目的：探讨胸肌CT衰减值（pectoralis muscle CT attenuation value，PMT）和横截面积cross-sectional area，PMA）与慢性阻塞性肺疾病（简称慢阻肺）患者临床特征、运动耐受性及呼吸衰竭风险的相关性，为慢阻肺的评估提供新视角。

方法：纳入2020年1月—2023年12月收治的120例慢阻肺患者（稳定期67例，急性加重期53例）及同期60例健康对照人群，进行胸部CT扫描，测量PMA和PMT。同时收集慢阻肺患者肺功能指标、6分钟步行距离（6-minute walk distance，6MWD）、生活质量评分等数据。统计分析PMA和PMT与慢阻肺患者临床特征的关系，并评估其对慢阻肺稳定期患者运动耐受性和慢阻肺急性加重期患者呼吸衰竭的预测价值。

结果：慢阻肺患者PMA和PMT均显著低于对照组（P<0.05），且与肺功能、运动能力、生活质量显著相关（P<0.05）。PMA是慢阻肺稳定期患者运动不耐受的独立风险因素（OR=1.261，95%CI 1.075～1.496，P=0.004），受试者操作特征曲线分析显示，其曲线下面积（area under curve，AUC）为0.849，截断值为23.72 cm2；而PMA（OR=1.141，95%CI 1.002～1.299，P=0.046）和PMT（OR=1.178，95%CI 1.085～1.293，P<0.001）均是急性加重期患者呼吸衰竭的独立风险因素，PMA的AUC为0.804，截断值为24.15 cm2；PMT的AUC为0.831，截断值为37.65 Hu。

结论：胸肌PMA和PMT可作为评估慢阻肺严重程度和预后的有效指标，较低的胸肌PMA是慢阻肺稳定期患者运动不耐受的风险因素，较低的胸肌PMA和PMT是慢阻肺急性加重期患者发生呼吸衰竭的风险因素。

慢性阻塞性肺疾病（简称慢阻肺）是以进行性气流受限为特征的呼吸系统疾病，也是导致老年人群死亡的主要疾病之一[1]。肌肉减少症是一种肌肉消耗综合征，其特点为骨骼肌质量、力量和功能的进行性丧失，在既往研究中，肌肉减少症被证实是导致慢阻肺患者生活质量下降、功能障碍、住院时间延长和死亡风险增加的重要因素之一[2]。例如，Valisoltani等[3]的分组对照研究证实，与健康人群相比，慢阻肺患者的肌肉减少和肌肉功能指标均显著下降。Qian等[4]也指出，慢阻肺患者最常见的肺外表现是肌肉紊乱和萎缩，呼吸肌和膈肌功能障碍可导致肺功能下降、呼吸困难加重、日常活动受限、肌肉萎缩或无力。因此，针对慢阻肺患者进行肌肉减少症的早期筛查和干预，是改善患者预后和生活质量的重要途径。近年来，CT在骨骼肌中的应用日趋成熟，其可通过测量特定区域的肌肉横截面积来评估肌肉数量，通过计算CT衰减值来评估肌肉质量。既往曾有部分学者尝试对慢阻肺患者的四肢肌肉和腹部肌肉进行CT评估[5-7]，但四肢和腹部并非慢阻肺患者的常规CT检查部位，额外增加了患者的辐射和CT检查费用。胸肌作为辅助呼吸运动的肌肉，在维持正常的肺泡通气方面发挥了重要作用，在理论上，若胸肌的肌肉数量减少、肌力下降，则无法有效阻抗慢阻肺患者因气流阻塞、胸廓变形和顺应性降低而导致的机械负荷，可能导致通气障碍加重，增加其急性加重的风险[8]。此外，胸部也是慢阻肺患者用于评估病情严重程度、急性加重的常规CT检查部位[9-10]。鉴于此，本研究基于慢阻肺患者的胸部CT检查，尝试分析其胸肌横截面积和CT衰减值与临床特征及疾病严重程度是否存在相关性，为临床提供新的参考思路。

