以嬰幼兒體積描記儀建立的足月新生兒肺功能參數(shù)正常值

蔣高立 張曉波 錢莉玲 陳 超 王傳凱 萬成宙 王立波

新生兒期是特殊的生長發(fā)育階段，亦是呼吸系統(tǒng)疾病的高發(fā)期，新生兒肺功能檢查是鑒定呼吸系統(tǒng)成熟度、揭示其生長發(fā)育規(guī)律以及研究呼吸系統(tǒng)疾病不可或缺的手段［1］，準確評估新生兒期肺的發(fā)育情況，有利于臨床診治。嬰幼兒體積描記( 簡稱體描) 儀能全面測定體長≤90 cm 兒童的功能殘氣量( FRC) 、氣道阻力( Raw) 和潮氣呼吸參數(shù)，可有效評估肺和氣道的發(fā)育及阻塞情況。國外有關FRC、Raw 及潮氣呼吸參數(shù)的正常值研究主要是利用舊型肺功能儀( 氦稀釋法或氮洗脫法、單阻斷法) 測得［2～4］，或是適合嬰幼兒的參考值或預計值公式［5，6］。目前國內尚無適合新生兒的新型體描儀測得的肺功能正常值，給臨床評估帶來較大困難，且國外的肺功能參數(shù)正常值是否適合我國新生兒有待進一步驗證。因此，嘗試建立中國新生兒肺功能正常值和影響因素是本文重點報告的內容。

1 方法

1.1 研究設計 本研究是上海市科學技術委員會課題的一部分，本文旨在建立新生兒肺功能參數(shù)正常值。研究獲得了復旦大學附屬兒科醫(yī)院( 我院) 倫理委員會審批。在我院新生兒科，2 名課題組呼吸科醫(yī)生負責研究對象的評估、入組與病史收集；1 名肺功能檢查技師嚴格按照美國胸科協(xié)會( ATS) 和歐洲呼吸協(xié)會( ERS) 頒布的關于體描測試儀器和操作方法的指南［7，8］進行肺功能檢測。根據(jù)出院病史和測試結果剔除可能影響正常呼吸生理功能的數(shù)據(jù)。

1.2 體描檢測前納入標準 同時滿足以下條件者：①足月順產兒(37 周≤胎齡＜42 周) ； ②2 500 g≤出生體重≤4 000 g；③單胎；④生命體征平穩(wěn)；⑤無產傷及宮內窘迫史；⑥1 min 和5 min Apgar 評分≥7 分；⑦母孕期無吸煙史且無心肺疾??；⑧測試前6 h 內未使用腎上腺皮質激素和支氣管擴張劑等藥物。

1.3 體描檢測前排除標準 具備以下任意1 項者：①先天畸形：如多指( 趾) 、外生殖器畸形和頭面部畸形等；②試管嬰兒；③母親有艾滋病、梅毒、淋病、肝炎或糖尿病等病史；④產前診斷為唐氏綜合征、18-三體綜合征、神經管缺陷和家族遺傳病患兒。

1.4 體描檢測后剔除數(shù)據(jù)標準 ①體描檢測后3 d 內出院病史記錄顯示血常規(guī)異常［9］； ②體描檢測后2 周內出院病史記錄顯示急性呼吸道感染，胸腹X 線片提示氣腹征、皮下氣腫或脊柱畸形，敗血癥，心肌損害，G6PD 缺乏，膽道閉鎖，超聲心動圖檢查異常者，染色體異常，系統(tǒng)性疾病，新生兒篩查結果異常( 甲狀腺功能減低、苯丙酮尿癥等遺傳代謝性疾病) ；③測試結果不符合ATS 和ERS 嬰幼兒體描測試儀器和操作質控標準［7，8］：未能完成潮氣呼吸測定者、潮氣量( VT) 或FRC 的變異系數(shù)＞10%、特殊有效氣道阻力( sReff) 變異系數(shù)＞30%。

