支氣管哮喘和慢性阻塞性肺疾病氣流受限部位的差異

朱時寶 朱 毅

支氣管哮喘和慢性阻塞性肺疾病氣流受限部位的差異

朱時寶1朱 毅2

目的用常規(guī)肺功能和脈沖振蕩肺功能(IOS)評價支氣管哮喘和慢性阻塞性肺疾病(COPD)氣流受限特點的異同。方法按時間順序選取在門診同時行常規(guī)肺功能檢查和IOS肺功能檢查的患者183例，包括43例確診的COPD患者(COPD組)、64例哮喘患者(哮喘組)和76例肺功能在正常范圍的對照者(對照組)。比較三組各項肺功能參數(shù)的差異。常規(guī)肺功能參數(shù)包括第1 s用力呼氣容積(FEV1)、用力肺活量(FVC)、FEV1/FVC、峰流速(PEF)、最大呼氣中期流量(MMEF 75/25)；IOS肺功能參數(shù)包括5 Hz、10 Hz、20 Hz振蕩頻率時測得的黏性阻力R5(總阻力)、R10(中近端阻力)、R20(近端阻力)；R5-R20(中遠端氣道阻力)；R10-R20(中間氣道阻力)和R5-R10(遠端氣道阻力)。結果常規(guī)肺功能參數(shù)，F(xiàn)EV1、FEV1/FVC和MMEF 75/25均以COPD組最低，哮喘組其次，對照組最高，三組之間均有顯著性差異(P<0.05)。IOS肺功能顯示，三組近端氣道阻力R20無顯著性差異，但氣道總阻力R5，COPD組136.1±55.7和哮喘組134.1±42.6顯著高于對照組117.6±40.9(P<0.05)。COPD患者遠端氣道阻力R5-R10 8.5±6.3顯著高于哮喘患者6.2±4.7(P<0.05)；但在中間氣道阻力R10-R20方面，哮喘患者0.6±0.4高于COPD患者0.4±0.4(P<0.05)。結論COPD患者較哮喘患者具有更嚴重的氣流受限。通過IOS肺功能進一步發(fā)現(xiàn)，COPD患者氣道阻力增加主要發(fā)生在遠端氣道，而哮喘患者除了遠端氣道阻力增加之外，還兼有上游氣道的阻力增加。

支氣管哮喘； 肺疾病，慢性阻塞性； 脈沖振蕩肺功能； 氣流受限

支氣管哮喘和慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)均為氣道非特異性炎癥所致的氣流受限性疾病?！叭蛳乐蝿?chuàng)議”(GINA)和“慢性阻塞性肺疾病全球防治創(chuàng)議”(GOLD)認為，哮喘的氣流受限是可逆性的，而COPD則為不完全可逆性的，但并未指出二者氣流受限有何不同[1]。文獻中探討有關二者氣流受限差異的文章也較少。由于哮喘的臨床表現(xiàn)為反復出現(xiàn)的氣喘伴哮鳴音，而COPD患者的氣喘癥狀，除慢性喘息性支氣管炎以外多不伴哮鳴音，所以兩者的氣流受限的特點可能存在區(qū)別。脈沖振蕩肺功能(impulse oscillation system，IOS)的特點為可以較直觀地顯示氣道狹窄的部位，因此可利用這一特點，尋找哮喘和COPD氣流受限方面的異同，并比較IOS肺功能與常規(guī)肺功能在此類研究上的差異[2-3]。

資料與方法

一、 臨床資料

按時間順序選擇2012年間在本院門診同時進行常規(guī)肺功能和IOS肺功能檢測的患者183例。肺功能測定發(fā)現(xiàn)符合COPD肺功能診斷標準的患者43例(COPD組)，哮喘患者64例(哮喘組)和病史及肺功能檢查均無COPD和哮喘表現(xiàn)的患者76例(對照組)。

二、研究方法

1. 儀器設備：設備采用德國Jeager公司生產(chǎn)的肺功能儀和Master Screen IOS肺功能儀。操作者為專業(yè)的肺功能室工作人員。在IOS肺功能測定時，受試者測定時取坐位，緊含咬嘴，使用鼻夾防止漏氣；頭稍上抬，保持呼吸道開放。雙手輕按面頰，防止面頰隨脈沖振動。平靜呼吸1 min，由電腦自動生成數(shù)據(jù)[4]。

