心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)對(duì)慢性阻塞性肺疾病患者氣流受限嚴(yán)重程度的預(yù)測(cè)價(jià)值

郝永發(fā),陳 琛,馬曉虎,陳 娟

慢性阻塞性肺疾病(COPD)是一種因進(jìn)行性和不可逆性氣流受限致肺通氣功能障礙為基本病理生理特征的常見(jiàn)病、多發(fā)病,可以有效預(yù)防和治療[1]。臨床實(shí)踐中,肺功能檢查作為主要客觀指標(biāo)被用于判斷持續(xù)性氣流受限?；颊呤褂弥夤軘U(kuò)張劑后,一秒率(FEV1/FVC)<0.70則提示其存在不完全可逆的氣流受限,是確定患者是否具有慢阻肺的金標(biāo)準(zhǔn)[2]。而第1秒用力呼氣容積占預(yù)計(jì)值的百分比(FEV1%pred)也是臨床工作中患者氣流受限嚴(yán)重程度可靠的判斷指標(biāo)[3]。目前,臨床上主要通過(guò)肺功能測(cè)試來(lái)評(píng)估氣流受限的嚴(yán)重程度,但肺功能測(cè)試的結(jié)果受到多種因素的影響,且只能判斷機(jī)體氣流受限的嚴(yán)重程度,不能反映患者的運(yùn)動(dòng)耐力,無(wú)法全面評(píng)估患者病情[4]。因此,尋找一種簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確的評(píng)估方法對(duì)于慢阻肺的診斷和指導(dǎo)治療具有重要意義。心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)(CPET)因其無(wú)創(chuàng)性,且能夠動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)體耗氧量和二氧化碳排出量的變化而逐漸被用于臨床實(shí)踐中,以便有效評(píng)價(jià)慢阻肺患者的運(yùn)動(dòng)耐受力與心肺儲(chǔ)備能力[5]。因此,有必要比較不同嚴(yán)重程度的COPD患者運(yùn)動(dòng)中的氣體代謝及通氣功能特點(diǎn),探討心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)與慢阻肺患者氣流受限嚴(yán)重程度的關(guān)系,以期發(fā)現(xiàn)可用于預(yù)測(cè)COPD患者氣流受限的新指標(biāo),為臨床早期診斷和治療慢阻肺提供參考依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料:本研究選取2020年6月1日至2021年5月31日就診于寧夏醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科門診的單純穩(wěn)定期COPD患者作為研究對(duì)象,研究對(duì)象須符合2023年版GOLD指南中慢阻肺診斷標(biāo)準(zhǔn),且排除合并有高血壓、糖尿病、冠心病、心律失常、哮喘、肺栓塞、支氣管擴(kuò)張、肺癌等疾病的慢阻肺患者。最終納入研究對(duì)象83例。

1.2 調(diào)查內(nèi)容與研究方法

1.2.1 調(diào)查內(nèi)容:告知研究對(duì)象試驗(yàn)方案,簽署知情同意書(shū),收集研究對(duì)象姓名、年齡、吸煙史、既往病史、身高、體重、CAT量表、6MWT等一般資料;擇期為篩選合格患者行靜態(tài)肺功能及心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn),收集研究對(duì)象一秒量、一秒率及FEV1%pred等肺功能指標(biāo);收集峰值攝氧量、無(wú)氧閾、氧脈搏、最大分鐘通氣量、呼吸儲(chǔ)備、最大心率、最大運(yùn)動(dòng)時(shí)血氧飽和度等心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)指標(biāo)。

1.2.2 COPD診斷標(biāo)準(zhǔn)[3]:研究對(duì)象吸入支氣管擴(kuò)張劑后,FEV1/FVC<0.70,并以FEV1%pred水平將慢阻肺患者的氣流受限嚴(yán)重程度分為四級(jí)(GOLD 1級(jí)為FEV1%pred≥80%,GOLD 2級(jí)為50%≤FEV1%pred<80%,GOLD 3級(jí)為30%≤FEV1%pred<50%,GOLD 4級(jí)為FEV1%pred<30%)。

1.2.3 靜態(tài)肺功能檢測(cè)(PFT):采用惠普MasterScope肺功能儀,由寧夏醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院肺功能室專業(yè)醫(yī)師完成,研究對(duì)象吸入200μg沙丁胺醇?xì)忪F劑,15分鐘后完成三次可接受的肺功能檢查,取最佳值。肺功能檢查主要包括用力肺活量(FVC)、第一秒用力呼氣容積(FEV1)、FEV1%pred及FEV1/FVC等參數(shù)。

