Somatom Emotion 16螺旋CT儀(德國西門子公司生產)進行CT掃描數據采集。掃描參數：準直(16×1.2)mm，峰值130 kV，掃描時間600 ms/rot，螺距1.05，自動曝光控制(質量參考mAs為100)。為定量分析肌肉，采用縱隔重建CT圖像，重建內核B41f，重建層厚1.5 mm，測量胸主動脈弓頂端胸肌、第一腰椎腹直肌、Th12腰椎豎脊肌單層CT橫斷面的橫截面積和密度。采用自動體積計算軟件Synapse3D(日本東京富士膠片醫療公司生產)進行CT掃描數據分析，掃描成像后，使用-950個霍斯菲爾德單位(Hu)截止值確定低密度衰減區域，使用預定義的衰減范圍(50 Hu和90 Hu)識別左、右肌肉并手動著色，測量兩側肌肉面積，將肌肉面積表示為左右兩塊肌肉的總和，肌肉密度定義為繪制區域內的平均衰減。

1.3能量消耗測量 能量消耗包括TEE和PAL。采用DLW法測量每例患者13～15 d的TEE，在第1天上午采集患者血和尿樣后，患者口服2H2O(每千克體重0.1 g)和H218O(每千克體重0.2 d)，用藥后4 h采血，用藥后2、3、4 h采尿，第13～15天早晨隨訪2次(每次采血1次，尿液2次，間隔1 h)，再進行同位素分析，并使用Weir公式(TEE=3.941×rO2+1.106×rCO2-2.17×UN)計算TEE，其中rO2為O2消耗速率，rCO2為CO2產生速率，UN為每日尿氮量。PAL采用基于TEE及基礎代謝率(BMR)的公式計算，PAL=用DLW方法估計的TEE/用間接熱量法測量的BMR，其中BMR采用間接熱量測定法進行測量，測量前12 h禁食，測量時間為上午8∶30～10∶00，患者清醒平臥于床上休息30 min，采用metamax 3B心肺功能儀(德國Cortex公司)測量耗氧量(VO2)、二氧化碳排出量(VCO2)，測量15 min，并使用Weir公式(BMR=3.9×VO2+1.1×VCO2)計算BMR。

1.4統計學分析 采用SPSS24.0軟件進行方差分析、Pearson相關性分析。

2 結 果

2.1不同GOLD分級COPD患者PM、RAM、EAM參數比較 PMA、PMD、PMA×PMD、RAMA、RAMD、RAMA×RAMD、ESMA、ESMD、ESMA×ESMD組間比較差異有統計學意義(均P<0.01)，見表1。

2.2不同GOLD分級COPD患者TEE、PAL比較 不同GOLD分級COPD患者TEE、PAL比較差異均有統計學意義(均P<0.01)，見表2。

2.3COPD患者或風險患者軀干肌肉CT測量參數與能量消耗的相關性 PM、RAM、ESM面積、密度及面積密度乘積與TEE顯著相關，其中RAMA×RAMD與TEE相關性最高(P<0.05，P<0.01)；PMD、PMA×PMD、RAMD、RAMA×RAMD、ESMD與PAL顯著相關，其中PMD與PAL相關性最高(P<0.05)，見表3。

