Pft测试是什么脉冲振荡肺功能检测在慢性阻塞性肺疾病患者恶化风险评估中的应用-上海聚慕医疗器械有限公司

戴阳陆昊邓慧王青

南京大学医学院附属鼓楼医院老年科，南京210008

摘要

目的探讨脉冲振荡肺功能检测（IOS）在慢性阻塞性肺疾病（COPD）恶化风险评估中的应用价值。

方法选取184例COPD患者，用1年内发生COPD急性加重期（AECOPD）的次数评估COPD患者恶化风险，将COPD患者分为非频繁发作组（AECOPD发作≤1次/年）81例、频繁发作组（AECOPD≥2次/年）103例。患者稳定期均行常规肺功能测试（PFT）、IOS，PFT参数包括第1秒用力呼气末容积（FEV₁）、用力肺活量（FVC）、FVC实际值与预计值比值（FVC%pred）、第1秒用力呼气末容积占其预计值的百分比（FEV₁%pred）、用力呼出50%肺活量时的瞬时呼气流量（FEF50%）、用力呼出75%肺活量时的瞬时呼气流量（FEF75%）、呼气峰流速（PEF）、用力呼气时中段呼气流速（MMEF），根据FEV1%pred对气道阻塞严重程度进行分级（GOLD分级）；IOS参数包括振荡频率为5 Hz时呼吸总阻抗（Z5）、振荡频率为5 Hz时电抗（X5）、振荡频率为5 Hz时电抗占其预计值的百分比（X5%pred）、振荡频率为5 Hz时气道总阻力（R5）、振荡频率为5 Hz时气道总阻力占其预计值的百分比（R5%pred）、振荡频率为20 Hz时的气道阻力（R20）、振荡频率为5和20 Hz时气道阻力差值（R5－R20）、ΔR5－R20［100×（R5－R20）／R20］、响应频率（Fres），用X5和R5对气道阻塞严重程度进行分级。用改良版英国医学研究委员会呼吸问卷（mMRC）评估患者的呼吸困难程度，用COPD评估测试（CAT）问卷评估患者的生活质量。用Pearson相关法分析各指标间的相关性。

结果频繁发作组FEV₁、FVC、FVC%pred、FEV₁/FVC、FEV₁%pred、FEF50%、FEF75%、PEF、MMEF等PFT参数均较非频繁发作组低（P均<0.05），非频繁发作组和频繁发作组GOLD分级差异有统计学意义（P<0.05）。频繁发作组Z5、X5、X5%pred、R5、R5%pred、R20、R5-R20、ΔR5-R20、Fres等IOS参数均较非频繁发作组高（P均<0.05），非频繁发作组和频繁发作组IOS分级差异有统计学意义（P<0.05）。频繁发作组mMRC、CAT评分均较非频繁发作组高（P均<0.05）。COPD患者Z5、X5%pred、R5、R5%pred、R20、R5-R20、ΔR5-R20、Fres与FEV₁、FVC、FVC% pred、FEV₁/FVC、FEV₁%pred、FEF50%、FEF75%、PEF、MMEF、mMRC评分、CAT评分均呈负相关（P均<0.05），X5与FEV₁、FVC、FVC% pred、FEV₁/FVC、FEV₁%pred、FEF50%、FEF75%、PEF、MMEF、mMRC评分、CAT评分均呈正相关（P均<0.05）。

