呼氣時間常數在學齡期兒童常規通氣肺功能中的應用價值

張艷麗 王瀟 蘇愛芳 代富力 王秀芳 張艷 鄭月紅 蔡春玲 師紅可

1鄭州大學第三附屬醫院兒內科（鄭州450052）；2漯河市第二人民醫院兒內科（河南漯河462000）；3洛陽市婦幼保健院兒內科（河南洛陽471000）

呼氣時間常數（expiratory time constant，RCEXP）是氣道阻力（resistance，R）和肺順應性（compliance，C）的乘積［1］，其受肺順應性和阻力這兩個變量的控制，可用于評估肺部狀況以優化呼吸機參數。RCEXP的概念在自發性呼吸患者中并不常見，但可以通過最大呼氣流量曲線（maximum expiratory flow-volume curve，MEFV）進行計算［2-3］。根據等壓點理論，最大呼氣流量小于強制肺活量（forced vital capacity，FVC）75%的MEFV 曲線下降支對應與用力無關的部分［4］，因此精確確定低肺容量時的最大呼氣流量即可獲得RCEXP［5］。

既往研究表明成人RCEXP大于0.6 s 可能與氣道阻塞有關［2］，但兒童RCEXP研究較少，研究表明青少年RCEXP隨年齡的增長而增加，但未進行RCEXP評估不同程度氣道阻塞方面的研究［6］，RCEXP是否可以用來評估學齡期兒童氣道阻塞及大、小氣道阻塞，以及如何評估尚未見相關研究報道，其與肺功能參數之間的相關性尚不明確。本研究旨在探討RCEXP在學齡期兒童常規通氣肺功能中的應用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料選擇自2018年8月至2020年8月在鄭州大學第三附屬醫院、河南省洛陽市婦幼保健院和河南省漯河市第二人民醫院就診并行常規通氣肺功能測定的442 例健康（n= 163，其中男83 例，女80 例）和哮喘（n= 279，其中男190 例，女89 例）兒童為研究對象，年齡6～14 歲，平均年齡（8.54±2.05）歲；研究對象納入標準：行常規通氣肺功能測定的6～14歲兒童。排除標準：（1）有氣胸、肺大泡者、中耳炎鼓膜穿孔者；（2）近1 個月內正在接受抗結核藥物治療或有活動性肺結核、有咯血、癲癇發作需藥物治療者；（3）近1～3 個月做過胸、腹部或眼科手術、疝環較松易嵌頓者等。根據性別分為男女兩組，其中男273 例，女169 例；根據年齡是否≤10 歲，分為低年齡組（n= 348）和高年齡組（n= 94）；根據身高是否≤140 cm，分為低身高組（n= 300）和高身高組（n= 142）；根據FEV1/FVC%實測值占預計值是否≥92%分為正常組（n= 298）和氣道阻塞組（n= 144）；根據FEV1%是否≥80%分為正常組（n= 422）和大氣道阻塞組（n= 20）；根據FEF75%是否≥65%分為正常組（n=270）和小氣道阻塞組（n=172）［7］。

該研究符合醫院倫理委員會標準，已通過倫理委員會的批準（審查編號：2020 醫倫審第120 號）并取得患兒家屬的知情同意，家屬已簽署書面同意書。

1.2 常規通氣肺功能檢測檢測方法：受檢者一般選擇站立位，身高＞160 cm 者可取坐位。每位兒童至少連做3 次、不超過8 次的常規通氣肺功能檢測，變異率不超過5%，取最佳值。主要參數及結果判斷參照兒童肺功能系列指南［7］。本研究采用德國耶格肺功能儀，由專業技師操作完成，所有技師均通過肺功能檢查臨床應用與規范化培訓考試，以達到同質化。

