支气管哮喘和慢性阻塞性肺疾病气流受限部位的差异

朱时宝 朱 毅

支气管哮喘和慢性阻塞性肺疾病气流受限部位的差异

朱时宝1朱 毅2

目的用常规肺功能和脉冲振荡肺功能(IOS)评价支气管哮喘和慢性阻塞性肺疾病(COPD)气流受限特点的异同。方法按时间顺序选取在门诊同时行常规肺功能检查和IOS肺功能检查的患者183例，包括43例确诊的COPD患者(COPD组)、64例哮喘患者(哮喘组)和76例肺功能在正常范围的对照者(对照组)。比较三组各项肺功能参数的差异。常规肺功能参数包括第1 s用力呼气容积(FEV1)、用力肺活量(FVC)、FEV1/FVC、峰流速(PEF)、最大呼气中期流量(MMEF 75/25)；IOS肺功能参数包括5 Hz、10 Hz、20 Hz振荡频率时测得的黏性阻力R5(总阻力)、R10(中近端阻力)、R20(近端阻力)；R5-R20(中远端气道阻力)；R10-R20(中间气道阻力)和R5-R10(远端气道阻力)。结果常规肺功能参数，FEV1、FEV1/FVC和MMEF 75/25均以COPD组最低，哮喘组其次，对照组最高，三组之间均有显著性差异(P<0.05)。IOS肺功能显示，三组近端气道阻力R20无显著性差异，但气道总阻力R5，COPD组136.1±55.7和哮喘组134.1±42.6显著高于对照组117.6±40.9(P<0.05)。COPD患者远端气道阻力R5-R10 8.5±6.3显著高于哮喘患者6.2±4.7(P<0.05)；但在中间气道阻力R10-R20方面，哮喘患者0.6±0.4高于COPD患者0.4±0.4(P<0.05)。结论COPD患者较哮喘患者具有更严重的气流受限。通过IOS肺功能进一步发现，COPD患者气道阻力增加主要发生在远端气道，而哮喘患者除了远端气道阻力增加之外，还兼有上游气道的阻力增加。

支气管哮喘； 肺疾病，慢性阻塞性； 脉冲振荡肺功能； 气流受限

支气管哮喘和慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)均为气道非特异性炎症所致的气流受限性疾病。“全球哮喘防治创议”(GINA)和“慢性阻塞性肺疾病全球防治创议”(GOLD)认为，哮喘的气流受限是可逆性的，而COPD则为不完全可逆性的，但并未指出二者气流受限有何不同[1]。文献中探讨有关二者气流受限差异的文章也较少。由于哮喘的临床表现为反复出现的气喘伴哮鸣音，而COPD患者的气喘症状，除慢性喘息性支气管炎以外多不伴哮鸣音，所以两者的气流受限的特点可能存在区别。脉冲振荡肺功能(impulse oscillation system，IOS)的特点为可以较直观地显示气道狭窄的部位，因此可利用这一特点，寻找哮喘和COPD气流受限方面的异同，并比较IOS肺功能与常规肺功能在此类研究上的差异[2-3]。

资料与方法

一、 临床资料

按时间顺序选择2012年间在本院门诊同时进行常规肺功能和IOS肺功能检测的患者183例。肺功能测定发现符合COPD肺功能诊断标准的患者43例(COPD组)，哮喘患者64例(哮喘组)和病史及肺功能检查均无COPD和哮喘表现的患者76例(对照组)。

二、研究方法

1. 仪器设备：设备采用德国Jeager公司生产的肺功能仪和Master Screen IOS肺功能仪。操作者为专业的肺功能室工作人员。在IOS肺功能测定时，受试者测定时取坐位，紧含咬嘴，使用鼻夹防止漏气；头稍上抬，保持呼吸道开放。双手轻按面颊，防止面颊随脉冲振动。平静呼吸1 min，由电脑自动生成数据[4]。

2.观察指标：比较三组患者常规肺功能和IOS肺功能参数的差异。常规肺功能参数包括第1 s用力呼气容积(forced expiratory volume in 1 second, FEV1)、FEV1/FVC、肺活量(vital capacity, VC)、用力肺活量(forced vital capacity, FVC)、峰流速(peak expiratory flow, PEF)、最大呼气中期流量(maximal midexpiratory flow 75/25, MMEF 75/25)，以上数据除FEV1/FVC外均用实测值占预计值的百分比表示。IOS肺功能参数包括5 Hz、10 Hz、20 Hz振荡频率时实测的黏性阻力R5(总阻力)、R10(中近端阻力)、R20(近端阻力)(均以实测值占预计值的百分比表示)；R5-R20(中远端气道阻力，以R5实测值-R20实测值占R5预计值-R20预计值的比值表示，下同)；R10-R20(中间气道阻力)；R5-R10(远端气道阻力)[5-8]，见图1。