结论IOS可用于评价COPD患者的恶化风险。

关键词慢性阻塞性肺疾病；小气道功能障碍；脉冲振荡肺功能检测；恶化风险

慢性阻塞性肺疾病（COPD）急性加重期（AECOPD）是因COPD病情恶化进入危险期，常导致患者呼吸衰竭或死亡^［1］。常规肺功能测试（PFT）是诊断COPD的“金标准”。COPD的诊断和分期主要依赖于肺功能测试参数第1秒用力呼气末容积（FEV₁）/用力肺活量（FVC）、第1秒用力呼气末容积占其预计值的百分比（FEV₁%pred）^［2］。早期治疗与改善COPD患者的长期预后，可降低恶化风险^［3］。然而，由于COPD的早期病理改变局限于小气道，FEV₁/FVC和FEV₁%pre均无法反映小气道的功能变化或在COPD的早期阶段是否存在气流限制，不能全面反映患者病情变化。研究表明，FEV1与COPD患者的致病率、急性加重次数、呼吸困难严重程度、活动耐力受限及长期临床结局相关性均较弱^［4］。脉冲振荡肺功能检测（IOS）是基于强迫振荡技术发展起来的一种新兴肺功能检测方法，可更好地诊断气道阻力的性质、部位和大小，并且更加客观地阐明肺功能异常的呼吸力学改变及炎症变化^［5］。但是，关于IOS的小气道功能障碍与COPD加重的关系研究较少。本研究对此做了探讨，报告如下。

选取2021年1月—2023年6月本院收治的184例COPD患者，男125例、女59例，年龄45~97（69.45 ± 12.72）岁，身高150~183（169.74 ± 6.35）cm；体质量40~100（72.83 ± 12.95）kg。纳入标准：符合COPD防治指南（2017版）中COPD诊断标准（吸入支气管扩张剂后FEVl/FVC<70%，同时FEVl%pre<80%）；患者均知情同意。排除标准：并发严重支气管扩张、支气管哮喘、弥漫性泛细支气管炎、肺部结核、肺部手术史等其他呼吸系统疾病的患者；并发引起活动后气促疾病（冠心病、心脏瓣膜病、高血压心脏病等）患者；需长期氧疗或机械通气的患者；合并肺部或其他部位恶性肿瘤的患者；无法配合各项检查以及相关问卷调查的患者；因其他原因不适合参加本研究的患者。本研究通过医院伦理委员会批准（2021-664-01）。

用1年内发生AECOPD的次数评估COPD患者恶化风险，AECOPD≥2次/年为频繁发作，有恶化风险^［6］。将COPD患者分为非频繁发作组（AECOPD发作≤1次/年）81例、频繁发作组（AECOPD≥2次/年）103例。

在患者稳定期行肺功能检查，检查当天禁止饮用刺激性饮料，检查前1 h禁止吸烟、进食，采用MasterScreen PFT System肺功能仪（德国伟亚安医疗器械公司）进行检查。检查前患者掌握呼吸动作，检查过程中挺胸坐直，双脚着地不翘腿，头部保持水平或微上仰，紧咬塑料口嘴，夹鼻夹，并能根据操作者的指令完成呼吸动作。每例患者重复3次，每次间隔3~5 min，选取3次结果中的最佳测量值。PFT参数包括FEV₁、FVC、FVC实际值与预计值比值（FVC%pred）、FEV₁/FVC、FEV₁%pred、用力呼出50%肺活量时的瞬时呼气流量（FEF50%）、用力呼出75%肺活量时的瞬时呼气流量（FEF75%）、呼气峰流速（PEF）、用力呼气时中段呼气流速（MMEF）。根据FEV₁%pred对气道阻塞严重程度进行分级（GOLD分级）^［7］，1级（轻度阻塞）、2级（中度阻塞）、3级（重度阻塞）、4级（极重度阻塞）。

