肺功能“典型凹陷型图形”在慢性阻塞性肺疾病诊断中的价值

李鹏 刘辉 陈伟 王超

慢性阻塞性肺疾病在40岁以上的人群中患病率高达8.2%，是仅次于心脏病、脑血管病的全球第三大死因。它是以不完全可逆性气流受限为特征的进展性疾病。气流不完全可逆的诊断以吸入支气管扩张剂后第一秒用力呼气容积占用力肺活量的比值（the foced expiratory volume in one second to forced vital capacity，FEV1/FVC，也可以表示为FEV1%）＜健康人低限（lower limit of normal，LLN）为标准。但是研究证实，吸入支气管舒张剂后FEV1/FVC＜70%作为气流不完全可逆的诊断标准并不比FEV1/FVC＜LLN差，并且在区分正常人、需要住院和死亡的慢性阻塞性肺疾病患者方面，甚至比其他的阈值和LLN更加有意义，并且简单方便，易于推广[1]。所以目前气流不完全可逆的诊断“金标准”是以吸入支气管舒张剂后FEV1/FVC＜70%。当然慢性阻塞性肺疾病的诊断尚需结合高危因素、临床症状及体征。然而慢性阻塞性肺疾病属于老年性疾病，患者通常伴有听力障碍、理解力减退，未必能够完成完整的流速-容积曲线，可能仅仅能够完成部分曲线。传统的肺功能检查需要在完成完整的流速-容积曲线的情况下利用肺功能参数进行疾病诊断[2]，不完整的流速容积-曲线下的肺功能参数不能进行慢性阻塞性肺疾病的诊断。慢性阻塞性肺疾病早期即存在气道限闭，气道限闭始终伴随着慢性阻塞性肺疾病的发生、发展全过程[3]。这种病理改变在用最强的呼气爆发力完成的流速-容积曲线中呈现“典型凹陷型图形”（如图1所示）[4]，其形状类似于钝角，角度区间（90°～180°）。本回顾性分析旨在分析“典型凹陷型图形”在慢性阻塞性肺疾病诊断中的价值，即该图形是否和慢性阻塞性肺疾病的诊断标准具有相同的诊断价值，其角度α大小的决定因素是气道阻塞程度还是气道限闭程度。

1 资料与方法

1.1 一般资料

枣庄市立医院肺功能室按照中华医学会呼吸病学分会肺功能专业组2014年制定的《肺功能检查指南（第二部分）-肺量计检查》的标准[5]，在外推容积＜0.15 L或者＜15%FVC的基础上，均要求患者用最强的呼气爆发力完成流速-容积曲线，而不是仅满足于达到外推容积0.15 L或者15%FVC。本研究对2021年10月—2022年3月在枣庄市立医院以“咳嗽、咳痰、呼吸困难”为主诉就诊且行支气管舒张试验检查患者的临床资料进行回顾性分析。

黔西南州茶园面积近40万亩，其中投产茶园达20万亩。由于茶树大面积种植而导致茶园病虫害的发生和危害，其中，茶树小贯小绿叶蝉普遍发生，是茶园的重要害虫之一。为了减少茶叶农药残留超标而对茶产业的发展产生负面影响，以病虫绿色防控理论为指导，以茶园适用农药减量化施用为目标，2017年在兴义市七舍茶园开展茶树小贯小绿叶蝉绿色防控技术研究，防控面积为200亩，防治效果达80%以上。防治的茶园农药残留不超标，每亩茶园每年节本增收平均在100元以上。为指导茶园小贯小绿叶蝉的绿色防治，特将茶树小贯小绿叶蝉的绿色防控技术介绍如下。

纳入标准：研究对象为“咳嗽、咳痰、呼吸困难”为主诉且行支气管舒张试验检查的患者，外推容积＜0.15 L或者小于15%FVC。对于较重的阻塞性通气功能障碍患者呼气时间控制在略超过6 s，对间质性肺炎患者呼气时间往往达不到6 s，质控标准为需要有呼气平台出现（流量变化＜25 mL），并持续1 s以上，使肺功能质控等级达到A级。排除标准：流速-容积曲线中有咳嗽、屏气、吸气呼气停顿等额外动作以及舌头堵管、声门关闭、漏气等情况，接受过胸腹部手术的患者，有呼吸肌疾病的患者也需排除。

