肺功能測試系統(tǒng)阻抗對峰值流速、肺容量影響的研究

楊振 金影 沈俊卿 康泰醫(yī)學(xué)系統(tǒng)（秦皇島）股份有限公司 （河北 秦皇島 066000）

內(nèi)容提要：目的：研究肺功能測試系統(tǒng)氣流阻抗對肺功能測試的影響。方法：采用前后對比的測試方法，對62例受試者進(jìn)行試驗(yàn)，在加入不同阻抗時(shí)進(jìn)行用力肺活量對比測試，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析及對比。結(jié)果：確認(rèn)肺功能測試系統(tǒng)阻抗增加，會降低測試的肺功能峰值流速數(shù)值，降低肺容量數(shù)值，推遲峰值流速到達(dá)時(shí)間。結(jié)論：肺功能測試系統(tǒng)阻抗增大，會導(dǎo)致肺功能測試結(jié)果偏差，阻抗越大，偏差越大，可導(dǎo)致臨床評估出現(xiàn)差異。為獲取正確的肺功能測試結(jié)果，需要注意控制系統(tǒng)阻抗數(shù)值，確保整體系統(tǒng)阻抗值在要求范圍內(nèi)。

肺功能檢查是呼吸生理檢查的重要組成部分，包括肺通氣、肺換氣、氣道阻力測試等部分。肺通氣是最基礎(chǔ)、最常用的檢測項(xiàng)目，在慢性阻塞性肺疾病、哮喘等疾病的診斷、分度，氣道通暢、呼吸肌力量的判斷中起到了非常重要的作用。肺功能儀是臨床上應(yīng)用最廣泛的肺功能檢測手段，肺功能儀測試的準(zhǔn)確性直接影響著臨床診斷的結(jié)果。

肺功能儀測試時(shí)的系統(tǒng)阻抗，是一個(gè)影響肺功能測試準(zhǔn)確性的參數(shù)，對于其上限，國內(nèi)、國外標(biāo)準(zhǔn)都作出了要求[1,2]。同時(shí)需要注意的是肺功能測試系統(tǒng)阻抗除了肺功能儀阻抗外，其他的連接附件也會產(chǎn)生阻抗，如為了降低交叉感染的風(fēng)險(xiǎn)，所使用的一次性呼吸過濾器[3]。系統(tǒng)阻抗是所有器件的總阻抗，如果只控制部分器件阻抗值，當(dāng)組合成最終使用的系統(tǒng)時(shí)，總的阻抗值會超標(biāo)。比如，肺功能廠家的阻抗標(biāo)示值為：14L/s時(shí)＜1.25cmH2O/L/s（www.sibelmed.com）是符合標(biāo)準(zhǔn)提出的診斷類肺功能設(shè)備阻抗＜1.5cmH2O/L/s（0.15kPa/L/s要求的），呼吸過濾器給出的最高阻抗標(biāo)稱值：（1.17±0.11）cmH2O/L/s也是在范圍之內(nèi)的，但當(dāng)兩者配合使用的時(shí)候，測試系統(tǒng)阻抗會超出要求[2,4]。氣流阻抗的增加會降低肺功能測試的速度及容量數(shù)值，對于該影響，許多學(xué)者都予以了關(guān)注。高怡等[4]對呼吸過濾器的阻抗在肺功能測試產(chǎn)生的影響進(jìn)行了闡述，指出了阻抗的增加對測量結(jié)果帶來的差異，但研究過程僅限于過濾器附件阻抗。Johns等[5]針對阻抗影響進(jìn)行了驗(yàn)證，將不同規(guī)格阻抗加入肺功能功能測試系統(tǒng)中，確認(rèn)了不同阻抗對用力肺功能參數(shù)的影響程度，對不同阻抗下的測試參數(shù)數(shù)值差異進(jìn)行了定量分析，文中雖然也提出了呼吸過濾器加入可能會影響測試結(jié)果，卻未做進(jìn)一步研究。本研究的目的就是以肺功能測試系統(tǒng)為基礎(chǔ)，探討阻抗增加對肺功能測試結(jié)果產(chǎn)生的影響。

1.資料與方法

1.1 臨床資料

隨機(jī)選取出62例受試者（男性35例，女性27例），年齡21～71歲，平均（43.97±13.08）歲為研究對象，進(jìn)行用力肺活量測試對比分析試驗(yàn)。

