呼气相共振频率在小气道功能测定中的应用价值探讨

赵珊，王浩彦

1.北京房山区良乡医院呼吸科，北京 102401；2.首都医科大学附属北京友谊医院呼吸科，北京 100050

脉冲振荡 （impulse oscillometry，IOS） 是在强迫振荡（forced oscillometry，FOT）基础上发展起来的一种测定呼吸阻抗的新方法，采用的是潮式呼吸法，不依赖于患者的合作，也不改变患者的气道紧张性，更加符合呼吸生理状况，因此在测定气道阻力等方面具有一定的优势[1]。目前关于IOS 的研究很多,但是对患者吸气相和呼气相IOS 参数的研究认识相对缺乏。近年来CHEST 公司推出的MostGraph-01 肺功能仪能够实时动态检测全气道阻力包括呼气相及吸气相的气道阻力随频率的变化，有助于理解阻塞性疾病的平静呼吸动力学机械特性[2]。该研究整群选取2012年1月—2013年1月间北京友谊医院及北京房山区良乡医院呼吸门诊收治的91 例患者，通过分析呼气相共振频率（expiratory phase resonance frequency，eFres）与小气道功能指标的相关性，探讨eFres在小气道功能检测中的应用价值，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

研究对象为2012年1月— 2013年1月间北京友谊医院及北京房山区良乡医院呼吸门诊收治的91 例患者。其中男性患者44 例，女性患者47 例。年龄23～78 岁，平均（54.78±15.41）岁；身高144～182 cm，平均 （165.00±8.12）cm；体重44～95 kg，平均（66.56±11.49）kg。

1.2 研究方法

1.2.1 一般资料采集 登记所有患者年龄，测量其身高、体重、血压、脉搏。

1.2.2 IOS 测定 使用日本CHEST 公司的MostGraph-01 肺功能

测试仪进行IOS 的测定，患者取坐位，咬紧口含嘴、夹鼻夹，双手轻压住颊部，头部稍上抬，平静呼吸，重复3 次，检查间隔1 min/次，取平均值。

1.2.3 肺通气功能测定 采用德国JAEGER 公司的Master Screen-DIFF 进行肺通气功能的测定，患者取坐位，鼻夹夹鼻，咬紧口含嘴。操作时按照（ATS）与欧洲呼吸学会（ERS）规定的肺功能测定指南[3]进行检测，嘱患者深吸一口气，然后尽全力呼气并持续6秒以上，直至检测不到任何气流，然后松弛地最大限度吸气，使呼气容积/时间曲线平滑，达到容量平台。重复操作直至有3 次记录的呼气容积/时间曲线合格，且曲线之间的变异≤5%或≤100 mL，记录最佳参数。

1.2.4 测定参数 检测IOS 参数包括呼气相共振频率 （eFres）、吸气相共振频率（inpiratory phase resonance frequency，iFres）及平均共振频率（resonance frequency，Fres）。肺通气功能参数包括最大呼气中期流速 （maximal midexpiratory flow，MMEF），用力呼气75%、50%、25%肺活量的瞬时流速（Forced expiratory flow,FEF75、FEF50、FEF25），计算FEF75、FEF50、FEF25、MMEF 占预计值的百分比，FEF75%pred、FEF50 %pred、FEF25%pred、MMEF%pred，以FEF50%pred、FEF75%pred、MMEF%pred 三项指标中有两项低于65%作为小气道异常诊断指标[4]，将患者分为小气道功能异常组（65 例）与小气道功能正常组（26 例）。

1.3 统计方法

使用SPSS 19.0 软件进行数据处理。计量资料符合正态分布以（±s）表示，组间比较采用独立样本t 检验；两变量间的相关性采用Pearson 相关分析；多因素分析采用Logistic 回归分析；绘制各参数诊断小气道功能异常的ROC 曲线。以P<0.05 差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料