图1 IOS肺功能参数R20、R5-R20、R10-R20、R5-R10所表示的气道相对位置

三、统计学方法

结 果

一、常规肺功能比较结果

对照组VC(88.9±15.8)、FVC(90.7±16.4)和PEF(90.3±22.4)显著高于COPD组VC(72.3±16.4)、FVC(73.9±17.3)、PEF(51.5±21.4)和哮喘组 VC(76.2±16.1)、FVC(77.2±16.8)、PEF(59.8±22.7)(P<0.05)；COPD组和哮喘组在VC、FVC和PEF方面无显著性差异(P>0.05)。FEV1、FEV1/FVC和MMEF 75/25均以COPD组(分别为54.7±17.6、57.1±9.4和22.0±9.7)最低，哮喘组(分别为64.1±17.2、68.0±11.5和33.5±15.1)其次，对照组(分别为90.1±14.2、81.2±6.5和69.8±20.0)最高，三组之间均有显著性差异(P<0.05)。

二、IOS肺功能比较结果

对照组气道总阻力R5(117.6±40.9)和中远端气道阻力R5-R20(2.3±1.4)显著低于COPD组R5(136.1±55.7)和R5-R20(3.7±2.5)，亦低于哮喘组R5(134.1±42.6)和R5-R20(3.3±2.1)(P<0.05)，后两者之间无显著性差异(P>0.05)。R10、R20在三组之间均无显著性差异(P>0.05)。

在远端气道阻力R5-R10方面，COPD组(8.5±6.3)最高，哮喘组(6.2±4.7)其次，对照组(4.1±3.2)最低，三组之间差异均具有显著性(P<0.05)。中间气道阻力(R10-R20)方面，哮喘组(0.6±0.4)显著高于COPD组(0.4±0.4)和对照组(0.4±0.4)(P<0.05)，COPD组和对照组之间无显著性差异(P>0.05)，见图2、3。

图2 COPD组、哮喘组和对照组远端气道阻力R5-R10比较

图3 COPD组、哮喘组和对照组中间气道阻力R10-R20比较

讨 论

COPD和支气管哮喘同属气流阻塞性疾病，在病因、诊断和治疗上存在相似之处。但对于两者在病理生理方面的不同，特别是气流阻塞特点上的差异，并未有深入研究。临床发现，COPD和哮喘在体征上存在不同。哮喘急性发作患者多可闻及哮鸣音，AECOPD尽管可有严重的气流阻塞甚至Ⅱ型呼吸衰竭，但少有哮鸣音闻及。猜测COPD患者气流受限部位位于远端气道，虽阻塞严重但由于气流速度缓慢而少有哮鸣音闻及，而哮喘气流受限部位包括口径较大的气道，气流速度较快因此哮鸣音明显[9]。但该观点在常规肺功能方面支持的依据不多。故本研究尝试从常规肺功能和IOS肺功能两个方面，对该假设进行验证。

从常规肺功能结果看，COPD组FEV1明显低于哮喘组。MMEF75/25属于低肺容量位的流量，流量下降反映了小气道的阻塞程度。有时FEV1、FEV1/FVC正常者，MMEF75/25即可低于正常。所以MMEF 75/25是较FEV1更敏感的小气道阻力参数。同样，COPD组的MMEF 75/25显著低于哮喘组。所以，可以认为本研究中COPD患者的小气道阻塞程度大于哮喘组。PEF和FEV1的意义在于哮喘和COPD之间有所不同。在哮喘患者，PEF和FEV1的相关性良好。PEF可作为FEV1的替代指标。但由于在COPD患者中气道塌陷的程度不一致，所以PEF与FEV1的相关性不佳，PEF在COPD中的意义也有限。在COPD中，PEF往往会低估气流的阻塞程度。本研究也显示，虽然PEF在COPD中低于哮喘组，但在两组中PEF并无显著性差异。但是，常规肺功能并不能对二者的气流受限部位作进一步的分析。

IOS可以作为常规肺功能的补充[10-13]。根据IOS肺功能的特点，可将气道阻力分为近端气道(R20)、中间气道(R10-R20)、中远端气道(R5-R20)和远端气道(R5-R10)四部分。在远端气道阻力方面，COPD组高于哮喘组。这与常规肺功能COPD小气道阻力大于哮喘是一致的。但在中远端气道R5-R20方面，虽然COPD组和哮喘组均显著大于对照组，且COPD组有大于哮喘组的倾向，但COPD组和哮喘组之间并无显著性差异。说明哮喘的中间气道阻力可能超越了COPD。直接比较中间气道阻力R10-R20，证实了在该部位哮喘组阻力高于COPD组，差异具有显著性。而COPD患者的中间气道阻力与对照相比无显著差异，即COPD的病理改变并未影响到这一级支气管的内径。而在近端气道阻力R20方面，三组之间均无显著性差异[14]。文献中对于哮喘患者R20是否增高存在不同结论，但部分文献报道哮喘患者R20增高，可能与哮喘的病情相关，因为较严重的哮喘患者，气道水肿及痉挛有可能累及气道近端，造成R20上升；同时仪器设备的差异也可能是造成这种升高的另一个因素[15-18]。

