哮喘及疑诊哮喘患儿运动激发试验中肺功能及目标心率到达与维持时间分析

黄 君，罗 健

运动激发试验(exercise challenge test,ECT)可用于检测气道高反应性(airway hyperresponsiveness,AHR)，协助哮喘诊断与治疗，同时也是检验运动诱发性支气管痉挛(exercise-induced bronchoconstriction,EIB)的重要方法[1]。标准ECT包括平板跑步和踏车法，试验中的关键因素之一是持续高水平通气，因此达到目标强度即目标心率或目标通气量后的维持时间十分重要，同时气道水分丢失的速度也影响试验结果，目前国内外指南建议在踏车法ECT中4 min内到达目标强度并维持此强度至少≥4 min[1-3]。但实际操作过程中儿童常常因配合不佳或不能耐受达不到上述要求，而目标强度到达与维持时间对肺功能指标下降率的影响尚不明确，目前国内相关报道较少。本研究目的是分析儿童ECT中肺功能指标随时间的变化，以及目标心率到达与维持时间对肺功能指标下降率的影响，以期为儿童ECT的报告解读提供参考性建议。

1 资料与方法

1.1一般资料 回顾性分析2016-11～2020-09在重庆医科大学附属儿童医院就诊的16例哮喘及44例疑诊哮喘患儿的临床及实验室资料，所有患儿均符合《儿童支气管哮喘诊断与防治指南(2016年版)》中的哮喘及疑诊哮喘标准[4]。其中男童36例，女童24例，年龄6～15(9.98±2.26)岁。所有患儿均顺利完成了踏车法ECT，运动过程中客观不良反应咳嗽13例(21.67%)，主观不良反应胸闷、头晕等21例(35.00%)，运动停止后均可自行缓解，无严重不良反应发生。纳入标准：(1)疑似存在AHR，包括哮喘非发作期复诊患儿和疑诊哮喘患儿；(2)第1秒用力呼气容积(forced expiratory volume in one second，FEV1)基础值占预计值百分比≥70%；(3)均未使用影响试验结果的药物(如支气管扩张剂、糖皮质激素、抗组胺药物等)；(4)近期无明显呼吸道感染；(5)数据资料完善。排除标准：(1)基础肺功能严重损害(FEV1≤60%的预计值)；(2)患有主动脉瘤或其他不宜做用力肺功能检查的疾病(如肺大疱、气胸等)；(3)哮喘发作或急性加重期；(4)依从性差，不配合检查操作者。本研究经重庆医科大学附属儿童医院伦理委员会批准(批准号：216/2020)。

1.2检查方法 踏车法ECT[3，5]：测试环境在同一室内，空调设定温度为20～25 ℃，安静状态下连续测定患儿肺功能指标2～3次，取其最佳值作为基础值。患儿坐于功率自行车(Ergoline VIA sprint 150p,carefusion，美国)上，连接好心电监护仪及血氧饱和度监测仪，同步心率及血氧饱和度监测，功率10 W状态下热身1 min，使患儿适应，然后递增功率至患儿不能耐受，在4 min内达到目标心率。目标心率=80%预计最高心率，预计最高心率=210-0.65×年龄(岁)[5]，维持至少4 min，分别在运动前和运动后1 min、5 min、10 min、15 min、20 min测定肺功能，记录FEV1最低值，若20 min时的FEV1高于前3次，则终止检测，否则继续监测25 min及30 min时的肺功能。ECT的阳性判断标准为FEV1下降≥10%。ECT阳性的患儿需立刻吸入支气管扩张剂，并监测肺功能至基本恢复正常，以保证试验安全性。收集患儿的年龄、性别、身高、体重、用药史等一般信息，收集目标心率到达与维持时间、运动总时间，运动前后的肺功能指标、不良反应等。肺功能指标包括用力肺活量(forced vital capacity,FVC)；FEV1；呼气峰值流速(peak expiratory flow,PEF)；用力呼出25%肺活量时的瞬间流量(forced expiratory flow at 25% vital capacity,FEF25)；用力呼出50%肺活量时的瞬间流量(forced expiratory flow at 50% vital capacity,FEF50)；用力呼出75%肺活量时的瞬间流量(forced expiratory flow at 75% vital capacity,FEF75)；最大呼气中期流量(maximal mid-expiratory flow,MMEF)。

2 结果

2.1运动激发试验阳性组与阴性组一般资料比较 根据ECT结果分成阳性组11例(18.33%)，阴性组49例(81.67%)。两组患儿的年龄、性别、身高、体重、BMI、目标心率到达时间、运动时间及不良反应比较，差异无统计学意义(P均>0.05)。阳性组目标心率维持时间长于阴性组，差异有统计学意义(P<0.05)。见表1。

表1 运动激发试验阳性组与阴性组一般资料比较

2.250例患儿运动前后各时间肺功能指标比较 本文共有50例(包括49例试验阴性及1例试验阳性患儿)完整检测了运动前及运动后1 min、5 min、10 min、15 min、20 min时的肺功能。除小气道指标FEF75在运动后各时间均较运动前有上升外，其他肺功能指标在运动后各时间均有不同程度的下降，然后在20 min开始逐渐恢复甚至超过运动前水平。其中大气道指标FVC、FEV1、PEF、FEF25在运动后5 min均较运动前下降，差异有统计学意义(P均<0.05)。见表2。

