FEV0.5及FEV0.75在支气管哮喘儿童肺功能测定中的临床意义
Clinical significance of FEV0.5 and FEV0.75 in the determination of pulmonary function in children with bronchial asthma
通讯作者: 唐兰芳,电子信箱:6195007@zju.edu.cn。
编委: 邢宇洋
收稿日期: 2023-01-29 接受日期: 2023-08-28 网络出版日期: 2023-10-28
基金资助: |
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Corresponding authors: TANG Lanfang, E-mail:6195007@zju.edu.cn.
Received: 2023-01-29 Accepted: 2023-08-28 Online: 2023-10-28
目的·评估0.5 s用力呼气容积(forced expiratory volume in 0.5 second,FEV0.5)与FEV0.75在肺通气功能检查中实测值/预测值的异常率,以及在支气管舒张试验前后改善率的不同截止点在支气管哮喘(哮喘)患儿诊断中的临床意义。方法·选择2020年1月—2021年2月在浙江大学医学院附属儿童医院住院期间被诊断为哮喘的学龄期患儿为对象。收集患儿的肺通气功能检查及支气管舒张试验检测的数据资料。比较患儿在肺通气功能检查中FEVt实测值/预测值的异常率差异。采用诊断试验四格表分析支气管舒张试验前后FEV0.5改善率和FEV0.75改善率的不同截止点对哮喘诊断的灵敏度和特异度。结果·共计纳入148例患儿。所有入组病例均完成了肺通气功能检查,其中51例同时完成了支气管舒张试验。肺通气功能检查的结果显示,21例患儿为阻塞性通气功能障碍,30例患儿为小气道功能障碍,其余患儿为正常、存在限制性通气功能障碍或混合型通气功能障碍。支气管舒张试验检测的结果显示,在51例阻塞性通气功能障碍和小气道功能障碍的哮喘患儿中,有22例为支气管舒张试验阳性。FEVt实测值/预测值的异常率比较的结果显示,FEV0.75实测值/预测值的异常率高于FEV1、FEV0.5的异常率(χ2=10.18,P=0.000;χ2=10.95,P=0.000)。EFV0.75和FEV0.5改善率的不同截止点的灵敏度及特异度分析的结果显示,FEV0.5改善率的截止点选取16%时具有非常高的灵敏度及特异度,约登指数最高;FEV0.75改善率的截止点选取12%和14%的灵敏度及特异度均达到100%。结论·肺通气功能检查中FEV0.75实测值/预测值可考虑作为FEV1实测值/预测值的替代指标,对是否存在阻塞性通气功能障碍行进一步评估。在支气管舒张试验结果的基础上,可考虑结合FEV0.75与FEV0.5改善率的最佳截止点对气道可逆性进行分析,以提高支气管舒张试验对哮喘诊断的临床价值。
关键词:
Objective ·To evaluate the abnormal rates of measured/predicted values of forced expiratory volume in 0.5 second (FEV0.5) and FEV0.75 in lung ventilation function testing, as well as the clinical significance of different cut-off points for improvement rates before and after bronchodilation testing in the diagnosis of children with bronchial asthma (asthma). Methods ·From January 2020 to February 2021, school-age children diagnosed with asthma during their hospitalization at the Children's Hospital, Zhejiang University School of Medicine were selected. The data on lung ventilation function testing and bronchodilator testing were collected. The difference in abnormal rates of measured/predicted values of FEVt in children in lung ventilation function testing was compared. Diagnostic test four grid table was used to analyze the sensitivity and specificity of different cut-off points for the improvement rates of FEV0.5 and FEV0.75 in the diagnosis of asthma before and after bronchodilation testing. Results ·A total of 148 children were included. All enrolled cases completed lung ventilation function testing, with 51 cases completing bronchodilation testing simultaneously. The results of lung ventilation function testing showed that 21 patients had obstructive ventilation dysfunction, 30 patients had small airway dysfunction, and the remaining patients had normal, restrictive or mixed ventilation dysfunction. The results of bronchodilation testing showed that in the 51 asthmatic children with obstructive ventilation dysfunction and small airway dysfunction, 22 of them were positive for bronchodilation testing. The comparison of the abnormal rates of FEVt measured/predicted values showed that the abnormal rates of FEV0.75 measured/predicted values were higher than those of FEV1 and FEV0.5 (χ2=10.18, P=0.000; χ2=10.95, P=0.000). The sensitivity and specificity analysis results of different cut-off points for the improvement rates of EFV0.75 and FEV0.5 showed that the cut-off point for FEV0.5 improvement rate at 16% had very high sensitivity and specificity, with the highest Jordan index; the cut-off points for FEV0.75 improvement rate were 12% and 14%, respectively, with sensitivity and specificity reaching 100%. Conclusion ·The measured/predicted value of FEV0.75 in lung ventilation function testing can be considered as an alternative indicator for the measured/predicted value of FEV1 to further evaluate the presence of obstructive ventilation dysfunction. On the basis of the results of bronchodilation testing, it can be considered to analyze the airway reversibility by combining the best cut-off points of FEV0.75 and FEV0.5 improvement rates, in order to enhance the clinical value of bronchodilation testing in the diagnosis of asthma.
