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目标来测试假设血管畸形在高分辨率CT (HRCT)与超声心动图改变和肺功能异常患者的镰状细胞病(SCD)和SCD患者肺功能的下降。
方法HRCT、超声心动图和肺功能评估是在35岁的成年人,其中20以前评估本研究之前的平均6.6年。在HRCT上肺动脉维度均值量化为节段肺动脉和支气管(A / B)比和肺血管的累加横截面积< 5毫米直径(横截面积(CSA) < 5毫米%)。
结果节段A / B比率与FEV负相关1肺活量(VC)、用力呼气流VC (FEF的25%和75%之间25/75)和动脉氧饱和度(热点2)和积极与残余体积:肺活量比率(RV: TLC)和呼吸系统阻力(Rrs)。CSA < 5毫米%与FEV负相关1,FEF25/75和热点;2和积极的房车,房车:TLC和呼吸系统阻力(Rrs)。心输出量之间有显著相关性评估超声心动图和节段A / B比率和CSA < 5毫米%。肺功能(FEV1VC p = 0.0347, p = 0.0004 FEF25/75p = 0.0033)和节段A / B比率(p = 0.0347)和CSA < 5毫米% (p < 0.0001)显著恶化在随访期内。
结论在肺血管异常卷可以解释一些肺功能异常和肺功能的下降在成人化合物。
来自Altmetric.com的统计
关键信息
关键问题是什么?
血管畸形在高分辨率CT (HRCT)与超声心动图改变和肺功能异常患者的镰状细胞病(SCD)和SCD患者肺功能的下降。
底线是什么?
我们演示了一个协会之间的小血管肺血管在HRCT上维度反映肺血管体积,肺功能异常和超声心动图评估心室功能和在成人SCD心输出量;此外,肺功能的下降与血管密度的变化。
为什么要读吗?
改变肺血管卷由于SCD患者贫血可能是负责他们的肺功能异常和变化出现在HRCT和肺功能下降。
介绍
镰状细胞病(SCD)是最常见的遗传性疾病之一,在世界范围内,影响每年估计有300 000名新生儿。1与改善医疗保健、SCD患者大多数发达国家有望活到成年。然而,在成年期,SCD可以关联到multiorgan损伤,包括肺部并发症。急性胸部综合征在年轻的成年人死亡的最常见原因,和肺功能障碍是一个主要的贡献者在老化成人SCD发病率。在成人肺功能异常是常见的化合物。2 - 7日成人的化合物可能会遭遇实质肺部疾病和肺血管疾病;影响个人会过早死亡。超声心动图异常一致提高肺动脉收缩压(PAP)暗示的肺动脉高压发生在约30%的成人SCD患者8 - 10并与发病率和死亡率的增加有关。8,9,11然而,右心catheterisation研究已经证明,只有SCD患者肺动脉高血压的比例(PH),也就是说,肺动脉血管阻力升高,PH值的存在,与过早死亡。12然而,升高三尖瓣回流的速度证明了超声心动图和被认为是暗示了PAP的死亡率的独立预测因素。8,13
之前我们已经表明,绝大多数的一群成年SCD患者肺部异常在高分辨率CT (HRCT)。7HRCT的发现与肺功能测试结果显著相关;特别是,有减少FVC和FEV之间的相关性1和中央血管在HRCT上的重要性。著名的中央血管被发现在HRCT上的八个九限制性异常患者。著名的中央血管可能反映了提高肺毛细血管血容量由于慢性贫血导致增加心输出量(CO)14和肺血管扩张。15我们演示了在SCD儿童肺毛细血管血流量的增加有助于增加气道阻塞。16因此,我们提出,中央血管突出会与超声心动图改变和肺功能异常有关。本研究的目的是测试假设进行HRCT前瞻性研究,肺功能和超声心动图评估。本研究的目的是进一步评估队列研究了7年前7确定是否有肺功能下降与HRCT研究血管的变化体现了这一点。
方法
成人SCD评估在2009年到2013年之间。主题包括在先前的研究7最初被评估在2003年到2005年之间。所有的参与者给书面知情同意。
肺功能评估
FEV1肺活量(VC)、用力呼气流25和75%的风险投资(FEF之间25/27)、肺活量(TLC),剩余容积(RV)和平均呼吸系统阻力(Rrs)测量。
CT