1.5 體描測試 采用耶格公司生產的體描儀( Master-ScreenTM BabyBody Plethysmograph，CareFusion，H?chberg，德國) 。測試前儀器進行環(huán)境、容量校準，操作時間在新生兒進食后0.5 ～2 h，無腹脹，處于藥物鎮(zhèn)靜( 口服水合氯醛30 ～50 mg·kg-1) 睡眠中，仰臥于體描箱中，清除鼻咽部分泌物，頸部稍向后伸展，使呼吸道通暢，衣物寬松，面罩扣于新生兒口鼻上，不漏氣，記錄出生年月、性別、身高、體重后依次測量潮氣呼吸、Raw 和FRC［10］。每次測試采集5 組數(shù)據(jù)，VT 和FRC 每兩組數(shù)據(jù)的差異控制在0 ～10%，sReff 每兩組數(shù)據(jù)的差異控制在0 ～30%，手動剔除使變異系數(shù)＞10%或30%的組值，由電腦自動取剩余組數(shù)據(jù)的均值［6］。

1.6 測量指標 ①潮氣呼吸參數(shù)： VT，公斤體重潮氣量( VT/kg) ，呼吸頻率( RR) ，吸氣時間( Ti) ，呼氣時間( Te) ，吸呼比( Ti/Te) ，潮氣呼氣峰流速( PTEF) ，25%、50% 和75%潮氣量時的潮氣呼氣流速( TEF25，50，75) ，達峰時間比( TPTEF % TE) ，達峰容積比( VPTEF%VE) ，潮氣呼吸流速-容量 環(huán)( TBFV) ； ②FRC 和Raw 參 數(shù)： 體 描 法FRC( FRCP) ，公斤 體重FRC ( FRCP/kg) ，Reff，sReff，F(xiàn)RCP環(huán)( Pmo-VB環(huán)) ，sReff 環(huán)( F-VB環(huán)) 。

1.7 分組 分為1 ～7 d、～14 d、～21 d 和～28 d 日齡組。

1.8 影響新生兒肺功能因素 檢索相關文獻［1～6］提示肺功能影響因素主要為，體重、身高、年齡、性別、胎齡和出生體重。鑒于本研究為嬰幼兒肺功能正常值的系列研究，正在收集嬰幼兒相關數(shù)據(jù)，BMI 與體重和身高關系密切，因此本研究也嘗試BMI 作為影響因素進行分析。

1.9 統(tǒng)計學分析 采用SPSS 17.0 軟件進行統(tǒng)計分析。正態(tài)分布的計量資料采用x±s表示，非正態(tài)分布的計量資料采用中位數(shù)( P25，P75) 表示，計數(shù)資料采用百分比進行描述。計量資料經正態(tài)性、方差齊性檢驗后，當資料符合正態(tài)分布并滿足方差齊性時，兩組比較采用獨立樣本的t 檢驗，多組比較采用方差分析； 否則選用非參數(shù)秩和檢驗方法，兩組比較采用Mann-whitney U 檢驗，多組比較采用Kruskal-Wallis H 檢驗。計數(shù)資料兩組比較采用χ2檢驗或Fisher 精確概率法。采用LMS 軟件與Excel 2010 軟件聯(lián)合，以偏度-中位數(shù)-變異系數(shù)法( LMS)［11，12］繪制主要參數(shù)的百分位數(shù)圖。擬定VT、TEF25、FRCP、Reff 的LMS 百分位數(shù)曲線時L、M、S 的取值均為2∶4∶2。

2 結果

2.1 一般情況 2012 年1 月至2013 年6 月，符合本文體描檢測前納入和排除標準有406 例住院新生兒，圖1 顯示，依據(jù)體描檢測后剔除數(shù)據(jù)標準進入本文分析的新生兒為211 例，均順利完成了潮氣呼吸測試；9 例由于鎮(zhèn)靜操作中早醒、6 例測試結果不符合質控標準，196 例完成了Raw 和FRC 的測定。

