三维计算机断层扫描中下叶体积比与特发性肺纤维化疾病进展的关系

《Respiratory Investigation》：Association of the lower-lobe volume ratio on three-dimensional computed tomography with disease progression in idiopathic pulmonary fibrosis

本研究通过三维CT分析下叶肺容积占总肺容积比（b-LLV/TLV）预测间质性肺病（IPF）患者临床事件，发现该比率与肺功能下降独立相关，并构建了包含性别、肺功能与b-LLV/TLV的风险评分模型。

　　

Midori Zaizen|Yoshiaki Zaizen|Kenji Tsumura|Tomonori Chikasue|Shuji Nagata|Masayuki Watanabe|Masaki Okamoto|Masaki Tominaga|Kazuhiro Tabata|Shuichi Tanoue|Tomoaki Hoshino|Kiminori Fujimoto

日本福冈县久留米市朝日町67号，久留米大学医学院放射科，830-0011

摘要

背景

已有研究表明，基于三维计算机断层扫描（3D-CT）的肺容量分析与特发性肺纤维化（IPF）患者的肺功能存在相关性；然而，其在预测疾病进展方面的临床意义尚不明确。

方法

本研究回顾性分析了69名接受尼达尼布治疗的IPF患者。使用3D-CT评估了双侧下叶体积与总肺体积（b-LLV/TLV）的比值。临床事件定义为1年内用力肺活量（FVC）绝对下降≥5%、因呼吸症状恶化而住院或全因死亡。研究了临床事件与临床参数、肺功能测试结果及3D-CT测量值之间的关联。通过接收者操作特征分析（ROC分析）确定了最佳临界值，并构建了一个包含b-LLV/TLV比值的加权风险评分。

结果

3D-CT测得的TLV与FVC和总肺容量呈强正相关。41名患者（59%）发生了临床事件。多变量逻辑回归分析显示，男性性别、预测FVC百分比较低（%FVC）以及较低的b-LLV/TLV比值与临床事件独立相关。b-LLV/TLV比值的最佳临界值为0.33（曲线下面积AUC为0.651）。结合性别、%FVC和b-LLV/TLV比值的评分在预测1年临床事件方面表现出中等区分能力（AUC为0.782）。

结论

3D-CT得出的b-LLV/TLV比值与接受尼达尼布治疗的IPF患者的临床事件独立相关。包含b-LLV/TLV比值的评分可能比传统预后因素更能有效预测患者的短期临床结果。

引言

特发性肺纤维化（IPF）是一种典型的特发性进行性纤维化间质性肺病（ILD），会导致肺容量下降，最终发展为慢性呼吸衰竭。IPF预后较差，因为慢性呼吸衰竭会加速疾病进展、增加死亡率，并引发多种临床事件，包括急性加重、肺癌和感染[1,2]。多项研究证实了几种抗纤维化药物对IPF的有效性[3, [4], [5]，这些治疗可降低IPF患者的死亡率[6]。特别是尼达尼布这种抗纤维化药物，能够显著抑制肺功能下降、降低死亡率并减少IPF相关急性加重的发生率[4]。在临床实践中，广泛使用性别-年龄-生理（GAP）指数作为临床分期系统，以预测IPF患者的死亡率[7,8]。 计算机断层扫描（CT）分析技术和人工智能（AI）图像分析在过去十年取得了显著进展，并逐渐应用于临床实践[9, [10], [11], [12]]。在特发性间质性肺炎领域，基于AI的高分辨率CT分析也已得到应用[13,14]。最新开发的AI模型不仅能检测异常的肺实质病变，还能识别支气管和血管扩张，这些特征与疾病进展有关[10,[15], [16], [17]]。此外，基于CT的分析能够客观测量肺容量。使用三维CT（3D-CT）测得的肺容量可能是评估IPF患者疾病状态的有效工具。Tanaka等人证明，通过预测FVC标准化的3D-CT肺容量有助于预测IPF患者的预后[18]，同时他们还发现3D-CT肺容量与肺功能之间存在强相关性。然而，由于绝对3D-CT肺容量受性别和体型影响，因此需要某种形式的标准化处理。 IPF的特点是肺组织密集纤维化并伴有结构破坏，主要影响下叶，导致下叶体积减少[1]。尽管在IPF中这种变化更为明显，但在其他具有继发性普通间质性肺炎（UIP）模式的疾病（如结缔组织疾病相关ILD）的病程中也可能出现类似变化[19]。利用3D-CT可以方便地对各个肺叶进行体积分析。与用于ILD肺容量评估的肺功能测试不同，3D-CT能够评估各肺叶的相对贡献。基于这一优势，我们之前的研究表明，从3D-CT得出的双侧下叶体积与总肺体积（b-LLV/TLV）比值与多种ILD中的病理学确诊的UIP存在显著关联[20]。因此，b-LLV/TLV比值可能是标准化个体间差异和评估疾病特征的有用工具。我们进一步假设这一测量指标可能为预测IPF的疾病进展提供比传统肺功能测试更多的信息。 本研究旨在验证3D-CT肺容量分析是否与肺功能存在强相关性（与先前的研究结果一致），并评估从3D-CT得出的b-LLV/TLV比值是否与IPF的疾病进展相关。

