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目的: 利用基于胸部CT数据的计算流体动力学仿真成像技术(CT based-computational fluid dynamics,CFD)评估胸腔镜下单肺叶切除术(Lobectomy under VATS)患者支气管树结构与功能改变,及其与术后咳嗽及呼吸困难评分之间的相关性,旨在探讨影响单肺叶切除术后患者呼吸道症状的可能原因与机制。 方法: 收集2017年10月-2019年1月于大连大学附属中山医院胸外科因“肺癌”采用VATS行右肺上叶或左肺上叶单肺叶切除术患者60例(左肺上叶30例,右肺上叶30例,男性18例,女性42例,平均年龄61.22±6.51岁)。所有受试者术前2周内及术后3个月、6个月均行胸部CT平扫,并应用基于CT数据的CFD对术后的支气管树结构及流体动力学重构,分别测量左肺上叶切除术3个时间段(术前2周内及术后3个月、6个月)的气管与左主支气管夹角(简称AL)、左肺下叶支气管截面积(简称S_L),右肺上叶切除术3个时间段的气管与右肺中间干支气管夹角(简称A1_R)、右肺中叶支气管与右肺中间段支气管夹角(简称A2_R)、右肺中间段支气管截面积(简称S1_R)、右肺中叶支气管截面积(简称S2_R)以及两肺上叶切除术3个时间段支气管树的平均壁面压力(简称WP)、平均压降(简称PD)及平均流速(简称Vel)。所有患者在CT扫描3个时间段行中文版莱斯特咳嗽问卷及呼吸困难VAS量表调查。呼吸道症状评分差异采用Fisher确切概率法检验;对术前、术后3个月、6个月支气管树多参数比较差异性分析采用重复测量ANOVA;对支气管树结构及流体动力学参数与临床症状评分的相关性采用多元线性回归分析,以P<0.05为差异具有统计学意义。 结果: 1.术后呼吸道症状与临床因素:左肺上叶切除术30例患者,术后3个月咳嗽加重18例(60.0%),非加重12例(40.0%),左肺上叶切除术后3个月的咳嗽加重组及非加重组与其年龄差异具有统计学意义(P=0.026),咳嗽加重组年龄大于非加重组(分别63.00±5.67岁、57.50±7.10岁)。性别、吸烟史、COPD及肿瘤分期在左肺上叶或右肺上叶切除术后3个月、6个月患者的咳嗽、呼吸困难症状的加重组及非加重组之间均较术前差异无统计学意义(P>0.05)。 2.术后呼吸道症状评分及其演变:60例双肺(左/右)上叶切除术患者在3个时间段咳嗽评分(总分、生理维度、心理维度、社会维度)差异均有统计学意义(P<0.05)。组间两两比较显示:(1)咳嗽总分:左/右肺上叶切除术后3个月、术后6个月评分均较术前显著降低,差异具有明显统计学意义(P<0.01)。(2)呼吸困难VAS评分:左/右肺上叶切除术后3个月、术后6个月也均较术前显著升高,差异具有明显统计学意义(P<0.01)。 3.支气管树的流体动力学指标改变:60例左肺或右肺上叶切除的支气管树流体动力学参数在术前、术后3个月、6个月的差异均有统计学意义(P<0.05)。组间两两比较显示:S_L、S2_R、A1_R、A2_R术后3、6个月均较术前显著减小(P≤0.01);WP_L、PD_L、Vel_L、S1_R、PD_R、Vel_R术后3、6个月均较术前显著升高(P<0.05);A_L术后3个月较术前显著降低(P<0.01);WP_R术后3个月较术前显著升高(P<0.01),但术后6个月较术前差异无统计学意义(P=0.108)。 4.支气管树流体动力学指标与呼吸道症状相关性:左肺上叶切除术后3个月较术前,咳嗽评分变化值与A_L、Vel_L变化值具有线形回归关系(复相关系数R=0.540,P=0.009),其中与A_L变化值呈正相关(P=0.030),与Vel_L变化值呈负相关(P=0.034)。右肺上叶切除术后3个月较术前,咳嗽评分变化值与A2_R、S2_R变化值呈正相关(R=0.569,P=0.005)。左、右肺上叶切除术后6个月咳嗽评分变化与各流体动力学参数变化整体均无相关性(P=0.436,P=0.218)。此外,左、右肺上叶切除术后3个月呼吸困难VAS变化值分别与PD_L、PD_R具有正相关性(R=0.367,P=0.046;R=0.370,P=0.044);右肺上叶切除术后6个月的VAS评分变化值与Vel_R,A2_R具有线性回归关系(R=0.534,P=0.011),且均呈负相关。左肺上叶切除术后6个月的VAS评分变化值与各流体动力学参数整体上无线性回归关系(P=0.462)。 结论: 1.左肺或右肺上叶切除术后3个月、6个月的咳嗽与呼吸困难均较术前加重,以术后3个月尤为明显。其中左肺上叶切除术后3个月咳嗽加重主要原因与患者年龄因素有关,提示年龄是左肺上叶切除术后3个月咳嗽加重的可能危险因素。 2.左肺或右肺上叶切除后的支气管树流体动力学参数指标在术后3个月较术前变化更明显,术后6个月有所恢复,但仍较术前变化明显。 3.左肺或右肺上叶切除患者术后呼吸道症状与其支气管树流体动力学参数具有相关性,表明基于胸部CT数据的CFD技术能够客观量化地反映支气管树的流体动力学改变及其规律,对患者呼吸道症状管理与康复可能具有重要临床应用价值。