1、资料与方法

1.1 临床资料

本研究纳入我院呼吸内科2020年1月—2023年12月收治的120例慢阻肺患者作为研究对象，其中慢阻肺稳定期67例（A组），慢阻肺急性加重期53例（B组）。纳入标准：（1）患者吸入400 μg的沙丁胺醇后，第1秒用力呼气容积（forced expiratory volume in one second，FEV1）与用力肺活量（forced vital capacity，FVC）的比值<0.70；（2）患者入院后，均接受胸部CT检查，影像学资料保存完整；（3）临床资料完整。排除标准：（1）除慢阻肺外，合并其他肺部疾病，或癌症患者；（2）长期口服皮质类固醇药物者；（3）长期参与有氧运动或肌肉力量训练者；（4）伴肌肉骨骼系统疾病，代谢性疾病或神经系统疾病者；（5）既往有胸部外伤史。另选择同期于我院进行健康体检的60例研究对象作为对照组。对照组纳入标准：接受胸部CT检查，且影像学资料保存完整；排除标准：无呼吸系统疾病，其他标准与A、B组一致。本研究已获得我院医学伦理委员会批准通过（LAEY-2024-016）。

1.2 方法

1.2.1 胸部CT检查

使用Philips Brilliance 64排螺旋CT机进行检查，所有研究对象均取仰卧位，头部先入，于深吸气末进行全肺胸部CT扫描，扫描参数：管电压120 kV，自动管电流调节技术；层厚/层距1 mm/1 mm，矩阵768×768，螺距0.891。选择主动脉弓上一横断面的CT图像，确定前胸部位的胸大肌和胸小肌位置，采用Image J软件勾画两块胸肌的总横截面积（pectoralis muscle cross-sectional area，PMA）。使用IMPAX RIS工作站上的手动选择工具测量胸大肌和胸小肌密度，并记录其CT衰减值（pectoralis muscle CT attenuation value，PMT）。参照Aubrey等[11]的标准，将脂肪组织的阈值定义为–190～–30 Hu；骨骼肌的阈值定义为–29～150 Hu，其中，–29～29 Hu被定义为“肌肉异常”，30～150 Hu被定义为“肌肉正常”。由两位影像科CT室医师进行独立测量，以评估观察者间的重复性（图1）。

图 1　主动脉弓水平以上的胸肌CT横断面测量

利用3D Slicer医学图像分割工具自动确定获得的CT数据，计算吸气时全肺低于–950 Hu的肺气肿百分比；另外，确定右肺上叶支气管（right apical segmental bronchus，RB1），并将其节段支气管指定为3级支气管（airway generation，AG），从该节段支气管开始进行逐层检查、识别和计数其气道分支。根据Weibel的气道解剖学模型（Weibel and Gomez，1962），预期的子分支数量通过方程X=2n计算，其中n是气道级别（从某个基准级别开始计数，如第三个AG作为起点，此时n=0）。本研究设定所有受试者在第三级AG、第四级AG和第五级AG中具有相同数量的气道分支，因此，计算第六级至第八级AG的气道总分支数量，其与预期计数的差值为气道缺失（total airway count，TAC）。

1.2.2 肺功能指标

（1）对慢阻肺患者给予支气管舒张剂后，通过肺活量测试仪来测量其肺活量；（2）采用改良英国MRC呼吸困难分级量表（modified British medical research council，mMRC）[12]进行呼吸困难指数评分，以评估其呼吸困难程度；（3）使用慢阻肺评估量表（COPD assessment test，CAT）[13]和圣乔治呼吸疾病问卷（St George’s Respiratory Questionnaire，SGRQ）[14]来评估慢阻肺患者的健康状况；（4）使用BODE指数[15]对慢阻肺患者进行多维评价，该量表包括体重指数（B）、气流阻塞程度（O）、功能性呼吸困难程度（D）和运动耐量（E）等多个维度。

1.2.3 六分钟步行距离（6-minute walk distance，6MWD）测试

选择平坦、无障碍的30 m走廊进行测试，患者穿着舒适，患者休息10 min后，起身测试，在走廊内进行尽可能快的往返走动，直至6 min结束。若测试过程中，患者出现气促、胸闷或头晕等症状，可适当减缓走动速度或暂停休息；若休息后未缓解，则停止测试。6MWD<350 m[16]被视为运动耐力差。

