脉冲振荡法测定呼吸阻抗指标在支气管哮喘诊断中的应用

赵珊，王浩彦( 北京市房山区良乡医院，北京040;首都医科大学附属北京友谊医院)

脉冲振荡法测定呼吸阻抗指标在支气管哮喘诊断中的应用

赵珊1，王浩彦2
( 1北京市房山区良乡医院，北京102401;2首都医科大学附属北京友谊医院)

摘要:目的探讨脉冲振荡法( IOS)测定呼吸阻抗参数在支气管哮喘诊断中的应用价值。方法对48例哮喘患者(哮喘组)和21例健康体检者(对照组)采用IOS测定呼吸阻抗指标，并行常规肺通气功能测定;比较两组呼吸阻抗指标及常规肺通气功能参数;对两组肺通气功能参数进行相关性分析;采用受试者工作特征( ROC)曲线分析IOS对支气管哮喘诊断有意义的指标。结果哮喘组IOS指标5 Hz黏性阻力( R5)、20 Hz黏性阻力( R20)、5 Hz和20 Hz黏性阻力差( R5-R20)、共振频率( Fres)、低频下电抗面积( Alx)均高于对照组( P＜0.05或＜0.01)，而5 Hz频率时的周边弹性阻力( X5)低于对照组( P＜0.01)。相关性分析结果显示，R5、R5-R20、Fres、Alx与常规肺通气功能指标第一秒用力呼气容积占预计值的百分比、第一秒用力呼气量占用力肺活量的百分比、峰流速占预计值的百分比、最大呼气中期流速占预计值的百分比均呈负相关( P均＜0.01) ; X5与以上各指标均呈正相关( P均＜0.01) ; R20与常规肺通气功能指标无相关性( P均＞0.05)。ROC曲线下面积Fres＞X5＞R5、Alx＞R5-R20＞R20。呼吸阻抗指标对于支气管哮喘的诊断具有较高的准确性，其中敏感度最高的参数为eFres，特异度最高的参数为eR5-R20。结论IOS与常规肺通气功能各指标有很好的相关性，其测定的呼吸阻抗指标诊断支气管哮喘的准确性较高。

关键词:脉冲振荡法;支气管哮喘;肺功能

气道高反应性( AHR)是支气管哮喘(简称哮喘)的重要特征，可间接反映气道炎症的程度，同时有助于哮喘的流行病学研究以及平喘药的疗效评定，对哮喘的病情发展判断和治疗效果也有重要意义［1］。常规肺通气功能检查可判断AHR，但测定时需患者用力呼吸，而最大吸气和呼气动作可引起气道平滑肌复杂的反射性变化、参数的变化以及支气管的舒缩效应［2］，会对结果的判定产生一定影响。脉冲振荡( IOS)法是测定呼吸阻抗的新方法，具有操作简单，方便，无需患者用力，无痛苦，无禁忌证等优点，近年在测定气道阻力等方面逐渐显示出优势。本研观察IOS法测定呼吸阻抗参数在哮喘诊断中的应用。

1　资料与方法

1.1临床资料哮喘组为2012年3～10月北京友谊医院及良乡医院门诊收治的48例哮喘患者，其中男23例、女25例，年龄18～72( 53.03±6.21)岁，病程1～30年。纳入标准:符合GINA及中华医学会呼吸分会支气管哮喘防治指南诊断标准［1，3］;肺功能检查前72 h未使用过H1受体拮抗剂及肾上腺皮质激素类药物;肺功能检查前20 h未使用长效吸入型抗胆碱能药物( LAMA)及吸入型长效β2受体激动剂/激素( LABA/ICS)复方制剂;肺功能检查前4 h未使用短效吸入型抗胆碱能药物及短效吸入型β2受体激动剂。排除标准:①患有其他肺部疾病如支气管扩张症、肺结核、间质性肺病、细支气管炎、囊性纤维化、胸廓畸形等;②严重心功能不全、恶性心律失常及未控制的高血压;③近1个月内有不稳定性心绞痛、心肌梗死病史;④严重肝肾功能不全患者;⑤恶性肿瘤及活动期的自身免疫性疾病;⑥近期有严重手术外伤、严重感染史及影响活动的下肢骨关节疾病;⑦脑血管疾病后遗留肢体活动障碍、认知障碍或精神异常。选择同期健康体检者21例作为对照组，其中男11例、女10例，年龄20～70 ( 52.72 ±11.01)岁;无慢性心肺疾病病史; 1个月内无呼吸道感染病史;体检心肺无异常。两组性别、年龄具有可比性。