進入本文分析的211 例新生兒，男127 例，女84 例，平均胎齡為(38.8 ±1.2) 周，出生體重為(3.33 ±0.37) kg，純母乳喂養(yǎng)22 例( 10.4%) ，配方奶粉喂養(yǎng)60 例( 28.5%) ，混合喂養(yǎng)129 例( 61. 1%) ，有家庭吸煙環(huán)境84 例(39.8%) ，母親有特應性疾病史14 例( 6.6%) ，家庭成員有特應性疾病史75 例( 35.5%) 。各年齡組性別構成、胎齡和出生體重等差異無統(tǒng)計學意義，但測試時的日齡、體重、身長等指標的比較差異有統(tǒng)計學意義( 表1) 。

2.2 肺功能參數(shù)值 肺功能檢測結果如表2 所示，新生兒期氣道阻力參數(shù)的波動范圍較大，Reff 最大值是最小值的9 倍。VT 波動于17.2 ～37.4 mL，經體重校正后，VT/kg 波動于6 ～11 mL·kg-1。隨日齡增加，新生兒的FRCP、VT、TEF50和TEF25差異有統(tǒng)計學意義( P 均＜0.05) ； PTEF、TEF75等雖有遞增趨勢，但差異無統(tǒng)計學意義( P 均＞0.05) ；TPTEF/TE 、VPTEF/VE 、FRCP/kg 和VT/kg 隨日齡的增長無明顯變化；sReff 和Reff/kg 隨日齡增加而遞減，差異有統(tǒng)計學意義( P 均＜0.05) 。

新生兒各日齡組間PTEF/FRCP和PTEF/VT 差異無統(tǒng)計學意義。PTEF/TEF25隨日齡的增加而降低；TEF25隨日齡的增加差異有統(tǒng)計學意義，而PTEF 差異無統(tǒng)計學意義。進一步兩兩比較發(fā)現(xiàn)，1 ～7 d 與～28 d 日齡組FRCP、VT、TEF50、TEF25、sReff、Reff 和Reff/kg 等參數(shù)差異均有統(tǒng)計學意義( P 分別為0.019、0.005、0.032、0.024、0.046、0.023、0.004) ，而其余日齡組間的差異無統(tǒng)計學意義。

表1 各日齡組基礎情況比較Tab 1 Demographics of different age groups( x±s)

表1 各日齡組基礎情況比較Tab 1 Demographics of different age groups( x±s)

Length/cm 1 -7 d ( n=76) 38(50.0) 38.9 ±1.2 3.36 ±0.32 5.4 ±1.3 3.30 ±0.36 Groups Male，n( %)Gestational age/weeks Birth weight/kg Age/days Weight/kg 52.4 ±2.0 52.8 ±1.9-21 d ( n=35) 25(71.4) 38.6 ±1.3 3.24 ±0.36 17.4 ±1.8 3.56 ±0.41 53.5 ±2.1-14 d ( n=79)51(63.7)38.8 ±1.2 3.37 ±0.40 10.9 ±1.9 3.37 ±0.42 53.8 ±1.6 F/χ2 5.755 1.004 1.788 836.8 7.508 4.495-28 d ( n=20)13(65.0)38.8 ±1.0 3.22 ±0.40 24.9 ±2.3 3.69 ±0.40 P 0.124 0.317 0.151＜0.000 1＜0.000 1 0.004

表2 肺功能檢測結果［，Median( P25， ］Tab 2 Lung function results［，Median( P25， ］

表2 肺功能檢測結果［，Median( P25， ］Tab 2 Lung function results［，Median( P25， ］

2.3 TBFV 環(huán)、FRCP環(huán)和sReff 環(huán) 圖2 顯示，正常新生兒TBFV 環(huán)呈橢圓形，F(xiàn)RCP環(huán)由多條斜率直線圍繞標準斜率直線縱向垂直走行； sReff 環(huán)呈與橫軸垂直的“細長葉子形”，曲線平滑對稱。

