東北地區(qū)學齡期兒童肺通氣功能預計方程式建立的前瞻性研究

馮雍 于秀華 宋瑜欣 劉建成 劉麗 吳田田 尚云曉

（1.中國醫(yī)科大學附屬盛京醫(yī)院小兒呼吸內(nèi)科，遼寧沈陽110004；2.吉林大學第一醫(yī)院小兒呼吸一科，吉林長春130021；3.哈爾濱市兒童醫(yī)院變態(tài)反應科，黑龍江哈爾濱150010；4.遼寧省昌圖縣鴜鷺樹中學，遼寧鐵嶺112503）

肺通氣功能檢查是描述呼吸功能的一種重要方法，可用于兒童健康評估、呼吸系統(tǒng)疾病的診斷和治療等方面［1］。肺通氣功能的正常預計值是結(jié)果判讀的重要依據(jù)，選取不當會導致結(jié)果判讀錯誤，誤導臨床診療。兒童處于生長發(fā)育旺盛階段，各項肺功能參數(shù)在不斷變化，因此確定正常預計值尤為重要。正常預計值與多種因素有關(guān)，主要取決于年齡、性別、身高、體重等個體因素，同時還受種族、環(huán)境、地勢、氣候等因素影響，故美國胸科學會（American Thoracic Society，ATS）和歐洲呼吸學會（European Respiratory Society，ERS）建議選取來源于同年齡段、同個體因素、同人種、同地區(qū)、同生活環(huán)境健康人群的大樣本調(diào)查研究結(jié)果作為正常預計值［2-3］。目前我國尚無統(tǒng)一的、適用于全國的兒童肺通氣功能正常預計值，多采用國外的研究結(jié)果作為參考，以Zapletal預計方程式為主［4-5］。近年來，國內(nèi)學者們在不斷探索不同地區(qū)兒童肺通氣功能的正常預計值［6-8］，但目前仍缺乏東北地區(qū)的數(shù)據(jù)［9］。本研究聯(lián)合遼寧、吉林、黑龍江三省，對6～＜16歲健康兒童進行肺通氣功能檢查，旨在建立東北地區(qū)兒童肺通氣功能的預計方程式，以利于本地區(qū)兒童肺通氣功能檢查的臨床應用。

1 資料與方法

1.1 研究對象

前瞻性于遼寧、吉林、黑龍江三省各隨機選取一所小學、初中和高中，選取6～15歲健康兒童，每1歲為一個年齡組，共10組，每組不少于40人，男女比例約1∶1，每個地區(qū)入組數(shù)量相當。排除標準：（1）體格檢查有胸廓畸形，身高、體重不在正常范圍內(nèi)；（2）既往有喘息和慢性咳嗽病史；（3）有過敏性鼻炎、哮喘病史；（4）長期被動吸煙史；（5）近1年內(nèi)反復呼吸道感染病史；（6）近4周內(nèi)有呼吸道感染；（7）有嚴重心肺基礎(chǔ)疾病者；（8）近期使用影響肺功能的藥物；（9）靜息心率＞120次/min。剔除標準：配合能力差，達不到質(zhì)量控制標準者。本研究獲得醫(yī)院倫理委員會批準（審批號：SCMCIRB-K2017007），所有研究對象及其監(jiān)護人簽署知情同意書。

1.2 肺通氣功能檢查方法

肺通氣功能檢查采用德國耶格肺功能儀（MasterScreen Pneumo，Jaeger），在有經(jīng)驗的肺功能技師指導下完成。每天開機后進行環(huán)境溫度、濕度、大氣壓的校準，以及容積和流量的校準。首先測量身高、體重（身高精確到0.5 cm，體重精確到0.1 kg）年齡以出生日期為準。采取站立位，頭保持正直，下頜自然水平，用鼻夾夾住鼻翼，嘴唇包緊咬口，舌頭位于咬口下方。指導受試兒童平靜呼吸，潮氣呼吸穩(wěn)定后，在呼氣末用力深吸氣至肺總量位，以最大力量、最快速度呼氣至殘氣位，再次吸氣至肺總量位，為完成1次測試。

