呼出气一氧化氮对哮喘诊断有效性的Meta分析

黄秘，肖卫，张煦

(长江大学第一临床医学院 荆州市第一人民医院呼吸内科，湖北 荆州 434000)

支气管哮喘是由嗜酸性粒细胞、肥大细胞、淋巴细胞等多种细胞和细胞组分参与的气道慢性炎症性疾病。根据全球哮喘防治创议(GINA)指南：认为哮喘的诊断应根据相关的症状和可变性气流受限证据，通过支气管激发/舒张可逆性试验或其他试验加以证实[1]。虽然支气管激发试验是确定支气管高反应性的金标准，但支气管激发试验操作复杂，并且具有诱发严重支气管痉挛的风险，限制了其在临床上以及很多基层医院中的广泛应用，从而导致哮喘诊断的准确性不理想。有综述报道，在基层医疗中，哮喘诊断的漏诊率和误诊率可达到54%、34%[2]。因此，在日常的临床实践中，我们需要有一个简便的、可重复的、非侵入性的检测方法来协助诊断哮喘。

一氧化氮(NO)是L-精氨酸在一氧化氮合酶(nitric oxide synthase，NOS)的作用下合成，它是一种调节因子，在多种生理和病理环节中发挥重要作用。人体内的NOS有三种：诱导型一氧化氮合酶(iNOS)、内皮型(eNOS)和神经细胞型(nNOS)，其中诱导型一氧化氮合酶(iNOS)主要在炎症条件下，由TNF-α、IL-4、IL-1 等诱导生成，产生的大量NO，参与炎症的病理反应(如炎症细胞浸润、气道高反应性、气道重塑等)[3]。Alving等[4]首次发现呼出气一氧化氮(Fraction exhaled nitric oxide，FeNO)水平在哮喘患者中明显升高，Prado等[5]发现在支气管哮喘发病过程中，过量的NO 增加气道嗜酸性粒细胞聚集，加剧气道炎症反应，从而导致气道重塑。呼出气一氧化氮(FeNO)检测是反映气道嗜酸性粒细胞炎症的一种非侵入性方法，可以直接反应气道炎症、指导哮喘诊断等。但是，目前呼出气一氧化氮对于哮喘诊断的准确性尚不十分清楚。

1 资料与方法

1.1 文献检索

检索了Pubmed、Web of Science、Embase，crochane library、万方、维普和中国知网等数据库，中文检索词：“哮喘”、“诊断”、“支气管哮喘”、“咳嗽变异性哮喘”、“呼出气一氧化氮”、“诊断准确性”；英文检索词：“FeNO”、“nitric oxide”、“exhaled nitric oxide”“asthma”、“diagnosis”等，检索截至2017年6月。

1.2 文献纳入与排除标准

纳入文献的标准：①文献研究设计为前瞻性诊断试验研究。②研究对象为可疑哮喘患者和现行方法诊断哮喘患者(临床症状和体征支气管激发/舒张试验、昼夜PEF变异率≥20%)。③待评价试验为FeNO检测。④能够获取相关结果指标；排除标准：①回顾性研究和病例对照研究。②文献综述、会议摘要、个案报道。③无法获取足够数据的文献。

1.3 数据提取与合并

通过详细阅读文献并提取以下信息：文献第一作者及发表时间、国籍、样本量、诊断参考标准、受试者年龄范围、呼出气一氧化氮测量仪器、FeNO最佳截点值以及一些结果指标如真阳性值(TP)、假阳性值(FP)、真阴性值(TN)和假阴性值(FN)。使用灵敏度和特异性总和最高的临界点(即约登指数：灵敏度+特异度-1)作为FeNO最佳截点值[6]。以上工作由两名作者独立完成。

1.4 文献质量评价

按照诊断性试验准确性质量评价工具(Quality Assessmentof Diagnostic Accuracy Studies,QUADAS-2)评价纳入文献质量[7]，主要包括4个方面：病例选择、待评价试验、参考标准、病例流程和进展情况。

