上海地區(qū)兒童脈沖振蕩肺功能預(yù)計(jì)值建立

吳巾紅 張 皓 董曉艷 黃劍峰 劉全華 潘春紅 沈 理 周小建

1.上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬上海兒童醫(yī)學(xué)中心呼吸科（上海 200127）；2.上海交通大學(xué)附屬上海兒童醫(yī)院呼吸科（上海 200040）；3.復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院呼吸科（上海 201102）；4.上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬新華醫(yī)院小兒呼吸科（上海 200092）；5.上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院（上海 200025）；6.上海交通大學(xué)附屬第一人民醫(yī)院兒科（上海 200080）

兒童呼吸系統(tǒng)疾病無(wú)論是發(fā)病率還是死亡率均在兒科各系統(tǒng)疾病中占第一位。肺功能是人體重要的呼吸生理指標(biāo)，與兒童的生長(zhǎng)發(fā)育、運(yùn)動(dòng)能力、呼吸系統(tǒng)疾病評(píng)估密切相關(guān)，在呼吸系統(tǒng)疾病的診斷和療效評(píng)估中發(fā)揮重要作用。脈沖振蕩（impulse oscillometry，IOS）肺功能檢查是近年來(lái)測(cè)定呼吸功能的新方法，無(wú)需患者特殊配合，具有操作簡(jiǎn)便、無(wú)創(chuàng)、重復(fù)性好、分析全面等特點(diǎn)，可提供多種呼吸生理參數(shù)，適合于3 歲及以上人群，尤其是老年人、兒童。肺功能的準(zhǔn)確評(píng)估關(guān)系到臨床醫(yī)師對(duì)疾病的診治。美國(guó)胸科學(xué)會(huì)（American Thoracic Society，ATS）和歐洲呼吸學(xué)會(huì)（European Respiratory Society，ERS）均明確指出，肺功能評(píng)價(jià)應(yīng)選擇同人種、同地區(qū)、同生活環(huán)境和年齡相仿人群的正常預(yù)計(jì)值作為參考，而預(yù)計(jì)值采用不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致對(duì)肺部疾病評(píng)估結(jié)果的差異[2-3]。目前中國(guó)兒童肺功能檢測(cè)采用的都是國(guó)外兒童的正常預(yù)計(jì)值，由于人種等的差異明顯影響了評(píng)估的準(zhǔn)確性。以上海兒童醫(yī)學(xué)中心為牽頭單位，聯(lián)合上海另外四家專科或綜合醫(yī)院兒科對(duì)上海地區(qū)746 例健康兒童進(jìn)行IOS 肺功能測(cè)定，旨在建立華東地區(qū)IOS 的正常參考值，以利于IOS 的臨床應(yīng)用和研究。

1 對(duì)象和方法

1.1 研究對(duì)象

選擇2017 年5 月至2019 年5 月在上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬上海兒童醫(yī)學(xué)中心、上海交通大學(xué)附屬上海市兒童醫(yī)院、上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬新華醫(yī)院、復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院、上海交通大學(xué)附屬第一人民醫(yī)院兒童保健科體檢或?qū)W校在校學(xué)生，年齡5～11歲健康的上海市戶籍兒童815名。事先獲得家長(zhǎng)知情同意，并填寫(xiě)相關(guān)表格。排除標(biāo)準(zhǔn)：①納入前4 周內(nèi)發(fā)生過(guò)呼吸道感染者；②伴有先天性心臟病及呼吸系統(tǒng)、神經(jīng)肌肉系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)等疾病者；③家族中有哮喘遺傳病史者；④不能配合完成脈沖振蕩肺功能檢測(cè)者；⑤肺通氣功能檢測(cè)異常者；⑥家庭中有吸煙者。本研究通過(guò)上海兒童醫(yī)學(xué)中心倫理委員會(huì)審核批準(zhǔn)（No.SCMCIRB-K2017007），各分中心沿用主研單位倫理。

1.2 方法

1.2.1 體格生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)量 對(duì)所有研究對(duì)象由專人進(jìn)行身高、體質(zhì)量測(cè)量。受檢者著襯衣或薄毛衣（空調(diào)房間），脫鞋。身高采用立式身高計(jì)測(cè)量，精確到0.1 cm；體質(zhì)量采用電子秤測(cè)量，精確到0.1 kg。同時(shí)記錄受檢者性別及出生日期。

1.2.2 肺功能測(cè)定 所有受檢兒童在體檢當(dāng)天進(jìn)行肺功能測(cè)試，同時(shí)檢測(cè)脈沖振蕩及肺通氣功能。若通氣功能異常，則脈沖數(shù)據(jù)不予采用。采用德國(guó)耶格公司MasterScreen IOS肺功能檢測(cè)儀，由受過(guò)培訓(xùn)的專人操作。測(cè)定方法參考ATS、ERS 和中國(guó)兒童肺功能檢測(cè)指南推薦的程序和標(biāo)準(zhǔn)[4-6]。具體操作：每次采集1分鐘數(shù)據(jù)，容積-時(shí)間曲線顯示潮氣量（tide volume，VT）與共振頻率（resonance frequency，RF）恒定，功能殘氣量（functional residual capacity，F(xiàn)RC）平穩(wěn)，阻抗頻譜圖重復(fù)性良好，黏性阻力（R5、R20）和彈性阻力X5以及響應(yīng)頻率（Fres）穩(wěn)定，至少3 次可接受的數(shù)據(jù)。