1.3 質(zhì)量控制方法

單次測試標準：（1）呼氣起始：呼氣達到最大努力、有爆發(fā)力，呼氣峰值流量（peak expiratory flow，PEF）尖峰迅速出現(xiàn)；（2）呼氣過程：不停頓，不咳嗽，呼氣相降支曲線平滑；（3）呼氣結(jié)束：15歲兒童至少呼氣6 s，14歲及以下兒童至少呼氣2～3 s；若受試者呼氣時間未達到上述標準，則需要出現(xiàn)呼氣相平臺且超過1 s。同時滿足上述三項，則認為單次測試合格。重復性測定：至少檢測3次，每次測試均合格，且用力肺活量（forced vital capacity，F(xiàn)VC）的最佳值與次佳值差異＜0.15 L，第1秒用力呼氣容積（forced expiratory volume in one second，F(xiàn)EV1）的最佳值與次佳值差異＜0.15 L。若8次檢測仍不能達到上述標準，則剔除該受試對象。FVC和FEV1均取最大值作為最終結(jié)果，而呼氣流量指標取值于FVC與FEV1之和最大的測試。

1.4 肺通氣功能參數(shù)

FVC，F(xiàn)EV1，一秒率（ratio of FEV1to FVC，F(xiàn)EV1/FVC），PEF，用力呼出25%、50%、75%肺活量時的瞬間流量（instantaneous forced expiratory flow at 25%，50%，75% of FVC，F(xiàn)EF25、FEF50、FEF75），最 大 呼 氣 中 期 流 量（maximal midexpiratory flow，MMEF），外推容積（back-extrapolated volume，BEV），外推容積占肺活量百分比（ratio of BEV to FVC，BEV/FVC）。

1.5 統(tǒng)計學分析

采用SPSS 22.0軟件進行統(tǒng)計分析。正態(tài)分布的計量資料采用均值±標準差（xˉ±s）表示，兩組間比較采用兩樣本t檢驗。不符合正態(tài)分布的計量資料以中位數(shù)（四分位數(shù)間距）［M（P25，P75）］表示，兩組間比較采用Mann-WhitneyU檢驗。相關(guān)性分析采用雙變量相關(guān)性分析，正態(tài)資料使用Pearson相關(guān)性分析，非正態(tài)資料使用Spearman秩相關(guān)性分析。分別以實測參數(shù)作為因變量，以年齡、身高和體重作為自變量，作多元逐步回歸，建立東北地區(qū)兒童肺通氣功能各常用參數(shù)的回歸方程。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。采用相對預測誤差的平均值（%）=Σ|預計值-實測值|/預計值×100%/例數(shù)，對本研究所建立的回歸方程與文獻［5-7，10-11］中的回歸方程進行比較，評價各方程的優(yōu)劣。

2 結(jié)果

2.1 一般情況

共篩選641名兒童，12例有既往喘息病史，15例有既往慢性咳嗽病史，20例有長期被動吸煙，16例近1年有反復呼吸道感染，13例近1個月有呼吸道感染，37例有特應性體質(zhì)。24例因檢查結(jié)果不符合質(zhì)量控制標準，最終納入504名健康兒童，其中男242名，女262名。不同年齡組兒童身高和體重比較見表1，9～＜10、14～＜15、15～＜16歲組男童身高高于女童（P＜0.05），其他年齡組男女童身高差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。9～＜10歲組男童體重大于女童（P＜0.05），其他年齡組男女童體重差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。

表1 不同年齡兒童一般情況比較

2.2 不同性別兒童肺通氣功能參數(shù)比較

同年齡組、不同性別兒童的肺容積參數(shù)比較，6～＜7、7～＜8、9～＜10、13～＜14和15～＜16歲組男童FVC高于女童，9～＜10歲組和15～＜16歲組男童FEV1高于女童，而9～＜10、10～＜11、11～＜12和13～＜14歲組男童FEV1/FVC低于女童，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。同年齡組、不同性別兒童呼氣流量參數(shù)比較，6～＜7、13～＜14和15～＜16歲組男童PEF高于女童，6～＜7歲組和15～＜16歲組男童FEF25高于女童，15～＜16歲組男童FEF50高于女童，10～＜11歲組和11～＜12歲組男童MMEF低于女童，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。同年齡組、不同性別兒童呼氣起始參數(shù)比較，7～＜8歲組和15～＜16歲組男童BEV高于女童，10～＜11歲組男童BEV低于女童，10～＜11、11～＜12和13～＜14歲組男童BEV/FVC低于女童，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），見表2。

