脉冲振荡肺功能测定慢性阻塞性肺疾病呼吸阻抗的临床应用*

李国栋 孙启亮 于文成

(1.泰山医学院附属泰山心医院呼吸内科，山东 泰安 271000； 2.青岛大学医学院附属医院 山东 青岛 266003)

目前肺功能测试已成为COPD诊断分级的标准[1]。脉冲振荡技术是近年来开展的一项新肺功能测定新技术,目前已被ERS正式接受且已经颁布了操作规程[2]。脉冲振荡技术作为肺功能测定新技术引进我国时间较短,在COPD方面与常规肺功能参数相关性分析多不全面，因此其临床应用及对测定结果的解释皆不成熟。近年研究表明呼吸阻抗是判断COPD患者气流受限的敏感指标[3]。我院应用脉冲振荡法测定COPD患者的呼吸阻抗,并与常规肺功能进行比较,探讨其临床应用价值,现报告如下。

1 资料与方法

1.1仪 器

肺功能仪(Mastercreen plus，德国Jaeger公司)

1.2 对 象

COPD组:2006年3月-2009年3月,我院门诊和住院的COPD患者172例,男123例,女49例;平均年龄(61.57±12.06)岁,均符合中华医学会呼吸病分会COPD的诊断标准[1]。严重程度分级:COPDⅠ级(轻度)15例,COPDⅡ级(中度)72例,COPDⅢ级(重度)55例COPDⅣ级(极重度)30例。各组年龄、身高体重相比无显著性差异。健康对照组:60例,男37例,女23例,平均年龄(52.51±11.26)岁。选择标准:①中老年人无慢性心肺疾病史;②检查前1个月内无上呼吸道感染或急性支气管炎病史;③无特殊职业史;④体检心肺无异常。与COPD组相比年龄无显著性差异。

1.3 方 法

1.3.1常规肺功能检测方法：参数包括用力肺活量(FVC),第1s用力呼气容积(FEV1)、第1s用力呼气容积/用力肺活量百分比(FEV1/FVC%)、FEV1实测值/预计值(FEV1/Pre%)。

1.3.2IOS检测方法：参数指标包括测定共振频率(Fres),呼吸总阻抗(Zrs),5Hz时呼吸总阻抗(Z5)，总气道阻力R5，中心气道阻力R20，周边气道阻力(R5-R20)，5Hz时电抗(X5)，中心阻力(Rc),周边阻力(Rp)等。

1.3.3IOS和常规肺功能测定程序：所有受试者首先完成IOS测定，再进行常规肺功能测定，避免用力呼气造成气道紧张度改变进而影响IOS测定结果。

1.4 统计学处理

2 结 果

2.1 常规肺功能检测结果

COPD 各组与对照组比较, FVC、FEV1、FEV1/Pre%、FEV1/FVC%均明显降低,具有显著性差异(P<0.05);FEV1、FEV1/Pre%、FEV1/FVC%在COPD各组之间相比具有显著性差异(P<0.05)。见表1。

表1 COPD组和对照组常规肺功能比较

注：与对照组比较,*P<0.05；与COPDⅠ组比较，△P<0.05；与COPDⅡ组比较，#P<0.05;与COPDⅢ组比较，◇P<0.05

2.2IOS测定结果

2.2.1COPD各组与对照组比较，Fres、Z5、R5、R20、R5-R20、Rp明显升高(P<0.05)，Z5、R5、R5-R20、Rp随病情加重而逐渐升高，与对照组比较具有显著性差异(P<0.05)，但其中仅有R5-R20在COPDⅠ-Ⅳ组各组间比较具有显著性差异(P<0.05)。COPD各组间与对照组比较，X5则明显下降，具有显著性差异(P<0.05)。见表2。

2.2.2IOS输出图形特点

对照组：频谱分析图显示R线成水平线，X线随频率递增而升高，两者始终在预计线附近；阻抗容积图呈浓密矮线团或重叠成平滑直线无气体陷闭环；结构参数图中心和周边气道未出现较大红三角；微分均值图呼气末和吸气末阻力值及电抗值接近，红蓝点重叠。

COPD组IOS输出图形结果见表3。

2.3 COPD组IOS参数与肺通气功能参数相关性分析

IOS参数Fres、Z5、R5、R5-R20及Rp与常规肺功能指标FEV1/pre%、FEV1/FVC%呈显著负相关(P<0.05)，R20与FEV1/pre%、FEV1/FVC%无相关性，X5则与FEV1/pre%、FEV1/FVC%呈显著负相关(P<0.05)。见表4。

表2 COPD组和对照组IOS测定结果比较

注：与对照组比较,*P<0.05；与COPDⅠ组比较，△P<0.05；与COPDⅡ组比较，#P<0.05;与COPDⅢ组比较，◇P<0.05

表3 COPD组IOS输出图形特征

注：健康对照组各参数结构几乎保持不变。

表4 COPD组IOS指标与常规肺功能参数相关性分析 (r)