胸CT模式量化由两个独立放射科医生盲的临床和功能的数据。的程度和严重性CT异常记录在个人叶,海豆芽被视为一个单独的叶用于得分。远端血管维度,包括动脉和静脉在sub-subsegmental层面,17测量使用松岗的方法等。18,19累加总横截面积的船只被表示为一个百分比的肺总区域三选片使用阈值之间的500年和1024−−胡(横截面积(CSA) < 5毫米%)(图1)。指节段动脉/支气管(A / B)比在至少三个四叶的计算。CT肺总量(电磁阀CT)派生使用专有的肺部分割算法(图2)。的纵向分析,初始和后续CT扫描进行了比较。
横截面积测量(CSA) < 5毫米%使用ImageJ软件。(一)高分辨率CT图像的肺野分段阈值500−−1024胡。(B)分割图像转换为二进制图像窗口−水平720,与肺血管显示在黑色的。(C)掩模图像粒子分析容器的大小设置为0 - 5毫米2和循环从0.9到1.0。
分段CT检查的例子用来推导CT肺总量(电磁阀CT)。所示的叶是不同的颜色。
超声心动图
超音波检查发现二维和三维执行根据国际准则。20.检查使用数字收购菲利普斯Sonos 7500超声系统。瓣膜返流从多普勒决定transvalvar流分级。三尖瓣返流(TR)评估在胸骨旁的右心室流入,胸骨旁的短轴和顶端four-chamber视图。至少五个连续的复合物被记录下来。连续波多普勒信号的回流的喷气速度峰值(和)(正常< 2.5 m / s)被用来评估右心室收缩期压力(RVSP)利用伯努利方程(即4×(三尖瓣回流的喷气速度)2)。行动党(正常< 25毫米汞柱)计算RVSP和右心房收缩期压力的总和。有限公司(正常范围4.0 - -8.0 L / s)和右室舒张期卷(RVDV)(正常范围100 - 160毫升)也被测量。左、右心室功能评估三尖瓣环平面的测量收缩期偏移(TAPSE)(正常> 1.5厘米)和舒张早期LV流入的比例(E)横向二尖瓣环组织多普勒速度(E′)来衡量(E / E′)(正常< 8)。技术上可接受TAPSE测量可以在32例和E / E′33例。
统计分析
看到网上的补充。
结果
主题
35名患者的平均年龄43岁(范围17 - 73)年评估。总共20的35例患者(平均年龄在38岁的初步评估范围17 - 66年)被评估的平均6.6年(范围5.5 - -6.7)。
肺功能测试结果
有一大群的肺功能的变化(表1)。总共28的35例(80%)有肺功能异常:8(23%)有一个限制性异常,6阻塞性异常(17%),4例(11%)混合异常和10(29%)一个孤立的减少一氧化碳扩散能力(DLCO)。6个病人(17%)有明显的支气管扩张剂反应;三个有阻塞性,混合和限制性异常,一个没有肺功能异常。16例(46%)Rrs升高;六人否则肺功能正常。
HRCT异常
在HRCT上网状模式是最普遍和广泛的异常,在26日患者(平均5(范围0 - 17.5)%)。磨砂玻璃不透明是出现在9例(中位数范围0(范围0 - 3))。整合被认为在9个病人(中等程度0.4 (0 - 4.2))。减少叶的体积被认为在19个病人(中等严重程度1(鹿)范围)。线性乐队出现在23个患者(平均1 0 - 6(范围)和胸膜下曲线线9例(中位数0(范围0 - 3))。胸膜下整合(n = 6),增厚的小叶间隔(n = 2),梗死(n = 7)和牵引支气管扩张(n = 0)出现在少数病人和排除在进一步分析。升主动脉比率的平均肺动脉(PA / AA)为0.90(范围0.8 - -1.30),1.30 A / B比率(范围1.0 - -2.50)和CSA < 5毫米% 0.48(范围0.22 - -10.2)。网状模式的程度呈正相关,线性的乐队(r = 0.64, p < 0.0001)和磨砂玻璃不透明的分数(r = 0.42, p = 0.0115)。的存在线性乐队呈正相关,胸膜下曲线线(r = 0.39, p = 0.0204),这是A / B比率正相关(r = 046, p = 0.0056)。A / B比率和CSA < 5毫米%呈正相关(r = 0.72, p < 0.0001)。
