脈沖振蕩法測定慢性阻塞性肺疾病頻繁急性加重表型的氣道阻力表現

謝強 楊秋香 劉靈敏

曲靖市第一人民醫院呼吸與危重癥醫學科 655000

COPD 是常見的、多發的慢性肺部疾病,而COPD 在臨床癥狀和體征、疾病發展、治療效果及預后等方面存在很大的異質性,依據臨床表現、影像學及病理生理學特點,COPD 被分為頻繁急性加重型、COPD-支氣管哮喘重疊綜合征、全身炎癥型和肺氣腫型等表型[1],其中以反復頻繁發作為特征的,而與癥狀和氣流受阻的程度無顯著相關的這類人群被歸為頻繁急性加重表型[2-3],該型可加速肺功能、運動耐力及生活質量的下降,增加住院和死亡風險,但臨床上缺乏有效的檢查手段鑒別此類表型。

脈沖震蕩法 （impulse oscillometry system,IOS）是一種無創、簡單、無需配合的氣道阻力測定方法,能提供較多反映呼吸生理的參數[4],本研究對頻繁急性加重表型的COPD 患者,通過臨床癥狀評分和肺功能評估、IOS氣道阻力測定,探討頻繁急性加重表型的氣道阻力表現特點,以指導臨床對此類表型患者的早期識別和干預。

1 對象與方法

1.1 研究對象 回顧性病例對照研究。選取2017年3 月至2019 年8 月曲靖市第一人民醫院確診COPD,處于臨床緩解期的79例患者,其中男52例,女27例,年齡（62.43±6.64）歲,年齡范圍43～78歲,診斷標準符合慢性阻塞性肺疾病診療指南[5]。回顧既往病情,依據急性加重情況,即每年≥2次的呼吸道癥狀較基線癥狀加重,導致患者需調整治療方案,在沒有治療的情況下,2次發作間隔時間至少6周,在治療情況下間隔時間至少4周[6-7]；將納入的COPD 患者分為頻繁急性加重組和非頻繁急性加重組。其中頻繁急性加重組32例,非頻繁急性加重組47例。健康對照組為正常體檢者30人。本研究所有患者均知情同意并簽署知情同意書。

入選標準：（1）年齡40～80歲,符合慢性阻塞性肺疾病診療指南診斷標準者：有吸煙、環境污染及其他危險因素暴露史,存在慢性咳嗽或咳痰、持續性呼吸困難等癥狀,肺功能檢查提示吸入支氣管擴張劑后FEV1/FVC＜0.70,并除外其他疾病；（2）明確上一年急性加重次數及嚴重程度患者；（3）入選前至少4周沒有急性發作的臨床緩解期患者。

排除標準：（1）近1個月肺部感染；（2）合并哮喘；（3）合并嚴重心血管系統疾患；（4）不符合入選標準者。

1.2 研究方法

1.2.1 脈沖氣道阻力測定 先進行脈沖氣道阻力測定（德國耶格公司mastercreen IOS）,避免有力呼氣對氣道阻力測定造成影響,操作按照ERS推薦方法,脈沖振蕩肺功能檢查：患者挺胸坐直,頭保持水平,夾鼻夾,口唇包緊口器,雙手拖住兩頰,平靜呼吸30 s以上。待患者呼吸平穩后,開始測量,測量時間60 s,共測3次,取平均值。測量過程中,如出現吞咽、聲門關閉、漏氣、鼻夾密封不嚴、不規則呼吸、過度通氣等,給予舍棄,重新測量。重復3次,每次檢查間隔為1 min,共測定3次,以所測值相差小于10%為準,取最佳值。測定參數有共振頻率 （resonance frequency,Fres）、測定呼吸阻抗中的黏性阻力總氣道阻力（resistance 5,R5）、周邊氣道阻力 （resistance 5-resistance 20,R5ˉ20）、呼吸阻抗中周邊氣道彈性阻力（reactance 5,X5）。并行頻譜微分均值圖分析,以5 Hz的d R/d V 反映呼氣阻抗容積依賴性,d R/d [V']反映呼氣阻抗流量依賴性,以5 Hz的d X/d V 反映呼氣電抗容積依賴性,d X/d[V']反映呼氣電抗流量依賴性,并計算吸ˉ呼氣相ΔX5 （ΔX5＝X5inˉX5ex）,吸ˉ呼氣相ΔR5（ΔR5＝R5inˉR5ex）。