伦理考虑

本研究遵循《赫尔辛基宣言》进行，并获得了久留米大学伦理委员会的批准（批准日期：2024年12月25日；批准编号：24234）。大多数患者均签署了书面知情同意书；对于在研究期间未到访我们机构的患者，则通过选择退出的方式获得了知情同意。

研究参与者

本研究纳入了2015年9月至研究期间在久留米大学医院接受治疗的IPF患者。

患者特征

共有81名患者符合研究纳入标准。其中，因肺癌接受肺叶切除术或其他较大范围肺手术的患者、患有慢性气胸的患者，以及胸部CT图像层厚大于3毫米（不适合进行准确肺容量分析的患者被排除在外。

讨论

研究表明，3D-CT测得的TLV和b-LLV/TLV比值可作为IPF患者肺功能下降、急性加重及治疗开始后早期死亡的预测指标。这些临床事件与IPF的不良预后密切相关，这一点已在多项研究和临床指南中得到证实[1,24,25]。在之前的抗纤维化药物临床试验中，FVC的下降已被用作预测指标。

结论

3D-CT测得的b-LLV/TLV比值与接受尼达尼布治疗的IPF患者的临床事件（定义为1年内FVC绝对下降≥5%、与呼吸相关的住院或死亡）独立相关。结合性别和%FVC的评分在预测1年临床事件方面的区分能力优于传统的GAP指数。这些发现表明，基于3D-CT的肺容量分析方法具有更高的预测价值。

作者贡献

Midori Zaizen在数据解释和数据分析方面做出了重要贡献，并撰写了原始手稿。Yoshiaki Zaizen在研究构思、数据分析和手稿编辑方面做出了重要贡献。Kenji Tsumura、Tomonori Chikasue、Shuji Nagata和Shuichi Tanoue参与了数据解释和分析工作。Masayuki Watanabe、Masaki Okamoto、Masaki Tominaga、Kazuhiro Tabata和Tomoaki Hoshino也参与了数据解释。

资金

本研究未获得任何外部资助。

利益冲突声明

Yoshiaki Zaizen从Nippon Boehringer Ingelheim Co., Ltd.获得了演讲费用，并从Argenx BV获得了咨询费用。Masaki Okamoto从Nippon Boehringer Ingelheim Co., Ltd.获得了研究资助和演讲费用。Masaki Tominaga从Nippon Boehringer Ingelheim Co., Ltd.获得了演讲费用。Tomoaki Hoshino从Argenx BV获得了咨询费用。其他作者不存在利益冲突。

致谢

我们感谢长崎大学研究生院生物医学科学系病理信息学系的Fukuoka Junya教授在病理诊断方面提供的咨询。