共入组91 名患者，其中小气道功能异常组65 例，男性31例，女性34 例，年龄（55.47±15.10）岁，身高（165.04±8.43）cm，体重（66.91±11.33）kg；小气道功能正常组26 例，男性13 例，女性13 例，年龄（52.13±16.22）岁，身高（164.92±7.12）cm，体重（65.71±12.03）kg。两组性别、年龄、身高、体重差异无统计学意义（P>0.05）。

2.2 小气道异常组与小气道正常组参数比较

两组参数均呈正态分布，小气道功能异常组IOS 参数Fres、eFres、iFres 及肺通气功能 参数FEF25、FEF 50、FEF75、MMEF 与小气道功能正常组相比，差异有统计学意义（P<0.001）。见表1，表2。

表1 小气道功能异常组与正常组肺通气功能参数比较（±s）

表1 小气道功能异常组与正常组肺通气功能参数比较（±s）

注：FEF75、FEF50、FEF25 指用力呼气75%、50%、25%肺活量的瞬时流速，MMEF 指最大呼气中期流速。

组别FEF25 FEF50 FEF75 MMEF小气道功能异常组（n=65）小气道功能正常组（n=26）t 值P 值2.453±1.570 6.681±1.524-11.191 0.000 1.180±0.816 3.614±0.974-10.773 0.000 0.417±0.331 1.109±0.578-5.500 0.000 0.972±0.716 2.8154±1.005-8.170 0.000

表2 小气道功能异常组与正常组IOS 参数比较（±s）

表2 小气道功能异常组与正常组IOS 参数比较（±s）

注：Fres、eFres、iFres 分别指平均、呼气相及吸气相共振频率。

组别Fres eFres iFres小气道功能异常组（n=65）小气道功能正常组（n=26）t 值P 值26.133±7.802 13.027±4.538 9.489 0.000 25.183±8.013 10.622±2.835 12.126 0.000 27.082±8.086 15.432±7.603 6.038 0.000

2.3 相关性分析（r 值）

小气道功能异常组Fres、eFres、iFres 与FEF25、FEF 50、FEF75、MMEF 呈负相关（P<0.01）。见表3。

表3 小气道功能异常组共振频率与肺通气功能参数相关性分析（r 值）

2.4 回归分析

以Fres、eFres、iFres 为自变量，小气道功能是否为异常为因变量（小气道功能异常=1，小气道功能正常=0）建立Logistic 回归方程，结果显示，进入回归方程的为eFres，即Y=--5.656+0.427e-Fres[OR=1.533，95%CI(1.229，1.912)]。

2.5 ROC 曲线

ROC 曲线是以Fres、eFres、iFres 为检验变量，小气道功能是否为异常为状态变量建立。观察各参数的曲线下面积（area under curve,AUC），结果提示：Fres、eFres、iFres 诊断小气道功能异常的AUC 分别为0.908 [95%CI (0.845,0.970)],0.945 [95%CI(0.898,0.991)]，0.831 [95%CI (0.725,0.938)]（见图1）。以eFres 的AUC 最佳，Fres、eFres、iFres 诊断小气道功能异常的最佳分界点、灵敏度、特异度见表4。以eFres>14.205 作为小气道异常的分界点，诊断小气道功能异常的灵敏度、特异度分别为0.879，0.917。

