Background Fractal dimension (D) characterises the size distribution of low attenuation clusters on CT and assesses the spatial heterogeneity of emphysema that per cent low attenuation volume (%LAV) cannot detect. This study tested the hypothesis that %LAV and D have different roles in predicting decline in FEV1, exacerbation and mortality in patients with COPD. Methods Chest inspiratory CT scans in the baseline and longitudinal follow-up records for FEV1, exacerbation and mortality prospectively collected over 10 years in the Hokkaido COPD Cohort Study were examined (n=96). The associations between CT measures and long-term outcomes were replicated in the Kyoto University cohort (n=130). Results In the Hokkaido COPD cohort, higher %LAV, but not D, was associated with a greater decline in FEV1 and 10-year mortality, whereas lower D, but not %LAV, was associated with shorter time to first exacerbation. Multivariable analysis for the Kyoto University cohort confirmed that lower D at baseline was independently associated with shorter time to first exacerbation and that higher LAV% was independently associated with increased mortality after adjusting for age, height, weight, FEV1 and smoking status. Conclusion These well-established cohorts clarify the different prognostic roles of %LAV and D, whereby lower D is associated with a higher risk of exacerbation and higher %LAV is associated with a rapid decline in lung function and long-term mortality. Combination of %LAV and fractal D may identify COPD subgroups at high risk of a poor clinical outcome more sensitively.

中文翻译：

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CT 上低衰减簇的低衰减体积百分比和分形维数预测 COPD 的不同长期结果

背景 分形维数 (D) 表征 CT 上低衰减簇的大小分布，并评估低衰减体积百分比 (%LAV) 无法检测到的肺气肿的空间异质性。本研究检验了以下假设：%LAV 和 D 在预测 COPD 患者的 FEV1 下降、恶化和死亡率方面具有不同的作用。方法 对北海道 COPD 队列研究（n=96）中前瞻性收集的 10 年内 FEV1、恶化和死亡率的基线和纵向随访记录中的胸部吸气 CT 扫描进行了检查。CT 测量与长期结果之间的关联在京都大学队列中得到复制（n=130）。结果 在北海道 COPD 队列中，较高的 %LAV（而非 D）与 FEV1 和 10 年死亡率的下降幅度更大相关，而较低的 D（而非 %LAV）与 FEV1 和 10 年死亡率的下降幅度更大相关。与更短的首次恶化时间相关。京都大学队列的多变量分析证实，在调整年龄、身高、体重、FEV1 和吸烟状况后，较低的基线 D 与较短的首次恶化时间独立相关，而较高的 LAV% 与死亡率增加独立相关。结论 这些完善的队列阐明了 %LAV 和 D 的不同预后作用，其中较低的 D 与较高的急性加重风险相关，而较高的 %LAV 与肺功能和长期死亡率的快速下降相关。%LAV 和分形 D 的组合可以更敏感地识别具有不良临床结果的高风险的 COPD 亚组。京都大学队列的多变量分析证实，在调整年龄、身高、体重、FEV1 和吸烟状况后，较低的基线 D 与较短的首次恶化时间独立相关，而较高的 LAV% 与死亡率增加独立相关。结论 这些完善的队列阐明了 %LAV 和 D 的不同预后作用，其中较低的 D 与较高的急性加重风险相关，而较高的 %LAV 与肺功能和长期死亡率的快速下降相关。%LAV 和分形 D 的组合可以更敏感地识别具有不良临床结果的高风险的 COPD 亚组。京都大学队列的多变量分析证实，在调整年龄、身高、体重、FEV1 和吸烟状况后，较低的基线 D 与较短的首次恶化时间独立相关，而较高的 LAV% 与死亡率增加独立相关。结论 这些完善的队列阐明了 %LAV 和 D 的不同预后作用，其中较低的 D 与较高的急性加重风险相关，而较高的 %LAV 与肺功能和长期死亡率的快速下降相关。%LAV 和分形 D 的组合可以更敏感地识别具有不良临床结果的高风险的 COPD 亚组。身高、体重、FEV1 和吸烟状况。结论 这些完善的队列阐明了 %LAV 和 D 的不同预后作用，其中较低的 D 与较高的急性加重风险相关，而较高的 %LAV 与肺功能和长期死亡率的快速下降相关。%LAV 和分形 D 的组合可以更敏感地识别具有不良临床结果的高风险的 COPD 亚组。身高、体重、FEV1 和吸烟状况。结论 这些完善的队列阐明了 %LAV 和 D 的不同预后作用，其中较低的 D 与较高的急性加重风险相关，而较高的 %LAV 与肺功能和长期死亡率的快速下降相关。%LAV 和分形 D 的组合可以更敏感地识别具有不良临床结果的高风险的 COPD 亚组。