1.2.3 主要參數(shù) 包括呼吸總阻抗（Zrs）、Fres，振蕩頻率在5、10、15、20、25 和35 Hz 下的黏性阻力（R5、R10、R15、R20、R25、R35，統(tǒng)稱Rrs）及彈性阻力（又稱電抗，X5、X10、X15、X20、X25、X35，統(tǒng)稱Xrs）。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 21.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，多組間比較采用單因素方差分析，進(jìn)一步兩兩比較采用LSD-t檢驗(yàn)，兩組間比較采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)；非正態(tài)分布計(jì)量資料以中位數(shù)（四分位數(shù)間距）表示，組間比較采用秩和檢驗(yàn)。以P<0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。建立上海地區(qū)兒童的脈沖振蕩各常用參數(shù)的正常預(yù)計(jì)值方程。以實(shí)測(cè)指標(biāo)作為因變量，以年齡（A）、身高（H）、體質(zhì)量（W）及其變換型和/或結(jié)合型的14 項(xiàng)參數(shù)（A、H、W、A 2、H 2、W 2、AH、AW、logA、logH、logW、eA、eH、eW）作為自變量，作多元逐步回歸，建立線性多元和非線性多元回歸方程。選擇偏回歸系數(shù)(r)值最大而標(biāo)準(zhǔn)誤最小的方程式，若r及標(biāo)準(zhǔn)誤相近者則選擇少元、簡(jiǎn)單的為預(yù)計(jì)方程式。

2 結(jié)果

2.1 一般情況

共入選上海地區(qū)正常兒童746名，其中男510名、女236名；年齡5～11歲，中位年齡8歲。5歲組男童平均身高高于女童，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）；其余各年齡組男女身高差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。6～、8～、9～和11～歲組男女體質(zhì)量差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），而5～、7～、10～歲組男童體質(zhì)量均高于女童，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。見(jiàn)表1。

表1 不同年齡兒童一般情況比較

2.2 不同年齡與性別兒童脈沖振蕩參數(shù)比較

比較不同性別和年齡兒童IOS 相關(guān)參數(shù)數(shù)值發(fā)現(xiàn)，同年齡不同性別各組間IOS 主要參數(shù)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=0.20～1.50，P>0.05）；而無(wú)論男女，不同年齡組間IOS 主要參數(shù)的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），Zrs、Fres、R5和R20數(shù)值隨年齡增長(zhǎng)而下降，而X5則隨年齡增加逐漸增大。見(jiàn)表2。

表2 不同性別兒童IOS參數(shù)與年齡關(guān)系(x±s)

2.3 IOS參數(shù)與身高、體質(zhì)量、年齡和性別的關(guān)系

比較不同身高兒童IOS 相關(guān)參數(shù)發(fā)現(xiàn)，相同身高、不同性別各組間IOS 參數(shù)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=0.19～1.90，P>0.05）；而無(wú)論男女，不同身高組之間IOS主要參數(shù)（Zrs、Fres、R5、R20、R5-R20、X5）的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。見(jiàn)表3。

表3 受檢者IOS參數(shù)與身高關(guān)系(x±s)

2.4 IOS主要參數(shù)預(yù)計(jì)方程式

多元逐步回歸分析證明，雖然IOS 參數(shù)與身高、年齡、體質(zhì)量均有關(guān)，但多數(shù)IOS 參數(shù)與身高關(guān)系最為密切（回歸系數(shù)絕對(duì)值最大），年齡次之，體質(zhì)量的影響相對(duì)較少。以年齡（A）、身高（H）、體質(zhì)量（W）及其變換型和/或結(jié)合型的14項(xiàng)參數(shù)（A、H、W、A2、H2、W2、AH、AW、logA、logH、logW、eA、eH、eW）作為方程式自變量，Zrs、Fres、R5、R20、X5等 IOS 相關(guān)參數(shù)作為因變量，經(jīng)多元逐步回歸分析制定出不同性別 IOS 相關(guān)參數(shù)的回歸方程，見(jiàn)表4、5。

2.5 IOS實(shí)測(cè)值與國(guó)內(nèi)外預(yù)計(jì)值結(jié)果比較

將實(shí)際測(cè)定的數(shù)值與表4和表5方程所得的預(yù)計(jì)值以及目前臨床上使用的國(guó)外方程式（Malmberg方程式）進(jìn)行配對(duì)比較，所得相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表6，結(jié)果顯示本系列方程與我國(guó)兒童的符合程度（相關(guān)系數(shù)）多數(shù)高于國(guó)外方程。