杰拉德·普林斯叙事理论刍议——以《作为主题的叙事：法国小说研究》及以后作品为主 ……… 杜玉生（2.82）

作业过程表明，综合绝缘抱杆安装方便灵活，安装时人体与带电体的安全距离较大，不会碰触带电体；安装后可实现对三相导线的可靠固定，减小了使用绝缘杆接引线时绝缘子所受剪切力，保证了接引线过程稳定安全实施。

根据“慢性阻塞性肺疾病的诊断标准”诊断为慢性阻塞性肺疾病的患者有54例（阳性），没有被诊断为慢性阻塞性肺疾病的患者有31例（阴性）。流速-容积曲线图形中有典型凹陷型图形的患者有52例（阳性），没有典型凹陷型图形的患者有33例（阴性），结果详见表2。利用慢性阻塞性肺疾病诊断标准对该组研究对象诊断的阳性率为63.53%，而利用典型凹陷型图形对该组研究对象诊断的阳性率为61.18%，经McNemar检验χ2=82.012，P=0.625，按α=0.05的检验水准判断上述结果的差异无统计学意义，可认为两种诊断方法对该组研究对象的检测结果相同，即用最强的呼气爆发力完成的流速-容积曲线图形中的“典型凹陷型图形”在慢性阻塞性肺疾病的诊断上与其诊断标准具有相同的价值。

表1 受检人群临床资料基线特征 （±s）

表1 受检人群临床资料基线特征 （±s）

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1.2 方法

1.2.1 研究典型凹陷型图形和慢性阻塞性肺疾病诊断标准在诊断慢性阻塞肺疾病上有无差异的配对设计 本回顾性研究的肺功能数据均来自德国康讯肺功能仪（新一代数字化肺功能仪Power Cube系列）。每天均进行流量容积矫正。对按上述纳入和排除标准收集的临床资料按照是否符合慢性阻塞性肺疾病诊断标准和流速-容积曲线中有无典型凹陷型图形对其进行回顾性分析。

该患者的气道阻塞程度指标FEV1占预计值%区间为14%～87%，表示为（40.10±15.81）%。气道限闭程度指标IC占预计值%区间为31%～154%，表示为（67.12±22.04）%。典型凹陷型图形角度α区间为104°～159°，表示为（127.59±11.81）°。应用多元线性回归分析检验FEV1占预计值%、IC占预计值%对典型凹陷型图形角度α大小影响的能效。结果显示FEV1占预计值%决定着典型凹陷型图形角度α的大小（VIF=1.0，标准系数=0.585），而IC占预计值%则在多元线性回归分析中属于已排除的变量，即IC占预计值%不能显著影响典型凹陷型图形角度α的大小。FEV1占预计值%、IC占预计值%与典型凹陷型图形角度α的大小关系散点图如图3所示。

慢性阻塞性肺疾病诊断标准：根据吸烟、接触职业粉尘和化学物质等高危因素，常年咳嗽、咳痰、呼吸困难等症状，吸入支气管舒张剂后FEV1/FVC小于70%，且排除支气管扩张、肺结核纤维化病变、严重的间质性肺疾病、弥散性泛细支气管炎、闭塞性细支气管炎以及存在持续性气流受限的支气管哮喘患者[6]。按照慢性阻塞性肺疾病诊断标准统计被诊断为慢性阻塞性肺疾病患者的数量（定义为阳性），其余患者为非慢性阻塞性肺疾病患者（包括支气管哮喘、支气管扩张、间质性肺炎等疾病，定义为阴性），亦统计其数量。

用SPSS 26.0统计软件分析数据。根据配对四格表资料的McNemar检验（配对四格表资料的χ2检验）判断2种检查方法在对以“咳嗽、咳痰、呼吸困难”为主诉的患者诊断为慢性阻塞性肺疾病上的结果有无差异，P＜0.05为差异有统计学意义。并根据配对四格表资料计算应用典型凹陷型图形诊断慢性阻塞性肺疾病的灵敏度、特异度、约登指数、阳性预测值、阴性预测值、阳性似然比、阴性似然比、误诊率、漏诊率。计量资料FEV1占预计值%、IC占预计值%、典型凹陷型图形角度α以（±s）表示，利用多元线性回归分析检验FEV1占预计值%、IC占预计值%对典型凹陷型图形角度α大小影响的效能。