Keywords:
本文引用格式
郑桂梅, 唐兰芳.
ZHENG Guimei, TANG Lanfang.
支气管哮喘(哮喘)是一种异质性疾病,通常以慢性气道炎症为特征,是儿童时期最为常见的慢性气道疾病[1]。临床上,该疾病常表现为反复发作的喘息、气促,伴或不伴胸闷或咳嗽等症状,同时伴有气道高反应性和可变的呼气气流受限。由气道高反应性导致的气道阻塞与哮喘患儿病情的严重程度相关。临床上,气道阻塞的严重程度可通过肺通气功能指标——1 s用力呼气容积(forced expiratory volume in one second,FEV1)的实测值占预测值百分比(实测值/预测值)来评估,是客观判断哮喘病情最常用的指标;可变的呼气气流受限可通过支气管舒张试验来客观反映,是诊断支气管哮喘的客观依据[1]。在支气管舒张试验中,医师需对已有气流阻塞的患儿使用一定剂量的支气管舒张剂,而后行肺通气功能的重复测定;其中,将试验后FEV1比试验前FEV1增加12%作为支气管舒张试验阳性标准的截止点[2]。由于对儿童(尤其是学龄前儿童)的实际操作中FEV1相对较难获得,近年来有文献提出将0.75 s用力呼气容积(forced expiratory volume in 0.75 second,FEV0.75)或0.5 s用力呼气容积(forced expiratory volume in 0.5 second,FEV0.5)作为儿童哮喘评估的替代指标,但目前尚未有统一的判断标准及最佳改善率的截止点[3-5]。基于此,本研究对FEV0.5与FEV0.75在肺通气功能检查中实测值/预测值的异常率,以及支气管舒张试验前后其改善率的不同截止点的灵敏度及特异度进行评估,以期为哮喘患儿诊断及病情严重程度评估提供参考。
1 对象与方法
1.1 研究对象
1.2 一般资料收集、肺功能检查及其指标记录
收集患儿的一般资料,包括性别、年龄、身高、体质量。
由同一专业技术人员按照MasterScreen肺功能仪(JAEGE,德国)的标准操作对哮喘患儿行肺功能检查,包括肺通气功能检查及支气管舒张试验。检查前,患儿需停用影响检查结果的药物。在肺通气功能检查中,记录患儿的FEV1实测值/预测值、FEV0.5及FEV0.75的实测值、用力肺活量(forced vital capacity,FVC)、1秒率(FEV1/FVC)、小气道功能指标[包括用力呼出50%肺活量时的瞬间流量(forced expiratory flow at 50% vital capacity,FEF50)、FEF75、最大呼气中期流量(maximum mid-expiratory flow,MMEF)]。根据《儿童肺功能系列指南(二):肺容积和通气功能》[7]分析肺通气功能检查结果,并对其中出现阻塞性通气功能障碍、小气道功能障碍的患儿进一步行支气管舒张试验,即予以硫酸特布他林雾化液(体质量<20 kg者吸入1 mL,体质量≥20 kg者吸入2 mL),15 min后对患儿的肺通气功能进行复测。而后,针对支气管舒张试验的结果进行分析,并记录试验后患儿的EFV0.5和FEV0.75实测值。
1.3 肺功能指标分析
支气管舒张试验阳性判断的金标准,即为该试验前后FEV1改善率的截止点为12%[2]。同时,既往文献也建议可将FEV0.5、FEV0.75作为支气管舒张试验的判断指标,但判断的截止点不尽相同。目前,针对FEV0.5改善率的截止点多选取为11%、12%、20%[3-5],FEV0.75改善率的截止点多选取为12%、14%、18%[4,9-10]。考虑到不同截止点间的数值差距较大,我们探索性地增加了3个FEV0.5改善率的截止点(即14%、16%、18%)和1个FEV0.75改善率的截止点(即10%)。依据FEVt改善率≥截止点判断为阳性(提示存在可变的呼气气流受限),计算支气管舒张试验前后FEV0.75、FEV0.5的改善率并选取不同的截止点进行分析,继而对支气管舒张试验的结果进行重新判断。