2.觀察指標：比較三組患者常規(guī)肺功能和IOS肺功能參數(shù)的差異。常規(guī)肺功能參數(shù)包括第1 s用力呼氣容積(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)、最大呼氣中期流量(maximal midexpiratory flow 75/25, MMEF 75/25)，以上數(shù)據(jù)除FEV1/FVC外均用實測值占預計值的百分比表示。IOS肺功能參數(shù)包括5 Hz、10 Hz、20 Hz振蕩頻率時實測的黏性阻力R5(總阻力)、R10(中近端阻力)、R20(近端阻力)(均以實測值占預計值的百分比表示)；R5-R20(中遠端氣道阻力，以R5實測值-R20實測值占R5預計值-R20預計值的比值表示，下同)；R10-R20(中間氣道阻力)；R5-R10(遠端氣道阻力)[5-8]，見圖1。

圖1 IOS肺功能參數(shù)R20、R5-R20、R10-R20、R5-R10所表示的氣道相對位置

三、統(tǒng)計學方法

結 果

一、常規(guī)肺功能比較結果

對照組VC(88.9±15.8)、FVC(90.7±16.4)和PEF(90.3±22.4)顯著高于COPD組VC(72.3±16.4)、FVC(73.9±17.3)、PEF(51.5±21.4)和哮喘組 VC(76.2±16.1)、FVC(77.2±16.8)、PEF(59.8±22.7)(P<0.05)；COPD組和哮喘組在VC、FVC和PEF方面無顯著性差異(P>0.05)。FEV1、FEV1/FVC和MMEF 75/25均以COPD組(分別為54.7±17.6、57.1±9.4和22.0±9.7)最低，哮喘組(分別為64.1±17.2、68.0±11.5和33.5±15.1)其次，對照組(分別為90.1±14.2、81.2±6.5和69.8±20.0)最高，三組之間均有顯著性差異(P<0.05)。

二、IOS肺功能比較結果

對照組氣道總阻力R5(117.6±40.9)和中遠端氣道阻力R5-R20(2.3±1.4)顯著低于COPD組R5(136.1±55.7)和R5-R20(3.7±2.5)，亦低于哮喘組R5(134.1±42.6)和R5-R20(3.3±2.1)(P<0.05)，后兩者之間無顯著性差異(P>0.05)。R10、R20在三組之間均無顯著性差異(P>0.05)。

在遠端氣道阻力R5-R10方面，COPD組(8.5±6.3)最高，哮喘組(6.2±4.7)其次，對照組(4.1±3.2)最低，三組之間差異均具有顯著性(P<0.05)。中間氣道阻力(R10-R20)方面，哮喘組(0.6±0.4)顯著高于COPD組(0.4±0.4)和對照組(0.4±0.4)(P<0.05)，COPD組和對照組之間無顯著性差異(P>0.05)，見圖2、3。

圖2 COPD組、哮喘組和對照組遠端氣道阻力R5-R10比較

圖3 COPD組、哮喘組和對照組中間氣道阻力R10-R20比較

討 論

COPD和支氣管哮喘同屬氣流阻塞性疾病，在病因、診斷和治療上存在相似之處。但對于兩者在病理生理方面的不同，特別是氣流阻塞特點上的差異，并未有深入研究。臨床發(fā)現(xiàn)，COPD和哮喘在體征上存在不同。哮喘急性發(fā)作患者多可聞及哮鳴音，AECOPD盡管可有嚴重的氣流阻塞甚至Ⅱ型呼吸衰竭，但少有哮鳴音聞及。猜測COPD患者氣流受限部位位于遠端氣道，雖阻塞嚴重但由于氣流速度緩慢而少有哮鳴音聞及，而哮喘氣流受限部位包括口徑較大的氣道，氣流速度較快因此哮鳴音明顯[9]。但該觀點在常規(guī)肺功能方面支持的依據(jù)不多。故本研究嘗試從常規(guī)肺功能和IOS肺功能兩個方面，對該假設進行驗證。

從常規(guī)肺功能結果看，COPD組FEV1明顯低于哮喘組。MMEF75/25屬于低肺容量位的流量，流量下降反映了小氣道的阻塞程度。有時FEV1、FEV1/FVC正常者，MMEF75/25即可低于正常。所以MMEF 75/25是較FEV1更敏感的小氣道阻力參數(shù)。同樣，COPD組的MMEF 75/25顯著低于哮喘組。所以，可以認為本研究中COPD患者的小氣道阻塞程度大于哮喘組。PEF和FEV1的意義在于哮喘和COPD之間有所不同。在哮喘患者，PEF和FEV1的相關性良好。PEF可作為FEV1的替代指標。但由于在COPD患者中氣道塌陷的程度不一致，所以PEF與FEV1的相關性不佳，PEF在COPD中的意義也有限。在COPD中，PEF往往會低估氣流的阻塞程度。本研究也顯示，雖然PEF在COPD中低于哮喘組，但在兩組中PEF并無顯著性差異。但是，常規(guī)肺功能并不能對二者的氣流受限部位作進一步的分析。

