慢性阻塞性肺疾病患者鼻吸气压与肺功能和呼吸耐力相关性研究

王秋波 张泽明 王在岩 朱晓萍

1上海健康医学院附属周浦医院呼吸内科201318;2同济大学附属东方医院呼吸内科,上海200120

COPD患者的最显著的临床表现是呼吸困难和活动耐力下降,而呼吸肌收缩功能下降是最主要的因素之一[1]。同时呼吸肌功能受损和吸气肌无力是COPD患者全因死亡率的独立预测因素[2]。COPD患者呼吸肌功能受损,不仅影响COPD患者的工作、学习能力及生活质量,同时也影响预后。但是呼吸肌功能的评估一直是临床研究的难题,有研究证实,做最大吸鼻动作过程中,膈肌和斜角肌被强烈激活[3],因此可以通过吸鼻过程中对体内压力的监测来了解吸气肌力状况。鼻吸气压(sniff nasal inspiratory pressure,SNIP)是通过测定吸气过程中的鼻内压评估吸气肌力的方法,已被证实对COPD呼吸肌力评估是有效的、可重复的测试方法[4-5]。颤搐性跨膈压(twitch trans-diaphragmatic pressure,Tw-Pdi)目前被认为是评估呼吸肌肌力的金标准,它是通过电或磁刺激颈部膈神经所产生跨膈压(trans-diaphragmatic pressure,Pdi),去除了受试者呼吸努力程度和用力方式对Pdi的影响[6]。但Tw-Pdi是有创性操作,需要植入食管球囊导管系统和技术人员的参与,这限制了它的实际应用。有研究证实,SNIP与Tw-Pdi有着良好的相关性,SNIP作为一个无创操作可以很好的评估呼吸肌力和预测呼吸肌功能受损患者的生存率[7]。本研究拟使用无创的呼吸肌力测定指标SNIP与COPD患者的肺功能指标、呼吸耐力指标及其他呼吸肌力指标进行相关性分析,探索使用SNIP检测方法评价呼吸肌力与COPD患者病情的相关性,探讨其在临床中评价COPD病情严重程度的应用价值。

1 对象与方法

1.1 研究对象 前瞻性、随机、对照入组设计。收集2019年1月至12月浦东新区周浦医院呼吸科门诊稳定期COPD男性患者49例作为病例组,年龄(67±8)岁,年龄范围为50～80岁。选取同期浦东新区周浦医院体检的正常男性健康人20名作为对照组,年龄(66±4)岁,年龄范围为51～78岁。2组均接受常规体格检查,记录身高、体质量、年龄、体质量指数(body mass index,BMI)。纳入标准:门诊患者,男,年龄50～80岁;至少6周内无发热、咳喘等明显加重期表现。符合2011年中华医学会呼吸病学分会制订的COPD诊断标准,肺功能检测:吸入支气管舒张剂后第1秒用力呼气容积(forced expiratory volume in the

first second,FEV1)/FVC＜70%;FEV1%pred＜

80%;神志清楚,能配合完成指令动作。

排除标准:排除鼻炎史和鼻部手术史;排除患有肺、心脏或神经肌肉疾病、严重营养不良(BMI＜20 kg/m2)患者,以及恶性肿瘤、甲状腺机能亢进、糖尿病和肝肾功能衰竭或有可能影响肌肉功能的其他全身性疾病的患者。排除肥胖(BMI＞30 kg/m2),低体质量(BMI＜18.5 kg/m2);排除脑部基础疾病(无明显后遗症)。

本研究得到上海健康医学院附属周浦医院伦理委员会批准(2021-C-014-E01),取得受试者知情同意并签署知情同意书。

1.2 实验方法

1.2.1 常规肺功能测定 使用德国耶格公司Master Screen Diffusion型肺功能仪通过体积描记法测定FVC、FEV1,计算FEV1/FVC。

1.2.2 呼吸肌力测定 对照组及病例组均使用英国贝辛斯托克卡迪那健康公司MicroRPM呼吸肌力测试仪测量最大吸气压(maximal expiratory pressure,MIP)、SNIP。