1.4 统计学方法
应用SPSS 20.0软件进行数据分析。不符合正态分布的定量资料以M(Q1,Q3)表示。定性资料以频数(百分率)表示,采用χ2检验进行组间比较。根据不同截止点下支气管舒张试验的判断结果(阳性/阴性),采用诊断试验四格表分析该截止点的灵敏度、特异度及约登指数,约登指数最大者即为最佳截止点。P<0.05表示差异具有统计学意义。
2 结果
2.1 患儿一般资料分析
本研究共计纳入哮喘患儿148例,其中男性89例、女性59例,年龄为9.16(7.00,10.97)岁,体质量为32.8(24.4,43.0)kg,身高为137.0(125.0,150.0)cm。
2.2 肺功能检查结果分析
所有入组患儿均完成了肺通气功能检查,其中有51例患儿同时完成了支气管舒张试验。
肺通气功能检查的结果显示,阻塞性肺通气功能障碍者21例(14.19%),小气道功能障碍者30例(20.27%),肺通气功能正常者60例(40.54%),其余37例(25.00%)患儿存在限制性通气功能障碍或混合型通气功能障碍。
而后,对21例阻塞性肺通气功能障碍患儿及30例小气道功能障碍患儿行支气管舒张试验,结果显示阻塞性通气功能障碍患儿中有14例患儿为支气管舒张试验阳性(66.67%),小气道功能障碍患儿中仅8例为支气管舒张试验阳性(26.67%)。
2.3 不同的FEVt 实测值/预测值的异常率比较
对肺通气功能检查结果为肺通气功能正常、阻塞性肺通气功能障碍、小气道功能障碍的111例哮喘患儿的FEVt实测值/预测值进行评估,结果显示患儿的FEV0.75实测值/预测值的异常率较高(75.68%),FEV1、FEV0.5实测值/预测值的异常率均较低(即分别为8.10%、3.60%),且三者异常率间的差异具有统计学意义(χ2=174.76,P=0.000);对上述3个异常率指标分别行两两比较,结果显示FEV0.75实测值/预测值的异常率高于FEV1、FEV0.5实测值/预测值的异常率(χ2=10.18,P=0.000;χ2=10.95,P=0.000),而FEV1实测值/预测值与FEV0.5实测值/预测值的异常率间差异无统计学意义(χ2=1.43,P=0.150)。
2.4 支气管舒张试验前后小气道功能障碍患儿FEV0.5 改善率和FEV0.75 改善率的不同截止点的特异度及灵敏度分析
采用诊断试验四格表对小气道功能障碍患儿支气管舒张试验前后的FEV0.5改善率、FEV0.75改善率的不同截止点的特异度及灵敏度进行分析,结果(表1)显示:①FEV0.5改善率的截止点选取11%和12%时,敏感度均为100%但特异度偏低,约登指数为0.86;选取18%和20%时,尽管特异度均为100%,但敏感度、约登指数均偏低;而选取16%时,约登指数最高,特异度为100%且敏感度为87.5%。②FEV0.75改善率的截止点选取12%和14%时,敏感度及特异度均为100%,且约登指数最高(均为1.00)。
表 1 小气道功能障碍患儿支气管舒张试验前后FEV0.5 和FEV0.75 改善率的不同截止点的临床诊断价值分析
Tab 1
Item | Sensitivity/% | Specificity/% | Youden index |
---|---|---|---|
Cut-off point of FEV0.5 improvement rate | |||
11% | 100.0 | 86.0 | 0.86 |
12% | 100.0 | 86.0 | 0.86 |
14% | 87.5 | 95.5 | 0.83 |