儀器設(shè)備：利用康泰醫(yī)學(xué)系統(tǒng)（秦皇島）股份有限公司生產(chǎn)的SP10BT肺功能儀進(jìn)行測試，測量范圍及精度為，容量：0～10L，±3%或0.05L（取大值）；速度：0～16L/s，±5%或0.2L/s（取大值）。利用一次性呼吸過濾器和層流篩的阻抗，生成不同的肺功能測試系統(tǒng)阻抗，所選層流篩的阻抗大小為：14L/s時(shí)＜1.12cmH2O/L/s，其屬性相當(dāng)于壓差肺功能的壓阻器件。系統(tǒng)阻抗分配：不加入任何阻抗設(shè)備時(shí)，為無外加阻抗?fàn)顟B(tài)；加入一次性呼吸過濾器時(shí)，為可變組抗1，同時(shí)加入一次性呼吸過濾器和層流篩時(shí)，為可變阻抗2；無外加阻抗、加入可變阻抗1、加入可變阻抗2三種阻抗情況在不同流速時(shí)的阻抗值如表1所示。三種狀態(tài)的阻抗值是由PWG-33BT Pulmonary Waveform Generator波形發(fā)生器（由Piston Medical Ltd.生產(chǎn)的肺功能波形發(fā)生器，可生成肺功能測試所需波形，進(jìn)行氣流阻抗測試）測試獲得。

表1.不同流速下三種阻抗值[cmH2O/(L/s)]

圖1為測量設(shè)備連接圖。測試時(shí)，受試者含住吹嘴，向測試系統(tǒng)呼氣，氣流依次通過吹嘴、可變阻抗、肺功能儀，肺功能儀會通過顯示屏顯示測量結(jié)果，并將結(jié)果記錄到存儲器。

圖1.測量設(shè)備連接圖

1.2 方法

每例受試者分別按照無外加阻抗、加入可變阻抗1、加入可變阻抗2的檢測順序，利用肺功能儀進(jìn)行用力肺活量檢測，并記錄各項(xiàng)檢測數(shù)據(jù)。

測試要求：采用用力肺功能測試方法，充分吸氣至肺總量，用最快速度，最大用力呼氣，呼吸時(shí)間≥6s，或時(shí)間-容積曲線出現(xiàn)呼氣平臺持續(xù)2s以上[6]。每種阻抗情況測量次數(shù)不少于3次（不超過8次），結(jié)果選擇標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)《肺功能檢查指南》[6]要求進(jìn)行，選擇最佳測試結(jié)果。

1.3 測試指標(biāo)

主要測試并記錄用力肺活量（Forced Vital Capacity，F(xiàn)VC）、第1秒用力呼氣容積（Forced Expiratory Flow in One Second，F(xiàn)EV1）、呼氣流量峰值（Peak Expiratory Flow，PEF）參數(shù)。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

所得數(shù)據(jù)運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件SPSS25.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、計(jì)算，計(jì)量數(shù)據(jù)以±s的形式表示，采用配對t檢驗(yàn)比較法，對三種狀態(tài)檢測后的測量參數(shù)進(jìn)行對比分析。

2.結(jié)果

2.1 FVC、FEV1、PEF測試結(jié)果對比

對無外加阻抗、加入可變阻抗1、加入可變阻抗2三種不同情況阻抗規(guī)格進(jìn)行測試的結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，見表2、表3。根據(jù)無外加阻抗與加入可變阻抗1前后數(shù)值差異可知，在阻抗增大后，數(shù)值結(jié)果上有著明顯偏小，但FVC、FEV1差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，PEF的數(shù)值有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；無外加阻抗與加入可變阻抗2前后，F(xiàn)VC、FEV1、PEF的數(shù)值結(jié)果上偏小差異增大，P均＜0.05，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，尤其以PEF值下降最為明顯。

表2.可變阻抗1加入前后數(shù)值比較

對上述數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，阻抗增加后FVC、FEV1、PEF參數(shù)都有不同程度的降低。相比于加入可變阻抗1后的測試數(shù)據(jù)，加入可變阻抗2的阻抗要明顯增高，三個(gè)測量參數(shù)的變化也顯著增加。根據(jù)ATS/ERS的標(biāo)準(zhǔn)，兩次檢測的FVC和FEV1，之間的差異不超過5%或0.15L為個(gè)體重復(fù)性的可接受范圍，加入可變阻抗2的測試結(jié)果已經(jīng)超出該要求，因此該差異會對臨床評價(jià)產(chǎn)生影響[2,7]。三個(gè)參數(shù)相比之下，PEF數(shù)值降低最多，差異也最大，PEF參數(shù)是反映氣道通暢性及呼吸肌力量的一個(gè)重要指標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)要求的個(gè)體差異閾值為5%或0.15L/s，上述程度的差異對肺功能診斷結(jié)果的臨床評價(jià)產(chǎn)生的影響需要引起注意。

表3.可變阻抗2加入前后數(shù)值比較(±s)

表3.可變阻抗2加入前后數(shù)值比較(±s)

指標(biāo) 無外加阻抗 加入可變阻抗2 差值 差值百分率(%) P FVC(L) 3.597±0.508 3.397±0.427 -0.200±0.108 -5.338±2.463 0.0189 FEV1(L) 3.065±0.454 2.885±0.333 -0.181±0.145 -5.393±3.995 0.0128 PEF(L/s) 7.372±1.122 6.816±0.871 -0.556±0.324 -7.154±3.603 0.0025