1.3 RCEXP 的計算RCEXP計算公式為RCEXP=0.25FVC/（MEF50-MEF25）［8］（圖1）。

圖1 RCEXP計算示意圖Fig.1 RCEXP calculation schematic diagram

1.4 統計學方法應用SPSS 21.0 統計軟件，計量資料不符合正態分布，以M（P25，P75）表示，相關性分析采用Spearman 法；組間比較兩獨立樣本采用秩和檢驗；因素相關敏感性及特異性采用ROC 曲線分析，P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 不同性別、年齡和身高RCEXP 的比較女童RCEXP顯著小于男童（0.377 svs.0.467 s，P＜0.001），低年齡組RCEXP小于高年齡組（0.443 svs.0.470 s，P＜0.05），低身高組RCEXP小于高身高組（0.427 svs.0.461 s，P＜0.05），差異均有統計學意義（表1）。

表1 不同性別、年齡和身高的RCEXPTab.1 RCEXP comparison of different gender,age and height

2.2 正常組和氣道阻塞組RCEXP的比較RCEXP與相關肺功能參數ROC 曲線分析，正常組RCEXP小于氣道阻塞組，差異有統計學意義（0.385 svs.0.526 s，P＜0.001，圖2），RCEXP的cutoff 值為0.436（圖3）。

圖3 RCEXP與相關肺功能參數ROC 曲線分析Fig.3 ROC curve analysis of RCEXP and relevant pulmonary function parameters

圖2 正常組和氣道阻塞組RCEXP的比較Fig.2 Comparison of RCEXP between the normal group and the airway obstruction group

2.3 正常組和大氣道阻塞組RCEXP的比較RCEXP與FEF25%相關ROC 曲線分析，正常組RCEXP小于大氣道阻塞組，差異有統計學意義（0.346 svs.0.591 s，P＜0.001，圖4），RCEXP的cutoff 值0.575（圖5）。

圖5 RCEXP與FEF25%相關ROC 曲線分析Fig.5 ROC curve analysis of RCEXP and FEF25%

圖4 正常組和大氣道阻塞組RCEXP的比較Fig.4 Comparison of RCEXP between normal group and airway obstruction group

2.4 正常組和小氣道阻塞組RCEXP的比較RCEXP與FEF50%相關ROC 曲線分析，正常組RCEXP小于小氣道阻塞組，差異有統計學意義（0.407 svs.0.472 s，P＜0.001，圖6），RCEXP的cutoff 值為0.434（圖7）。

圖7 RCEXP與FEF50%相關ROC 曲線分析Fig.7 ROC curve analysis of RCEXP and FEF 50%

圖6 正常組和小氣道阻塞組RCEXP的比較Fig.6 Comparison of RCEXP between normal group and small airway obstruction group

2.5 RCEXP與肺功能各參數相關性分析Y=-0.010 68*X +1.467，RCEXP與FEV1/FVC%呈負相關（圖8）；RCEXP與FEV1%、FEF25%、FEF50%、FEF75%均無相關性。

圖8 RCEXP和FEV1/FVC%相關性分析Fig.8 RCEXP and FEV1/FVC%correlation analysis

3 討論

RCEXP是肺部單位充滿或排空所需時間的參數，本研究評估了不同程度氣道阻塞程度的RCEXP差異，并且分析了不同性別、年齡和身高RCEXP的差異性。

既往研究發現RCEXP沒有明顯性別差異［6］，本研究顯示女童RCEXP顯著小于男童。研究發現男童哮喘發病率高于女童，可能與不同性別兒童性激素結合球蛋白及性激素水平差異有關［9-11］，哮喘患兒通常存在不同程度的氣道阻塞，高氣道阻力時肺需要更長的RCEXP，推測男童的氣道阻力高于女童，女童RCEXP顯著小于男童，這與本結果一致。研究表明青少年RCEXP隨年齡的增長而增加［6］，這與本研究結果一致。推測可能是由于隨著年齡的增長，支氣管樹的發育增長以及解剖無效腔的增多，使肺部單位充滿或排空的時間延長，RCEXP隨之延長。性別、年齡RCEXP的差異性可能與兩個研究所采用的RCEXP計算公式不同有關，既往研究采用殘氣位以上某肺容積V 與該處流量V/的比值作為弦線時間常數，計算公式為：RCEXP=V/V/［6］。本研究所采用的RCEXP計算公式RCEXP=0.25FVC/（MEF50 -MEF25）。推測計算公式的不同也可能會導致最終的結果差異。此外，即使是健康的學齡期兒童受試者，其肺功能的測定也存在個體差異，受個人的努力程度及狀態的影響，所以個體差異亦可能影響RCEXP最終的結果［12-13］。此外，肺功能參數亦受遺傳、生理、營養、環境、心理、社會經濟和種族等因素影響［14-15］，從而影響RCEXP。既往尚未進行兒童RCEXP不同身高的比較，本研究發現高身高組RCEXP顯著于低身高組，提示身高亦是影響RCEXP的因素之一。