肺功能和HRCT结果之间的关系
胸膜下曲线线条与FEV负相关1(r =−0.39, p = 0.0230)和FEF25/75(r =−0.44, p = 0.0403),和一个网状模式的程度与Rrs(0)负相关(r =−0.40, p = 0.0198)。电磁阀CT呈正相关,FEV吗1(r = 0.57, p = 0.0014), VC (r = 0.66, p < 0.0001)和TLC (r = 0.82, p < 0.0001)。节段A / B比率与FEV负相关1(r =−0.53, p = 0.0011), VC (r =−0.48, p = 0.0036), FEF25/75(r =−0.44, p = 0.0403)和热点2(r =−0.47, 0.0037),积极与房车:TLC (r = 0.45, p = 0.0073),和Rrs (1) (r = 0.22, p = 0.0267)。CSA < 5毫米%与FEV负相关1(r =−0.71, p < 0.0001), VC (r =−0.72, p < 0.0001), FEF25/75(r =−0.51, p = 0.0010)和热点2(r =−0.44, p = 0.0070),和积极房车(r = 0.51, p = 0.0020),房车:TLC (r = 0.695, p < 0.0001), Rrs (0) (r = 0.35, p = 0.0417)和Rrs (1) (r = 0.67, p < 0.0001)。
节段A / B比率和CSA < 5毫米%表现出强烈程度的多重共线性。因此,单独与节段模型生成的A / B比率或CSA < 5毫米%作为预测因子。逐步回归,节段A / B比率减少FEV独立相关1VC, FEF25/75和热点;2增加了房车,房车:TLC, Rrs(0)和Rrs (1) (表2)。线性独立乐队是与减少FVC和薄层色谱(表2)。The CSA<5 mm% was independently linked to a reduced FEV1, VC, FEF25/75和热点;2增加了房车,房车:TLC, Rrs(0)和Rrs (1) (表3)。网状模式的程度与降低Rrs(0)和Rrs (1) (表3)。
超声心动图结果
和中值为2.65(1.19 - -3.60)范围(米/秒),中位数估计PAP 33.5(范围9.0 - -70.0)(毫米汞柱),中位数有限公司6.0(范围3.3 - -9.1)(L / min)和中位数RVDV 93.9(范围36.7 - -182.6)(mL)。TAPSE中值为2.30 (1.00 - -3.95)(cm),和中值E / E′比率为7.60 (4.70 - -16.60)。之间的显著相关性观察CO和A / B比率(r = 0.41, p = 0.0120)和CSA < 5毫米% (r = 0.35, p = 0.0440),但不是估计PAP。有一个相关的CSA < 5毫米% E / E′(r = 0.45, p = 0.009)。也有相关的CSA < 5毫米与TAPSE % (r =−0.38, p = 0.035),但只有一个主题异常TAPSE结果(< 1.5)之间的关系,因此我们不能评论HRCT的血管扩张和回声指数指数RV功能障碍。
节段A / B比率和CSA < 5毫米%与血红蛋白水平显著相关(r =−0.50, p = 0.0021;分别为r =−0.42, p = 0.0090)和乳酸脱氢酶(LDH)水平(r = 0.33, p = 0.0450;分别为r = 0.33, p = 0.0492)。节段A / B比率与胆红素水平(r = 0.47, p = 0.0037)和网织红细胞计数的CSA < 5毫米% (r = 0.39, p = 0.0167)。
纵向分析