1.5 统计学分析

使用Revman5.3软件制作文献筛选流程图以及评价文献质量的偏倚风险和临床适用性的表格图及条形图，使用Meta-Disc1.4软件来计算每个独立研究的敏感性和特异性以及其95%可信区间的估计值，并进行异质性检验以及亚组分析，使用Stata12软件评价27项研究发表偏倚情况。文献结果之间异质性采用P及I2表示，若P≥0.1及I2<50%，提示没有异质性或低、中等异质性；若P≤0.1及I2>50%，提示存在高度异质性。异质性主要由阈值效应和非阈值效应原因引起，当灵敏度对数与(1-特异度)对数的spearman相关系数呈正相关提示有阈值效应，反之则为非阈值效应[8]。

2 结果

2.1 文献检索结果及信息提取

首次检索获得相关文献933篇，剔除重复文献513篇，通过阅读标题和摘要剔除不相关文献352篇，通过阅读全文剔除非临床研究文献19篇(文献综述、病例报告、会议摘要)和16篇回顾性研究文献，最后总共纳入文献33篇。纳入文献基本特征信息见表1。

2.2 文献质量评价

纳入33篇临床研究均属于前瞻性研究，此外，有9篇研究是关于未成年人哮喘，11篇研究是咳嗽变异性哮喘，其余研究为典型支气管哮喘且以成人为主。每个临床研究中的所有受试者均接受了参考标准试验和待评价试验，其中有5篇文献对参考标准试验及待评价试验操作过程未作详细描述，有1篇研究对失访病例作了说明但其参考标准试验并不能很好的区分疾病状态，另外还有8篇阐述了在解读FeNO检测结果及参考标准结果时使用了盲法，其余研究未说明是否使用盲法。各项研究关于FeNO 的测定均是根据美国胸科协会推荐的FeNO 标准化测定指南进行[9]。总之，纳入33篇文献总体质量良好(结果见图1和图2) 。

2.3 异质性分析

灵敏度和特异度的卡方值分别为288.59和154.37，I2分别为88.9%和79.3%，P均<0.01(见图3、4)，表明各研究之间存在异质性；通过计算灵敏度对数与(1-特异度)对数的Spearman秩相关系数，Spearman秩相关系数=-0.070，P=0.701，呈负相关，表明各项研究间的异质性由非阈值效应引起[8]，采用随机效应模型合并灵敏度和特异度。

表1 纳入文献基本特征信息表

注：1ppb=十亿分之几。

图1 Methodological quality graph

图2 Methodological quality summary

2.4 合并效应量

合并森林图显示：合并灵敏度为0.71(95%CI：0.69～0.73)；合并特异度为0.85(95%CI：0.84～0.87)；合并诊断比值比为17.81(95%CI：11.64～27.26)。此外，拟合sROC曲线显示受试者工作特征曲线下面积(AUROC)为0.88(见图3～5)。

2.5 亚组分析

33个研究间存在明显的异质性，因而对这些临床研究进行亚组分析。影响FeNO检测灵敏度和特异度的因素可能为[10]：受试者年龄、不同哮喘类型、吸烟情况、激素使用等。由此根据纳入人群特点差异进行亚组分析，主要包括受试者年龄(未成年人哮喘)、长期慢性咳嗽(咳嗽变异性哮喘)及成人典型支气管哮喘。

在33个临床研究中，有9篇研究[11～19]是关于FeNO检测对于未成年人哮喘诊断的有效性，有11篇研究[12,15,20～28]的受试者是长期慢性咳嗽患者，主要是分析FeNO检测对于咳嗽变异性哮喘的诊断价值。由此，分别对这两组研究进行Meta分析，6篇未成年人哮喘研究中，由于Woo等3个研究[11～13]实施了盲法，文献质量相对较高，与其他6个研究[14～19]的结果差异较大，所以使用Meta-disc1.4软件对该9篇未成年人哮喘研究分两组来分析(结果见图6、7)。对咳嗽变异性哮喘组的11篇研究分析结果提示：合并诊断比值比为24.64(95%CI，14.30～42.48),I2=66.3%，分析结果见图8。关于15篇典型成人支气管哮喘的研究[27～37，38～41]，剔除引起异质性较大的研究后,对剩余10篇研究进行亚组分析，其诊断比值比结果提示：合并诊断比值比为4.13(95%CI,3.25～5.24)，I2=10.4%(如图9所示)。以上Meta分析主要结果汇总见表2。