患者完成PFT后继续采用Master Screen IOS脉冲振荡肺功能仪进行检查。患者取坐位，双脚着地不翘腿，保持头部保持水平或微上仰，紧咬塑料口嘴，夹鼻夹，密切观察患者呼吸情况，待呼吸曲线平稳后进行数据采集。每例患者重复3次，每次间隔3~5 min，选取3次结果中的最佳测量值。IOS参数包括振荡频率为5 Hz时呼吸总阻抗（Z5）、振荡频率为5 Hz时电抗（X5）、振荡频率为5 Hz时电抗占其预计值的百分比（X5%pred）、振荡频率为5 Hz时气道总阻力（R5）、振荡频率为5 Hz时气道总阻力占其预计值的百分比（R5%pred）、振荡频率为20 Hz时的气道阻力（R20）、振荡频率为5和20 Hz时气道阻力差值（R5－R20）、ΔR5－R20［100×（R5－R20）/R20］、响应频率（Fres）。用X5和R5对气道阻塞严重程度进行分级^［7］，Ⅰ级（轻度阻塞）、Ⅱ级（中度阻塞）、Ⅲ级（重度阻塞）、Ⅳ级（极重度阻塞）。

1.5.1　呼吸困难评价

采用改良版英国医学研究委员会呼吸问卷（mMRC）评估患者的呼吸困难程度^［8］，用5级评分法（0~4分），分值越高呼吸越困难。

1.5.2　生活质量评估

采用COPD评估测试（CAT）量表评估患者的生活质量^［9］。CAT量表包含8个条目，根据各条目严重程度进行评分（0~5分），总分40分。分值越高生活质量越差。

采用SPSS22.0统计软件。符合正态分布的计量资料以

± s表示，两组比较采用t检验；非正态分布计量资料以M（P₂₅，P₇₅）表示，两组比较采用Mann-Whitney U检验。计数资料比较采用χ²检验。用Pearson相关法分析各指标间的相关性。P<0.05为差异有统计学意义。

PFT参数：FEV₁、FVC、FVC%pred、FEV₁/FVC、FEV₁%pred、FEF50%、FEF75%、PEF、MMEF分别为（1.31 ± 0.44）L、（2.17 ± 0.31）L、（72.37 ± 12.42）%、（64.46 ± 10.09）%、（57.41 ± 8.91）%、（66.38 ± 9.46）%、（84.85 ± 12.18）%、（3.18 ± 0.39）L/s、（0.71 ± 0.18）L/s；IOS参数：Z5、X5、X5%pred、R5、R5%pred、R20、R5-R20、δR5-R20、Fres分别为（0.91 ± 0.12）kPa/（L·s）、（-0.47 ± 0.08）kPa/（L·s）、（114.41 ± 17.12）%、（0.64 ± 0.15）kPa/（L·s）、（132.36 ± 18.49）%、（0.43 ± 0.11）kPa/（L·s）、（0.22 ± 0.06）kPa/（L·s）、（95.47 ± 9.46）%和（25.16 ± 3.29）Hz；mMRC、CAT评分分别为（2.07 ± 0.43）、（18.52 ± 2.87）分。