16% | 87.5 | 100.0 | 0.88 |
18% | 75.0 | 100.0 | 0.75 |
20% | 62.5 | 100.0 | 0.63 |
Cut-off point of FEV0.75 improvement rate | |||
10% | 100.0 | 72.7 | 0.73 |
12% | 100.0 | 100.0 | 1.00 |
14% | 100.0 | 100.0 | 1.00 |
18% | 62.5 | 100.0 | 0.63 |
2.5 支气管舒张试验前后阻塞性肺通气功能障碍患儿FEV0.5 改善率和FEV0.75 改善率的不同截止点的特异度及灵敏度分析
采用诊断试验四格表对阻塞性肺通气功能障碍患儿支气管舒张试验前后的FEV0.5改善率、FEV0.75改善率的不同截止点的特异度及灵敏度进行分析,结果(表2)显示:①FEV0.5改善率的截止点选取12%、14%和16%时,其灵敏度均为92.8%、特异度均为100%,且约登指数最高(均为0.93)。②FEV0.75改善率的截止点选取10%、12%和14%时,敏感度及特异度均为100%,约登指数最高(均为1.00)。
表 2 阻塞性肺通气功能障碍患儿支气管舒张试验前后FEV0.5 和FEV0.75 改善率的不同截止点的临床诊断价值分析
Tab 2
Item | Sensitivity/% | Specificity/% | Youden index |
---|---|---|---|
Cut-off point of FEV0.5 improvement rate | |||
11% | 92.8 | 85.7 | 0.79 |
12% | 92.8 | 100.0 | 0.93 |
14% | 92.8 | 100.0 | 0.93 |
16% | 92.8 | 100.0 | 0.93 |
18% | 85.7 | 100.0 | 0.86 |
20% | 78.5 | 100.0 | 0.79 |
Cut-off point of FEV0.75 improvement rate | |||
10% | 100.0 | 100.0 | 1.00 |
12% | 100.0 | 100.0 | 1.00 |
14% | 100.0 | 100.0 | 1.00 |
18% | 78.5 | 100.0 | 0.79 |
3 讨论
在肺通气功能检查中,FEV1实测值/预测值<80%为阻塞性病变的诊断依据,本课题组采用该相同标准对EFV0.5和FEV0.75实测值/预测值是否异常进行判断。然而在目前,美国胸科学会(American Thoracic Society,ATS)和欧洲呼吸学会(European Respiratory Society,ERS)尚未确定儿童FEV0.75及FEV0.5预测值的参考方程。查阅近年来的文献我们发现,BURITY等[4]通过线性回归研究导出了性别特定的FEV0.75预测值的参考方程,我国台湾的一项针对3~6岁儿童肺功能参数预测值的参考方程研究导出了针对身高、年龄、体质量及性别差异的FEV0.5预测值的参考方程[8]。基于此,本课题组参考上述研究中的参考方程分别计算FEV0.75和FEV0.5的预测值,在剔除了限制性通气功能障碍和混合型通气功能障碍患儿后,对剩余的111例哮喘患儿再次进行肺功能结果分析后发现,FEV0.75实测值/预测值的异常率达75.68%,显著高于FEV1及FEV0.75实测值/预测值的异常率;继而提示,FEV0.75实测值/预测值或可被视为FEV1实测值/预测值的替代指标,以提高肺功能指标在哮喘严重程度评估中的价值[12-13]。同时,本研究发现FEV0.5实测值/预测值的异常率偏低,而MARCELA等[5]认为FEV0.5在评估哮喘肺功能测定中比FEV1更有意义;对造成FEV0.5实测值/预测值异常率较低的原因进行分析,我们推测可能与本研究所参考的FEV0.5预测值方程来源于针对学龄前期儿童的研究有关,但该预测值的参考方程究竟是否适用于学龄期儿童仍需行进一步的验证。
