呼气时间常数在学龄期儿童常规通气肺功能中的应用价值

张艳丽 王潇 苏爱芳 代富力 王秀芳 张艳 郑月红 蔡春玲 师红可

1郑州大学第三附属医院儿内科（郑州450052）；2漯河市第二人民医院儿内科（河南漯河462000）；3洛阳市妇幼保健院儿内科（河南洛阳471000）

呼气时间常数（expiratory time constant，RCEXP）是气道阻力（resistance，R）和肺顺应性（compliance，C）的乘积［1］，其受肺顺应性和阻力这两个变量的控制，可用于评估肺部状况以优化呼吸机参数。RCEXP的概念在自发性呼吸患者中并不常见，但可以通过最大呼气流量曲线（maximum expiratory flow-volume curve，MEFV）进行计算［2-3］。根据等压点理论，最大呼气流量小于强制肺活量（forced vital capacity，FVC）75%的MEFV 曲线下降支对应与用力无关的部分［4］，因此精确确定低肺容量时的最大呼气流量即可获得RCEXP［5］。

既往研究表明成人RCEXP大于0.6 s 可能与气道阻塞有关［2］，但儿童RCEXP研究较少，研究表明青少年RCEXP随年龄的增长而增加，但未进行RCEXP评估不同程度气道阻塞方面的研究［6］，RCEXP是否可以用来评估学龄期儿童气道阻塞及大、小气道阻塞，以及如何评估尚未见相关研究报道，其与肺功能参数之间的相关性尚不明确。本研究旨在探讨RCEXP在学龄期儿童常规通气肺功能中的应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料选择自2018年8月至2020年8月在郑州大学第三附属医院、河南省洛阳市妇幼保健院和河南省漯河市第二人民医院就诊并行常规通气肺功能测定的442 例健康（n= 163，其中男83 例，女80 例）和哮喘（n= 279，其中男190 例，女89 例）儿童为研究对象，年龄6～14 岁，平均年龄（8.54±2.05）岁；研究对象纳入标准：行常规通气肺功能测定的6～14岁儿童。排除标准：（1）有气胸、肺大泡者、中耳炎鼓膜穿孔者；（2）近1 个月内正在接受抗结核药物治疗或有活动性肺结核、有咯血、癫痫发作需药物治疗者；（3）近1～3 个月做过胸、腹部或眼科手术、疝环较松易嵌顿者等。根据性别分为男女两组，其中男273 例，女169 例；根据年龄是否≤10 岁，分为低年龄组（n= 348）和高年龄组（n= 94）；根据身高是否≤140 cm，分为低身高组（n= 300）和高身高组（n= 142）；根据FEV1/FVC%实测值占预计值是否≥92%分为正常组（n= 298）和气道阻塞组（n= 144）；根据FEV1%是否≥80%分为正常组（n= 422）和大气道阻塞组（n= 20）；根据FEF75%是否≥65%分为正常组（n=270）和小气道阻塞组（n=172）［7］。

该研究符合医院伦理委员会标准，已通过伦理委员会的批准（审查编号：2020 医伦审第120 号）并取得患儿家属的知情同意，家属已签署书面同意书。

1.2 常规通气肺功能检测检测方法：受检者一般选择站立位，身高＞160 cm 者可取坐位。每位儿童至少连做3 次、不超过8 次的常规通气肺功能检测，变异率不超过5%，取最佳值。主要参数及结果判断参照儿童肺功能系列指南［7］。本研究采用德国耶格肺功能仪，由专业技师操作完成，所有技师均通过肺功能检查临床应用与规范化培训考试，以达到同质化。

1.3 RCEXP 的计算RCEXP计算公式为RCEXP=0.25FVC/（MEF50-MEF25）［8］（图1）。

图1 RCEXP计算示意图Fig.1 RCEXP calculation schematic diagram

1.4 统计学方法应用SPSS 21.0 统计软件，计量资料不符合正态分布，以M（P25，P75）表示，相关性分析采用Spearman 法；组间比较两独立样本采用秩和检验；因素相关敏感性及特异性采用ROC 曲线分析，P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 不同性别、年龄和身高RCEXP 的比较女童RCEXP显著小于男童（0.377 svs.0.467 s，P＜0.001），低年龄组RCEXP小于高年龄组（0.443 svs.0.470 s，P＜0.05），低身高组RCEXP小于高身高组（0.427 svs.0.461 s，P＜0.05），差异均有统计学意义（表1）。

表1 不同性别、年龄和身高的RCEXPTab.1 RCEXP comparison of different gender,age and height

2.2 正常组和气道阻塞组RCEXP的比较RCEXP与相关肺功能参数ROC 曲线分析，正常组RCEXP小于气道阻塞组，差异有统计学意义（0.385 svs.0.526 s，P＜0.001，图2），RCEXP的cutoff 值为0.436（图3）。

图3 RCEXP与相关肺功能参数ROC 曲线分析Fig.3 ROC curve analysis of RCEXP and relevant pulmonary function parameters

图2 正常组和气道阻塞组RCEXP的比较Fig.2 Comparison of RCEXP between the normal group and the airway obstruction group

2.3 正常组和大气道阻塞组RCEXP的比较RCEXP与FEF25%相关ROC 曲线分析，正常组RCEXP小于大气道阻塞组，差异有统计学意义（0.346 svs.0.591 s，P＜0.001，图4），RCEXP的cutoff 值0.575（图5）。

图5 RCEXP与FEF25%相关ROC 曲线分析Fig.5 ROC curve analysis of RCEXP and FEF25%

图4 正常组和大气道阻塞组RCEXP的比较Fig.4 Comparison of RCEXP between normal group and airway obstruction group