IOS可以作為常規(guī)肺功能的補充[10-13]。根據(jù)IOS肺功能的特點，可將氣道阻力分為近端氣道(R20)、中間氣道(R10-R20)、中遠端氣道(R5-R20)和遠端氣道(R5-R10)四部分。在遠端氣道阻力方面，COPD組高于哮喘組。這與常規(guī)肺功能COPD小氣道阻力大于哮喘是一致的。但在中遠端氣道R5-R20方面，雖然COPD組和哮喘組均顯著大于對照組，且COPD組有大于哮喘組的傾向，但COPD組和哮喘組之間并無顯著性差異。說明哮喘的中間氣道阻力可能超越了COPD。直接比較中間氣道阻力R10-R20，證實了在該部位哮喘組阻力高于COPD組，差異具有顯著性。而COPD患者的中間氣道阻力與對照相比無顯著差異，即COPD的病理改變并未影響到這一級支氣管的內(nèi)徑。而在近端氣道阻力R20方面，三組之間均無顯著性差異[14]。文獻中對于哮喘患者R20是否增高存在不同結論，但部分文獻報道哮喘患者R20增高，可能與哮喘的病情相關，因為較嚴重的哮喘患者，氣道水腫及痙攣有可能累及氣道近端，造成R20上升；同時儀器設備的差異也可能是造成這種升高的另一個因素[15-18]。

在本研究順序選擇的患者中，COPD患者的氣道阻力總體上高于哮喘患者。IOS肺功能可以按照氣道口徑的不同，分別比較COPD和哮喘在大、中、小氣道層面阻力的差異。結果說明，哮喘的氣道總阻力的構成是遠端氣道+中間氣道，而COPD的氣道總阻力基本由遠端氣道阻力構成[10，19]。這一結果較好地解釋了為什么哮喘患者可聞及哮鳴音，而COPD患者盡管阻塞十分嚴重，一般不能聽到哮鳴音的原因：即哮喘患者的呼出氣流在到達中間氣道時氣流速度相對較快，同時又遇到了足以產(chǎn)生哮鳴音的狹窄；而COPD患者的呼出氣流在到達中間氣道時流速已經(jīng)減慢，同時該處氣道結構又無明顯狹窄之故。當然，哮喘患者中間氣道狹窄的原因除了氣道平滑肌痙攣以外，還包括氣道黏膜水腫、感染、痰栓形成等急性發(fā)作期常見的病理生理現(xiàn)象。本研究由于病例數(shù)量的原因，沒有就哮喘患者處于發(fā)作期或臨床緩解期進行分組，因此臨床癥狀穩(wěn)定的哮喘患者是否仍存在有中間氣道阻力增加的現(xiàn)象，值得進一步探討。

目前診斷哮喘和COPD主要利用它們在氣流受限上可逆性的差異，而IOS肺功能理論上在一次測定中即可根據(jù)R10-R20獲得鑒別哮喘和COPD的信息。然而不同疾病部分數(shù)據(jù)相互重疊的現(xiàn)象仍是制約其臨床應用的主要因素。就同一位患者而言，R10-R20還可作為中間氣道阻力經(jīng)治療后變化的直觀參數(shù)。此外，干粉吸入劑作為COPD和哮喘的主要治療藥物，其在氣道內(nèi)的沉降也受到顆粒大小的影響。目前，哮喘和COPD的干粉式吸入劑是通用的，在氣道內(nèi)的沉降并無側重。但是COPD患者需要解除遠端氣道的阻塞，而哮喘患者除了需要解除遠端氣道阻塞外，還需要減輕口徑較大的上游氣道的阻塞。因此就COPD而言，理想的藥物顆粒大小應使其主要沉降在遠端氣道，而哮喘的藥物顆粒大小需要同時滿足在遠端及其上游氣道的沉降[20-21]。因此哮喘和COPD不同的流體力學特點，將可能有助于高針對性的吸入劑型藥物的研發(fā)。

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(本文編輯：黃紅稷)

朱時寶，朱 毅. 支氣管哮喘和慢性阻塞性肺疾病氣流受限部位的差異[J/CD]. 中華肺部疾病雜志： 電子版， 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 江蘇贛榆人民醫(yī)院呼吸科2210029 南京醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院呼吸科

朱 毅， Email: zhuyi2000@hotmail.com

R563

A

2014-02-17)