见表1、2。

表1 非频繁发作组和频繁发作组PFT参数比较（ ± s）

表2 非频繁发作组和频繁发作组GOLD分级比较［例（%）］

见表3、4。

表3 非频繁发作组和频繁发作组IOS参数比较（ ± s）

表4 非频繁发作组和频繁发作组IOS分级比较［例（%）］

见表5。

表5 非频繁发作组与频繁发作组mMRC、CAT评分比较（分， ± s）

见表6。

表6 COPD患者IOS参数与PFT参数、mMRC评分、CAT评分的相关性

注：表中数值为相关系数。

IOS可通过强迫振荡技术，使用声波（5~35 Hz）经扩音器转变为多频机械波迭加于患者的平静呼吸上，连续记录外加振荡频率下的呼吸道压力和流量，经过计算机频谱分析技术测定出不同频率、不同性质的呼吸阻抗值，可全面反映患者呼吸生理的动力学特征。与PFT相比，IOS可更好地诊断气道阻力的性质、部位和大小，并且更客观地阐明不同肺功能异常的呼吸力学改变及炎症变化，利于早期诊断COPD。安金英等^［5］研究表明，IOS检查指标响应频率、R5-R20随COPD严重程度升高而升高，X5随严重程度的升高而降低，提示IOS对外周气道阻力、周边肺弹性阻力指标识别敏感，有助于尘肺合并COPD疾病的早期诊断。CHIU等^［11］应用IOS识别伴有呼吸系统症状但肺功能保存的小气道疾病，结果显示，响应频率对肺功能保存患者小气道疾病的检测灵敏度高于FEF 25%~75%。PFT是诊断该疾病的金标准，常规肺功能检测应用最多，但是该种诊断方式需要患者积极进行特殊运动以配合检查，可见其检测结果极易受患者配合度的影响；而IOS灵敏度高，并且患者正常呼吸即可，操作简单，规避了患者配合度差对检测结果准确率的影响，因此在COPD诊断和评估中具有重要临床价值。

AECOPD的发作次数可作为判断COPD恶化风险的标准，根据AECOPD的发作次数将COPD患者分为非频繁发作患者和频繁发作患者。DAY等^［6］研究显示，频繁加重的COPD患者响应频率明显高于非频繁加重组，并且频繁加重组小气道疾病标志物与支气管肺泡灌洗液中性粒细胞比例、R5-R19、阻力面积、残余容积/总肺容量比和CT扫描的平均肺密度密切相关，表明小气道疾病的测量与频繁加重患者小气道的中性粒细胞性炎症密切相关。然而，该研究为小样本量的回顾性研究，研究对象包括轻度和中度疾病，但不包含吸烟者，结果不具有普遍性，需要在更大样本的前瞻性研究中证实。钟景良等^［12］研究探讨了COPD加重期和恢复期的IOS指标变化，以及IOS指标与呼吸困难程度的关系，结果表明随访过程中R5、R20、R5-R20均显著下降，Z5及响应频率在出院后未显著下降。

Z5反映黏性阻力、弹性阻力和惯性阻力的总和；R5和R5%pred反映总气道黏性阻力，R20反映的是中心气道黏性阻力，R5-R20和ΔR5-R20反映的则是周围气道阻力；X5和X5%pred反映肺组织和细小支气管的弹性阻力；Fres是弹性阻力与惯性阻力相等时候的频率，是IOS 检测中反映气道阻力增加最为敏感的指标。在本研究中，频繁发作组FEV1、FVC、FVC%pred、FEV₁/FVC、FEV₁%pred、FEF50%、FEF75%、PEF、MMEF等PFT参数均较非频繁发作组低，Z5、X5、X5%pred、R5、R5%pred、R20、R5-R20、ΔR5-R20、Fres等IOS参数均较非频繁发作组高，非频繁发作组和频繁发作组GOLD分级和IOS分级差异均有统计学意义。相关性分析显示，Z5、X5%pred、R5、R5%pred、R20、R5-R20、ΔR5-R20、Fres与FEV₁、FVC、FVC% pred、FEV₁/FVC、FEV₁% pred、FEF50%、FEF75%、PEF、MMEF均呈负相关，X5与FEV₁、FVC、FVC% pred、FEV₁/FVC、FEV₁%pred、FEF50%、FEF75%、PEF、MMEF均呈正相关。由于IOS结果与PFT结果具有很好的相关性，并且在区分呼吸系统阻力性质及其产生位置上可提供更详细的信息，是对PFT的有效补充，可以全面评估COPD患者的呼吸功能。mMRC评分和CAT评分均可用于评估COPD患者病情严重程度，并且在《2015年修订版慢性阻塞性肺疾病全球防治创议简介》推荐用于评估COPD患者病情严重程度^［7］。其中mMRC评分仅适用于气流受限明显患者，并且操作简便，较适用于症状严重、配合度较差的患者。CAT评分是美国圣乔治调查问卷创始人JONES开发的一种可靠、简单、标准化的方法，可量化COPD对患者健康的影响程度，并且还可以评估与COPD相关的生活质量，包括日常生活能力和社会参与度，因其应用简单更适合于急诊^［13］。钟景良等^［12］研究显示，在对COPD加重期和恢复期随访期间，患者R5、R20、R5-R20、Z5及响应频率的变化分别与CAT、MRC、圣乔治调查问卷评分呈正相关。本研究中，频繁发作组mMRC、CAT评分均较非频繁发作组高。相关性分析显示，Z5、X5%pred、R5、R5%pred、R20、R5-R20、ΔR5-R20、Fres与mMRC、CAT评分均呈负相关，X5与mMRC、CAT评分均呈正相关。因此，IOS指标可以辅助评估COPD患者病情变化和生活质量。