2.4 正常组和小气道阻塞组RCEXP的比较RCEXP与FEF50%相关ROC 曲线分析，正常组RCEXP小于小气道阻塞组，差异有统计学意义（0.407 svs.0.472 s，P＜0.001，图6），RCEXP的cutoff 值为0.434（图7）。

图7 RCEXP与FEF50%相关ROC 曲线分析Fig.7 ROC curve analysis of RCEXP and FEF 50%

图6 正常组和小气道阻塞组RCEXP的比较Fig.6 Comparison of RCEXP between normal group and small airway obstruction group

2.5 RCEXP与肺功能各参数相关性分析Y=-0.010 68*X +1.467，RCEXP与FEV1/FVC%呈负相关（图8）；RCEXP与FEV1%、FEF25%、FEF50%、FEF75%均无相关性。

图8 RCEXP和FEV1/FVC%相关性分析Fig.8 RCEXP and FEV1/FVC%correlation analysis

3 讨论

RCEXP是肺部单位充满或排空所需时间的参数，本研究评估了不同程度气道阻塞程度的RCEXP差异，并且分析了不同性别、年龄和身高RCEXP的差异性。

既往研究发现RCEXP没有明显性别差异［6］，本研究显示女童RCEXP显著小于男童。研究发现男童哮喘发病率高于女童，可能与不同性别儿童性激素结合球蛋白及性激素水平差异有关［9-11］，哮喘患儿通常存在不同程度的气道阻塞，高气道阻力时肺需要更长的RCEXP，推测男童的气道阻力高于女童，女童RCEXP显著小于男童，这与本结果一致。研究表明青少年RCEXP随年龄的增长而增加［6］，这与本研究结果一致。推测可能是由于随着年龄的增长，支气管树的发育增长以及解剖无效腔的增多，使肺部单位充满或排空的时间延长，RCEXP随之延长。性别、年龄RCEXP的差异性可能与两个研究所采用的RCEXP计算公式不同有关，既往研究采用残气位以上某肺容积V 与该处流量V/的比值作为弦线时间常数，计算公式为：RCEXP=V/V/［6］。本研究所采用的RCEXP计算公式RCEXP=0.25FVC/（MEF50 -MEF25）。推测计算公式的不同也可能会导致最终的结果差异。此外，即使是健康的学龄期儿童受试者，其肺功能的测定也存在个体差异，受个人的努力程度及状态的影响，所以个体差异亦可能影响RCEXP最终的结果［12-13］。此外，肺功能参数亦受遗传、生理、营养、环境、心理、社会经济和种族等因素影响［14-15］，从而影响RCEXP。既往尚未进行儿童RCEXP不同身高的比较，本研究发现高身高组RCEXP显著于低身高组，提示身高亦是影响RCEXP的因素之一。

本研究发现6 ～14 岁儿童RCEXP大于0.476 s提示存在气道阻塞，既往研究显示成人RCEXP大于0.6 s 提示存在气道阻塞［2］，本研究发现RCEXP提示儿童气道阻塞的cutoff 值为0.436 s，小于成人RCEXP（0.6 s），与既往研究表明青少年RCEXP随年龄的增长而增加相一致［6］，考虑可能与儿童肺部正处于生长发育阶段，其肺阻力和顺应性与成人存在差异有关［16］。此外，本研究显示RCEXP评估气道阻塞的效能高于FEV1%，劣于FEF75%。提示在FEV1/FVC%小于92%的前提下，临床医师评估气道是否阻塞时建议参考FEF75%，其次是RCEXP，而参考FEV1%意义有限。

RCEXP是肺部单位充满或排空所需时间的参数，高气道阻力时肺需要更长的RCEXP［17-18］。RCEXP由肺的生理因素R、C 决定，因此R 和C 可直接影响RCEXP。RCEXP随R 和C 增加而增加［19］，因为生理情况下气道阻力80%以上在直径大于2 mm 的支气管和气管，不足20%位于直径小于2 mm 的外周小气道［20］，推测大气道阻塞时的RCEXP值较小气道阻塞时大，本研究发现学龄期儿童大气道阻塞的RCEXP为0.575 s，大于小气道阻塞的0.434 s。

学龄期儿童RCEXP与FEV1/FVC%呈负相关，与FEV1%、FEF25%、FEF50%、FEF75%均不相关，提示FEV1/FVC%越小、RCEXP越大，气道阻塞越明显。IKEDA 等［2］研究了日本一家医院777 例常规手术前行肺功能检查的数据，发现成人RCEXP与FEV1/FVC%密切负相关，与FEF75%的关联较少，这与本研究结果一致。但IKEDA 等［2］研究发现RCEXP与FEF50%中等相关，这与本研究结果不一致，考虑可能与研究对象不同相关，既往的研究是针对成人进行的，而本研究是针对学龄期儿童进行的。研究表明健康成年人、慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）患者与急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）患者的RCEXP显著不同［21］。所以本研究计划进一步探究儿童不同疾病的RCEXP，以及哮喘儿童在疾病的不同时期、急性发作期不同的严重程度的RCEXP的变化。研究显示在诱导肺损伤模型中使用不同密度气体进行通气会改变RCEXP，与氮气、氦气混合物相比，在通气混合物中使用密度更高的六氟化硫可以增加气道阻力，延长肺损伤后的RCEXP［22］，推测哮喘患儿经过规范化治疗后RCEXP可能有相应的变化。RCEXP和FEV1/FEV6截断值哪个指标在评估阻塞性通气功能障碍中临床价值更高［23-24］，尚需要进一步研究。

本研究提出学龄期儿童RCEXP延长提示气道阻塞，RCEXP评估气道阻塞的效能优于FEV1%，RCEXP大于0.436 s、0.575 s、0.434 s 分别提示存在气道阻塞、大气道阻塞和小气道阻塞。