20名病人的肺功能结果重新评估显著下降(表4)。不过,没有明显的变化在肺实质异常的患病率或程度/严重性CT,但中间节段A / B比率和CSA < 5毫米%显著增加了随访期间(表5)。百分比变化从A / B的基线,FEV比例负相关1(r = 0.330, p = 0.0156)和一氧化碳传递系数,修正为血红蛋白浓度(KCO) (r =−0.554, p = 0.0139)和积极的房车(r = 0.475, p = 0.0342)和房车:TLC (r =−0.557, p = 0.0107)。基线的变化百分比CSA < 5毫米%,FEV负相关1(r =−0.330, p = 0.0079)和VC (r =−0.487, p = 0.0357)和积极的房车:TLC (r = 0.557, p = 0.0164)。逻辑回归表明,更高的CSA < 5毫米%在基线预测随后的整体恶化的HRCT表现,也就是说,一个完形变化1分(或2.62 (95% CI 1.14 - 6.01)单位增加CSA < % 5毫米,p = 0.023)。线性混合模型分析了基线的一个重要协会CSA < 5毫米与后续TLC下降%,增加减少−1.84% (95% CI 3.31−−0.37)中的每个单元的增加每年CSA < 5毫米%在基线,p = 0.014。CSA < 5毫米%在房车也更快速变化的预测:TLC,斜率变化的+ 4.93% (95% CI 0.88 - 8.99)单位每年增加CSA < 5毫米%在基线,p = 0.017。
讨论
我们已经证明,在HRCT上肺血管异常明显与成人肺功能损伤有关化合物。节段A / B比率和CSA < 5毫米%减少FEV独立相关1、VC和FEF25/75和呼吸系统阻力增加和房车:薄层色谱。此外,小血管的大小与减少氧饱和度和血红蛋白浓度和增加LDH,胆红素和网织红细胞水平。这些结果表明贫血之间的关系,溶血,缺氧和肺功能异常。我们发现CSA < 5毫米%之间的正相关关系(远端动脉和静脉的衡量)和E / E′是标记的左心室充盈压力升高是否有LV舒张功能不全。更高的E / E′会导致一些海拔肺部静脉压力,这个结果表明前毛细管的作用和postcapillary SCD-related肺病肺动脉血管变化。有一个消极的与血管的关系维度和VC, FEV1,FEF25/75和热点;2和积极的关系房车,房车:TLC, Rrs(0)和Rrs(1),表明血管维度是阻塞性缺陷。VC, FEV FEF25/75然而,可以减少阻碍和限制,因此标记的相关性血管扩张和降低VC、FEV1和FEF25/75也可能表明关系血管扩张和限制性肺功能的发展。
在我们的群体中,23%的患者有限制性肺功能缺陷的证据,17%有阻塞性缺陷的证据。这些结果与Santoli是一致的等5但不同于那些克林等,3谁发现了一个气流阻塞的几率要低得多。差异可能是由于很多因素。我们最近报道种族特定参考范围用于肺量测定法,21而克林等3白种人的参考范围使用固定校正因素调整的种族。我们分类异常下限的基础上正常根据百分位数胸推荐的美国和欧洲的社会,22而克林等使用一个固定的比例预测价值定义为所有肺功能正常的下限指标,不考虑到正常范围的极限随年龄、性别和种族。此外,分类方案指定的克林的研究中,为了分为阻塞性或混合,DLCO必须正常,排除这种可能性,受损的气体传输和气道异常并存。
限制性肺功能缺陷,即减少TLC和房车,磨砂玻璃不透明的程度不相关或网状模式和显示只有适度与线性乐队,暗示间质纤维化可能不是主要的机制SCD患者肺容量的损失。事实上,大多数CT肺纤维化的标记显示没有与减少风险投资协会,FEV1,FEF25/75房车:TLC热点2——(0)或Rrs (1)。网状模式的程度,减少呼吸系统阻力;我们推测,这可能是由于相邻支气管拖引纤维化领域的影响。胸膜下曲线乐队被发现在26%的患者;这是一个不寻常的CT表现,早期石棉肺的曾经被认为是特殊的。23胸膜下曲线乐队随后被描述与micro-atelectasis患者的心房中隔缺损24或呼吸道肌肉无力25和可逆的标志引起的间质水肿造成肺充血。26观察对象没有肺部疾病和接受淋巴管造影导致建议符号可能代表一个塞得满满的胸膜下淋巴网络。27鉴于SCD高输出状态的存在,和胸膜下的相关性曲线线标记的小血管扩张观察到在我们的群体中,人们很容易推测,这种模式可能与间质水肿和/或增加淋巴引流。