1.2.2.1 MIP测定 受试者使用标准坐的方式,戴鼻夹和使用法兰接口,从功能残气位完成至少重复3次最大经口吸气动作,每次相隔至少1 min,取维持1 s以上的最大值(或直到获得2个相同的读数),导管末端被连接到一个MicroRPM呼吸肌力测试仪。

1.2.2.2 SNIP测定 受试者手持一个塞子(塑料,橄榄形状,4个不同规格,根据受试者的鼻孔大小选择合适规格)阻塞一个鼻孔,通过没有封闭的对侧鼻孔完成最大吸鼻动作。塞子连接到一个导管,导管的一端连接到一个Micro RPM呼吸肌力测试仪。在一次正常呼气结束时关闭口腔,采取一个短促、快速、最大的吸鼻动作。每位受试者执行20次最大吸鼻动作,每次之间休息30 s。所有操作过程被记录,最初的10次SNIP的最高值,和第二个10次SNIP的最高值分别被记录下来,选择标准为:平台压最少维持0.5 s,每次操作间隔30 s,并取最大值用于研究。

1.2.3 呼吸肌耐力6分钟步行距离(6-minute walking distance,6MWD) 试验前,患者在起点旁坐椅子休息至30 min(至少10 min),核查有无禁忌证,测量脉搏和血压(有条件时测血氧饱和度),填写记录表,向患者介绍试验过程。试验场地平直坚硬,路长设为50 m,患者开始行走,启动计时器,允许患者必要时放慢速度或停下休息,6 min试验结束,患者停止后原地站住,标记好止点,计算步行距离。

1.3 统计学分析 数据均录入SPSS 19.0统计学软件,计量资料采用±s表示,采用t检验,计数资料以例数(%)表示,采用χ2检验,各因素相关性分析采用直线相关分析,P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 2组一般特征、肺功能指标、呼吸肌强度及呼吸肌耐力结果 2组年龄、身高、体质量和BMI比较差异均无统计学意义(P值均＞0.05);病例组肺功能气道阻塞指标FEV1%pred和FEV1/FVC均低于对照组(P值均＜0.05);病例组的呼吸肌强度指标MIP、SNIP和呼吸肌耐力指标6MWD均低于对照组(P值均＜0.05),见表1。

2.2 SNIP与呼吸肌强度、气道阻塞程度的相关性分析 经过相关性分析可知,SNIP与MIP、6MWD、FEV1%pred、FEV1/FVC均明显相关(r=0.837、0.509、0.512、0.563,P值均＜0.05)。见图1～4。

图1 COPD患者SNIP与MIP的相关性

3 讨论

COPD不仅是一种呼吸系统疾病,而且是由多种危险因素影响、多种生物学机制介导的全身多系统性、慢性炎症反应性疾病。骨骼肌疲劳及乏力是COPD全身效应的主要表现之一[8],COPD患者多存在不同程度的膈肌功能障碍,膈肌疲劳是导致COPD病情进展的重要原因,并且是呼吸衰竭的重要病理生理机制之一[9]。COPD患者肺的功能残气量增多,过度充气引起胸腔的形态学改变,膈肌长度缩短失去收缩的最佳初长度[10]。此外,COPD呼吸肌由于需要对抗更高的弹性回缩力,以及因为气流受限所引起的初始吸气负荷,导致额外做功[10]。这些因素引起呼吸肌通气力学的改变,导致COPD患者呼吸肌的功能性障碍。

图2 COPD患者SNIP与6MWD的相关性

图3 COPD患者SNIP与FEV 1%pred的相关性

表1 2组一般特征、肺功能、呼吸肌强度和呼吸肌耐力指标比较(±s)

表1 2组一般特征、肺功能、呼吸肌强度和呼吸肌耐力指标比较(±s)

