慢性阻塞性肺疾病患者鼻吸氣壓與肺功能和呼吸耐力相關性研究

王秋波 張澤明 王在巖 朱曉萍

1上海健康醫學院附屬周浦醫院呼吸內科201318;2同濟大學附屬東方醫院呼吸內科,上海200120

COPD患者的最顯著的臨床表現是呼吸困難和活動耐力下降,而呼吸肌收縮功能下降是最主要的因素之一[1]。同時呼吸肌功能受損和吸氣肌無力是COPD患者全因死亡率的獨立預測因素[2]。COPD患者呼吸肌功能受損,不僅影響COPD患者的工作、學習能力及生活質量,同時也影響預后。但是呼吸肌功能的評估一直是臨床研究的難題,有研究證實,做最大吸鼻動作過程中,膈肌和斜角肌被強烈激活[3],因此可以通過吸鼻過程中對體內壓力的監測來了解吸氣肌力狀況。鼻吸氣壓(sniff nasal inspiratory pressure,SNIP)是通過測定吸氣過程中的鼻內壓評估吸氣肌力的方法,已被證實對COPD呼吸肌力評估是有效的、可重復的測試方法[4-5]。顫搐性跨膈壓(twitch trans-diaphragmatic pressure,Tw-Pdi)目前被認為是評估呼吸肌肌力的金標準,它是通過電或磁刺激頸部膈神經所產生跨膈壓(trans-diaphragmatic pressure,Pdi),去除了受試者呼吸努力程度和用力方式對Pdi的影響[6]。但Tw-Pdi是有創性操作,需要植入食管球囊導管系統和技術人員的參與,這限制了它的實際應用。有研究證實,SNIP與Tw-Pdi有著良好的相關性,SNIP作為一個無創操作可以很好的評估呼吸肌力和預測呼吸肌功能受損患者的生存率[7]。本研究擬使用無創的呼吸肌力測定指標SNIP與COPD患者的肺功能指標、呼吸耐力指標及其他呼吸肌力指標進行相關性分析,探索使用SNIP檢測方法評價呼吸肌力與COPD患者病情的相關性,探討其在臨床中評價COPD病情嚴重程度的應用價值。

1 對象與方法

1.1 研究對象 前瞻性、隨機、對照入組設計。收集2019年1月至12月浦東新區周浦醫院呼吸科門診穩定期COPD男性患者49例作為病例組,年齡(67±8)歲,年齡范圍為50～80歲。選取同期浦東新區周浦醫院體檢的正常男性健康人20名作為對照組,年齡(66±4)歲,年齡范圍為51～78歲。2組均接受常規體格檢查,記錄身高、體質量、年齡、體質量指數(body mass index,BMI)。納入標準:門診患者,男,年齡50～80歲;至少6周內無發熱、咳喘等明顯加重期表現。符合2011年中華醫學會呼吸病學分會制訂的COPD診斷標準,肺功能檢測:吸入支氣管舒張劑后第1秒用力呼氣容積(forced expiratory volume in the

first second,FEV1)/FVC＜70%;FEV1%pred＜

80%;神志清楚,能配合完成指令動作。

排除標準:排除鼻炎史和鼻部手術史;排除患有肺、心臟或神經肌肉疾病、嚴重營養不良(BMI＜20 kg/m2)患者,以及惡性腫瘤、甲狀腺機能亢進、糖尿病和肝腎功能衰竭或有可能影響肌肉功能的其他全身性疾病的患者。排除肥胖(BMI＞30 kg/m2),低體質量(BMI＜18.5 kg/m2);排除腦部基礎疾病(無明顯后遺癥)。

本研究得到上海健康醫學院附屬周浦醫院倫理委員會批準(2021-C-014-E01),取得受試者知情同意并簽署知情同意書。

1.2 實驗方法

1.2.1 常規肺功能測定 使用德國耶格公司Master Screen Diffusion型肺功能儀通過體積描記法測定FVC、FEV1,計算FEV1/FVC。

1.2.2 呼吸肌力測定 對照組及病例組均使用英國貝辛斯托克卡迪那健康公司MicroRPM呼吸肌力測試儀測量最大吸氣壓(maximal expiratory pressure,MIP)、SNIP。