2.4 肺功能的影響因素 表3 顯示，身長、BMI、體重和日齡為影響肺功能的主要因素，r 均＜0.5，新生兒期肺功能隨身長、BMI、體重和日齡的變化幅度不大，肺發(fā)育相對體格發(fā)育緩慢。男嬰的FRCP稍高于女嬰，Raw 與日齡、胎齡負相關，VT 與GA、BW 正相關( 表3) 。多因素回歸分析結果顯示僅體重是FRCP、VT、TEF25的影響因素( P 均＜0.05) ，年齡是Reff 的影響因素( P ＜0.05) 。VT、TEF25、FRCP隨身長、體重變化的百分位曲線和Reff 隨日齡變化的百分位曲線見圖3，可見FRC、VT 及TFE25隨體重的增長呈直線上升趨勢，F(xiàn)RC 的上升幅度較VT 和TFE25?。?FRC 隨身長增長的上升幅度也較小，VT 和TFE25隨身長增長呈弧形上升趨勢且升幅較為明顯； Reff 隨日齡的增長呈下降趨勢，但LMS 曲線不對稱，變異度較大。

圖2 TBFV 環(huán)、FRCP環(huán)和sReff 環(huán)Fig 2 The TBFV loops，F(xiàn)RC loops and resistance loops

表3 肺功能指標與身長、體重、年齡、性別、GA、BW 的相關性分析Tab 3 Univariate regression of predictors to lung function parameters

3 討論

新生兒肺功能測定，要充分考慮所選擇方法的精確性、敏感性及特異性，注意測定過程中的影響因素，如身長、體重、日齡、體位、睡眠狀態(tài)、呼吸頻率、操作方法和測定前所用藥物等，以防結果出現(xiàn)偏差［13］。體描儀在平靜自主呼吸狀態(tài)下測定肺功能，無需特殊配合，采集的信號較多，不但可以測定肺容量、呼吸力學參數(shù)，也可以測定通氣功能，檢測速度快，測值精確，重復性好，但有關體描的臨床應用國內報道甚少［14，15］，且國內尚無新生兒肺功能參數(shù)正常值的相關報道。因此，本研究結果可為應用嬰幼兒體描儀判斷新生兒肺疾病提供參考標準。

本研究結果表明，正常新生兒隨出生日齡的增加，肺泡逐漸發(fā)育，肺容積增加，故FRCP、VT 等反映肺容積的指標增大。成人的FRC 是由胸廓向外和肺向內的彈性回縮力的平衡位置決定，仰臥位時FRC 占成人總肺容積的30% ～35%，新生兒由于胸壁順應性高，F(xiàn)RCP較小，僅占總肺容積的10% ～15%［16］，所以FRCP是評估肺泡發(fā)育的重要參數(shù)。研究顯示早產兒、脊柱側彎、肥胖和支氣管發(fā)育不良( BPD)患兒的FRCP下降［1，14，17～19］，而喘息、囊性肺纖維化患兒的FRC 升高［15，20］。sReff 隨日齡降低，表明新生兒呼吸功能隨日齡增強。sReff 雖名曰特殊氣道阻力，但其真正定義為產生1 L·s-1呼吸流速所需要做的壓力-容積依賴性呼吸功，sReff 逐日減小，表明新生兒吸入1 L·s-1的氣流所需做的呼吸功逐日減少，呼吸效能提高。氣道管徑隨日齡的增加而增大，由于氣道阻力與管徑的4 次方成反比，因此Reff 隨日齡增加而降低，Reff/kg 的降低更為明顯，說明經體重校正后的氣道阻力更能準確敏感地反映氣道情況。PTEF/FRCP和PTEF/VT 在各日齡組間并無明顯差異，提示新生兒期肺容積的增長與呼吸流速的增長比例相當； 而PTEF/TEF25卻隨日齡降低，表明新生兒期小氣道的發(fā)育快于大氣道，而張皓等［21］發(fā)現(xiàn)嬰幼兒PTEF/FRCP和PTEF/VT 隨年齡增長而降低，肺容積的增長快于呼吸流速的增長，嬰幼兒期小氣道的發(fā)育同樣快于大氣道，這是新生兒與嬰幼兒肺發(fā)育的異同點。本研究將新生兒分為4 個日齡組加以比較，各日齡組肺功能的差異不顯著，提示新生兒期肺和氣道的發(fā)育較為緩慢，與預期分組目的存在距離。

