单呼吸计数法在脊髓损伤肺功能评价中的应用

龚迪，齐燕，何雅琳，王惠芳

同济大学附属养志康复医院(上海市阳光康复中心)，上海市201619

脊髓损伤是一种高致残性神经系统伤害。全球每年仅外伤就新增超过76 万例患者[1]；而有分析认为[2]，我国的年发生率约为37/106。虽然现代医疗救治水平提高，但致残情况仍较为严重。脊髓损伤后会造成呼吸肌尤其是膈肌失神经支配，导致呼吸功能下降；上颈段损伤甚至会造成呼吸衰竭。呼吸功能障碍不仅延长患者的住院时间，还增加死亡风险[3-4]。

定量评估脊髓损伤患者的肺功能对疾病的诊断、治疗和康复指导都具有重要价值[5]。临床上，标准肺功能仪测试结果如用力肺活量(forced vital capability,FVC)、第1 秒用力呼气量(forced expiratory volume in one second,FEV1)等指标反映患者的呼吸肌肌力、气道阻力和肺弹性情况等，虽应用广泛，但是需要借助专业的设备，对测试人员熟练程度要求也较高，而在一些机构或家庭中，会囿于条件限制而不能开展。

单呼吸计数(single-breath counting,SBC)在哮喘、神经疾病等患者中与标准肺功能测试指标有较好相关性，并被推荐作为一种简单易行的床边评估法[6-7]，目前在脊髓损伤患者中还鲜有报道。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2018 年10 月至2019 年2 月在本院住院以及门诊就诊的脊髓损伤患者。

诊断标准：①有明确的脊髓损伤病史，并经影像学证实；②符合2019 年美国脊柱损伤协会(American Spinal Injury Association,ASIA)发布的脊髓损伤神经学分类国际诊断标准[8]。

纳入标准：①肺功能较正常人下降最为显著的胸段及以上患者[9]；②临床资料完整；③病情稳定，能够完成测试。

排除标准：①静息性和运动性低氧血症；②因肿瘤导致的脊髓损伤并伴有全身转移；③认知功能障碍；④并发严重心肺疾病；⑤其他较严重的并发症，如肾功能衰竭及传染病等；⑥脑损伤、肺部挫裂伤、肋骨骨折等不能进行肺功能测试；⑦气管切开，切口尚未封堵；⑧测试前存在严重肺部感染等。

所有受试者测试前均获取知情同意，本研究经上海养志康复医院伦理委员会批准。

共纳入脊髓损伤患者42 例，其中颈段28 例，胸段14例。两类患者性别、年龄、体质量、身高、病程和ASIA残损分级均无显著性差异(P>0.05)。见表1。

表1 脊髓损伤患者基本信息

1.2 方法

肺功能测试和SBC测试分别由两位具有丰富临床经验的中级康复治疗师完成，测试者之间实施盲法，测试结果由第三位研究者进行整理和分析。测试前一天向患者详细示范测试方法，直到患者充分掌握测试流程，两个测试在同一天完成。测试当天要求患者充分休息，没有疲劳因素等影响。

1.2.1 肺功能测定

选取肺功能仪(意大利COSMED 公司)测试患者肺功能。每次测试前完成定标、校准等工作。测试前输入患者基本情况(性别、年龄、身高、体质量等)，自动计算预计值。测试中用鼻夹或辅助人员捏住患者鼻子，让患者咬住咬嘴并用口唇包裹，做到不漏气，坐位下连续测试3 次，每种测试之间休息2 min。获取FVC、FEV1，FEV1/FVC、慢呼气肺活量(expiratory vital capacity,EVC)以及各个指标占预计值的百分比(% pred)。测试结束后，自动得出结果报告，测试标准达到规定要求，最多不超过3次，取最佳结果。

1.2.2 SBC测试

统一选择坐位下测试。利用电子节拍器控制发音速度，将节拍器设置为每分钟120 拍。测试中患者吸气后由研究者辅助捏住患者的鼻子，以防止再吸气和呼气漏气。嘱患者先用嘴尽可能深吸一口气，然后以正常说话的音量，跟随节拍器节奏，从“1”开始，顺序数数，记录这一次吸气后所能说出的最后一个数，以能够听到声音为准。然后再恢复深吸气。整个测试不超过3次，取最佳结果。

1.3 统计学分析

采用Excel 软件和SPSS 22.0 软件进行数据整理和分析。SBC结果与肺功能测试参数间采用Spearman相关分析。采用Shapiro-Wilktest 检验颈段和胸段患者各指标正态性，服从正态分布时采用独立样本t检验，不符合正态分布时采用非参数检验，计数资料选用χ2检验。参考国内外对肺通气下降程度分级方法，以FEV1%占预计值百分比进行分级，即轻度≥70%、中度60%～< 70%、中重度50%～< 60%、重度35%～<50%、极重度<35%，分别以70%、60%、50%和35%作为两分类基准，构建接受者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线，获得不同分类下的ROC 曲线下面积(area under the curve,AUC)和最佳界值(cutoff)[10-11]。

2 结果

2.1 SBC下肺功能指标

胸段患者SBC，FVC、FEV1、EVC 及预计值百分比均高于颈段患者(P<0.05)。见表2。

2.2 肺功能与SBC的相关性

SBC 结果与总体(r=0.723～0.760,P<0.01)、颈段(r=0.549～0.657,P< 0.01)和胸段(r=0.623～0.847,P<0.01)的FVC、EVC及预计值百分比均呈正相关，还与总体和颈段的FEV1 及预计值百分比呈正相关(r=0.622～0.760,P<0.01)。见表3。