表2 50例患儿运动前后各时间肺功能指标比较

2.3目标心率到达时间≤4 min组和>4 min组肺功能指标下降率比较 60例中有26例(43.33%)目标心率到达时间≤4 min，25例(41.67%)目标心率维持时间≥4 min，有12例(20.00%)目标心率到达时间≤4 min且目标心率维持时间≥4 min。目标心率到达时间≤4 min组和>4 min组大小气道指标FVC、FEV1、PEF、FEF25、FEF50、FEF75、MMEF下降率差异均无统计学意义(P均>0.05)。见表3。

表3 目标心率到达时间≤4 min组和>4 min组肺功能指标下降率比较

2.4目标心率维持时间≥4 min组和<4 min组肺功能指标下降率比较 目标心率维持时间≥4 min组大气道指标FVC、FEV1、PEF、FEF25下降率明显高于<4 min组，差异有统计学意义(P均<0.05)。两组小气道指标FEF50、FEF75、MMEF下降率差异无统计学意义(P均>0.05)。见表4。

表4 目标心率维持时间≥4 min组和<4 min组肺功能指标下降率比较

3 讨论

3.1运动后大小气道均有不同程度的收缩，FEV1在运动后5 min内收缩最明显，然后在20 min后开始恢复正常，这与之前的报道[6]类似。Vilozni等[7]的研究则表明FEV1最大下降率的时间和年龄呈正相关(r2=0.542,P<0.001)，年龄越小，达到FEV1最大下降率的时间就越短。这提示与成人ECT中监测肺功能至30 min相比，儿童ECT中肺功能测量时间可适当缩短，目前常以20 min为共识[3，8]。值得注意的是，小气道指标FEF75及MMEF在运动后15～20 min均超过了运动前水平，这提示运动后小气道可短暂性扩张。许多研究表明哮喘发生初始或者缓解期主要表现为小气道功能受损而大气道指标正常[9-10]，因此小气道功能恢复也是目前临床面临的一个难题。最新一项对重庆地区2～5年级711名在校学生的调查发现，大气道指标如FVC、FEV1的增加与体育锻炼时间的增加有关[11]，而运动训练对哮喘儿童小气道功能恢复是否有效或将成为后续研究方向。

3.2ECT的原理为渗透压和温度变化理论，运动时过度通气使气道表面水分蒸发，液体渗透压增高，从而刺激肥大细胞、嗜酸性粒细胞释放炎性介质(如前列腺素、白三烯和组胺)，并刺激交感神经，引起气道收缩，同时运动停止后气道复温导致支气管血管充血及黏膜水肿，加剧气道狭窄[1，2，12]，因此运动时的持续高水平通气和空气含水量至关重要[2]。标准ECT踏车法要求4 min内(最好2～3 min)到达目标心率并维持4～6 min，其原理就是为了快速达到并维持高水平通气，使气道脱水刺激最大化[1-3]。本研究表明目标心率维持时间≥4 min组的大气道指标下降率明显高于<4 min组，两组小气道指标下降率差异无统计学意义(P>0.05)，阳性组目标心率维持时间明显长于阴性组，证实了ECT中高水平通气维持时间的重要性，同时还提醒我们，相对于小气道来说，目标心率维持时间对大气道收缩的影响更大，这可能与运动中大气道脱水更快更明显有关。而目标心率到达时间≤4 min组与>4 min组的肺功能指标下降率差异无统计学意义(P>0.05)，这可能需要后续更大样本量的研究进一步探索。由于设备和专业人员的要求限制了标准ECT的运用，目前儿童中运用最多的ECT为6～8 min自由跑步试验[13]，但其对目标心率到达与维持时间、空气温湿度等并无统一规范，因此差异性较大，只能作为筛查试验。而对EIB的准确判断及评估应运用标准ECT，或其他替代试验如二氧化碳过度通气试验、甘露醇激发试验等[8，12]。同时我们建议，在ECT报告中需要完整和准确地提出是否达到了指南要求[1-3]，包括目标强度到达与维持时间，以便医师可以评估结果的可靠性和适用性，当试验未能遵循ECT指南要求时，必要时需重复试验，并在制定EIB的临床诊疗方案时更谨慎。

3.3在乙酰甲胆碱激发试验中，咳嗽、胸闷症状与药物激发试验结果呈正相关(分别r=0.443、0.816，P<0.05)[14]，但在ECT中运动相关的咳嗽、胸闷等症状与客观的EIB联系很差[15]，本研究也表明ECT阳性组与阴性组咳嗽、胸闷、头晕等发生率并无明显差异。因此仅靠运动中咳嗽、胸闷等症状限制哮喘患儿运动是不合理的，并且适当的运动能改善哮喘患儿的病情[16]。因此，应在哮喘患儿中全面评估EIB，开具运动处方，并对患儿家长进行相关宣教，以促进哮喘患儿的合理运动。

综上所述，本研究表明在6～15岁儿童ECT中，大小气道在运动后有不同程度的收缩，在20 min后逐渐恢复。目标心率维持时间会影响大气道收缩，建议ECT报告中完整和准确地提出是否达到了指南要求，如目标心率维持时间，儿科医师查看报告时也应关注是否达到了这些要求，以评估结果的可靠性和适用性，从而更加合理地制定EIB临床诊疗方案。