1.3 统计学方法

本研究所涉及的计数资料以例和百分比表示，计量资料根据属于是否符合正态分布采用均数±标准差（x±s）或中位数（四分位数）［M（P25，P75）］表示。各项资料的统计学分析如下：（1）胸肌CT测量PMA与PMT的内部可靠性，采用组内相关系数（intraclass correlation coefficient，ICC）检验，<0.40提示可靠性差，0.40～0.75提示可靠性良好，大于0.75表示可靠性极佳。（2）在调整年龄、性别和体重指数（body mass index，BMI）指标后，采用协方差分析来确定对照组与慢阻肺患者之间的PMA和PMT是否具有显著性差异。（3）PMA和PMT与慢阻肺患者临床特征的相关性分析：采用Pearson相关性分析来验证慢阻肺患者的PMA和PMT与其临床特征的相关性，以r>0.7提示有强相关性，r在0.4～0.7之间提示有中等程度相关，r<0.4提示存在弱相关性；同时，采用协方差分析调整了年龄、性别、BMI、当前吸烟状况之后，比较PMA和PMT与肺气肿百分比以及RB1-TAC的相关性；另外，在调整年龄、性别、BMI、当前吸烟状况、肺气肿百分比以及RB1-TAC之后，比较PMA与PMT的相关性；在调整年龄、性别、BMI、FEV1占预计值百分比（FEV1 as a percentage of predicted value，FEV1%pred）、吸烟包年数、当前吸烟状况、肺气肿百分比以及RB1-TAC后，采用线性回归分析来探讨慢阻肺稳定期患者的PMA和PMT与其临床特征的相关性。（4）在调整年龄、性别、BMI、FEV1%pred、吸烟包年数、当前吸烟状况、肺气肿百分比以及RB1-TAC后，采用二元logistic回归分析探讨PMA和PMT对于预测慢阻肺稳定期患者运动不耐受（即6MWD<350 m）的价值。（5）对于慢阻肺急性加重期患者，在调整年龄、性别、BMI、当前吸烟状况、肺气肿百分比以及RB1-TAC之后，采用二元logistic回归分析探讨PMA和PMT对于预测患者入院时呼吸衰竭的价值。此外，采用受试者操作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲线分析和曲线下面积（area under curve，AUC）来确定PMA和PMT预测慢阻肺稳定期患者6MWD<350 m以及慢阻肺急性加重期患者呼吸衰竭的价值；通过计算Youden指数确定PMA和PMT的最佳临界值。所有数据均采用SPSS 21.0软件进行统计学分析，采用GraphPad Prism 8软件进行统计学绘图。P<0.05为差异有统计学意义。

2、结果

2.1 所有研究对象的临床特征分析

慢阻肺患者与健康对照人群的临床特征见表1。其中，慢阻肺稳定期（A组）患者的男性、肌肉异常比例显著高于对照组（P<0.05），A组的PMA、PMT均显著低于对照组（P<0.05）。慢阻肺急性加重期（B组）患者的年龄、吸烟和肌肉异常比例均显著高于对照组（P<0.05），B组的BMI指数、PMA、PMT均显著低于对照组（P<0.05）。由图2可见，在调整了年龄、性别、BMI和吸烟情况之后，慢阻肺患者、尤其是慢阻肺急性加重期（B组）患者的PMA和PMT均低于对照组（图2a、2b）；此外，与对照组相比，慢阻肺患者、尤其是急性加重期（B组）患者中，“肌肉异常”比例显著升高（图2c）。

图 2　慢阻肺患者与健康对照组的PMT和PMA、肌肉异常比例比较

2.2 胸部CT测量PMA和PMT的可靠性分析

由表2中可见，胸部CT所测得的胸肌PMA和PMT在观察者内部存在极佳的可重复性（观察者1和观察者2的两项指标ICC均>0.75）；在观察者之间，也提示PMA和PMT存在极佳的可重复性（两项指标ICC均>0.75）。