1.2.2.1 MIP測定 受試者使用標準坐的方式,戴鼻夾和使用法蘭接口,從功能殘氣位完成至少重復3次最大經口吸氣動作,每次相隔至少1 min,取維持1 s以上的最大值(或直到獲得2個相同的讀數),導管末端被連接到一個MicroRPM呼吸肌力測試儀。

1.2.2.2 SNIP測定 受試者手持一個塞子(塑料,橄欖形狀,4個不同規格,根據受試者的鼻孔大小選擇合適規格)阻塞一個鼻孔,通過沒有封閉的對側鼻孔完成最大吸鼻動作。塞子連接到一個導管,導管的一端連接到一個Micro RPM呼吸肌力測試儀。在一次正常呼氣結束時關閉口腔,采取一個短促、快速、最大的吸鼻動作。每位受試者執行20次最大吸鼻動作,每次之間休息30 s。所有操作過程被記錄,最初的10次SNIP的最高值,和第二個10次SNIP的最高值分別被記錄下來,選擇標準為:平臺壓最少維持0.5 s,每次操作間隔30 s,并取最大值用于研究。

1.2.3 呼吸肌耐力6分鐘步行距離(6-minute walking distance,6MWD) 試驗前,患者在起點旁坐椅子休息至30 min(至少10 min),核查有無禁忌證,測量脈搏和血壓(有條件時測血氧飽和度),填寫記錄表,向患者介紹試驗過程。試驗場地平直堅硬,路長設為50 m,患者開始行走,啟動計時器,允許患者必要時放慢速度或停下休息,6 min試驗結束,患者停止后原地站住,標記好止點,計算步行距離。

1.3 統計學分析 數據均錄入SPSS 19.0統計學軟件,計量資料采用±s表示,采用t檢驗,計數資料以例數(%)表示,采用χ2檢驗,各因素相關性分析采用直線相關分析,P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 2組一般特征、肺功能指標、呼吸肌強度及呼吸肌耐力結果 2組年齡、身高、體質量和BMI比較差異均無統計學意義(P值均＞0.05);病例組肺功能氣道阻塞指標FEV1%pred和FEV1/FVC均低于對照組(P值均＜0.05);病例組的呼吸肌強度指標MIP、SNIP和呼吸肌耐力指標6MWD均低于對照組(P值均＜0.05),見表1。

2.2 SNIP與呼吸肌強度、氣道阻塞程度的相關性分析 經過相關性分析可知,SNIP與MIP、6MWD、FEV1%pred、FEV1/FVC均明顯相關(r=0.837、0.509、0.512、0.563,P值均＜0.05)。見圖1～4。

圖1 COPD患者SNIP與MIP的相關性

3 討論

COPD不僅是一種呼吸系統疾病,而且是由多種危險因素影響、多種生物學機制介導的全身多系統性、慢性炎癥反應性疾病。骨骼肌疲勞及乏力是COPD全身效應的主要表現之一[8],COPD患者多存在不同程度的膈肌功能障礙,膈肌疲勞是導致COPD病情進展的重要原因,并且是呼吸衰竭的重要病理生理機制之一[9]。COPD患者肺的功能殘氣量增多,過度充氣引起胸腔的形態學改變,膈肌長度縮短失去收縮的最佳初長度[10]。此外,COPD呼吸肌由于需要對抗更高的彈性回縮力,以及因為氣流受限所引起的初始吸氣負荷,導致額外做功[10]。這些因素引起呼吸肌通氣力學的改變,導致COPD患者呼吸肌的功能性障礙。

圖2 COPD患者SNIP與6MWD的相關性

圖3 COPD患者SNIP與FEV 1%pred的相關性

表1 2組一般特征、肺功能、呼吸肌強度和呼吸肌耐力指標比較(±s)

表1 2組一般特征、肺功能、呼吸肌強度和呼吸肌耐力指標比較(±s)