个体因素、环境因素在慢性阻塞性肺疾病的发生、发展中起着重要作用，其中个体因素起到主要作用。α1-抗胰蛋白酶（Alpha 1 antitrypsin，α1-AT）缺乏与非吸烟者肺气肿形成有关，是慢性阻塞性肺疾病发病中最重要的个体因素[7]。而慢性阻塞性肺疾病发生的外因则包括吸烟、接触职业粉尘、化学物质、空气污染和感染因素。不论个体因素还是环境因素引起的慢性阻塞性肺疾病均存在两方面的病理改变，即气道阻塞和气道结构破坏。若干证据显示在疾病的早期阶段炎症导致的破坏和外周气道的阻塞已经存在了。肺气肿的结果是肺泡辅助物的消失，由于黏膜水肿、黏液堵塞、气道重塑、周围支气管的纤维化、肺弹性降低导致气道狭窄，使气道动态关闭。在呼气到残气位时，因为重力的影响，加之肺底部肺泡的容积小，肺底部小气道首先限闭[8-9]。综上所述，气道限闭始终伴随着慢性阻塞性肺疾病的发生、发展全过程。由于气道限闭的存在，在慢性阻塞性肺疾病患者进行肺功能检查时用最强的呼气爆发力完成的流速-容积曲线中呈现典型凹陷型图形。该图形代表随着呼气量的增加，气流速度迅速下降。二者折点之后随着呼气量的增加气流速度缓慢下降，折点代表气道限闭的流速和容积的交点。典型凹陷型图形为慢性阻塞性肺疾病的特征性图形，而在支气管哮喘、支气管扩张、肺间质纤维化等疾病中罕见[10]。气道限闭的“典型凹陷型图形”理论上讲为慢性阻塞性肺疾病所特有，和其诊断标准具有相同的诊断价值，其角度α大小和气道阻塞、气道限闭存在着关联。

图1 “典型凹陷型图形”示意图

图2 无典型凹陷型图形示意图

由于该回顾性分析为2种检验方法对同一组患者进行分析进而比较2种检查方法的检查结果是否相同，属于计数资料的配对设计。统计符合慢性阻塞性肺疾病诊断标准且流速-容积曲线中有典型凹陷型图形的患者数量，不符合慢性阻塞性肺疾病诊断标准且流速-容积曲线中有典型凹陷型图形的患者数量，符合慢性阻塞性肺疾病诊断标准且流速-容积曲线中无典型凹陷型图形的患者数量，不符合慢性阻塞性肺疾病诊断标准且流速容积-曲线中无典型凹陷型图形的患者数量，绘制配对四格表。

根据表2所示四格表资料计算出典型凹陷型图形诊断慢性阻塞性肺疾病的灵敏度为94.4%，特异度为96.8%，约登指数为91.2%，阳性预测值为98.1%，阴性预测值为90.9%，阳性似然比为29.3，阴性似然比为0.057 4，误诊率为3.23%，漏诊率为5.56%。详见表3。

1.3 观察指标

分别用慢性阻塞性肺疾病诊断标准和典型凹陷型图形对该组临床资料进行回顾性分析，并分别统计其数量，检验典型凹陷型图形和慢性阻塞性肺疾病的诊断标准在诊断慢性阻塞性肺疾病上的统计结果有无差异。评估典型凹陷型图形诊断慢性阻塞性肺疾病的灵敏度=有典型凹陷型图形且符合慢性阻塞性肺疾病诊断标准的患者数量/符合慢性阻塞性肺疾病诊断标准的患者数量、特异度=无典型凹陷型图形且不符合慢性阻塞性肺疾病诊断标准的患者数量/不符合慢性阻塞性肺疾病诊断标准的患者数量、约登指数=灵敏度+特异度-1、阳性预测值=（患病率×灵敏度）/[患病率×灵敏度+（1-特异度）×（1-患病率）]、阴性预测值=[特异度×（1-患病率）]/[特异度×（1-患病率）+患病率×（1-灵敏度）]、阳性似然比=灵敏度/(1-特异度)]、阴性似然比=（1-灵敏度）/特异度、误诊率=1-特异度、漏诊率=1-灵敏度。FEV1占预计值%、IC占预计值%对典型凹陷型图形角度α大小影响的效能。

1.4 统计学方法

按照流速-容积曲线中有无典型凹陷型图形统计图形中有典型凹陷型图形患者的数量（定义为阳性，如图1所示）和没有典型凹陷型图形患者的数量（定义为阴性，如图2所示）。

2 结果

2.1 比较典型凹陷型图形和慢性阻塞性肺疾病诊断标准在诊断慢性阻塞性肺疾病上有无差异

经纳入标准及排除标准筛选共计85例患者符合要求，其中男性67例（78.82%），女性18例（21.18%），其中54例慢性阻塞性肺疾病患者，另外31例为非慢性阻塞性肺疾病患者，包括20例支气管哮喘患者，8例支气管扩张患者，3例间质性肺炎患者。为了详细表示受检人群临床资料基线特征，计量资料的最小值与最大值以区间表示，同时以（±s）描述。详见表1。本研究得到医院医学伦理委员会批准。

