在慢性阻塞性肺疾病（Chronic Obstructive Pulmonary Disease, COPD）漫長的病程中，呼吸困難是患者最常報(bào)告、也最影響生活質(zhì)量的核心癥狀。它不僅是導(dǎo)致患者活動受限的重要原因，更是預(yù)測死亡率的重要指標(biāo)。目前，臨床上評估呼吸困難嚴(yán)重程度主要依賴改良醫(yī)學(xué)研究理事會（modified Medical Research Council, mMRC）量表這類主觀問卷，患者自行報(bào)告“平地行走100米是否需要停下喘氣”等。雖然實(shí)用，但這種主觀評價(jià)缺乏客觀的生物學(xué)量化指標(biāo)，難以精準(zhǔn)反映疾病進(jìn)展中肌肉功能的細(xì)微變化，也為臨床干預(yù)和治療效果評估帶來挑戰(zhàn)。

為了尋找呼吸困難的“客觀標(biāo)尺”，研究人員將目光投向了呼吸運(yùn)動的“發(fā)動機(jī)”——呼吸肌。在COPD患者中，由于氣體交換障礙和呼吸功增加，作為關(guān)鍵輔助呼吸肌的肋間肌可能出現(xiàn)氧氣供應(yīng)不足，導(dǎo)致肌肉疲勞，從而加劇呼吸困難感。既往研究已嘗試通過計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT）或超聲評估肋間肌的質(zhì)量（厚度或面積），將其作為COPD進(jìn)展的客觀指標(biāo)。然而，肌肉的功能異常往往先于可檢測的形態(tài)學(xué)變化出現(xiàn)。這意味著，監(jiān)測肌肉的“功能狀態(tài)”，例如其氧氣供應(yīng)水平（氧合狀態(tài)），可能為早期識別肌肉功能障礙提供更靈敏的“預(yù)警信號”。雖然近紅外光譜（Near-Infrared Spectroscopy, NIRS）技術(shù)可用于評估組織氧合，但其臨床應(yīng)用受限于空間分辨率低、成像深度淺、且難以與解剖結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)配準(zhǔn)等問題。

那么，有沒有一種技術(shù)能“魚與熊掌兼得”，既能像超聲一樣看清肌肉的解剖結(jié)構(gòu)（形態(tài)），又能像光學(xué)技術(shù)一樣量化其內(nèi)部的氧合水平（功能）呢？答案是肯定的。近年來興起的超聲/光聲（Ultrasound/Photoacoustic Imaging, US/PAI）多模態(tài)成像技術(shù)，正是這樣一個(gè)強(qiáng)大的結(jié)合體。它基于光聲效應(yīng)：脈沖激光照射生物組織，使其吸收光能產(chǎn)生熱彈性膨脹，進(jìn)而發(fā)出超聲波，被接收后重建成圖像。通過特定波長（如750納米和830納米）對氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白的吸收差異，US/PAI可以無創(chuàng)、實(shí)時(shí)地量化組織的氧飽和度（Oxygen Saturation, SO₂），同時(shí)提供清晰的解剖結(jié)構(gòu)影像。這項(xiàng)技術(shù)已在乳腺癌亞型鑒別、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎炎癥分級等多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出潛力。

為了驗(yàn)證這一新工具的臨床應(yīng)用價(jià)值，來自廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院超聲科的研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了一項(xiàng)探索性研究。他們的核心問題是：利用US/PAI測得的肋間肌厚度和SO₂，能否客觀量化COPD患者的呼吸困難嚴(yán)重程度？這項(xiàng)研究旨在為COPD的癥狀管理提供一個(gè)全新的、基于影像學(xué)的客觀評估工具。相關(guān)成果已發(fā)表在專業(yè)期刊《Photoacoustics》上。

本研究為一項(xiàng)回顧性、單中心研究，納入了2024年1月至9月期間接受肋間肌US/PAI檢查的參與者。參與者被分為三組：第一組（非COPD對照組）、第二組（COPD且mMRC呼吸困難分級≤1級，即輕度呼吸困難）和第三組（COPD且mMRC分級>1級，即中重度呼吸困難）。采用集成了光學(xué)參量振蕩器激光系統(tǒng)的邁瑞Resona R9超聲平臺及L9-3線陣探頭進(jìn)行成像，利用750±5納米和830±5納米雙波長激光計(jì)算組織SO₂。檢查由經(jīng)驗(yàn)豐富的肌肉骨骼放射科醫(yī)生執(zhí)行，在患者右胸第8-10肋間進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化掃描，分別獲取肋間肌垂直切面和水平切面圖像。在垂直切面圖像上，使用電子游標(biāo)測量肋間肌厚度（定義為從淺筋膜內(nèi)緣到深筋膜內(nèi)緣的垂直距離），并獲取三個(gè)連續(xù)SO₂測量值。所有分析均對參與者分組情況設(shè)盲。統(tǒng)計(jì)分析采用了年齡校正的受試者工作特征曲線分析、邏輯回歸構(gòu)建聯(lián)合診斷模型以及Bootstrap內(nèi)部驗(yàn)證等方法，以評估厚度、SO₂及其組合在不同組間區(qū)分中的診斷效能。

研究最終納入103名參與者，其中非COPD對照組20人，輕度呼吸困難組（mMRC ≤1）32人，中重度呼吸困難組（mMRC >1）51人。三組間年齡存在顯著差異，但性別構(gòu)成無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