图3 灵敏度

图4 特异度

图5 拟合SROC曲线

2.6 发表偏倚分析

使用stata12软件进行Deeks’漏斗图不对称测试来评价33项临床研究的发表偏倚情况(见图10)，其斜率没有统计学意义(P=0.8>0.1)，故不存在发表偏倚。

表2 Meta分析主要结果汇总

3 讨论

在目前的Meta分析中，主要评价了FeNO检测对不同人群哮喘诊断的有效性，鉴定了33个前瞻性研究，其中包括4775名可疑哮喘患者。对所有研究合并效应量观察到：各个研究的灵敏度变化范围：0.32～0.92，特异度的变化范围：0.59～0.97，诊断比值比的变化范围：2.44～160.85；其合并灵敏度为：0.71，合并特异度为：0.85，总的受试者工作曲线下面积为：0.88，绝大部分研究的灵敏度低于特异度，分析结果提示FeNO在所有疑似患有哮喘的患者中对哮喘的诊断准确性中等。

图6 FeNO对未成年人哮喘预测的诊断比值比(组1)

图7 FeNO对未成年人哮喘预测的诊断比值比(组2)

FeNO用于儿童、青少年哮喘的诊断，纳入的大部分研究显示出了较好的灵敏度和特异度，分别为84%和94%。也有两项研究结果显示较低的灵敏度(55%)，而特异度仍然高达86%，总的sROC曲线下面积为0.95。总的来说，FeNO检测对于未成年人哮喘有效性较好，特别是针对支气管激发舒张试验难以进行的学龄前儿童以及一些合作性较差的学龄期儿童和青少年[42]，FeNO检测显得尤为重要。全球哮喘防治创议(GINA)指南也提到了：在反复咳嗽和喘息的学龄前儿童中，FeNO升高可以根据学龄来预测对哮喘的诊断[1]。

图8 FeNO对咳嗽变异性哮喘预测的诊断比值比

图9 FeNO对成年人哮喘预测的诊断比值比

图10 发表偏倚的Meta分析

FeNO在咳嗽变异性哮喘(CVA)诊断中的作用，FeNO测量对于诊断咳嗽变异性哮喘的合并灵敏度为0.82(95%CI0.78～0.85)，合并特异度为0.84(95%CI0.81～0.86)，诊断比值比为24.64(95%CI 14.30～42.48),sROC曲线下面积为0.92。这些结果提示FeNO对于咳嗽变异性哮喘(CVA)的诊断具有较好的准确性，一些相关的Meta分析也得出了一致的结果，如郭治[43]等人纳入了关于FeNO在CVA中表达的回顾性和前瞻性研究，发现FeNO在CVA患者中明显升高，有助于与其他慢性咳嗽疾病的鉴别诊断，Woo-Jung Song[44]等人的Meta分析显示FENO测量在预测CVA方面的整体中度诊断准确性。张瑞[45]等人的Meta分析结果提示FeNO诊断CVA患者阳性的机会是其他原因慢性咳嗽患者的4．73倍，FeNO诊断CVA患者阴性的机会是其他原因慢性咳嗽患者的0．31倍，说明了FeNO诊断CVA的效能高。

FeNO在成人典型支气管哮喘的有效性进行了亚组分析，纳入的10篇异质性较小研究[29～36,40～41]进行合并分析，合并诊断比值比为4.13(95%CI3.25～5.24)，总的sROC曲线下面积为0.71。对于另外几篇研究[37～39]进行合并分析，由于合并的研究太少，需要纳入更多的类似的研究进行分析。

该Meta分析也存在一些局限性，如纳入的研究大部分研究是小样本，部分研究在实施过程中并未说明使用盲法以及为详细描述评价试验和待评价试验，由此对研究结果可能会造成一些偏倚。总的来说，该篇系统性评价和Meta分析表明了：总体上FeNO对哮喘的诊断准确性中等；FeNO在未成年人哮喘(尤其是儿童哮喘)和咳嗽变异性哮喘诊断中显示出了较好的准确性。由于哮喘是一种异质性疾病，需要大量高质量的前瞻性研究来确定FeNO在不同人群特征及不同哮喘表型中的诊断有效性。