1.2常规肺通气功能检查采用masterScreen BODY肺功能仪(德国，JAEGER公司)。受试者端坐位，鼻夹夹鼻，口唇紧密包绕口含嘴，避免口鼻漏气。检测指标:第一秒用力呼气容积( FEV1)占预计值的百分比( FEV1%)、第一秒用力呼气量占用力肺活量的百分比( FEV1/FVC) %、峰流速( PEF)占预计值的百分比( PEF % )、最大呼气中期流速

( MMEF)占预计值的百分比( MMEF%)。质量控制:严格按照ATS/ERS的肺活量测定指南操作，重复操作3次的呼气容积/时间曲线合格，要求曲线之间的变异≤5%或≤100 mL，选择FEV1最高值及其所处操作的其他指标。

1.3呼吸阻抗相关指标检测采用mostGraph-01肺功能测试仪(日本，CHEST公司)。受检者端坐位，鼻夹夹鼻，口唇紧密包绕口含嘴，避免漏气;同时双手轻压颊部，头部上抬，放松平静呼吸，需重复检测3次，检查间隔1 min，取3次的平均值。采用IOS法测定呼吸阻抗指标: 5 Hz黏性阻力( R5，反映气道总黏性阻力)、20 Hz黏性阻力( R20，反映中心气道黏性阻力)、5 Hz和20 Hz黏性阻力差( R5-R20，反映外周气道黏性阻力)、5 Hz频率时的周边弹性阻力( X5)，共振频率( Fres)、低频下电抗面积( Alx)。测量时保证患者呼吸曲线平稳，呼吸频率正常，潮气量正常，嘴角没有漏气且呼吸均匀。

1.4统计学方法采用SPSS19.0统计软件。计量资料以珋x±s表示，组间比较用独立样本t检验，对各呼吸阻抗指标与常规肺通气功能指标作Pearson直线相关分析，采用受试者工作特征( ROC)曲线选择IOS法检测的对哮喘诊断有意义的呼吸阻抗指标P＜0.05为差异有统计学意义。

2　结果

2.1常规肺通气功能指标哮喘组FEV1% FEV1/FVC、PEF%、MMEF%均低于对照组( P均＜0.01)。见表1。

表1　两组常规肺通气功能指标比较(珔x±s)

2.2呼吸阻抗指标哮喘组R5、R20、R5-R20、Fres Alx均高于对照组( P＜0.05或＜0.01) ; X5低于对照组( P＜0.01)。见表2。

表2　两组呼吸阻抗指标比较(珔x±s)

2.3呼吸阻抗指标与常规肺通气功能指标相关性

R5、R5-R20、Fres、Alx与肺通气功能指标FEV1%、FEV1/FVC%、PEF%、MMEF%均呈负相关( P均＜0.01) ; X5与以上各指标呈正相关( P均＜0.01) ; R20与常规肺通气功能指标均无相关性( P均＞0.05)。见表3。

表3　呼吸阻抗指标与常规肺通气功能指标的相关性分析( r值)

2.4 IOS测定呼吸阻抗指标诊断哮喘的价值各呼吸阻抗指标的ROC曲线下面积Fres＞X5＞R5、Alx＞R5-R20＞R20，其中参数eFres、eAlx、eX5、eR5的AUC均大于0.9，见插页Ⅰ图6。呼吸阻抗指标对于支气管哮喘的诊断具有较高的准确性，其中敏感度最高的参数为eFres，特异度最高的参数为eR5-R20。见表4。

表4　 IOS呼气相呼吸阻抗诊断哮喘的灵敏度和特异度

3　讨论

IOS的基本原理基于强迫振荡( FOT)的理论，是由脉冲发生器(即外置的IOS信号源)产生矩形的电磁脉冲，将其转化为一定频率的正弦型振动信号，施加于人体呼吸系统上，连续记录一定振荡频率下的气道压力和流速，同时滤过自主呼吸产生的低频部分，从而得到一系列呼吸阻抗参数。其中以5～35 Hz频率下的呼吸阻抗最能反映人体的呼吸力学和生理变化。研究发现，健康成人的呼吸频率为12～18次，相当于0.2～0.3 Hz，振荡波与正常呼吸的潮气量叠加后对呼吸形式的影响很小［4］。