表2 不同性別兒童肺通氣功能參數(shù)比較

2.3 兒童肺通氣功能參數(shù)與年齡、身高和體重的關(guān)系

肺通氣功能參數(shù)FVC、FEV1、BEV、PEF、FEF25、FEF50和MMEF與年齡、身高和體重均呈顯著正相關(guān)（P＜0.001），其中以與身高和年齡相關(guān)性最強，體重次之。FEV1/FVC和BEV/FVC與年齡、身高和體重均無顯著相關(guān)性（P＞0.05）。見表3。FEF75與年齡（rs=0.636，P＜0.001）、身高（rs=0.611，P＜0.001）和體重（rs=0.513，P＜0.001）均呈顯著正相關(guān)。男童身高與肺通氣功能主要參數(shù)相關(guān)性的強度略高于女童，見圖1。

圖1 不同性別兒童FVC、FEV1、MMEF和FEV1/FVC與身高的關(guān)系 ［FVC］用力肺活量；［FEV1］第1秒用力呼氣容積；［MMEF］最大呼氣中期流量；［FEV1/FVC］一秒率。

表3 兒童肺通氣功能參數(shù)與年齡、身高、體重的相關(guān)性

2.4 兒童肺通氣功能參數(shù)的預計方程式

以年齡、身高和體重作為方程式自變量，分別以FVC、FEV1、PEF、FEF25、FEF50、FEF75、MMEF和BEV作為因變量，經(jīng)多元逐步回歸分析制定出不同性別兒童的預計方程式，見表4。

表4 不同性別兒童肺通氣功能參數(shù)的回歸方程式或正常值

2.5 本研究與文獻中的預計方程式比較

本研究建立的預計方程式對FVC和FEV1的相對預測誤差分別為12.89%和12.79%，顯著低于馬亞楠等［10］研究中的27.15%和21.85%，略低于Zapletal等［5］預計方程式和Quanjer等［11］建立的全球預計方程式（global lung function 2012 equations，GLI-2012）對本文人群的預測誤差；華南地區(qū)張潔妍等［6］和華東地區(qū)丁敏等［7］建立的預計方程式對本文人群的預測誤差，高于本研究建立的預計方程式。見表5。

表5 本研究與文獻中兒童肺通氣功能預計方程式比較

3 討論

肺通氣功能檢查是兒童最常用的呼吸功能評價手段，準確的正常預計值是結(jié)果判讀和臨床應用的前提條件。ATS和ERS均建議選取同人種、同地區(qū)、同生活環(huán)境健康人群的大樣本調(diào)查研究結(jié)果作為正常預計值［2-3］。遼寧、吉林和黑龍江三省具有相似的氣候、地勢和生活環(huán)境，且人口相互流動，異地就診較多，本研究通過對三省內(nèi)6～＜16歲健康兒童進行肺通氣功能檢查，建立了東北地區(qū)兒童肺通氣功能的預計方程式。

本研究預計方程式的相對預測誤差顯著低于馬亞楠等［10］建立的沈陽市城區(qū)兒童肺功能預計方程式，一方面可能與其研究中缺少6～8歲兒童的數(shù)據(jù)有關(guān)，另一方面本研究覆蓋的地域更廣，具有廣泛適用性。Zapletal預計方程式是我國兒童肺功能指南［4］推薦的、目前使用最多的預計方程式，其對FVC和FEV1的預測誤差均高于本研究，楊潔等［12］研究也提示Zapletal預計方程式與昆明地區(qū)兒童肺通氣功能正常值存在一定差異，可能與種族差異和Zapletal研究的樣本量少有關(guān)。Quanjer等［11］研究中GLI-2012在東北亞地區(qū)僅納入了16歲以上的成人數(shù)據(jù)，可能是其對本地區(qū)兒童預測誤差增高的原因。國內(nèi)張潔妍等［6］和丁敏等［7］建立的預計方程式用于本文人群時，預測誤差增高可能源于地區(qū)差異，二者分別位于華南和華東地區(qū)，而東北地區(qū)空氣污染相對重、社會經(jīng)濟條件相對落后。Sadiq等［13］研究認為不同方程式的預測差異主要源于種族、社會經(jīng)濟或環(huán)境污染的不同。因此本研究所建立的預計方程式更適用于東北地區(qū)兒童，為臨床上肺功能異常的判定奠定了基礎(chǔ)。