支气管舒张试验阳性作为呼吸道可逆性气流受限的客观指标之一,是支气管哮喘的诊断标准之一。儿童支气管舒张试验的阳性标准为FEV1改善率≥12%,但采用这一标准时可能会增加漏诊率[14]。有学者提出,以支气管舒张试验前后FEV0.5或 FEV0.75改善率作为该试验的评价指标进行气道可逆性分析,可协助哮喘诊断并获得较高的诊断准确率[9]。然而目前,针对支气管舒张试验前后FEV0.75和FEV0.5改善率的截止点选择并没有统一标准。智利的一项针对39例哮喘儿童和77名健康对照者开展的肺活量测定的研究[5]发现,有51.3%的对照儿童和43%的哮喘儿童可获得FEV1,而所有儿童均可获得FEV0.5;同时,有49%的哮喘儿童行支气管舒张试验后发现,其FEV0.5改善率的截止点为12%时有显著的支气管扩张剂反应。BUSI等[9]研究建议,将FEV0.75作为测量学龄前年龄组支气管舒张试验的最有用的肺活量测定变量,且该变量在试验中改善率的截止点为11%。加拿大的一项研究[10]认为,FEV0.75改善率≥14%对于学龄前儿童喘息发展为哮喘的识别更具有可靠性。本研究在既往报道的截止点上探索性地选取了新的截止点,并分析了FEV0.75和FEV0.5改善率的不同截止点对哮喘诊断的灵敏度及特异度,结果发现在阻塞性通气功能障碍和小气道功能障碍的哮喘患儿中FEV0.5改善率的截止点选取16%具有非常高的灵敏度及特异度,且约登指数最高,提示FEV0.5改善率≥16%或可作为支气管舒张试验阳性的替代参考指标;考虑到截止点16%是本研究的探索性选择,且该截止点的选取并未与正常健康儿童相比较,因此尚需开展进一步的大规模研究进行验证。同时,本研究还发现在该2类患儿中FEV0.75改善率的截止点选取12%和14%的灵敏度及特异度均达100%,约登指数最高;其中,截止点14%与既往研究[10]的结果相一致,截止点12%是本研究的探索性选择,而针对该2个截止点对哮喘诊断的准确性差异仍需大样本数据行进一步分析。
综上,在支气管哮喘患儿的肺通气功能检测中,FEV0.75实测值/预测值可作为FEV1实测值/预测值的替代指标,对是否存在阻塞性通气功能障碍行进一步评估;同时,临床上在获得支气管舒张试验的结果时,可考虑结合FEV0.75与FEV0.5改善率的变化对气道可逆性进行评估。由于本研究的样本量较少,所获结果可能存在一定的偏倚,后续我们将通过增大样本量、补充国内健康儿童的支气管舒张试验基线数据,对最佳截止点的选取进行更深入的探索。
作者贡献声明
郑桂梅参与了实验设计,郑桂梅、唐兰芳参与了论文的写作和修改。所有作者均阅读并同意了最终稿件的提交。
The study was designed by ZHENG Guimei. The manuscript was drafted and revised by ZHENG Guimei and TANG Lanfang. Both authors have read the last version of paper and consented for submission.
利益冲突声明
所有作者声明不存在利益冲突。
All authors disclose no relevant conflict of interests.
参考文献
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