正常新生兒TBFV 環(huán)呈橢圓形，呼氣高峰靠前，降支較傾斜，隨日齡增加，潮氣量增加，呼氣高峰后移，降支抬高，呼氣曲線漸趨光滑，TBFV 環(huán)增寬。FRCP環(huán)即口腔壓-體描箱容積變化圖( Pmo-VB圖) ，在正常新生兒是由多次有效呼吸的口腔壓變化值除以體描箱容積變化值，得到的多條斜率直線圍繞在標準斜率直線周圍形成。sReff 環(huán)即呼吸流速-體描箱容積變化圖( F-VB圖) ，在正常成人sReff 相對穩(wěn)定，sReff 環(huán)曲線光滑，呈與橫軸垂直的“長窄橢圓形”或“長窄葉子形”［10］，本研究測得的正常新生兒sReff 環(huán)與成人相似，呈光滑對稱的“細長葉子形”。

本研究顯示新生兒期肺功能與身長、體重和日齡有關，僅FRC 與性別有關( 男略高于女) ，這與劉璽誠等［1］、張皓等［21］研究結果一致。本研究首次探討了BMI 與新生兒肺功能的關系，發(fā)現(xiàn)肺容量和呼吸流速指標隨BMI 的增加而增大，但當BMI≥14 kg·m-2時肺容量和呼吸流速的增幅很小幾乎達到平臺期，提示肥胖者的肺容量及呼吸流速相對減小。此外，還發(fā)現(xiàn)Reff 僅與日齡相關，且百分位數(shù)曲線走勢不對稱，變異度較大，這與Nguyen 等［6］的研究結果一致，表明新生兒期氣道管徑的個體差異較大。肺功能指標與身長、體重、日齡的標準回歸系數(shù)r 均＜0.5，提示肺功能參數(shù)隨生長的變化幅度不大，而身長、體重隨日齡的增加而明顯增加( P 分別為0.004 和＜0.000 1) ，提示新生兒期肺和氣道的發(fā)育相對緩慢。本研究所測得211 例新生兒的FRCP低于McEvoy 等［17］所測得30 例正常新生兒FRCP的均值，(57.0 ±16.0) vs ( 91.0 ±19.4) mL，可能與種族差異、樣本的選擇偏倚和設備軟件的差異有關。

綜上，本研究初步揭示了中國正常新生兒肺功能發(fā)育的特點和隨日齡的變化范圍，為新生兒急救呼吸機參數(shù)的設置更新了理論數(shù)值，同時為早產兒、BPD 或先天性胸廓-肺畸形患兒的肺發(fā)育評估及呼吸系統(tǒng)疾病的診療提供參考值范圍。首次嘗試了用BMI 來衡量新生兒肺功能參數(shù)范圍，雖然新生兒期BMI 與肺功能的關聯(lián)性不及體重，但BMI 可能成為嬰幼兒肺功能的重要影響因素，也為本課題組正常嬰幼兒肺功能參數(shù)的研究提供了借鑒。本研究證實了體描儀能敏感地反映新生兒的肺發(fā)育，采用經典、準確的全身體積描記和潮氣呼吸環(huán)分析技術來全面評估嬰幼兒的肺功能，能夠在數(shù)分鐘內快速獲得測量參數(shù)。檢查方法安全、無需患兒主觀配合，值得臨床推廣應用。

[1]Liu GC (劉璽誠), Jiang ZF, Yuan XY. Pulmonary function testing of newborns. Natl Med J China(中華醫(yī)學雜志),1995,75(8)： 489-493

[2]Katier N, Uiterwaal CS, de Jong BM, et al. Passive respiratory mechanics measured during natural sleep in healthy term neonates and infants up to 8 weeks of life. Pediatr Pulmonol,2006,41(11)：1058-1064