1.2.4 心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)(CPET):由專業(yè)人員采用德國(guó)Mastercreen-CPX心肺運(yùn)動(dòng)儀(Jaeger Corp.,Hoechberg,Germany)和SBx/CPX氣體分析盒(Jaeger Corp.,Hoechberg,Germany)進(jìn)行心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)檢測(cè)。對(duì)流量傳感器和氣體分析器進(jìn)行標(biāo)定后,根據(jù)受試者的肺功能、平素運(yùn)動(dòng)量及強(qiáng)度將運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的功率設(shè)定為10～25 W/min。測(cè)試過(guò)程中對(duì)受試者血壓、經(jīng)皮脈搏血氧飽和度、心電圖等指標(biāo)的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)應(yīng)立即中止試驗(yàn)[6]。監(jiān)測(cè)指標(biāo)主要包括攝氧量(VO2)、二氧化碳排出量(VCO2)、氧脈搏(O2/HR)、極量運(yùn)動(dòng)時(shí)血氧飽和度(SPO2%)、分鐘通氣量(VE)、心率(HR)、呼吸儲(chǔ)備(BR)及無(wú)氧閾(AT)等參數(shù)。

2 結(jié)果

2.1 研究對(duì)象一般特征:總計(jì)納入83名研究對(duì)象,其中男性48人(57.8%),女性35人(42.2%),年齡43～70歲,平均年齡(53.43±6.88)歲。83例患者的氣流受限嚴(yán)重程度分布如下,GOLD 1級(jí)19人、GOLD 2級(jí)23人、GOLD 3級(jí)25人、GOLD 4級(jí)16人。不同氣流受限嚴(yán)重程度患者間的年齡、性別、婚姻狀況、吸煙與飲酒狀況、BMI、最大心率值分布差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。而各組間的吸煙指數(shù)、身高、體重、6 min步行距離、慢性阻塞性肺疾病評(píng)估測(cè)試評(píng)分、急性加重次數(shù)、補(bǔ)吸氣量、用力肺活量、第一秒用力呼氣容積、一秒率、峰值攝氧量、氧脈搏、血氧飽和度、最大分鐘通氣量、呼吸儲(chǔ)備值、無(wú)氧閾等指標(biāo)分布差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),見(jiàn)表1。

表1 研究對(duì)象一般人口學(xué)特征及臨床資料

2.2 研究對(duì)象心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)與氣流受限嚴(yán)重程度的相關(guān)性分析:使用Pearson相關(guān)性分析分析心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)指標(biāo)與氣流受限嚴(yán)重程度的相關(guān)性,結(jié)果顯示,COPD患者的峰值攝氧量、極量運(yùn)動(dòng)時(shí)的血氧飽和度、最大分鐘通氣量、呼吸儲(chǔ)備和無(wú)氧閾與FEV1%pred呈正相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為0.824、0.545、0.896、0.515、0.835,即患者的峰值攝氧量、極量運(yùn)動(dòng)時(shí)的血氧飽和度、最大分鐘通氣量、呼吸儲(chǔ)備越高,患者氣流受限嚴(yán)重程度越低,見(jiàn)表2。

表2 心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)與氣流受限嚴(yán)重程度的相關(guān)性分析

2.3 COPD患者氣流受限嚴(yán)重程度影響因素分析:以FEV1%pred=50%為界將所有COPD患者氣流受限嚴(yán)重程度分為輕度氣流受限(FEV1%pred≥50%)及重度氣流受限(FEV1%pred<50%),將氣流受限程度作為因變量,以心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)中VEmax、VO2peak、BR等單因素分析結(jié)果中可能影響COPD患者氣流受限嚴(yán)重程度的因素作為自變量,進(jìn)一步進(jìn)行l(wèi)ogistic回歸分析變量賦值,見(jiàn)表3。結(jié)果發(fā)現(xiàn),在控制年齡、性別、吸煙、飲酒和BMI等混雜因素后,VEmax(OR=0.571,95%CI:0.363～0.899)與VO2peak(OR=0.174,95%CI:0.044～0.690)為COPD患者氣流受限的保護(hù)因素,見(jiàn)表4。

表3 COPD患者氣流受限嚴(yán)重程度影響因素的logistic回歸分析賦值表

表4 COPD患者氣流受限嚴(yán)重程度影響因素的logistic回歸分析

2.4 不同心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)指標(biāo)對(duì)COPD患者氣流受限嚴(yán)重程度的ROC曲線分析:ROC分析結(jié)果顯示,VEmax診斷COPD患者氣流受限嚴(yán)重程度的ROC曲線下面積最大,VO2peak和BR次之。VEmax診斷COPD患者氣流受限嚴(yán)重程度的最佳臨界值為39,靈敏度為87.8%,特異度為88.1%,見(jiàn)表5、圖1(目次后)。進(jìn)一步兩兩比較后發(fā)現(xiàn),VEmax和VO2peak與BR對(duì)COPD患者氣流受限嚴(yán)重程度預(yù)測(cè)的ROC曲線下面積差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),見(jiàn)表6。