注：*P<0.05

3 讨 论

慢性阻塞性肺疾病的主要特征是不完全可逆的气流受限,并进行性发展，肺功能检查是判断气流受限增高且重复性好的客观指标。目前肺功能测试已成为COPD诊断分级的标准[1]。常规肺功能测量都是以受试者的呼吸系统作为信号源,所以必须让受试者很好的配合,必须在受试者正确用力呼气的条件下才能获得可信的结果。作为本研究中所使用的IOS肺功能仪所依据的原理的脉冲振荡法是在强迫振荡技术基础上发展起来的一种肺功能测定的新方法[4]。而进行IOS检测时，无需病人努力配合，只是平静呼吸即可准确检查出来；IOS可具体分析是中心气道阻力还是周边气道阻力的变化，扩展了肺功能的应用范围。FEV1直接评估呼气容量,而IOS则不控制肺容量改变而测量阻力和顺应性[5].IOS测量的阻力R不仅包括气道阻力,还包括胸壁和肺组织的阻力。FEV1和R的变化关系呈曲线相关,当 FEV1从预计值100%降至90%时，R5和R10变化幅度较大;当FEV1从预计值90%降至80%时,R5和R10变化幅度较小[6]。上述现象表明FEV1和R反映气道阻塞的不同层面、部位和病理生理特性,FEV1和气流受限相关,R与气道内径相关,且IOS更易发现早期气道阻塞。

近年来研究表明呼吸阻抗是判断COPD患者气流受限的敏感指标[3]。我们通过对172例COPD患者及60例健康中老年受试者进行IOS及常规肺功能检查对比研究，结果显示COPD各组与对照组比较，Fres、Z5、R5、R20、R5-R20明显升高，Z5、R5、R5-R20且有随病情加重而逐渐升高，X5则明显下降，说明COPD 患者具有明显的周围气道阻塞及周边弹性阻力明显降低，肺顺应性下降。这与 COPD 的特征是慢性气流阻塞这一定义相符,提示IOS参数可以反映气流受限程度。本研究结果表明COPD患者IOS输出图形呈特征性改变，进一步表明IOS法较好地全面反映慢性阻塞性肺部疾病呼吸生理的改变：即气道总阻力增高，周边小气道阻力增高为主，呼气阻力增高明显，同时外周肺组织过度充气，气道闭陷，肺顺应性降低。国外Wouters[7]报道，Fres是IOS肺功能检查中诊断COPD较为敏感的指标。本研究进行IOS指标与常规肺功能指标相关性分析结果说明气道阻力越大，外周肺组织过度充气及气道闭陷越严重，则气流受限越严重。Fres与FEV1/pre%、FEV1/FVC%相关性较强，相关系数分别为-0.65、-0.64,其次是X5,相关系数分别为0.50、0.59,说明用Fres、X5完全能够反映COPD患者气道阻塞、气体流速受限的情况。Fres可以作为IOS肺功能检查中诊断COPD较为敏感的指标。

IOS检测可反映COPD患者气道阻塞程度、评估其气道阻塞部位及严重程度，与常规肺功能检测结合可为COPD诊断提供依据，具有重要的的临床应用价值；Fres是IOS肺功能检查中诊断COPD较为敏感的指标。脉冲振荡技术作为一项肺功能测定新技术，各项指标的临床意义及病理状态下的变化还需深入研究，脉冲振荡技术所使用的频谱参数的预计值是根据欧洲人测定数据制定的，国内己有学者开展建立适合中国人的各项参数的预计值的研究工作[8]，但目前还缺乏统一的诊断标准。

[1] 中华医学会呼吸病学分会.慢性阻塞性肺疾病诊治指南(2007年修订版)[J].中华结核和呼吸杂志,2007,30(1):8-17。

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[3] Vink GR, Arets HG, van der laag, et al. Impulse oscillometry: a measure for airwayobstruction[J].Pediatr Pulmonol, 2003, 35(3) 214-219.

[4] Muller E, Vogel. Modeiling and parameter estimation of the respiratory system using oscillatory impedance curve[J].Bull Eur Physiopathol Resp, 1981:17:10-17.

[5] Borrill ZL,Houghton CM, Woodcock AA ,et al.Measuring bronchodliatoin in COPD clinical trials[J].British Journa lofCilnica lPharmacoolgy, 2005, 59 :379-384.

[6] Vink GR,Arets HG,van der Laag [J],et al.Impulse oscillometry: a measure for airway pbstruction[J].Pediatr Pulmonol,2003,35:214-219.

[7] Wouters EF，Polko AH，Schouten ICI，el al. Contribution of impedance measurement of the resplmtor system to bronchial challenge test[J].Asthma,1988,25:259-267.

[8] 吴剑容,陈德芳,官文芳, 等. 健康人脉冲振荡肺功能测定正常值范围探讨.医药论坛杂志,2007,28(23):101-102