2.3 ROC曲线

SBC 在不同肺功能界值下ROC 的AUC，最佳界值、敏感性和特异性见表4。在重度及以下肺功能下降时即在50%FEV1%预计值的界值时的ROC 曲线见图1。

3 讨论

脊髓损伤患者常常会发生肺功能减退。一方面脊髓神经损伤损害了呼吸运动神经元及通路的完整性，使膈肌、胸锁乳突肌、肋间肌、斜角肌等呼吸肌麻痹，导致呼吸功能下降。另外脊髓损伤造成四肢骨骼肌失神经控制，导致患者因运动量减少发生废用性减退，加上心理因素、感染、照护等客观因素使得患者活动量减少，也对心肺功能带来负面影响。

图1 SBC在50%FEV1%pred分界时的ROC曲线

Postma 等[12]对140 例脊髓损伤患者出院后进行1年的跟踪调查，发现肺功能较差的人群发生肺感染概率更大，肺功能状态几乎可以准确预测肺感染发生概率。Köseoğlu 等[13]通过回归分析发现，脊髓损伤患者肺功能与慢性病发生有较大的联系，对高血压(OR=0.981)和糖尿病(OR=0.970)都有很强的预测参考价值。

表2 SBC下肺功能指标比较

表3 脊髓损伤患者SBC与肺功能指标相关性(r)

本研究中脊髓损伤患者的肺功能都比正常预测水平下降，且颈段损伤的下降最为明显。

肺功能测试需要借助专门的仪器，如肺功能测试仪和膈神经电生理等。目前公认的是标准肺功能测试仪法。膈神经电生理可测试膈肌肌电活性，不能检测到其他呼吸肌，还需要有经验的操作人员[14]。肺功能测试仪测试不仅需要专业的设备，还需要熟练的评估人员。SBC 作为一种简单易行的测试方法，对患者和家属来说也较方便。

Bartfield 等[15]最早对这种评估方法进行报道，选取罹患多种肺疾病的成年人进行评估，结果显示SBC和FEV1 的相关系数为0.68，堪比最大呼气流速与FEV1 的相关程度(r=0.63)。Ali 等[16]发现，在稳定哮喘的儿童中，SBC 与FEV1 的相关系数为0.66。SBC被发现对预测Guillain-Barre 综合征患者是否需要机械通气有意义，在这些人群中SBC 与FVC 相关系数为0.75，与FEV1 相关系数为0.74，与FEV25-75 相关系数为0.68，通过ROC 曲线得出需要机械通气的界值为19[17]。

本研究显示，SBC 与FVC、FEV1 等指标相关性较好，与既往的研究结果相似，提示可以利用这种测试方法评估脊髓损伤患者的肺功能。本研究还显示，FEV1/FVC 以及预测值与SBC之间的相关性不高。Ali等[16]发现，FEV1/FVC 与SBC 相关性也较低(r=-0.29)。FEV1/FVC 是观察阻塞性通气功能状况的敏感指标，本研究颈段脊髓损伤患者数量占比较多，因为他们膈肌等呼吸肌受损更为严重，所以限制性呼气障碍更严重，推测可能是相关性不显著的一个原因，但是仍需要更多研究证实。

表4 不同肺通气界值的ROC曲线分析

ROC曲线是评价诊断方法性能的统计方法，具有简单、直观的优点。可根据ROC 的AUC 进行分级，当AUC 为0.5～0.7 时，诊断价值较低；0.7～0.9 时诊断价值中等，> 0.9 诊断价值较高[18]。通过约登指数(Youden index)，可得出分类阈值的最佳界值及其敏感性和特异性。本研究中在不同界值下的AUC 范围0.864～0.941，说明对各个界值时都达到中度及以上诊断价值，在35%和70% FEV1% pred 分级下的诊断价值更高。ROC允许中间状态存在，增加样本量或可以得出不同结果。

测试结果也会受一些因素的影响，如个体差异、认知能力、参与积极性、熟练度等，所以有的研究者质疑发音可能不能够很好反映患者的呼吸状况，对儿童哮喘急性加重期可能不是有效的测试工具[19]。在发音的过程中，患者可能会通过喉头调整，调节语音音强来延长数数的长度。我们在测试中发现患者在第2次或第3 次测试中会通过改变音量来延长发声长度，主动调整策略或是导致测试者个体差异的因素。

本研究初步评估脊髓损伤患者肺功能和SBC 测试之间的相关性，但是样本量较少，男性患者居多，年龄跨度较大，可能对结果产生影响。还需注意的是，脊髓损伤有不同的损伤节段和损伤程度的差异，今后还需丰富样本量，进一步甄别性别、年龄、损伤水平等因素对结果的影响，使研究结果更能反映整体人群情况。

综上所述，SBC 在脊髓损伤患者肺功能测试中的应用较好，对设备要求低，易于实施，可作为肺功能辅助评估。从另一方面考虑，SBC 同时具备深吸气和尽力呼气的呼吸训练属性，患者在发音过程中会比安静呼吸增加通气要求，或可作为一种呼吸训练方法进一步开发。