本研究發現6 ～14 歲兒童RCEXP大于0.476 s提示存在氣道阻塞，既往研究顯示成人RCEXP大于0.6 s 提示存在氣道阻塞［2］，本研究發現RCEXP提示兒童氣道阻塞的cutoff 值為0.436 s，小于成人RCEXP（0.6 s），與既往研究表明青少年RCEXP隨年齡的增長而增加相一致［6］，考慮可能與兒童肺部正處于生長發育階段，其肺阻力和順應性與成人存在差異有關［16］。此外，本研究顯示RCEXP評估氣道阻塞的效能高于FEV1%，劣于FEF75%。提示在FEV1/FVC%小于92%的前提下，臨床醫師評估氣道是否阻塞時建議參考FEF75%，其次是RCEXP，而參考FEV1%意義有限。

RCEXP是肺部單位充滿或排空所需時間的參數，高氣道阻力時肺需要更長的RCEXP［17-18］。RCEXP由肺的生理因素R、C 決定，因此R 和C 可直接影響RCEXP。RCEXP隨R 和C 增加而增加［19］，因為生理情況下氣道阻力80%以上在直徑大于2 mm 的支氣管和氣管，不足20%位于直徑小于2 mm 的外周小氣道［20］，推測大氣道阻塞時的RCEXP值較小氣道阻塞時大，本研究發現學齡期兒童大氣道阻塞的RCEXP為0.575 s，大于小氣道阻塞的0.434 s。

學齡期兒童RCEXP與FEV1/FVC%呈負相關，與FEV1%、FEF25%、FEF50%、FEF75%均不相關，提示FEV1/FVC%越小、RCEXP越大，氣道阻塞越明顯。IKEDA 等［2］研究了日本一家醫院777 例常規手術前行肺功能檢查的數據，發現成人RCEXP與FEV1/FVC%密切負相關，與FEF75%的關聯較少，這與本研究結果一致。但IKEDA 等［2］研究發現RCEXP與FEF50%中等相關，這與本研究結果不一致，考慮可能與研究對象不同相關，既往的研究是針對成人進行的，而本研究是針對學齡期兒童進行的。研究表明健康成年人、慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）患者與急性呼吸窘迫綜合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）患者的RCEXP顯著不同［21］。所以本研究計劃進一步探究兒童不同疾病的RCEXP，以及哮喘兒童在疾病的不同時期、急性發作期不同的嚴重程度的RCEXP的變化。研究顯示在誘導肺損傷模型中使用不同密度氣體進行通氣會改變RCEXP，與氮氣、氦氣混合物相比，在通氣混合物中使用密度更高的六氟化硫可以增加氣道阻力，延長肺損傷后的RCEXP［22］，推測哮喘患兒經過規范化治療后RCEXP可能有相應的變化。RCEXP和FEV1/FEV6截斷值哪個指標在評估阻塞性通氣功能障礙中臨床價值更高［23-24］，尚需要進一步研究。

本研究提出學齡期兒童RCEXP延長提示氣道阻塞，RCEXP評估氣道阻塞的效能優于FEV1%，RCEXP大于0.436 s、0.575 s、0.434 s 分別提示存在氣道阻塞、大氣道阻塞和小氣道阻塞。