2.2 對PEFT（time to peak flow，PEF到達(dá)時(shí)間）的影響

在進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，通過分析測量所得波形還發(fā)現(xiàn)，阻抗的增加，會使PEF值的出現(xiàn)發(fā)生后移現(xiàn)象，導(dǎo)致PEFT值增大，如圖2和圖3所示，圖示為選取的受試者在無外加阻抗、加入可變阻抗1、加入可變阻抗2三種不同阻抗情況下的測試曲線。圖2為流速-時(shí)間曲線，三條垂線與橫坐標(biāo)軸的交點(diǎn)是PEFT，在三種阻抗條件下，其數(shù)值分別為：56ms、70ms、86ms，三個(gè)數(shù)值依次增大，對比明顯。圖3是流速-容積圖，體現(xiàn)了PEF值出現(xiàn)時(shí)對應(yīng)的FVC值的變化關(guān)系，可以看出PEF值出現(xiàn)時(shí)，不同阻抗條件下，對應(yīng)的FVC數(shù)值也有所差異，隨阻抗增大，PEF值出現(xiàn)時(shí)對應(yīng)的FVC值也增大。前文已經(jīng)闡述，PEF反映氣道通暢性及呼吸肌力量，PEFT的大小直接顯示呼吸肌的爆發(fā)響應(yīng)能力，在肺功能質(zhì)控要求中，要求PEFT迅速出現(xiàn)，盡可能接近時(shí)間零點(diǎn)[7]。覃學(xué)軍等[8]在論著中提出并鼓勵(lì)PEFT＜85ms的更嚴(yán)格的要求，迅速出現(xiàn)PEF值，是肺功能測試質(zhì)控要求的要點(diǎn)之一，而阻抗的增大，會導(dǎo)致PEFT值的明顯增大，這將會引起對肺部肌肉爆發(fā)力的評估出現(xiàn)偏差。

圖2.三種不同阻抗下，受試者測試的流速-時(shí)間波形，時(shí)間軸放大圖，三條垂線與時(shí)間軸的交點(diǎn)，從左到右分別是無外加阻抗、加入可變阻抗1、加入可變阻抗2時(shí)的PEFT數(shù)值

圖3.三種不同阻抗下，受試者測試的流速-容積全景圖，三條垂線與容積軸的交點(diǎn)，從左到右依次是是無外加阻抗、加入可變阻抗1、加入可變阻抗2時(shí)的PEF數(shù)值對應(yīng)的FVC值

3.討論

肺功能測試已經(jīng)被納入常規(guī)檢驗(yàn)項(xiàng)目，肺功能儀的應(yīng)用也越來越廣泛，但相比于肺功能測試的其他方面，人們對于肺功能測試系統(tǒng)的氣流阻抗認(rèn)知要薄弱很多。氣流阻抗，是肺功能設(shè)備的本身特性，氣流速度越大氣流阻抗越大。肺功能測試系統(tǒng)阻抗，是肺功能儀器加上使用時(shí)所有附件的阻抗和，因此，進(jìn)行阻抗影響評估時(shí)，不僅要了解肺功能儀阻抗值，還要考慮呼吸過濾器等附件的阻抗值，整體系統(tǒng)的總阻抗?jié)M足要求，才能獲取準(zhǔn)確的肺功能測試結(jié)果。

本研究驗(yàn)證了肺功能測試系統(tǒng)阻抗增加對肺功能測試結(jié)果的影響，隨著阻抗增大，所測肺功能參數(shù)的流速及容量降低。在測試中，當(dāng)加入可變阻抗1時(shí)，在≤14L/s時(shí)系統(tǒng)阻抗均＜1.5cmH2O/L/s，數(shù)值在要求范圍內(nèi)，同未加入阻抗相比，F(xiàn)VC、FEV1、PEF三個(gè)參數(shù)降低平均百分比分別為：2.75%、2.94%、4.74%，差異率小，不會產(chǎn)生臨床評估誤差；加入可變阻抗2時(shí)，系統(tǒng)阻抗在流速＞6L/s時(shí)均超出了1.5cmH2O/L/s，同未加入阻抗相比，F(xiàn)VC、FEV1、PEF三個(gè)參數(shù)降低平均百分比分別為：5.34%、5.39%、7.15%，差異率明顯增大，該種程度的數(shù)據(jù)差異，會對臨床評估造成誤導(dǎo)；從峰值流速出現(xiàn)的時(shí)間推移來看，兩種阻抗推遲比率較未加入阻抗依次為25%、54%，由此可見阻抗增大導(dǎo)致的波形變化大小。所以在設(shè)計(jì)和選擇肺功能儀及配件時(shí)，需要注意系統(tǒng)阻抗的配置，控制好整體的系統(tǒng)阻抗才能在肺功能測試中獲得更有意義的臨床結(jié)果。