图1 共振频率诊断小气道功能异常的ROC 曲线

3 讨论

小气道指的是内径＜2 mm 的气道，具有总横截面积大，阻力小，气流缓慢，软骨缺如，平滑肌相对较丰富等特点[5]。小气道发生炎症会造成组织水肿、平滑肌收缩从而导致小气道阻塞。有学者认为小气道功能下降会导致气道敏感性和反应性增加[6]。临床工作中可以通过评估小气道功能指标包括FEF75、FEF50、FEF25及MMEF 来判断小气道炎症的情况。由于肺通气功能测定这些指标通常都需要患者用力呼吸，因此儿童、老年人或体弱患者通常配合不佳。而IOS 则不需要患者用力呼吸，可以对呼吸系统阻力可进行细化和量化分析，并且与肺通气功能检查具有良好的相关性，可以作为肺通气功能的补充与佐证[7]。Fres 是IOS 测定的一个重要参数。惯性阻力随着频率的增加而增加，弹性阻力随频率的增加而降低，两者均有频率依赖性，两种阻力随振荡频率的变化呈相反方向变化，当两者到达阻力值相等的频率，则正负抵消，此时的频率称为Fres，也称为响应频率，因此Fres 是反映气道阻力增加的非常敏感的指标。

表4 共振频率诊断小气道功能异常的灵敏度特异度

该研究表明小气道功能异常组IOS 参数Fres、eFres、iFres 均高于与小气道功能正常组，说明Fres 能够敏感的反映小气道功能的异常。同时小气道功能异常组Fres、eFres、iFres 与小气道功能指标有良好的相关性，这与国内魏玉平等[8]的研究是相符的，该研究提示IOS 指标与常规肺通气功能指标有良好的相关性，尤其与非用力低容积部分相关指标MMEF 相关性更强。也有一些研究表明Fres 可运用于筛选早期小气道阻塞患者[9]，并且是诊断气流阻塞最敏感的指标[10]。故Fres 对诊断早期小气道功能异常有着重要的意义，可敏感反映小气道功能的变化。

从回归方程可以看出eFres 与小气道功能异常有回归关系，而Fres、iFres 无回归关系。这可能是由于气道慢性炎症导致小气道管腔狭窄，小气道阻力增高，以及肺泡壁弹性成分大量破坏，对小气道的牵张作用减弱，呼气时更容易出现小气道陷闭造成呼气流速受限及呼气末压力增高[11]。而且由于小气道的解剖特点，气道反应性增高在早期也常表现为呼气中、后期流速受限，因此呼气相Fres 测定对小气道阻塞的敏感性要高于吸气相，比吸气相Fres 更具有诊断意义。这与Kubpta 等人[12]的研究结果相符，该研究比较了慢性阻塞性肺疾病(chronic pulmonary obstructive,COPD)患者治疗前后IOS 参数在呼气相和吸气相的异同，结果提示治疗前后呼气相IOS 参数的变化较吸气相明显增大，认为呼气相IOS 参数更能反应COPD 患者周边气道阻塞的情况。

该研究结果提示：Fres、eFres、iFres 诊断小气道功能异常的AUC 均>0.7,其中以eFres 的AUC 最大，说明Fres、eFres、iFres 在诊断小气道功能异常方面有较高的准确性，而eFres 的诊断准确性最高。以eFres>14.205 作为小气道异常的分界点，诊断小气道功能异常的灵敏度、特异度分别为0.879，0.917，说明eFres 在诊断小气道功能异常方面有较高的灵敏度及特异度。目前公认的Fres 判断气道阻力增高的分界点为10 Hz，老年人则为15 Hz[13]，但是关于Fres 尤其是不同呼吸时相Fres 判断小气道功能异常分界点的研究鲜有报道。国内张洪波[14]的研究是以Fres>10 Hz 为标准，提示Fres 诊断小气道功能障碍的敏感性和特异性分别为0.953和0.932。因此，有待于扩大样本量进行进一步的研究。

该研究仍存在着不足，由于样本量偏小，未能将小气道异常的疾病细化分组，尚需扩大样本对各亚组如COPD，支气管哮喘进行研究，由于COPD 和哮喘的气道炎症存在不同的发病机制，因此小气道功能异常也会存在不同的差异，在今后将进一步深入研究。

总之，eFres 与肺通气功能参数FEF25、FEF 50、FEF75、MMEF 均有很好的相关性，对小气道功能异常的诊断有较高准确性。对于不能配合进行肺通气功能检测的患者采用IOS 法测定eFres 能够为小气道功能的评估提供参考。

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