我们强调肺功能的下降意味着成人SCD的6.6年。明显降低在VC、FEV1 FEF25/75残:VC和KCOc显著增加房车:薄层色谱。没有明显的变化的结果比血管CT评估其他维度评估,A / B比率和CSA < 5毫米%显著增加。这些结果显示肺血管的变化维度可能负责肺功能的下降。此外,更大的基线CSA < 5毫米%是预测更迅速发展的阻塞性(增加房车:TLC)和限制(减少TLC)肺部疾病和肺实质疾病恶化的可能性增加,正如在HRCT检查。我们的研究结果强调SCD肺部疾病的表型异质性。阻塞性血管形态学的变化相关缺陷和间质性肺病恶化的可能性,表明可能存在一个共享的机制涉及肺小血管。场等28表明骨骨髓来源纤维细胞可能调动的循环,随后溢出进入肺部SCD老鼠。他们功能间叶细胞祖细胞对细胞外基质的生产和促进纤维化的发展。高浓度的循环fibroctyes曾被观察到在人类与化合物。28因此,我们推测,肺血管充血和膨胀会增强循环纤维细胞的外渗。
本研究有优势,但一些限制。本研究的强项是使用两个不同的定量方法评估肺血管形态、节段A / B比率和CSA < 5毫米%,这产生了类似的结果。我们使用种族特定参考肺量测定的指标,但是静态肺容量结果相关的参考范围来自高加索科目固定校正因子来考虑种族。研究人口都是非洲和加勒比,群内的相关性,并比较在基线和随访结果有效。一个限制是,我们没有正确的心脏catheterisation数据肺动脉压力和阻力,但所有的患者接受相同的超声心动图协议。研究已经证明少数患者升高和肺动脉压力升高。在最近的一项研究中,只有8 26和升高患者的超声心动图证实了肺动脉压力升高对心脏catherisation29日和类似的结果在一个更大的研究报道有10.4%的243例升高和肺动脉高压。30.然而,值得注意的是,和> 2.5 m / s(对应估计肺动脉平均大于或等于大约2 SDs高于正常)不符合标准右心衰catheter-defined肺动脉高血压(肺动脉平均> 25毫米汞柱),这是3 SDs高于正常。后者对应于一个和大约3.0 m / s,这发生在只有大约三分之一的病人。使用不同的HRCT协议在我们先前的研究中,7和在这项研究中,然而,被小心地确保所有用于比较的图像来自结构上类似的部分。此外,得分是由观察者蒙蔽肺功能结果和超声心动图结果。CSA之间的一致关系< 5毫米%,A / B比率和肺功能测试结果表明,不同的协议没有不利影响我们的结果。我们已经表明,如果电磁阀CT测量、体积HRCT扫描都能捕捉到限制性和阻塞性功能异常,提供另一种方法来评估全球SCD患者的肺损伤。
总之,我们已经证明了小血管之间的关联肺血管在HRCT上维度反映肺血管体积,肺功能异常和超声心动图评估公司和成人心室功能化合物。我们的研究结果表明,在肺血管异常卷可以解释一些肺功能异常和肺功能的下降在成人化合物。
引用
补充材料
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补充数据
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在这个数据补充文件:
- 数据补充1——在线补充
脚注
贡献者AG)阶跃恢复二极管、AUW DMH, AMS和SLT参与的设计研究。艾尔,阶跃恢复二极管,SM和纳米参与数据的采集。所有作者都参与的分析数据和生产的手稿。
资金支持的研究是由美国国家卫生研究所(NIHR)基于生物医学研究中心的家伙的圣托马斯NHS信托基金会和伦敦国王学院,NIHR呼吸道疾病的生物医学研究单位在皇家主管布朗普顿和地铁站Harefield NHS信托基金会和伦敦帝国理工学院。AG)是一个NIHR高级调查员。
相互竞争的利益一个也没有。
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伦理批准这项研究是通过国王学院医院研究伦理委员会(LREC 02 - 0080)。
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