[3]Fuchs O, Latzin P,Thamrin C, et al. Normative data for lung function and exhaled nitric oxide in unsedated healthy infants.Eur Respir J,2011,37(5)： 1208-1216

[4]Hoo AF, Dezateux C, Hanrahan JP, et al. Sex-specific prediction equations for Vmax(FRC) in infancy： a multicenter collaborative study. Am J Respir Crit Care Med,2002,165(8)：1084-1092

[5]Castile R, Filbrun D, Flucke R, et al. Adult-type pulmonary function tests in infants without respiratory disease. Pediatr Pulmonol,2000,30(3)：215-227

[6]Nguyen TT, Hoo AF, LumS, et al. New reference equations to improve interpretation of infant lung function. Pediatr Pulmonol,2013,48(4)： 370-380

[7]Stocks J, Godfrey S, Beardsmore C, et al. Plethysmographic measurements of lung volume and airway resistance. ERS/ATS Task Force on Standards for Infant Respiratory Function Testing. European Respiratory Society/American Thoracic Society. Eur Respir J,2001,17(2)： 302-312

[8]Frey U, Stocks J, Sly P, et al. Specification for signal processing and data handling used for infant pulmonary function testing. ERS/ATS Task Force on Standards for Infant Respiratory Function Testing. European Respiratory Society/American Thoracic Society. Eur Respir J,2000,16(5)：1016-1022

[9]邵肖梅, 葉鴻瑁, 邱小汕.實用新生兒科學,第4 版. 北京：人民衛(wèi)生出版社.2011,590-650

[10]Criee CP, Sorichter S, Smith HJ, et al. Body plethysmography--its principles and clinical use. Respir Med,2011,105(7)： 959-971

[11]Cole TJ. The LMS method for constructing normalized growth standards. Eur J Clin Nutr,1990,44(1)：45-60

[12]Cole TJ, Bellizzi MC, Flegal KM, et al. Establishing a standard definition for child overweight and obesity worldwide ：international survey. BMJ,2000,320(7244)：1240-1243

[13]Chen M (陳敏), He XL. Tidal breathing testing of newborns.J Med Res(醫(yī)學臨床研究),2007,24(12)：2142-2143

[14]Ding J (丁靜), Wu MS, Zhao DY, et al. Pulmonary function changes in scoliosis children evaluated by bodyplethysmography. Journal of Clinical Rehabilitative Tissue Engineering Research (中國組織工程研究與臨床康復),2011,15(48)：9051-9054

[15]Rao XC(饒小春), Jiao AX, Ma YY, et al. Pulmonary function changes of infants with bronchitis. J Shanxi Med Univ(山西醫(yī)科大學學報),2010,41 ( 12)：1080-1081

[16]Yuan XY(袁曉霞), Jiang ZF, Liu EC. Infant lung volume measurement and its clinic use. Natl Med J China(中華醫(yī)學雜志),1995,33(6)：381-383

[17]McEvoy C, Venigalla S, Schilling D, et al. Respiratory function in healthy late preterm infants delivered at 33-36 weeks of gestation. J Pediatr,2013,162(3)： 464-469

[18]Ruppel GL, Enright PL. Pulmonary function testing. Respir Care,2012,57(1)： 165-175

[19]Schmalisch G, Wilitzki S, Roehr CC, et al. Development of lung function in very low birth weight infants with or without bronchopulmonary dysplasia： longitudinal assessment during the first 15 months of corrected age. BMC Pediatr,2012,12： 37

[20]Hoo AF, Thia LP, Nguyen TT, et al. Lung function is abnormal in 3-month-old infants with cystic fibrosis diagnosed by newborn screening. Thorax,2012,67(10)：874-881

[21]Zhang H (張晧), Xiao XM, Zheng S, et al. Study on the reference values of tidal flow-volume loop in 1002 normal Chinese children under 4 years old. J Clin Pediatr(臨床兒科雜志),2006,24(6)：486-489