脉冲振荡法在阻塞性通气功能障碍中的应用

张 丽 万毅新 王晓平 (兰州大学第二医院呼吸科，甘肃 兰州 730030)

慢性阻塞性肺疾病(COPD)具体病因尚不明确，但认为与肺部对香烟烟雾等有害气体或有害颗粒的异常炎症反应有关〔1〕。COPD的病理生理异常包括小气道功能受损、肺充气过度、黏液分泌过多，这些均可导致气流受限〔2〕。肺通气功能测定是评价通气功能障碍的金标准，其中用于判断有无阻塞性通气功能障碍的指标主要是第1秒用力呼气量(FEV1)/用力肺活量(FVC)。但常规肺通气功能测定需要患者努力配合，是用力依赖性检查。强迫振荡技术(FOT)是用于肺功能检测的一种类型，COPD患者中FOT测定与常规肺功能有很大的相关性，尤其在诊断COPD轻度患者中敏感度很高，但电抗测定在疾病严重程度分级上更有价值〔3〕。脉冲振荡法(IOS)是发展于FOT的测定呼吸阻抗的一种新方法〔4〕。它能分别测出黏性阻力、弹性阻力和惯性阻力的变化，了解大气道、小气道以及肺组织的功能状态，是集脉冲强迫振荡远离和计算机频谱分析技术于一体的新仪器设备。近年的研究结果表明〔5〕，应用IOS测定一系列呼吸阻抗值，也可以判断患者有无阻塞性通气功能障碍，与常规肺通气功能测定相比，具有无禁忌证，重复性好，对患者的配合要求不高，不需用力呼气等优点。IOS已成功应用于临床评价药物疗效〔6〕;支气管舒张试验表明IOS比FEV1在评价支气管舒张剂对肺功能的影响方面更敏感〔7〕;此外IOS可用来诊断COPD〔8〕。不同作者对IOS测定结果的敏感性和特异性有较大争议。本文拟探讨IOS哪个参数与气流阻塞程度最相关。

1 对象与方法

1.1 研究对象 2009年1月至2011年1月我院进行常规肺功能及IOS肺功能测定的门诊和住院COPD患者200例，其中男120例，女80例，年龄(68±7.47)岁;100名健康成人为健康组，年龄(65.2±4.8)岁。

1.2 方法 应用德国耶格公司的Master Screen肺功能仪进行常规肺功能及IOS测定，仪器的技术参数满足ATS和ERS制定的标准，并提供5 Hz时气道阻力(总气道阻力R5)、20 Hz时气道阻力(中心气道阻力R20)等参数的预计值公式〔9〕。IOS操作按照ERS推荐的标准H1，即患者取坐位，坐正、坐直，头稍上抬，颈伸直，夹鼻夹，双手掌压住颊部以防漏气和腮部振动，用牙齿咬紧一次性口器，全身放松，在呼吸曲线平稳的情况下，自主平静呼吸 40～50 s。指标选用 FEV1、FEV1/FVC、肺总量(TLC)、残气量(RV)、R5、R20、R5－R20、X5及结构参数图中的中心阻力(RC)和周边阻力(RP)。

2 结果

2.1 两组IOS测定指标值及其与肺功能指标相关关系 见表1～3。COPD组共振频率(Fres)、呼吸总阻力(R5)及5 Hz与20 Hz黏性阻力差值(R5－R20)明显高于健康组，5 Hz荡频率电抗(X5)明显低于健康组。R5、R5－R20、RC和 Fres分别与 FEV1呈显著负相关(r值为－0.284～－0.553，P值均＜0.01);X5与FEV1呈显著正相关，尤其FEV1与X5、Fres的相关性最强，相关系数r分别为0.419、－0.553。R20与其中任何一项指标均无相关性。TLC 与 R5(r=0.216，P ＜0.01)、R5－R20(r=0.250，P＜0.01)、X5(r= －0.180，P ＜0.05)、Fres(r=0.154，P ＜0.05)均相关。RV 与 R5(r=0.222，P ＜ 0.01)、R5－R20(r=0.282，P ＜0.01)、X5(r= －0.241，P ＜0.01)、Fres(r=0.249，P ＜0.01)、RP(r=0.181，P ＜0.05)均相关。