B型超聲測量顯示，肋間肌厚度隨疾病嚴(yán)重程度加重而減小：對照組最厚（4.1±0.5毫米），其次為輕度呼吸困難組（3.0±0.8毫米）和中重度呼吸困難組（2.8±0.8毫米）。厚度與疾病嚴(yán)重程度呈顯著負(fù)相關(guān)。經(jīng)年齡校正后，肋間肌厚度在區(qū)分非COPD與所有COPD患者時(shí)，曲線下面積（Area Under Curve, AUC）為0.926；區(qū)分非COPD與輕度呼吸困難組時(shí)，AUC為0.890；但在區(qū)分輕度與中重度呼吸困難組時(shí)，AUC僅為0.608，診斷效能有限。

光聲成像測量的肋間肌SO₂值在三組中也呈現(xiàn)平行下降趨勢：對照組最高（78.2±0.8%），其次為輕度呼吸困難組（68.8±6.0%），中重度呼吸困難組最低（63.2±7.2%）。SO₂與疾病嚴(yán)重程度呈顯著負(fù)相關(guān)。經(jīng)年齡校正后，SO₂的診斷效能普遍高于厚度：在區(qū)分非COPD與所有COPD患者時(shí)，最佳截?cái)嘀禐?1.2%，AUC達(dá)0.960；區(qū)分非COPD與輕度呼吸困難組時(shí)，最佳截?cái)嘀禐?1.3%，AUC為0.939；在區(qū)分輕度和中重度呼吸困難組時(shí)，最佳截?cái)嘀禐?4.4%，AUC為0.761。這表明SO₂是比厚度更敏感的指標(biāo)，尤其是在區(qū)分不同呼吸困難等級時(shí)。

研究人員將厚度與SO₂通過邏輯回歸構(gòu)建了聯(lián)合診斷模型。結(jié)果顯示，聯(lián)合診斷的效能顯著優(yōu)于單獨(dú)使用厚度。在區(qū)分非COPD與所有COPD患者時(shí)，聯(lián)合診斷AUC高達(dá)0.986；區(qū)分非COPD與輕度呼吸困難組時(shí)，AUC為0.972；區(qū)分輕度與中重度呼吸困難組時(shí)，AUC為0.784。Bootstrap內(nèi)部驗(yàn)證顯示模型穩(wěn)健，校正后性能指標(biāo)變化很小。雖然聯(lián)合診斷相比單獨(dú)使用SO₂的AUC提升未達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著性，但其在所有比較中都顯著優(yōu)于單獨(dú)使用厚度。這凸顯了US/PAI整合形態(tài)與功能信息進(jìn)行多模態(tài)評估的附加價(jià)值。

研究證實(shí)了該技術(shù)具有優(yōu)異的測量可靠性。SO₂測量的觀察者內(nèi)一致性（組內(nèi)相關(guān)系數(shù)， Intra-class Correlation Coefficient, ICC）為0.914，觀察者間一致性ICC為0.841。肋間肌垂直切面與水平切面測量值之間也具有強(qiáng)相關(guān)性（r=0.801），表明該技術(shù)在不同成像平面上具有良好的一致性。

本研究首次將超聲/光聲多模態(tài)成像技術(shù)應(yīng)用于COPD患者肋間肌的評估，并提供了首個(gè)證據(jù)表明肋間肌的光聲SO₂值與mMRC呼吸困難分級呈負(fù)相關(guān)。這意味著肋間肌的氧合狀態(tài)可能是反映呼吸困難進(jìn)展及其背后肌肉功能障礙的敏感標(biāo)志物。該研究的主要結(jié)論是：通過US/PAI測量的肋間肌氧合與質(zhì)量（厚度），均與COPD的呼吸困難嚴(yán)重程度呈負(fù)相關(guān)。

研究的創(chuàng)新性與重要意義在于：首先，它成功地將US/PAI這一新興技術(shù)應(yīng)用于呼吸肌評估領(lǐng)域，克服了傳統(tǒng)近紅外光譜技術(shù)空間分辨率低、無法精確定位等局限，實(shí)現(xiàn)了對深部、被肋骨包圍的肋間肌進(jìn)行精準(zhǔn)、同步的形態(tài)與功能成像。其次，研究發(fā)現(xiàn)SO₂在區(qū)分不同呼吸困難嚴(yán)重程度（尤其是非COPD與輕度COPD、以及輕度與中重度COPD之間）時(shí)，表現(xiàn)出比單純的肌肉厚度測量更高的診斷效能，提示功能變化可能早于并獨(dú)立于結(jié)構(gòu)萎縮，為早期識別和干預(yù)提供了新思路。更重要的是，結(jié)合厚度和SO₂信息的聯(lián)合診斷模型，其評估準(zhǔn)確性得到了進(jìn)一步提升，這充分證明了整合“形態(tài)”與“功能”的多模態(tài)US/PAI成像，能夠?yàn)镃OPD的癥狀負(fù)擔(dān)評估提供一種全新的、客觀的量化工具，有望在未來輔助臨床決策、評估治療反應(yīng)及監(jiān)測疾病進(jìn)展。

當(dāng)然，研究也存在一些局限性，例如單中心設(shè)計(jì)、樣本量有限、未對所有mMRC分級進(jìn)行詳細(xì)分層分析、測量僅限于單側(cè)胸部的有限肋間，以及未系統(tǒng)分析補(bǔ)充氧氣對嚴(yán)重呼吸困難患者SO₂測量的潛在影響等。這些都需要在未來更大規(guī)模、前瞻性的多中心研究中進(jìn)一步驗(yàn)證和完善。

總而言之，這項(xiàng)研究為破解COPD呼吸困難評估缺乏客觀指標(biāo)的難題，提供了一條充滿潛力的創(chuàng)新路徑。通過為無形的“氣短”感受找到了有形的影像學(xué)“標(biāo)尺”，US/PAI技術(shù)有望在未來成為呼吸科醫(yī)生手中評估COPD患者病情、指導(dǎo)個(gè)體化治療的一件利器。