兒童肺通氣功能參數(shù)正常預計值具有一定性別差異，男童的肺容積相對更大，而女童的氣體排空更快，可能與不同性別兒童的生長發(fā)育特點不同有關(guān)。本研究顯示，9～＜10歲和15～＜16歲男童的身高和肺通氣功能主要參數(shù)FVC和FEV1均顯著高于女童，與張潔妍等［6］和Asif等［14］研究結(jié)果相似，均提示男童的肺容積相對更大。進一步分析顯示，男童身高與FVC和FEV1的相關(guān)性高于女童，與Sadiq等［15］研究結(jié)果一致，提示男童單位身高的肺容積更大，本研究中男童FVC和FEV1的預計方程式中身高的系數(shù)亦均高于女童。另外，本研究中9～＜10、10～＜11、11～＜12和13～＜14歲女童FEV1/FVC顯著高于男童，Quanjer等［16］一項多中心研究顯示女童FEV1/FVC比男童高3%左右，提示女童肺內(nèi)氣體排空更快，可能與其肺泡數(shù)量少有關(guān)。我國兒童哮喘指南［17］中推薦以FEV1/FVC＜80%作為判斷氣流受限的標準，并未考慮到不同性別兒童FEV1/FVC的差異，故此標準有待商榷。

兒童肺通氣功能參數(shù)的正常預計值與年齡和身高密切相關(guān)，與體重相關(guān)性較小。身高能夠反映胸廓的大小，年齡能夠反映肺的發(fā)育成熟度，二者均與肺功能參數(shù)密切相關(guān)，成為了重要的預測指標，Quanjer等［11］及Jones等［18］的預計方程式都只納入了年齡和身高兩個變量。體重對兒童肺通氣功能參數(shù)的影響尚有爭議，有研究認為在哺乳動物中肺容積和流量與體重呈冪函數(shù)關(guān)系，但體重并非人類肺功能的預測指標［19］。然而，國內(nèi)建立的兒童肺通氣功能預計方程式都包含體重［6-8］，且在Chang等［20］研究中，身高和體重是主要影響因素，Kim等［21］研究將體重和身高換算成體表面積，并納入預計方程式。

BEV能夠反映呼氣起始的用力程度，BEV越小，呼氣爆發(fā)力越好，是重要的質(zhì)量控制參數(shù)。我國兒童肺功能指南［4］建議6～14歲BEV上限為0.12 L，本研究顯示6～15歲兒童BEV隨著年齡增長而逐漸增高，因此使用固定值作為學齡期兒童BEV正常值上限并不合適。本研究顯示BEV/FVC與年齡和身高無關(guān)，6～14歲兒童BEV/FVC單側(cè)上限為4.79%，接近ATS/ERS推薦的5%［3］。因此臨床應用時，以BEV/FVC作為6～14歲兒童呼氣起始標準更為合適，而非BEV實測值。

綜上所述，本研究建立的6～15歲兒童肺通氣功能預計方程式對本地區(qū)兒童有較好的適用性，有利于提高本地區(qū)兒童肺功能的臨床應用。年齡和身高是影響兒童肺通氣功能參數(shù)的主要因素，不同性別兒童生長發(fā)育特點不同，肺通氣功能參數(shù)也存在一定差異。以BEV/FVC＜5%作為6歲以上兒童呼氣起始標準更為合適，而非BEV實測值。本研究存在一定的局限性，一方面未納入6歲以下兒童，這部分兒童具有特殊的生理特點，肺通氣功能參數(shù)及質(zhì)量控制標準也有別于學齡期兒童；另一方面，本研究未能覆蓋東北三省所有城市，有待進一步擴大研究區(qū)域和樣本量。