IOS测定的呼吸阻抗参数包括呼吸阻力R和呼吸电抗X。有学者认为，哮喘患者的呼吸阻抗常表现为频率依赖型，R抬高，以高频R抬高为主;但常规肺通气功能正常的哮喘患者则因为存在外周气道炎症而出现低频、高频R同时抬高，低频R的抬高更明显［5］。电抗X与呼吸系统的弹性和惯性阻力相关。低频时X主要表现为弹性阻力，惯性阻力很

小，故X5反映的是周边的弹性阻力。呼吸阻抗的实数和虚数共同构成有方向的矢量，两者变化方向相反，在某一频率处相互抵消，这就是Fres。Alx又称低频下的电抗面积，与X5与Fres相关，是指总呼吸电抗X在5 Hz至Fres之间所有频率数值的整合及综合，对呼吸阻力的变化最为敏感［6］。吴英等［7］的研究提示R5、X5与FEV1均有很好的相关性，其中以X5的相关性最好。

本研究发现，哮喘组各呼吸阻抗参数与对照组相比，差异具有统计学意义，与国外学者［8］的研究是相符的。其中R5、R20、R5-R20增加说明哮喘患者同时存在中心气道与外周气道阻力增加，而X5下降则是由于气道炎症造成平滑肌肥厚，气道管径减小导致气道阻力增高，残气量增加，呼吸系统顺应性下降，肺弹性阻力增高所致。国内也有学者认为，X5的敏感性是FEV1的两倍［9］，能早期提示肺顺应性的下降。而Fres、Alx明显增大则提示支气管顺应性下降，表明哮喘患者不但有周围气道阻塞，而且有不同程度的中心气道阻塞和周围弹性阻力的增大。

本研究结果显示，IOS测定的各呼吸阻抗指标与常规肺通气功能指标有良好的相关性，Fres、Alx、X5相关性最佳，其次为R5、R5-R20。说明IOS各指标不仅可以反映FEV1%变化，亦可反映MMEF%的变化。哮喘患者发生AHR时，气道炎症不仅累及大中气道，同时累及周边气道包括直径＜2 mm的小气道［10］。当小气道发生炎症时，会出现平滑肌收缩、组织水肿、容积增加导致小气道阻塞。由于小气道的解剖特点，临床上部分症状不典型的哮喘患者早期肺通气功能检査反映大气道功能的指标FEV1%、FEV1/FVC%均可在正常范围内，仅存在小气道功能异常。说明在哮喘早期或者哮喘缓解期可能仅存在小气道阻塞。IOS测定的Fres、Alx、X5、R5、R5-R20均可敏感反映小气道功能的变化，提示IOS检测的呼吸阻抗指标对判断早期小气道功能异常有重要意义。Song等［11］报道，哮喘患者的FEV1%和呼气峰流量与R5、R10、R20和R35有明显相关性，本研究结果与其相符;常规肺通气功能测定不可用时，处于IOS法测定呼吸阻抗指标可用于评价哮喘的控制情况。

本研究结果显示，各呼吸阻抗参数的曲线下面积比较，Fres＞X5＞R5，Alx＞R5-R20＞R20。一项脉冲振荡法诊断儿童哮喘的研究中发现，在同时行呼吸阻抗指标检测( IOS法)和FEV1检测的患者中，ROC曲线下面积比较，R10＞R5＞X5＞ALX＞FEV1［12］，本研究结果与其相符。Fres是诊断准确性最佳的参数。本研究敏感度最高的参数为Fres，特异度最高的参数为R5-R20，与王美琴［13］、许萍等［14］的研究相符。本研究结果呼吸相参数对于支气管哮喘的诊断具有较高的准确性。

总之，IOS法测定的呼吸阻抗参数与常规肺通气功能检查相关指标在支气管哮喘的诊断中具有良好的相关性及互补性，该方法简便直观，无创伤，能够敏感反映哮喘患者气道阻力的变化，全面反映患者的呼吸生理情况，可为哮喘的早期诊断提供帮助

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收稿日期:( 2015-02-06)

文章编号:1002-266X( 2015) 32-0059-03

文献标志码:B

中图分类号:R562.2

doi:10.3969/j.issn.1002-266X.2015.32.024