在本研究顺序选择的患者中，COPD患者的气道阻力总体上高于哮喘患者。IOS肺功能可以按照气道口径的不同，分别比较COPD和哮喘在大、中、小气道层面阻力的差异。结果说明，哮喘的气道总阻力的构成是远端气道+中间气道，而COPD的气道总阻力基本由远端气道阻力构成[10，19]。这一结果较好地解释了为什么哮喘患者可闻及哮鸣音，而COPD患者尽管阻塞十分严重，一般不能听到哮鸣音的原因：即哮喘患者的呼出气流在到达中间气道时气流速度相对较快，同时又遇到了足以产生哮鸣音的狭窄；而COPD患者的呼出气流在到达中间气道时流速已经减慢，同时该处气道结构又无明显狭窄之故。当然，哮喘患者中间气道狭窄的原因除了气道平滑肌痉挛以外，还包括气道黏膜水肿、感染、痰栓形成等急性发作期常见的病理生理现象。本研究由于病例数量的原因，没有就哮喘患者处于发作期或临床缓解期进行分组，因此临床症状稳定的哮喘患者是否仍存在有中间气道阻力增加的现象，值得进一步探讨。

目前诊断哮喘和COPD主要利用它们在气流受限上可逆性的差异，而IOS肺功能理论上在一次测定中即可根据R10-R20获得鉴别哮喘和COPD的信息。然而不同疾病部分数据相互重叠的现象仍是制约其临床应用的主要因素。就同一位患者而言，R10-R20还可作为中间气道阻力经治疗后变化的直观参数。此外，干粉吸入剂作为COPD和哮喘的主要治疗药物，其在气道内的沉降也受到颗粒大小的影响。目前，哮喘和COPD的干粉式吸入剂是通用的，在气道内的沉降并无侧重。但是COPD患者需要解除远端气道的阻塞，而哮喘患者除了需要解除远端气道阻塞外，还需要减轻口径较大的上游气道的阻塞。因此就COPD而言，理想的药物颗粒大小应使其主要沉降在远端气道，而哮喘的药物颗粒大小需要同时满足在远端及其上游气道的沉降[20-21]。因此哮喘和COPD不同的流体力学特点，将可能有助于高针对性的吸入剂型药物的研发。

1 王长征. 改善支气管哮喘控制现状，需要重视患者的长期管理[J/CD]. 中华肺部疾病杂志： 电子版, 2013, 6(4)： 296-298.

2 万莉雅, 魏浩成, 张 琴, 等. 脉冲振荡法用于儿童肺功能检测[J]. 中华儿科杂志, 1999, 37(12): 721-723.

3 Winkler J, Hagert-Winkler A, Wirtz H, et al. Impulse oscillometry in the diagnosis of the severity of obstructive pulmonary disease[J]. Pneumologie, 2009, 63(5): 266-275.

4 王美琴, 朱砚萍, 钮善福, 等. 慢性阻塞性肺疾病患者呼吸阻抗的测定[J]. 中华结核和呼吸杂志, 1999, 22(11): 680-681.

5 蒋雷服, 王 虹, 殷凯生, 等. 慢性阻塞性肺疾病诊断中总气道阻力测定的价值探讨[J]. 国际呼吸杂志, 2010, 30(3): 9-12.

6 Lee JH, Lee YW, Shin YS, et al. Exercise-induced airway obstruction in young asthmatics measured by impulse oscillometry[J]. J Investig Allergol Clin Immunol, 2010, 20(7): 575-581.

7 张 帅, 张虹霞. 慢性阻塞性肺疾病小气道常规肺功能与脉冲振荡法相关性分析[J]. 临床肺科杂志, 2011, 16(4): 511-512.

8 李 敏, 唐柳平, 王 琼. 脉冲振荡肺功能在儿童支气管哮喘中的应用及临床意义[J]. 中国医师进修杂志, 2009, 32(28): 13-15.

9 陈勤汉. 慢性阻塞性肺疾病与合并支气管哮喘者的临床体征比较[J]. 吉林医学, 2012, 33(6): 1266-1267.

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

11 Pisi R, Tzani P, Aiello M, et al. Small airway dysfunction by impulse oscillometry in asthmatic patients with normal forced expiratory volume in the 1st second values[J]. Allergy Asthma Proc, 2013, 34(1): e14-e20.