总之，IOS可用于评价COPD患者的小气道功能障碍，不同恶化风险COPD患者PFT指标、IOS指标、mMRC和CAT显著不同，并且IOS指标与PFT指标、mMRC、CAT间存在相关性。

1. 徐娜.中西医结合治疗慢性阻塞性肺疾病急性加重期呼吸衰竭患者的效果［J］.中国老年学杂志，2020，40（18）：3878-3880.

2. Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease （GOLD）. Global Institute for Chronic Obstructive Lung Disease （2015） Global strategy for diagnosis， management， and prevention of COPD［EB/OL］. ［2024-04-09］. http：//www.goldcopd.com.

3. REDDEL H K， BUSSE W W， PEDERSEN S， et al. Should recommendations about starting inhaled corticosteroid treatment for mild asthma be based on symptom frequency：a post-hoc efficacy analysis of the START study［J］. Lancet， 2017，389（10065）：157-166.

4. CHAIWONG W， NAMWONGPROM S， LIWSRISAKUN C， et al. Diagnostic Ability of Impulse Oscillometry in Diagnosis of Chronic Obstructive Pulmonary Disease［J］. COPD， 2020，17（6）：635-646.

5. 安金英，石蕊，陈刚，等.脉冲震荡肺功能检测在尘肺合并慢性阻塞性肺疾病肺功能测定的应用研究［J］.中华保健医学杂志，2020，22（3）：210-212.

6. DAY K， OSTRIDGE K， CONWAY J， et al. Interrelationships among small airways dysfunction， neutrophilic inflammation， and exacerbation frequency in COPD［J］. Chest， 2021，159（4）：1391-1399.

7. 何权瀛.2015年修订版慢性阻塞性肺疾病全球防治创议简介［J］.中国呼吸与危重监护杂志，2015，14（2）：125-127.

8. 康莹，刘锦铭，郭健，等.常规肺功能与脉冲振荡肺功能评价患者气道阻塞程度一致性的研究［J］.同济大学学报（医学版），2020，41（1）：77-73.

9. KIM S W， HAN K， KIM S Y， et al. The relationship between the number of natural teeth and airflow obstruction：a cross-sectional study using data from the Korean National Health and Nutrition Examination Survey［J］. Int J Chronic Obstruct Pulmon Dis， 2015，11：13-21.

10. SOMEYA F， NAKAGAWA T， MUGII N. The COPD assessment test as a prognostic marker in interstitial lung disease［J］. Clin Med Insights Circ Respir Pulm Med， 2016，10：27-31.

11. CHIU H Y， HSIAO Y H， SU K C， et al. Small airway dysfunction by impulse oscillometry in symptomatic patients with preserved pulmonary function［J］. J Allergy Clin Immunol Pract， 2020，8（1）：229-235.

12. 钟景良，吴嘉锟，林荣辉，等.慢阻肺急性加重期患者小气道功能及结构改变［J］.分子影像学杂志，2019，42（3）：388-392.

13. 田建霞，陈晓香，王继苹.改良英国医学研究委员会呼吸困难量表评分、慢性阻塞性肺疾病评估测试评分与慢性阻塞性肺疾病患者肺功能的相关性及其对肺动脉高压的预测价值［J］.实用心脑肺血管病杂志，2018，26（12）：44-48.