2.2 典型凹陷型图形作为慢性阻塞性肺疾病诊断依据的效能评价

1.2.2 研究FEV1占预计值%、IC占预计值%对典型凹陷型图形角度α大小影响的试验设计 由于“典型凹陷型图形”类似于钝角样改变，应用量角器测量其角度α大小，同时统计对应患者气道阻塞程度指标第一秒用力呼气容积占预计值百分比（the ratio of foced expiratory volume in one second to predicted value，FEV1占预计值%）、气道限闭程度指标深吸气量占预计值百分比（the ratio of inspiratory capacity to predicted value，IC占预计值%），以便研究后两者对典型凹陷型图形角度α大小影响的效能。

表2 有无典型凹陷型图形与是否符合慢性阻塞性肺疾病诊断标准交叉制表（例）

表3 典型凹陷型图形作为慢性阻塞性肺疾病诊断依据的各评价指标

表3 （续）

2.3 FEV1占预计值%、IC占预计值%与典型凹陷型图形角度α的多元线性回归分析

1.4 统计学方法 采用SPSS 21.0软件进行统计学分析，计数资料用表示。计量资料的组内与组间均数比较分别采用配对t检验与独立t检验，等级变量组间比较采用Mann Whitney U检验。以P<0.05为差异具有统计学意义。

图3 FEV1占预计值%、IC占预计值%与典型凹陷型图形角度α的大小关系散点图

3 讨论

（6）周天又外十二官次號，曰子丑寅卯辰巳午未申酉戌亥之位也。（《太上說玄天大聖真武本傳神呪妙經註》卷一，《中华道藏》30/534）

图1为过电压检测装置原理示意图。如图1所示，在动车组受电弓底架上，安装一段连接电缆至测量电极。由于电极与接触导线的距离较近，接触导线与测量电极上的过电压具有相同的幅值和相位。

本试验对以“咳嗽、咳痰、呼吸困难”为主诉且行支气管舒张实验检查的患者回顾性分析，按照慢性阻塞性肺疾病诊断标准进行诊断：有吸烟、接触职业粉尘和化学物质等危险因素暴露史，常年咳嗽、咳痰、呼吸困难，吸入支气管舒张剂后FEV1/FVC小于70%，且排除可引起类似症状和持续性气流受限的其他疾病。诊断为慢性阻塞性肺疾病的患者定义为阳性，将非慢性阻塞性肺疾病患者（包括支气管哮喘、支气管扩张、间质性肺炎等疾病）定义为阴性，按照流速-容积曲线中有无典型凹陷型图形将有典型凹陷型图形的患者定义为阳性，没有典型凹陷型图形的患者定义为阴性，通过配对四格表资料的McNemar检验发现χ2=82.012，P=0.625，P值大于0.05，可认为两种诊断方法对该组研究对象的检测结果相同，所以气道限闭的典型凹陷型图形和慢性阻塞性肺疾病的诊断标准具有相同的诊断价值。其在诊断慢性阻塞性肺疾病上灵敏度为94.4%，特异度为96.8%，约登指数为91.2%。既往研究证实，小气道缺乏软骨支持，在慢性阻塞性肺疾病患者，由于气道纤维化与狭窄、保持小气道开放的肺泡支撑作用消失、肺泡结构破坏使得肺的弹性收缩力下降，用力呼气时会出现气道限闭[3，11]。而支气管哮喘没有气道结构破坏、支气管扩张为中等气道阻塞、间质性肺炎肺顺应性下降以及黏性阻力增加，均不具备气道限闭的病理基础，所以气道限闭为慢性阻塞性肺疾病的区别于其他疾病的特异性病理特征[4]，气道限闭的典型凹陷型图形成为慢性阻塞性肺疾病在肺功能上区别于其他疾病的特征性图形。本试验研究结果体现了近几版《慢性阻塞性肺疾病全球倡议（GOLD）》关于慢性阻塞性肺疾病病理生理的观点：持续性气流受限是慢性阻塞性肺疾病的特征，包含气道阻塞和气道陷闭两方面的病理改变[12]。