1.2.2 肺通氣功能測定 肺通氣功能測定使用肺功能測定儀 （德國耶格公司mastercreen PFT）測定FVC、第1秒用力呼氣容積（forced expiratory volume in the first second,FEV1）、第1秒用力呼氣容積占預計值百分比 （forced expiratory volume in one second accounts for predicted value,FEV1%pred）、FEV1/FVC 及最大呼氣中段流量占預計值百分比 （maximal midexpiratory flow accounts for predicted value,MMEF%pred）。測定按照肺功能指南肺量計檢查推薦方法,上述各項肺功能參數檢測重復3次,每次質控達標,可重復性要求FVC、FEV1最佳值與次佳值間差異應低于0.15 L,取其中最佳曲線。

1.2.3 改良版英國醫學研究委員會呼吸困難量表（modified Medical Research Council,m MRC）評分 記錄患者上一年度急性發作次數,采用m MRC評價患者呼吸困難程度。

1.3 統計學分析 采用統計分析軟件SPSS 19.0對數據進行分析。計量資料符合正態分布,以±s表示,組間比較采用單因素方差分析,兩兩比較采用LSD-t檢驗；計數資料以例表示,組間比較采用χ2檢驗；相關性分析先采用簡單線性相關分析法,對有統計學意義的因素進行逐步法多重線性回歸分析。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 一般情況對比 3組性別、年齡、身高、體質量對比差異均無統計學意義 （P值均＞0.05）。頻繁急性加重組年急性發作次數與m MRC 評分高于非頻繁急性加重組,差異均有統計學意義 （P值均＜0.05）。見表1。

表1 3組患者一般情況對比 （±s）

表1 3組患者一般情況對比 （±s）

注：m MRC為改良版英國醫學研究委員會呼吸困難量表；與COPD非頻繁急性加重組比較,a P ＜0.05；與健康對照組比較,b P ＜0.05

組別例數性別 （例）男女年齡（歲）身高（cm）年急性發作次數（次）m MRC評分（分）體質量（kg）COPD頻繁急性加重組32 21 11 63.85±5.64 159.54±8.42 59.62±7.66 2.56±0.62a 1.78±0.79a COPD非頻繁急性加重組47 31 16 61.33±6.11 161.71±7.84 61.26±7.82 0.34±0.41 1.36±0.61健康對照組30 18 12 59.38±4.58 163.26±9.25 63.30±10.02--統計值χ2 ＝0.322 F ＝2.364 F ＝2.496 F ＝1.474 t＝17.780 t＝2.663 P 值0.851 0.098 0.087 0.234＜0.01 0.009

2.2 肺功能、氣道阻力對比 與健康對照組比較,COPD 頻繁急性加重組、非頻繁急性加重組肺功能FVC、FVC%pred、FEV1、FEV1%pred、PEF%pred、FEV1/FVC、MMEF%pred指標均降低,氣道阻力：Fres、R5、R5ˉR20升高,X5降低,差異均有統計學意義 （P值均＜0.05）。而COPD 頻繁急性加重組與非頻繁急性加重組在常規肺功能及氣道阻力指標上差異均無統計學意義（P值均＞0.05）,見表2。

表2 3組間肺功能氣道阻力比較 （±s）

表2 3組間肺功能氣道阻力比較 （±s）

注：FEV 1 為第1秒用力呼氣容積；FEV 1%pred為第1秒用力呼氣容積占預計值百分比；MMEF%pred為最大呼氣中段流量占預計值百分比；Fres為共振頻率；R5為測定呼吸阻抗中的黏性阻力總氣道阻力；R5ˉ20為周邊氣道阻力；X5為呼吸阻抗中周邊氣道彈性阻力；與健康對照組比較,a P ＜0.05