注:1 cm H 2 O=0.098 k Pa;BMI為體質量指數;FEV 1為第1秒用力呼氣容積;SNIP為鼻吸氣壓;MIP為最大吸氣壓;6MWD為6分鐘步行距離

組別 例數 年齡(歲) 身高(m) 體質量(kg) BMI(kg/m2)FEV1%pred(%)FEV1/FVC(%)MIP(cm H2 O)SNIP(cm H2 O) 6MWD(m)病例組49 67±8 1.67±0.56 67.86±8.18 22.83±2.14 49.10±17.10 62.60±11.00-64.00±21.82-63.90±20.50 400.00±151.75對照組20 66±4 1.69±0.05 70.62±5.90 23.88±2.01 85.30±5.40 90.70±6.20-77.65±11.13-86.20±6.60 688.50±36.59 t值 1.178 0.744 -1.906 -1.855 -11.756 -10.772 -2.761 -2.733 -10.828 P值 0.278 0.470 0.092 0.099 ＜0.001 ＜0.001 0.009 0.008 ＜0.001

圖4 COPD患者SNIP與FEV 1/FVC的相關性

近年來,呼吸肌力評估已經得到廣泛重視,并已提出了各種測試方法[11]。吸氣肌肉力量可以通過受試者自主或非自主測試評估。自主測試如MIP、SNIP、經鼻吸氣跨膈壓等,具有簡單、輕便和廉價的優點。MIP是自主吸氣肌肉力量測試的經典方法。它的測量是在封閉氣道環境下做最大吸氣努力,取持續1 s的最大持續口腔壓力[12]。但MIP的測量需要最大的吸氣努力,并且需要佩戴封閉的口罩,很多COPD患者較難配合;而SNIP的測量在相對開放的環境中通過簡單的吸鼻動作完成,受試者依從性、耐受性較好,而且它的準確性較高,更適用于臨床操作。本研究病例組的SNIP均值與MIP均值接近,SNIP略低于MIP均值,相關性分析提示SNIP與MIP呈線性相關,與Uldry和Fitting[13]在COPD患者中的研究相符。故SNIP作為一種易于操作的無創的吸氣肌力監測方法,與經典的MIP測定方法有良好的相關性,可以作為可靠的指標應用于COPD患者呼吸肌力評估中。

本研究中病例組平均SNIP值較對照組平均SNIP值下降,表明COPD患者的吸氣肌肉力量總體上是受損的。多種因素會影響COPD患者的吸氣肌功能,這些因素可分為局部力學改變和全身性的病理生理變化。COPD患者的膈肌總是處于氣流受限和過度充氣的狀態,內源性PEEP和過度充氣導致吸氣肌高負荷,從而損傷了吸氣肌功能[14]。本研究中SNIP值與FEV1%pred、FEV1/FVC相關,這也與Kabitz等[15]和Ju等[16]的報道相似。而FEV1%pred、FEV1/FVC是評估COPD氣道阻塞嚴重程度的指標,因此吸氣肌強度下降至少部分歸因于COPD的氣流受限。氣流受限和過度充氣并不能完全解釋吸氣肌力的減退,全身性的病理生理變化也是呼吸肌功能障礙的重要因素,這些變化可能包括全身炎癥反應,低氧、相關的氧化應激和肌病,營養不良、內分泌紊亂和呼吸肌重塑。

6MWD與呼吸困難和/或下肢肌肉疲勞有關,結合其他生理因素可以作為心肺功能的整體指標[17],一般認為是評估運動耐力的方法。COPD患者通常經歷一個螺旋向下的活動減少,導致外周肌肉無力,特別是下肢肌肉[14]。有研究認為6MWD可以預測COPD患者的生存率[18]。本研究顯示在COPD患者中SNIP值與6MWD呈正相關,可以認為降低的SNIP提示吸氣肌肉力量減弱,伴隨著COPD患者運動能力的下降。

總之,本研究證實SNIP可以有效評估COPD吸氣肌力強度,并隨著COPD的氣道阻塞程度、運動耐力的下降而減低,SNIP與COPD嚴重程度存在關聯,可以成為COPD病情綜合評估的參考指標。

利益沖突 所有作者均聲明不存在利益沖突