另外，在本试验中对FEV1占预计值%、IC占预计值%与典型凹陷型图形角度α进行了多元线性回归分析，结果提示气道阻塞程度FEV1占预计值%决定着典型凹陷型角度α的大小（VIF=1.0，标准系数=0.585），气道限闭程度IC占预计值%则在多元线性回归分析中属于已排除的变量。该研究的临床意义揭示了气道阻塞程度决定了典型凹陷型图形角度α的大小，而气道限闭程度并不显著影响典型凹陷型图形角度α的大小。考虑其机制如下，气道阻塞程度越重气道内外压力的等压点越向外周气道移动，用力呼气时发生气道限闭的时间越短（形成典型凹陷型图形角度α的极速下降支），气流速度变化越小（形成典型凹陷型图形角度α的缓慢下降支），导致典型凹陷型图形角度α越小。

气道限闭的典型凹陷型图形诊断慢性阻塞性肺疾病的优点有：（1）对于曾经行肺切除术的慢性阻塞性肺疾病患者，由于肺活量FVC减少，吸入支气管舒张剂后FEV1/FVC未必小于70%，按照慢性阻塞性肺疾病的诊断标准未必能够得出真正的诊断，这时如果图形出现典型凹陷型图形即代表气道限闭，即可诊断慢性阻塞性肺疾病，显示了图形诊断慢性阻塞性肺疾病的优越性[13]。（2）对于阻塞性通气功能障碍的患者而言，测定FVC往往需要15 s或者更长时间，可能给患者带来巨大风险。尽管目前用FVC6（6 s用力呼气容积）代替FVC，不影响结果判断且使测定的安全性大大提高[14]。但是对于一些理解力差、配合欠佳的慢性阻塞性肺疾病患者仍然未必能够完成完整的流速-容积曲线，导致其得不到诊断。该类患者呼气过程中只需要不到1 s的时间即可出现典型凹陷型图形，按照本研究结论即可以诊断为慢性阻塞性肺疾病，避免了长时间呼气的不适，且使患者得到正确的诊断。研究证实，典型凹陷型图形出现的时间还与慢性阻塞性肺疾病的严重程度负相关[15]。病情越重，越容易出现典型凹陷型图形，并且所需时间越短，利用图形诊断疾病刚好弥补了病情越重，越不容易完成流速-容积曲线的缺陷。（3）支气管哮喘发展到后期往往会出现不完全可逆性气流受限，使得其与慢性阻塞性肺疾病难以鉴别，但是支气管哮喘流速-容积曲线不会出现典型凹陷型图形，而慢性阻塞性肺疾病则可以出现典型凹陷型图形，图形可以作为二者的鉴别点[16]。综上所述，慢性阻塞性肺疾病的诊断标准单纯依靠肺功能数据诊断疾病而忽视流速-容积曲线图形的作用，导致其在现实应用中存在一定的局限性，本研究为慢性阻塞性肺疾病的诊断标准进一步完善提供了借鉴内容。

本试验的不足：（1）肺功能测试依赖努力，国际指南要求3条可接受的曲线，这3条可接受的流速-容积曲线均呈现凹陷形改变。然而在3个可接受的曲线中，其图形也是存在差异的。符合质控标准的慢性阻塞性肺疾病的肺功能测试有的没有气道限闭图形，而用更强的呼气爆发力则可能出现气道限闭图形[17]。而在支气管哮喘、支气管扩张、间质性肺疾病等疾病中即使用最强的呼气爆发力完成流速-容积曲线也不会出现典型凹陷型图形[18]。所以准确的说，用最强的呼气爆发力呼气时如果出现气道限闭的“典型凹陷型图形”则可以诊断慢性阻塞性肺疾病，用力不充分则可能不出现典型凹陷型图形。最强的呼气爆发力这个前提使得它的诊断价值受到一定的影响，并且这个最强的呼气爆发力标准（可以用外推容积Vext量化）需要进一步研究其界值。（2）在本试验的回顾性分析中，该样本仅代表鲁南地区，该样本是否能够代表真实世界尚待进一步多中心、大样本研究。

综上所述：用最强的呼气爆发力完成的流速-容积曲线图形中“典型凹陷型图形”在慢性阻塞性肺疾病的诊断上与其诊断标准具有相同的价值。然而典型凹陷型图形角度α的大小却取决于气道阻塞程度（FEV1占预计值%）而不是气道限闭程度（IC占预计值%）。