2.2 气流阻塞程度与IOS测定指标值的关系 健康青年人Fres一般不超过10 Hz，随年龄增大可有所增加，但一般不超过15 Hz，R5和R20大于150%预计值、X5实测值大于预计值－0.2为阳性标准。Fres检出气流阻塞的阳性率最高，其次为X5，R20很低。Fres、X5和R5诊断气流阻塞的敏感性分别为99.9%、94.5%、49.0%，并且随着阻塞程度加重，敏感性也增高，而X5诊断气流阻塞的特异性最高。见表4。R5、X5和Fres与气流阻塞指标FEV1，充气过度的指标 (TLC、RV)显著相关。但是R20与任何测量值之间无相关性。电抗X5与FEV1呈最强正相关。

表1 两组常规肺功能检测结果比较(±s)

表1 两组常规肺功能检测结果比较(±s)

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表2 两组IOS检测结果比较(±s)

表2 两组IOS检测结果比较(±s)

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表3 COPD患者IOS检测指标与常规肺功能检测指标的相关性分析(相关系数r)

表4 气流阻塞程度与IOS测定指标值的关系〔n(%)〕

3 讨论

COPD患者肺功能受损程度与其发病不同阶段有关，而呼吸驱动、气道阻力及肺功能的测定可帮助了解患者基本情况和受损程度。传统肺功能是以FEV1/FVC、FEV1%来评估气道阻塞程度，但不能区分其阻塞部位，忽略了通气驱动压的作用，并且阻塞性通气疾病均可发生FEV1的下降，特异度不高;此外，由于需要用力呼吸及很好的配合，故其重复性较差，中重度COPD患者经常不能耐受。IOS检测的呼吸阻抗是在FOT基础上对脉冲振荡下的静息呼吸进行频谱分析，以此来测定呼吸阻抗的各组成部分的一种新的肺功能测定方法。

FEV1是公认的评价气流阻塞程度的指标。然而本研究的主要发现是IOS电抗测定比阻力测定更能反映COPD患者气流阻塞所导致的肺部力学改变，R20与气流阻塞的严重程度无关。本发现与Di Mango等〔3〕的研究结果一致，在COPD患者中电抗测定比阻力测定更能反映气流阻塞的程度。当FEV1/FVC＜70%时，存在阻塞性通气功能障碍，反映总气道阻力的指标(R5)和反映周边阻力的指标(RP)也显著升高，但电抗X5显著降低，反映中心气道阻力的指标(R20、Rc)增高幅度不大。这与其他研究者的结果相似〔10〕，表明IOS测定肺功能可以是常规通气功能测定的补充，用于判断有无气流阻塞及气流阻塞的程度。R5－R20、RP、X5在评价阻塞性通气功能障碍中的意义较大，尤其是X5的诊断价值最大，结果最可靠，与常规通气功能测定指标的相关性也最好，提示X5主要反映周边气道的阻塞，对支气管舒张反应最敏感，其敏感性与 FEV1相似〔10，11〕。COPD主要表现为周边气道阻力增大〔7，12〕;电抗X反映的肺顺应性有时间限制从而体现了动态顺应性的改变降低，因此X主要反映周围气道的改变。COPD患者电抗中 X5降低最为明显，提示COPD周边气道阻塞非常显著〔5，8〕。根据IOS检测结果分析，COPD主要表现为以周边气道阻力增大为主，同时伴有不同程度的中心气道阻力增大，周边气道阻塞明显，动态肺顺应性下降，这些均符合两种疾病的病理生理特点。本研究提示X5为诊断气流阻塞最敏感的指标，这一点与国外的研究结果一致〔13〕，由此说明X5是诊断气流阻塞的最有价值的指标。另外，研究结果亦显示〔14〕，Fres是IOS参数中诊断COPD的最敏感指标，与此相一致，本研究发现，Fres诊断COPD的敏感度最高，与FEV1%的相关性最强，但其特异性低于X5。R5－R20、RP也与FEV1%呈较好的相关性，表明它们可以用来判断气流阻塞程度，并且它们诊断气流阻塞亦有较高的敏感度和特异度。因此，如能结合X5综合判断，则诊断阻塞性通气功能障碍的价值更大。

