Rationale: Studies of excised lungs show that significant airway attrition in the “quiet” zone occurs early in chronic obstructive pulmonary disease (COPD).Objectives: To determine if the total number of airways quantified in vivo using computed tomography (CT) reflects early airway-related disease changes and is associated with lung function decline independent of emphysema in COPD.Methods: Participants in the multicenter, population-based, longitudinal CanCOLD (Canadian Chronic Obstructive Lung Disease) study underwent inspiratory/expiratory CT at visit 1; spirometry was performed at four visits over 6 years. Emphysema was quantified as the CT inspiratory low-attenuation areas below −950 Hounsfield units. CT total airway count (TAC) was measured as well as airway inner diameter and wall area using anatomically equivalent airways.Measurements and Main Results: Participants included never-smokers (n = 286), smokers with normal spirometry at risk for COPD (n = 298), Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease (GOLD) I COPD (n = 361), and GOLD II COPD (n = 239). TAC was significantly reduced by 19% in both GOLD I and GOLD II compared with never-smokers (P < 0.0001) and by 17% in both GOLD I and GOLD II compared with at-risk participants (P < 0.0001) after adjusting for low-attenuation areas below −950 Hounsfield units. Further analysis revealed parent airways with missing daughter branches had reduced inner diameters (P < 0.0001) and thinner walls (P < 0.0001) compared with those without missing daughter branches. Among all CT measures, TAC had the greatest influence on FEV1 (P < 0.0001), FEV1/FVC (P < 0.0001), and bronchodilator responsiveness (P < 0.0001). TAC was independently associated with lung function decline (FEV1, P = 0.02; FEV1/FVC, P = 0.01).Conclusions: TAC may reflect the airway-related disease changes that accumulate in the “quiet” zone in early/mild COPD, indicating that TAC acquired with commercially available software across various CT platforms may be a biomarker to predict accelerated COPD progression.

Abstract Background and Objective Mucus plugs and underlying airway tree structure can affect airflow limitation and prognosis in patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD), but their relative roles are unclear. This study used two COPD cohorts to examine whether mucus plugs on computed tomography (CT) were associated with airflow limitation and clinical outcomes independent of other airway structural changes and emphysema. Methods Based on visual CT assessment, patients with mucus plugs in 0, 1–2 and ≥3 lung segments were assigned to no‐, low‐ and high‐mucus groups. Loss of health‐related independence and mortality were prospectively recorded for 3 and 10 years in the Kyoto–Himeji and Hokkaido cohorts, respectively. The percentages of the wall area of the central airways (WA%), total airway count (TAC) and emphysema were quantified on CT. Results Of 199 and 96 patients in the Kyoto–Himeji and Hokkaido cohorts, 34% and 30%, respectively, had high mucus scores. In both cohorts, TAC was lower in the high‐mucus group than in the no‐mucus group, whereas their emphysema severity did not differ. High mucus score and low TAC were independently associated with airflow limitation after adjustment for WA% and emphysema. In multivariable models adjusted for WA% and emphysema, TAC, rather than mucus score, was associated with a greater rate of loss of independence, whereas high mucus score, rather than TAC, was associated with increased mortality. Conclusion Mucus plugs and lower airway branch count on CT had distinct roles in airflow limitation, health‐related independence and mortality in patients with COPD. image

Factors associated with early-stage frailty (pre-frailty) in patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD) remain unestablished. In addition to skeletal muscle quantity, skeletal muscle dysfunction can be estimated using an angular metric from bioelectrical impedance analyzer (BIA), termed the phase angle, that reflects cell membrane reactance representing the structural stability. This study examined whether the phase angle was more closely associated with pre-frailty compared with skeletal muscle quantity in patients with COPD.

Little is known about whether central airway morphological changes beyond traction bronchiectasis develop and affect clinical outcomes in patients with idiopathic pulmonary fibrosis (IPF). This study aimed to compare central airway structure comprehensively between patients with IPF, subjects with interstitial lung abnormality (ILA), and those without ILA (control) using computed tomography (CT). We further examined the prognostic impact of IPF-specific CT airway parameters in patients with IPF. This retrospective study included male patients with IPF, and male health checkup subjects divided into those with ILA and control based on lung cancer screening CT. Using an artificial intelligence-based segmentation technique, the extent of fibrotic regions in the lung was quantified. After airway tree segmentation, CT parameters for central airway morphology, including the lumen area of the extrapulmonary airways (LAextra), wall and lumen area of the segmental/subsegmental intrapulmonary airways (WAintra and LAintra), tracheal distortion (tortuosity and curvature) and bifurcation angle of the main carina, were calculated. There were 106 patients with IPF, 53 subjects with ILA, and 1295 controls. Multivariable models adjusted for age, height and smoking history revealed that LAintra and WAintra were larger in both ILA and IPF, and that tracheal tortuosity and curvature were higher in IPF, but not in ILA, than in the control, whereas the bifurcation angle did not differ between the 3 groups. According to multivariable Cox proportional hazards models including only patients with IPF, increased WAintra was significantly associated with greater mortality (standardized hazard ratio [95% confidence interval] = 1.58 [1.17, 2.14]), independent of the volume of fibrotic regions, normal-appearing regions, or the whole airway tree in the lung. Increased lumen area and wall thickening of the central airways may be involved in the pathogenesis of ILA and IPF, and wall thickening may affect the prognosis of patients with IPF.