2.3 慢阻肺患者PMA、PMT与其临床特征的相关性分析

由表3可见，年龄、性别均与PMA和PMT存在明确的相关性（P<0.05）；此外，PMA与BMI指数存在相关性（P<0.05），但PMT与BMI无相关性（P>0.05）。在调整了年龄、性别、BMI和吸烟之后，肺气肿百分比与PMT（r=–0.152，P=0.041）、PMA（r=–0.161，P=0.042）均存在负相关性；RB1-TAC与PMT（r=0.235，P=0.003）、PMA（r=0.214，P=0.007）均存在正相关性。在调整年龄、性别、BMI、吸烟、肺气肿百分比和RB1-TAC之后，PMT与PMA也存在正相关性（r=0.256，P=0.001）。

2.4 慢阻肺稳定期患者的PMT、PMA与临床特征的相关性

如表4所示，在调整年龄、性别、BMI、吸烟包年数、吸烟状况、肺气肿百分比和RB1-TAC之后，PMA和PMT与FEV1%pred和FEV1/FVC具有统计学相关性（P<0.05）。在调整年龄、性别、BMI、FEV1%pred、吸烟包年数、吸烟情况、肺气肿百分比和RB1-TAC之后，PMA和PMT均与SGRQ总分、mMRC评分和BODE指数呈负相关（P<0.05），与6MWD呈正相关（P<0.05）。此外，调整年龄、性别、BMI、FEV1%pred、吸烟包年数、吸烟情况、肺气肿百分比和RB1-TAC之后，PMA和PMT之间无线性回归关系（P>0.05）。然而，当未控制FEV1%pred时，PMA和PMT之间存在线性回归关系（β=0.174，95%CI 0.029～0.315；P=0.014），表明PMA和PMT之间的线性相关性依赖于FEV1%pred。

2.5 PMT、PMA与慢阻肺稳定期患者运动耐力差的相关性

在慢阻肺稳定期患者中，有21例患者（31.3%）的6MWD<350 m，被视为运动耐力差。以运动耐力差与否作为因变量，在调整了年龄、性别、BMI、吸烟包年数、FEV1%pred、吸烟状况、肺气肿百分比和RB1-TAC之后，PMA是慢阻肺稳定期患者运动不耐受的独立风险因素（OR=1.261，95%CI 1.075～1.496，P=0.004）；而PMT并不是一项独立风险因素（OR=1.068，95%CI 0.764～1.157，P=0.084）。经ROC曲线分析，PMA预测慢阻肺稳定期患者运动不耐受的AUC=0.849（图3），敏感性为79%、特异性为77%，其截断值为23.72 cm2。

图 3　PMA预测慢阻肺稳定期患者运动不耐受的ROC曲线

2.6 PMT、PMA与慢阻肺急性加重期患者呼吸衰竭的相关性

在慢阻肺急性加重期患者中，有18例患者（34.1%）入院后未接受氧疗时的PaO2<60 mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa），被诊断为呼吸衰竭。以呼吸衰竭与否作为因变量，在调整了年龄、性别、BMI、吸烟状况、肺气肿百分比和RB1-TAC之后，PMA（OR=1.141，95%CI 1.002～1.299，P=0.046）和PMT（OR=1.178，95%CI 1.085～1.293，P<0.001）均是慢阻肺急性加重期患者呼吸衰竭的独立风险因素。经ROC曲线分析，PMA预测慢阻肺急性加重期患者呼吸衰竭的AUC=0.804（图4a），敏感性为72%、特异性为73%，其截断值为24.15 cm2；PMT预测慢阻肺急性加重期患者呼吸衰竭的AUC=0.831（图4b），敏感性为78%、特异性为78%，其截断值为37.65 Hu。