总之，IOS检测呼吸阻抗的方法简便直观，能够直接测定气道阻力，既无创伤，重复性又好;并且其结果能比较全面地反映患者的呼吸生理，能够较为形象地区分阻塞部位、严重程度。对COPD患者，IOS检测呼吸阻抗方法是判断气道阻塞的敏感指标，与常规肺功能有很好的相关性，可以与FEV1相结合判断阻塞性通气功能障碍患者的气道阻塞程度。

1 Gomez FP，Radriguez－Roisin R.Global initiative for chronic obstructive lung disease(gold)guidelines for chronic obstructive pulmonary disease〔J〕.Curr Opin Palm Med，2002;8(2):81－6.

2 Hogg JC.Pathophysiology of airflow limitation in chronic obstructive pulmonary disease〔J〕.Lancet，2004;364(9435):709－21.

3 Di Mango AM，Lopes AJ，Jansen JM，et al.Changes in respiratory mechanics with increasing degrees of airway obstruction in COPD:detection by forced oscillation technique〔J〕.Respir Med，2006;100(3):399－410.

4 Goldman MD.Clinical application of forced oscillation〔J〕.Pulm Pharmacol Ther，2001;14(5):341－50.

5 Park JW，Lee YW，Jung YH，et al.Impulse oscillometry for estimation of airway obstruction and bronchodilation in adults with mild obstructive asthma〔J〕.Ann Allergy Asthma Immunol，2007;98(6):546－52.

6 Singh D，Tal－Singer R，Faiferman I，et al.Plethysmography and impulse oscillometry assessment of tiotropium and ipratropium bromide;a randomized，double－blind，placebo－controlled，cross－over study in healthy subjects〔J〕.Br J Clin Pharmacol，2006;61(4):398－404.

7 Houghton CM，Woodcock AA，Singh D.A comparison of lung function methods for assessing dose－response effects of salbutamol〔J〕.Br J Clin Pharmacol，2004;58(2):134－41.

8 Al－Mutairi SS，Sharma PN，Al－Alawi A，et al.Impulse oscillometry:an alternative modality to the conventional pulmonary function test to categorise obstructive pulmonary disorders〔J〕.Clin Exp Med，2007;7(2):56－64.

9 钟南山，郑劲平.肺功能学基础与临床〔M〕.广州:广东科技出版社，2007:203－4.

10 Kanda S，Fujimoto K，Komatsu Y，et al.Evaluation of respiratory impedance in asthma and COPD by an impulse oscillation system〔J〕.Intern Med，2010;49(1):23－30.

11 Haruna A，Oga T，Muro S，et al.Relationship between peripheral airway function and patient－reported outcomes in COPD:a cross－sectional study〔J〕.BMC Pulm Med，2010;10:10.

12 Cavalcanti JV，Lopes AJ，Jansen JM，et al.Detection of changes in respiratory mechanics due to increasing degrees of airway obstruction in asthma by the forced oscillation technique〔J〕.Respir Med，2006;100(12):2207－19.

13 Kolsum U，Borrill Z，Roy K，et al.Impulse oscillometry in COPD:identification of measurements related to airway obstruction，airway conductance and lung volumes〔J〕.Respir Med，2009;103(1):136－43.

14 Song TW，Kim KW，Kim ES，et al.Correlation between spirometry and impulse oscillometry in children with asthma〔J〕.Acta Paediatr，2008;97(1):51－4.