表1 不同GOLD分級COPD患者PM、RAM、EAM肌肉參數比較

表2 不同GOLD分級COPD患者TEE、PAL比較

表3 COPD患者或風險患者軀干肌肉CT測量參數與能量消耗的相關性

3 討 論

患者軀干肌肉差異：COPD患者骨骼肌功能障礙同時影響通氣性和非通氣性肌群，由功能、代謝和解剖學改變的復雜因素組合導致，骨骼肌質量是COPD臨床相關預后的重要預測因子，在COPD疾病加重期，肌肉功能障礙隨之逐漸惡化〔7〕。本研究結果顯示PM、RAM、ESM肌肉面積、密度及面積密度乘積組間比較均有統計學差異，與Shirahata等〔8〕研究結果類似，分析其原因可能包括：(1)PM通常起吸氣輔助肌肉的作用，但也可起呼氣輔助肌肉的作用，PM參數與身高、男性、年齡越小呈正相關，與BMI相比，PMA與COPD相關特征(包括肺活量、呼吸困難和6 min步行距離)的相關性更顯著，GOLD分級更高的COPD患者其氣流受限及靜息氧飽和度下降程度更嚴重〔9〕，導致在組間比較中出現差異；(2)腹直肌在呼氣時輔助橫膈膜抬高，在咳痰、嘔吐、吞咽、排尿和排便過程中起協助作用，COPD疾病程度更重的患者其氣流阻塞增加和靜態肺過度膨脹的風險更大，從而影響胸壁及膈肌的工作負荷，使RAM處于幾何和機械劣勢，導致RAM結構改變〔10〕；(3)ESM通常起反重力肌肉的作用(參與維持正常姿勢，在不活動的情況下容易萎縮)，但在膈肌運動受限的情況下作為呼吸輔助肌肉，COPD患者ESM質量隨病情及時間呈下降趨勢〔11〕。在COPD疾病惡化期間，肌肉萎縮、纖維類型和新陳代謝改變及軀干呼吸肌重構，導致軀干肌肉功能障礙進一步惡化，使患者日常生活能力逐漸降低，與不良預后有關，因此，在病情穩定及急性加重后使用肌肉恢復措施，包括肺康復、優化營養和其他策略組合，都與更好預后相關〔12〕。

患者能量消耗差異：COPD的特點是氣流受限，以1 s用力呼氣容積百分比(FEV1)作為病情嚴重程度的指標，但引入BMI、氣流阻塞、呼吸困難、運動能力指數進行全因比較后，發現低PAL是預測COPD預后不良的最佳指標，而能量消耗差異對于促進體力活動具有重要意義〔3〕。本研究結果顯示不同GOLD分級患者TEE、PAL有統計學差異，與Sato等〔13〕研究結果類似，分析其原因可能包括：(1)在社區沒有參加任何體育活動的人群，其TEE為2 308 kCal/d，PAL為1.85〔14〕，與本研究中GOLD 1和2的COPD患者的結果相似，而在GOLD 3～4的COPD患者中呈下降趨勢，雖然PAL與GOLD 0～4級氣流受限程度呈正比，但COPD患者的TEE主要由肌肉力量和運動能力決定，而肺功能貢獻相對較小，COPD患者疾病程度越高，肌肉功能下降越顯著，其能量消耗下降；(2)隨著疾病嚴重程度的增加，COPD患者體力活動減少，TEE降低，靜息代謝率增加，PAL減少與FEV1%預測值、全身炎癥和左心功能不全呈顯著正相關，PAL隨病情加重而降低〔15〕。能量代謝是一個復雜的過程，受多種因素影響，在COPD等慢性病患者中，這一過程更加復雜，患者性別、年齡和疾病嚴重程度，并在給予營養治療時對患者進行隨訪。患者軀干肌肉CT測量參數與能量消耗的相關性：雖然現階段在治療COPD癥狀和預防急性加重方面取得顯著進展，但在改善疾病進程或影響死亡率方面進展甚微，而增加PAL是減輕疾病負擔進一步加重的關鍵因素之一，探索軀干肌肉測量參數與能量消耗的相關性具有積極效應。本研究結果表明基于CT的軀干肌肉測量在評估COPD患者能量消耗方面具有重要作用，分析其原因可能包括：(1)在GOLD 0～4級COPD患者中，因存在的吸煙史及呼吸道癥狀，導致出現不同程度的氣流受限，而軀干肌肉測量與氣流受限指數存在相關性，低非脂肪組織含量和CT衍生的肌肉面積與COPD患者的癥狀、活動度和呼吸損害程度存在更大相關性，從而影響COPD患者的身體活動及能量消耗；(2)COPD患者肺部和氣道機械特性改變減少呼氣流量，限制呼氣時間，特別是在體力消耗時，導致呼氣末肺容積增加，身體活動中不適感明顯增加時，患者可能會限制活動，以避免呼吸困難的負面體驗，從而導致軀干肌肉停用，能量消耗隨著肌肉功能下降而下降〔15〕。但本研究由于研究周期及研究樣本量的局限，未對患者特征進行分層次研究，后期可延長研究時間及擴大樣本量，探究不同臨床特征COPD患者的能量消耗相關性。

綜上，COPD患者或風險患者軀干肌肉CT測量的PM、RAM、ESM面積、密度及面積密度乘積與COPD能量消耗具有較強的相關性，可作為COPD能量消耗的一種有效替代評估方法。