表5 不同心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)指標(biāo)對(duì)COPD患者氣流受限嚴(yán)重程度的ROC曲線分析

表6 不同指標(biāo)預(yù)測(cè)COPD患者氣流受限嚴(yán)重程度ROC曲線下面積的比較

3 討論

慢阻肺患者病情的嚴(yán)重程度與氣流受限密切相關(guān),而氣流受限最早發(fā)生于小氣道。人體的氣管、支氣管樹(shù)可以被劃分成24個(gè)等級(jí),其中,小氣道的數(shù)目較多,且總橫截面面積大,氣流速度慢,阻力小。同時(shí),在神經(jīng)系統(tǒng)、體液等的調(diào)控下,小氣道平滑肌舒張、收縮,小氣道管徑得以改變,來(lái)調(diào)控流入肺泡的氣體流量,最終實(shí)現(xiàn)氣體在不同肺泡內(nèi)的均勻分布。長(zhǎng)期的煙塵刺激及慢性炎癥,導(dǎo)致慢阻肺患者早期便產(chǎn)生了小氣道病變,病變具體表現(xiàn)為管腔狹窄甚至阻塞、黏膜潰瘍、炎性細(xì)胞浸潤(rùn)、杯狀細(xì)胞增生、平滑肌肥厚和結(jié)締組織增生等,嚴(yán)重影響了肺的通氣功能。正常的通氣功能是保證機(jī)體氧氣供應(yīng)的基礎(chǔ),當(dāng)通氣功能下降時(shí),氧氣供應(yīng)受限,影響了人體運(yùn)動(dòng)耐力,表現(xiàn)為勞力性呼吸困難與勞動(dòng)耐力下降,這是慢阻肺患者的常見(jiàn)癥狀。目前慢阻肺患者勞動(dòng)耐力的評(píng)估方式很多,最常用的有6分鐘步行訓(xùn)練、坐立試驗(yàn)、心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)等。

心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)是一種最全面,最客觀的評(píng)估方法,能夠整體、有效評(píng)估機(jī)體在不同狀態(tài)下的心肺功能,是量化評(píng)估心肺功能的最佳手段[5]。目前,心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)已經(jīng)得到較為廣泛的應(yīng)用,主要用于評(píng)估COPD的嚴(yán)重性,協(xié)助臨床醫(yī)務(wù)工作者在實(shí)踐中對(duì)疾病進(jìn)行診斷、預(yù)后評(píng)價(jià)以及制定個(gè)性化治療方案等[7-8]。已有研究表明,VO2peak是評(píng)估COPD嚴(yán)重性最重要的參數(shù),VO2peak與無(wú)氧閾是診斷機(jī)體運(yùn)動(dòng)不耐受的重要指標(biāo)[9-10]。同時(shí)有研究證明,VO2peak具有評(píng)估患者預(yù)后康復(fù)情況的作用[11],每分鐘靜息通氣量則可能是區(qū)分COPD與射血分?jǐn)?shù)保留性心衰患者的有效指標(biāo)[12]。本研究通過(guò)心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)探討了其對(duì)慢阻肺患者氣流受限嚴(yán)重程度的預(yù)測(cè)價(jià)值,結(jié)果顯示峰值攝氧量、極量運(yùn)動(dòng)時(shí)的血氧飽和度、最大分鐘通氣量、呼吸儲(chǔ)備和無(wú)氧閾與氣流受限嚴(yán)重程度呈正相關(guān)。這一結(jié)果提示,心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)可能在一定程度上反映了慢阻肺患者氣流受限的嚴(yán)重程度。進(jìn)一步的logistic回歸分析與ROC曲線預(yù)測(cè)結(jié)果顯示,VEmax和VO2peak可能是慢阻肺患者氣流受限的早期有效診斷指標(biāo)。這一結(jié)果與先前研究相符,其原因可能是因?yàn)槿梭w在運(yùn)動(dòng)時(shí)雖然所需的能量代謝是在肌細(xì)胞的線粒體內(nèi)進(jìn)行,但與之有關(guān)的O2和CO2的運(yùn)輸是通過(guò)心血管系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)來(lái)完成的,而當(dāng)慢阻肺患者小氣道發(fā)生阻塞、氣流明顯受限時(shí),通氣能力下降,VO2peak及VEmax均受到影響。

綜上所述,VO2peak和VEmax與慢阻肺患者的通氣能力顯著相關(guān),而此類患者的氣道阻塞程度又影響了肺的通氣功能,因此心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)的VO2peak與VEmax可作為氣流受限嚴(yán)重程度的間接證據(jù),是其預(yù)測(cè)診斷的有效指標(biāo),具有重要的臨床應(yīng)用價(jià)值。