注:1 cm H 2 O=0.098 k Pa;BMI为体质量指数;FEV 1为第1秒用力呼气容积;SNIP为鼻吸气压;MIP为最大吸气压;6MWD为6分钟步行距离

组别 例数 年龄(岁) 身高(m) 体质量(kg) BMI(kg/m2)FEV1%pred(%)FEV1/FVC(%)MIP(cm H2 O)SNIP(cm H2 O) 6MWD(m)病例组49 67±8 1.67±0.56 67.86±8.18 22.83±2.14 49.10±17.10 62.60±11.00-64.00±21.82-63.90±20.50 400.00±151.75对照组20 66±4 1.69±0.05 70.62±5.90 23.88±2.01 85.30±5.40 90.70±6.20-77.65±11.13-86.20±6.60 688.50±36.59 t值 1.178 0.744 -1.906 -1.855 -11.756 -10.772 -2.761 -2.733 -10.828 P值 0.278 0.470 0.092 0.099 ＜0.001 ＜0.001 0.009 0.008 ＜0.001

图4 COPD患者SNIP与FEV 1/FVC的相关性

近年来,呼吸肌力评估已经得到广泛重视,并已提出了各种测试方法[11]。吸气肌肉力量可以通过受试者自主或非自主测试评估。自主测试如MIP、SNIP、经鼻吸气跨膈压等,具有简单、轻便和廉价的优点。MIP是自主吸气肌肉力量测试的经典方法。它的测量是在封闭气道环境下做最大吸气努力,取持续1 s的最大持续口腔压力[12]。但MIP的测量需要最大的吸气努力,并且需要佩戴封闭的口罩,很多COPD患者较难配合;而SNIP的测量在相对开放的环境中通过简单的吸鼻动作完成,受试者依从性、耐受性较好,而且它的准确性较高,更适用于临床操作。本研究病例组的SNIP均值与MIP均值接近,SNIP略低于MIP均值,相关性分析提示SNIP与MIP呈线性相关,与Uldry和Fitting[13]在COPD患者中的研究相符。故SNIP作为一种易于操作的无创的吸气肌力监测方法,与经典的MIP测定方法有良好的相关性,可以作为可靠的指标应用于COPD患者呼吸肌力评估中。

本研究中病例组平均SNIP值较对照组平均SNIP值下降,表明COPD患者的吸气肌肉力量总体上是受损的。多种因素会影响COPD患者的吸气肌功能,这些因素可分为局部力学改变和全身性的病理生理变化。COPD患者的膈肌总是处于气流受限和过度充气的状态,内源性PEEP和过度充气导致吸气肌高负荷,从而损伤了吸气肌功能[14]。本研究中SNIP值与FEV1%pred、FEV1/FVC相关,这也与Kabitz等[15]和Ju等[16]的报道相似。而FEV1%pred、FEV1/FVC是评估COPD气道阻塞严重程度的指标,因此吸气肌强度下降至少部分归因于COPD的气流受限。气流受限和过度充气并不能完全解释吸气肌力的减退,全身性的病理生理变化也是呼吸肌功能障碍的重要因素,这些变化可能包括全身炎症反应,低氧、相关的氧化应激和肌病,营养不良、内分泌紊乱和呼吸肌重塑。

6MWD与呼吸困难和/或下肢肌肉疲劳有关,结合其他生理因素可以作为心肺功能的整体指标[17],一般认为是评估运动耐力的方法。COPD患者通常经历一个螺旋向下的活动减少,导致外周肌肉无力,特别是下肢肌肉[14]。有研究认为6MWD可以预测COPD患者的生存率[18]。本研究显示在COPD患者中SNIP值与6MWD呈正相关,可以认为降低的SNIP提示吸气肌肉力量减弱,伴随着COPD患者运动能力的下降。

总之,本研究证实SNIP可以有效评估COPD吸气肌力强度,并随着COPD的气道阻塞程度、运动耐力的下降而减低,SNIP与COPD严重程度存在关联,可以成为COPD病情综合评估的参考指标。

利益冲突 所有作者均声明不存在利益冲突