图 4　PMA与PMT预测慢阻肺急性加重期患者呼吸衰竭的ROC曲线

3、讨论

既往研究表明，慢阻肺作为一种全身消耗性疾病，常伴有呼吸肌或骨骼肌的肌肉数量减少、肌力下降[17-18]。胸肌在维持人体肺泡通气功能方面发挥了重要作用。与正常人群相比，慢阻肺患者往往伴有胸肌的肌肉量减少和肌力下降，甚至与慢阻肺的严重程度存在相关性。据Zhou等[17]的研究证实，轻度或中度气流受限慢阻肺患者的胸肌PMA值偏低，且胸肌PMA与慢阻肺患者的气流受限严重程度、呼吸道症状、肺功能、肺气肿和气体滞留等指标均有关。Bak等[18]也得出类似的结论，其研究证实胸肌PMA和PMT与慢阻肺患者的肺功能和肺气肿严重程度均显著相关（P<0.05）。但目前，关于CT测量的胸肌指标与慢阻肺患者临床特征和运动不耐受、呼吸衰竭的相关性，却罕见深入的分析。本研究对此开展了较为系统性的分析，具有一定的临床参考价值。

本研究通过胸部CT检查，以PMA来反映胸肌的肌肉数量，以胸肌CT衰减值（PMT）来反映胸肌的肌肉质量，在既往研究中，也有不少学者利用CT测得的胸肌PMA和/或PMT作为观察指标，用以衡量胸肌退变情况对慢阻肺患者的影响[19-20]。本研究经内部验证，两项指标的ICC均>0.75；在观察者之间，同样为ICC均>0.75，提示这两项指标的可靠性较高。

本研究结果发现，与健康对照组相比，慢阻肺患者的PMA和PMT均较低，尤其是在急性加重期患者，Zhou等[17]和Qiao等[19]的研究也得出了类似的观点。在本研究中，我们针对PMA和PMT与慢阻肺患者临床特征的相关性进行分析，结果表明PMA和PMT均与肺功能、运动能力、生活质量和mMRC评分相关，测量胸肌PMA和PMT有助于预测慢阻肺患者的疾病严重程度、运动能力和生活质量。但在表4所示的相关性分析中，PMA的β系数比PMT更强，提示PMA对慢阻肺严重程度的敏感性高于PMT。Bak等[18]的研究也得出了较为类似的结论，其结果显示PMA与慢阻肺患者的CAT得分之间存在显著相关性，但PMT与CAT并没有明确的相关性。分析其原因，PMT是由CT衰减值测得，而慢阻肺患者胸肌CT衰减值的变化可能受到多种因素影响，如肌肉萎缩导致的肌肉密度变化、脂肪浸润、水肿或纤维化等，这些因素并不直接反映胸肌肌力的变化，而是更偏向于反映肌肉成分的改变；此外，胸肌CT衰减值也可能受到年龄、性别、体脂含量、营养状况等多种因素的影响；另外，慢阻肺患者也可能伴随全身性的炎症反应和代谢改变，这些因素均可能导致肌肉组织成分发生变化，从而影响到CT衰减值，这些因素的综合作用可能导致PMT与呼吸功能之间的直接相关性变得复杂。在本研究中，PMA与PMT呈正相关，且这种相关性依赖于FEV1%pred，与肺气肿严重程度和RB1-TAC无关（表4），这表明当存在气流限制而不是肺气肿时，胸肌肌肉数量减少和肌内脂肪浸润之间可能存在潜在联系。