表4 510名男性兒童IOS正常預(yù)計(jì)方程式

表5 236名女性兒童IOS正常預(yù)計(jì)方程式

3 討論

IOS 基于強(qiáng)迫振蕩原理，由脈沖發(fā)生器產(chǎn)生矩形電脈沖，疊加在被檢者靜息呼吸上，經(jīng)傅里葉轉(zhuǎn)換、頻譜分析，可推算出在不同頻率下不同性質(zhì)的呼吸阻抗值（黏性阻力、彈性阻力和慣性阻力）［7］。IOS測(cè)定方法簡(jiǎn)便，無(wú)需用力呼吸及屏氣，測(cè)定時(shí)間短，無(wú)需患者特殊配合，適合老年人、病重患者及兒童尤其是年齡較?。? 歲以上）的兒童。IOS 可用于監(jiān)測(cè)哮喘和慢性阻塞性肺疾病患者呼吸系統(tǒng)的病理生理變化，甚至常規(guī)通氣肺功能無(wú)法發(fā)現(xiàn)的氣道異?；颊?，能夠替代常規(guī)通氣肺功能協(xié)助哮喘的診斷和隨訪［8-10］。

本研究顯示，兒童隨著年齡増大及身高增長(zhǎng)，呼吸總阻抗和氣道阻力逐漸下降，而彈性阻力負(fù)值減少（數(shù)值越來(lái)越大），并顯示出氣道阻力的頻率依賴性。在不同的振蕩頻率下（5 Hz、20 Hz），總氣道阻力和大氣道阻力的差值（R5-R20）在年幼兒童較年長(zhǎng)兒童為大。R5-R20為反映小氣道阻力的一項(xiàng)敏感指標(biāo)，年幼兒童由于氣道管徑較窄，所以阻力較年長(zhǎng)兒童為大，隨著年齡增大，管徑變粗，阻力減小。

處于生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中的兒童，隨身高、年齡的增長(zhǎng)，肺容量增大，氣道管徑增粗，由于氣道阻力與氣道半徑的4 次方成反比，因而大齡兒童氣道阻力較低齡兒童明顯降低，尤其以外周阻力的降低更為顯著。另一方面，隨年齡增長(zhǎng)，支氣管平滑肌發(fā)育逐漸完善，使得肺彈性回縮力增加，故肺順應(yīng)性逐漸增加，表現(xiàn)為X5隨年齡的增加而負(fù)值減小。本研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)呼吸阻抗的影響，身高是最主要因素，其次為年齡，而體質(zhì)量的影響最弱，結(jié)果與相關(guān)研究相似[11-12]。

評(píng)價(jià)IOS結(jié)果應(yīng)與相應(yīng)人群的正常預(yù)計(jì)值進(jìn)行比較并評(píng)估。由于種族不同，實(shí)際測(cè)得數(shù)值與國(guó)外預(yù)計(jì)值存在一定的差異，目前由于中國(guó)兒童沒(méi)有自己的正常預(yù)計(jì)值，故只能采用國(guó)外兒童的預(yù)計(jì)值進(jìn)行比較，導(dǎo)致報(bào)告結(jié)果的偏差。故亟需建立中國(guó)兒童自己的IOS正常預(yù)計(jì)值［13-14］。

目前我國(guó)醫(yī)院多數(shù)采用的IOS 各項(xiàng)指標(biāo)預(yù)計(jì)值方程式同許多國(guó)家一樣，是德國(guó)生產(chǎn)商提供在儀器中的，即Malmberg 方程式。該方程式于1990 年通過(guò)測(cè)定506例18～69歲的德國(guó)健康成人指標(biāo)得出，當(dāng)時(shí)未剔除吸煙者，并且各組年齡、性別例數(shù)不均衡。本研究將實(shí)際測(cè)定的數(shù)值與本研究所得方程的預(yù)計(jì)值以及國(guó)外Malmberg方程所得的預(yù)計(jì)值進(jìn)行相關(guān)配對(duì)比較，結(jié)果顯示，本研究所得方程的預(yù)計(jì)值與實(shí)際測(cè)定值的相關(guān)系數(shù)明顯大于國(guó)外Malmberg 方程。兩組方程式與呼吸阻抗實(shí)測(cè)值在各身高段與預(yù)計(jì)值的差異，本方程式均小于Malmberg 方程，顯示本研究所得預(yù)計(jì)值更適用于我國(guó)兒童，建議推廣。由于IOS 技術(shù)獨(dú)具特色，其在臨床上的應(yīng)用將有更廣闊的前景。

雖然本研究受檢者來(lái)源于上海，但華東地區(qū)人種、飲食、生活習(xí)慣、身高、體質(zhì)量接近，故兒童肺功能IOS檢查結(jié)果的評(píng)判也可參考本預(yù)計(jì)值方程。有來(lái)自中國(guó)兒童自己的數(shù)據(jù)，將對(duì)臨床肺功能報(bào)告的正確解讀、評(píng)估起到不可估量的作用，更有助于兒童呼吸系統(tǒng)疾病的診斷、評(píng)估和健康風(fēng)險(xiǎn)分析。