12 Naji N, Keung E, Kane J, et al. Comparison of changes in lung function measured by plethymography and IOS after bronchoprovocation[J]. Respir Med, 2013,107(4): 503-510.

13 Shin YH, Yoon JW, Choi SH, et al. Use of impulse oscillometry system in assessment of asthma severity for preschool children[J]. J Asthma, 2013, 50(2):198-203.

14 Shi Y, Aledia AS, Tatavoosian AV, et al. Relating small airways to asthma control using impulse oscillometry in children[J]. J Allergy Clin Immunol, 2012,129(3): 671-678.

15 魏浩成, 张国春, 刘小琳, 等. 脉冲振荡法呼吸阻抗测定在慢性阻塞性肺病和哮喘鉴别诊断中的应用[J]. 天津医药, 2003, 31(12): 794-795.

16 刘长智, 郑晓滨, 陈超琳, 等. 脉冲振荡技术在COPD与支气管哮喘鉴别诊断中的价值[J]. 临床肺科杂志, 2013, 18(5): 851-853.

17 Aronsson D, Tufvesson E, Bjermer L. Comparison of central and peripheral airway involvement before and during methacholine, mannitol and eucapnic hyperventilation challenges in mild asthmatics[J]. Clin Respir J, 2011, 5(1): 10-18.

18 Horsman TA, Duke RK, Davenport PW. Airway response to mannitol challenge in asthmatic children using impulse oscillometry[J]. J Asthma, 2009, 46(6): 600-603.

19 Mishima M. Physiological differences and similarities in asthma and COPD-based on respiratory function testing [J]. Allergol Int, 2009, 58(3): 333-340.

20 薛文东. 影响吸入粉雾剂疗效发挥的因素分析[J]. 中国呼吸与危重监护杂志, 2013, 12(5): 537-540.

21 缪 旭, 刘 旭, 苏健芬, 等. 影响干粉吸入剂雾化和沉积性能的制剂因素[J]. 国际药学研究杂志, 2011, 38(1): 42-46.

(本文编辑：黄红稷)

朱时宝，朱 毅. 支气管哮喘和慢性阻塞性肺疾病气流受限部位的差异[J/CD]. 中华肺部疾病杂志： 电子版， 2014， 7(5)： 532-536.

Differences of the sites of airflow limitation in patients with bronchial asthma and chronic obstructive pulmonary disease

ZhuShibao1,ZhuYi2

(1DepartmentofRespiratoryDisease,GanYuPeople′sHospital,GanYu222100China;2DepartmentofRespiratoryDisease,theFirstAffiliatedHospitalofNanjingUniversity,Nanjing210029,China)

ZhuYi,Email:zhuyi2000@hotmail.com

Objective To explore the difference between asthma and chronic obstructive pulmonary disease(COPD) in airflow limitation positions using impulse oscillation system (IOS) and conventional lung function tests. Methods A total of 183 sequential visitors of our outpatient clinic who had performed both conventional and IOS lung function tests were enrolled. There were 43 COPD patients, 64 asthmatic patients and 76 controls who has normal conventional lung function test results. Parameters as forced expiratory volume in 1 second(FEV1), forced vital capacity(FVC), FEV1/FVC, peak expiratory flow(PEF),maximum midexpiratory flow 75/25(MMEF 75/25), R5 (overall airway resistance), R10 (mid and proximal airway resistance), R20 (proximal airway resistance), R5-R20 (mid and distal airway resistance) R10-R20 (mid-section airway resistance) and R5-R10 (distal airway resistance) were compared between groups. Results The conventional lung function tests revealed FEV1, FEV1/FVC and MMEF 75/25 were the lowest in COPD group, followed by asthmatic patients and then controls (P<0.05). IOS showed no difference in proximal resistance (R20) between groups while overall resistance R5 of COPD group 136.1±55.7 and asthmatic patients 134.1±42.6 was significantly higher than controls 117.6±40.9 (P<0.05). The distal airway resistance R5-R10 was higher in COPD 8.5±6.3 than asthma 6.2±4.7 (P<0.05), while the mid-section resistance R10-R20 of COPD 0.4±0.4 was surpassed by asthmatic subjects 0.6±0.4 (P<0.05). Conclusions In unselected COPD and asthmatic patients, airflow limitation is more severe in COPD than asthmatic patients, as revealed by conventional lung function tests. IOS is able to further reveal that the position of airflow limitation in COPD is largely in distal airways, while in asthma there is less severe distal airflow limitation but greater upstream (mid-section) airway resistance.

Bronchial asthma; Chronic obstructive pulmonary disease; Impulse oscillation system; Airflow limitation

10.3877/cma.j.issn.1674-6902.2014.05.013

1222100 江苏赣榆人民医院呼吸科2210029 南京医科大学第一附属医院呼吸科

朱 毅， Email: zhuyi2000@hotmail.com

R563

A

2014-02-17)