本研究logistic回归分析证实，较低的PMA可有效预测慢阻肺稳定期患者的运动不耐受和慢阻肺急性加重期患者的呼吸衰竭；较低的PMT可预测慢阻肺急性加重期患者的呼吸衰竭。关于PMA对慢阻肺稳定期患者运动不耐受的影响，可能源自以下方面：（1）胸肌作为人体的辅助呼吸肌之一，PMA减少提示胸肌肌力下降，可影响胸廓的扩张和收缩运动，对患者的肺泡通气功能产生影响，导致运动时易出现呼吸困难，从而影响其运动耐受性。对此，Yun等[21]的meta分析也证实，包括吸气肌训练、呼气肌训练、膈肌训练和六字诀等的呼吸训练，可有效改善慢阻肺患者的吸气肌功能和6MWT，对于改善其运动耐受有一定效果。（2）胸肌作为骨骼肌的一部分，O’Brien等[22]的研究证实胸肌PMA可作为评估机体骨骼肌减少的有效临床替代指标；da Rocha等[23]的研究也证实，基于胸部CT扫描的骨骼肌参数可作为评估肌肉减少症的准确指标。较低的PMA提示慢阻肺患者的全身骨骼肌存在肌肉减少现象，进而影响其体能和日常活动能力，易出现运动不耐受。关于胸肌PMA和PMT对慢阻肺患者急性加重期患者呼吸衰竭的影响，目前少见相关文献报道，但部分研究从其他方面证实了骨骼肌、尤其是呼吸肌功能对慢阻肺患者呼吸功能的影响。例如，Perrot等[24]报道慢阻肺急性加重期患者的肌肉减少症患病率高达48.0%，即使是治疗6个月后，仍高达30.0%；此外，伴肌肉减少症患者的呼吸功能和最大吸气压力、最大呼气压力均显著降低；Ammous等[25]的meta分析还证实，针对吸气肌的肌力训练有助于改善慢阻肺患者呼吸困难和生活质量等指标；Zhang等[26]基于14项研究的meta分析也证实，针对呼吸肌和上肢肌力的训练有助于改善慢阻肺患者在运动和日常生活中的呼吸困难。本研究中，PMA预测慢阻肺急性加重期患者呼吸衰竭的截断值为24.15 cm2，PMT的截断值为37.65 Hu；PMA预测慢阻肺稳定期患者运动不耐受的截断值为23.72 cm2。由此可见，当PMA低于23.72 cm2、PMT低于37.65 Hu时，对慢阻肺患者运动耐受和呼吸困难的影响更为严重，建议进行针对性的呼吸功能训练，以提高其包括胸肌在内的呼吸肌功能，从而改善其呼吸困难症状和日常生活质量。

本研究存在以下局限性：（1）我们仅测量了主动脉弓上方的胸肌横截面积，由于该处的解剖位置便于识别，可作为所有受试者的固定测量位置，故选择了此处进行测量，但该处并不能代表整个的胸肌区域；（2）本研究仅纳入了我院收治的慢阻肺患者和健康体检人群作为研究对象，故存在一定的区域性限制，不能排除种族、区域等因素的干扰；（3）由于样本量偏少，尤其是部分亚组仅有十余例，故存在一定的统计学偏倚风险。

综上所述，本研究证实与健康对照人群相比，慢阻肺患者胸部CT所测量的胸肌PMA和PMT均显著降低，且这两项指标均与患者的肺功能、运动能力、生活质量及呼吸困难评分显著相关；此外，若慢阻肺稳定期患者的胸肌PMA降低，可增加其运动不耐受风险；若慢阻肺急性加重期患者的PMA和PMT降低，则增加其发生呼吸衰竭的风险。由此可见，胸部CT测量胸肌PMA和PMT可作为慢阻肺患者肌肉质量的一项有效评估工具，有助于临床评估慢阻肺患者的疾病严重程度和预后情况，并制定相应的针对性干预措施。

利益冲突：本研究不涉及任何利益冲突。

参考文献略。

作者简介

第一作者并通讯作者 刘文思

从事安徽省卫生影像专业临床与诊断工作二十多年，现任副主任医师。深耕影像诊断领域，秉持严谨细致的职业态度，致力于提升影像诊断精准度，为临床诊疗提供可靠依据，擅长CT、MRI等影像技术在常见病及疑难病症中的应用，累计完成各类影像诊断十几万例；以第一作者在北大核心期刊发表专业论文1篇，科技核心期刊数篇。参与省市级科研项目多个项目。

引用本文：刘文思, 张谷香, 郭磊, 陈亮亮. 胸肌CT衰减值和横截面积评估慢性阻塞性肺疾病患者运动耐受性和呼吸衰竭风险. 中国呼吸与危重监护杂志, 2025, 24(7): 481-488. doi: 10.7507/1671-6205.202411084

本文转载自「中国呼吸与危重监护杂志」

原链接戳：【论著】胸肌CT衰减值和横截面积评估慢性阻塞性肺疾病患者运动耐受性和呼吸衰竭风险

* 文章仅供医疗卫生相关从业者阅读参考

本文完

责编：Jerry