組別例數FVC （L）FVC%pred（%）FEV1（L）FEV1%pred FEV 1/FVC（%）COPD頻繁急性加重組32 2.86±0.52a 78.96±6.33a 1.48±0.36a 50.75±7.72a 60.68±5.23a COPD非頻繁急性加重組47 2.91±0.48a 80.25±7.46a 1.52±0.33a 52.21±7.57a 63.25±6.65a健康對照組30 3.20±0.57 93.25±7.11 2.75±0.78 88.39±8.65 76.21±4.71 F 值89.813 106.782 372.854 328.134 137.491 P 值＜0.01＜0.01＜0.01＜0.01＜0.01組別例數MMEF%pred(%)Fres(Hz)R5(kPa·L-1·s-1)R5ˉ20(kPa·L-1·s-1)X5(kPa·L-1·s-1)COPD頻繁急性加重組32 42.17±12.31a 22.56±7.61a 0.49±0.16a 0.24±0.08aˉ0.40±0.13a COPD非頻繁急性加重組47 47.52±10.68a 21.11±7.28a 0.46±0.13a 0.22±0.07aˉ0.36±0.11a健康對照組30 73.26±12.35 10.26±2.64 0.22±0.03 0.05±0.01ˉ0.05±0.01 F 值210.473 246.732 185.784 226.751 117.486 P 值＜0.01＜0.01＜0.01＜0.01＜0.01

2.3 頻譜微分均值圖對比 頻譜微分均值圖對比COPD 頻繁急性加重組和非頻繁急性加重組較健康對照組流量及容量依賴性指標d R5/d V 和d X5/d[V']降低,dR5/d [V']和d X5/d V 升高,吸ˉ呼相ΔX5升高,ΔR5降低,差異均有統計學意義（P值均＜0.05）,見表3。

表3 3組間阻抗、容抗頻譜微分均值圖對比 （±s）

表3 3組間阻抗、容抗頻譜微分均值圖對比 （±s）

注：dR5/d V 反映呼氣阻抗容積依賴性；dR5/d [V']反映呼氣阻抗流量依賴性；d X5/d V 反映呼氣電抗容積依賴性；d X5/d [V']反映呼氣電抗流量依賴性；ΔX5為吸ˉ呼氣相X5差值；ΔR5為吸ˉ呼氣相R5差值；與非頻繁急性加重組比較,a P ＜0.05；與健康對照組比較,b P ＜0.05

組別例數d R5/d V（k Pa·L-2·s-1）d R5/d [V']（k Pa/L2）d X5/d V（kPa·L-2·s-1）d X5/d [V']（k Pa/L2）ΔX5 （k Pa·L-1·s-1）ΔR5 （k Pa·L-1·s-1）COPD頻繁急性加重組32ˉ1.31±0.31b 0.72±0.21b 1.55±0.36bˉ0.70±0.13ab 0.14±0.04ab ˉ0.06±0.01b COPD非頻繁急性加重組 47ˉ1.26±0.29b 0.69±0.18b 1.36±0.31bˉ0.60±0.09b 0.09±0.03bˉ0.04±0.01b健康對照組30 0.04±0.01 ˉ0.02±0.00ˉ0.31±0.12 0.05±0.02 0.01±0.00 0.00±0.00 F 值146.735 84.351 126.191 68.755 130.149 18.618 P 值＜0.01＜0.01＜0.01＜0.01＜0.01＜0.01

2.4 相關性分析 相關性分析年均發作次數與m MRC評分、ΔX5呈正相關,與FEV1、FEV1%pred、d X5/d [V']呈負相關,但相關程度較低,見表4。

表4 與年均發作次數相關因素的直線相關分析

3 討論

COPD 頻繁急性加重型能加速肺功能的下降,癥狀多,預后差,早期識別干預是治療該表型患者的重要條件。研究提示BODE 指數、m MRC 評分在頻繁急性加重表型有顯著升高[6],本研究結果與之類似,m MRC 評分與發作次數間呈正相關,符合頻繁加重表型患者癥狀多的表現,但量表對提高早期識別該表型能力有限。

本研究提示頻繁急性加重表型FEV1%pred有下降,與部分研究結果類似[6,8],而部分研究提示FEV1%pred與發作次數間并無顯著相關[9]；有研究利用體積描記法測定頻繁急性加重型COPD 的氣道阻力表現,提示氣道總阻力、比氣道傳導率差異無統計學意義[10],考慮體積描記法測定氣道阻力參數較少,對小氣道阻塞敏感性稍差。總之,常規肺功能、體積描記法測定氣道阻力對鑒別頻繁加重表型的作用不確定。

IOS氣道阻力測定無需患者配合,可快速、精確地得到各種呼吸阻力在呼吸系統中的分布特點,能提供慣性阻力、黏性阻力、彈性阻力等參數,能較完整地反映呼吸器官的功能特點,并能區分阻塞發生的部位、嚴重程度和呼吸動力學特征。COPD為典型阻塞性通氣功能障礙,在IOS 測定中表現為R5、R5ˉ20、Fres升高,X5 下降。上述參數中,X5、Fres、低頻電抗面積,均能敏感地反映呼氣氣流阻塞[11],眾多研究均提示X5 與COPD的FEV1下降顯著相關[12]。X5是頻率5Hz時的測定的電抗（反映呼吸系統彈性及慣性阻力）,因低頻振蕩波易到達周邊小氣道,且此時的慣性阻力可忽略不計,因此X5 反映的是胸肺周邊彈性阻力。研究證實當周圍肺組織順應性下降時或肺組織壓縮時,X5負值增加[13]。COPD 病變主要在小氣道,X5的下降與周邊小氣道狹窄、閉塞有關,導致呼氣阻塞,氣道陷閉,Wada等[14]研究提示X5與氣道壁厚度顯著相關也證實這點。

而吸ˉ呼相X5研究成為目前IOS研究的重點方向之一,吸ˉ呼相ΔX5 在COPD、哮喘、肺間質性疾病患者有著截然不同的變化。在間質性疾病患者,表現為X5in 降低,X5ex 變化不明顯,且ΔX5與FVC%pred 及DLCO%pred 表現出相關性[15]；而哮喘患者ΔX5則無顯著改變；較多研究均證實COPD 吸ˉ 呼氣相電抗差ΔX5 有升高[11,16],以X5ex降低為主,Dellacà等[17]認為吸ˉ呼氣相之間的電抗差改變是嚴重COPD 患者的特征表現。綜合上述,ΔX5 可反映氣道阻塞和肺彈性阻力。而在鑒別不同COPD 表型方面,COPD不同CT 表型（肺氣腫型、慢性支氣管炎型、混合型）間吸ˉ呼氣相ΔX5亦有差別[14]。而本研究提示吸ˉ呼相ΔX5頻繁急性加重組較非頻繁急性加重組高,與Yamagami等[18]的結論相似,多重線性回歸分析提示ΔX5、m MRC 評分與急性發作次數有較弱的正相關性。考慮可能原因為頻繁急性加重表型患者,下呼吸道病原菌分離率分離量更高,存在持續的氣道慢性炎癥,氣道壁纖維化,支氣管平滑肌增厚,肺泡周圍纖維組織的破壞更顯著,出現氣流不均勻、氣道陷閉,肺動態過度充氣,導致肺彈性阻力改變,上述改變在呼氣時相表現更顯著。

IOS頻譜微分均值圖還可進一步分析阻抗R5與電抗X5的容量依賴性和流量依賴性,健康對照組阻抗R5與電抗X5的容量依賴性和流量依賴性基本為零,與COPD 患者則顯示出顯著的容量依賴性和流量依賴性,與健康對照組有顯著區別,本研究提示頻繁急性加重組的X5的流量依賴性較非頻繁急性加重組強,考慮為該表型患者肺動態順應下降有關,導致高流量時阻力增加所致,但多重線性回歸分析其與發作次數間無相關。

本研究樣本量小,未進一步行分層研究,存在一定的局限性。總之以強迫震蕩法測定氣道阻力無需患者配合,簡便、無創,對鑒別頻繁急性加重表型COPD 有一定的臨床意義,值得進一步研究。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突