用脉冲振荡法和体描法测定患者呼吸道阻力的比较
作者：邝土光 张洪玉 李征征 柯以恕 王浩彦
单位：首都医科大学附属北京红十字朝阳医院呼吸科北京市呼吸病研究所
关键词：脉冲振荡；体描；呼吸道阻力
首都医科大学学报000408 提要：为探讨脉冲振荡法和体描法测定呼吸道阻力的关系，对158例患者分别用脉冲振荡法和体描法测定呼吸道阻力，同时测定测试患者的通气功能，对2种方法测得的呼吸道阻力进行相关分析，考察各组数据的分布情况。结果发现各阻力变量均与第1秒用力呼气量(FEV1)高度相关，各阻力变量之间的相关性也很强，总呼吸道阻力(R5)和呼吸道总阻力(Rtot)的分布基本相似，但经一致性检验，两者的差值存在着较大的差异，R5比Rtot略小。因此可以认为R5近似地反映了Rtot的变化趋势，但不完全等同于Rtot，判断结果应有各自的阳性判断标准，以供临床参考。
, 百拇医药 中图分类号：R56
Comparision of Impulse Oscillometry Method and Plethysmogrophy for Measuring Airway Resistance
Kuang Tuguang,Zhang Hongyu,Li Zhengzheng,Ke Yishu,Wang Haoyan
(Department of Respiratory,Beijing Red Cross Chaoyang Hospital,Affiliate of Capital University of Medical Sciences)
Abstract:To investigate the relationship between the impulse oscillometry method and plethysmogrophy used in measuring airway resistance,Using the two methods to measure the airway resistance and the ventilation data of 158 patients.The varies of resistance such as Rtot,Rocc,Zrs,R5,R20 had a high degree corelation with FEV1,and so do the corelation among the varies of resistance.The distributions of R5 and Rtot were almost the same,but after the agreement test,there was difference between them.R5 was less than Rtot.R5 could nearly reflect the change of Rtot,but they were not,equal.The application of the impulse oscillometry method to measure the airway resistance should have different positive criteria from that of plethysmogrophy.
, 百拇医药
Key words:impulse oscillometry;plethysmogrophy;airway resistance
呼吸道阻力是在呼吸过程中，空气流经呼吸道时和呼吸道内壁发生摩擦造成的。通常以每秒通过1 L空气时在肺泡和呼吸道开口处(口腔)所造成的压力差来表示。传统采用的体描法被认为是测定呼吸道阻力的“金标准”。它操作简单，测定中不会使受试者感到疲劳和痛苦，受试者的主观因素对测定结果的影响也很小，但体描仪设备费用高，占地面积大，搬动不易，使得其床旁测定受限[1]。脉冲振荡法(IOS)测定呼吸道阻力是新近发展起来的一项新技术，它具有简单、安全可靠、易于搬动、可以实现床旁操作、方便患者等优点[2]。为探讨脉冲振荡法和体描法测定患者呼吸道阻力的关系，我们对158例患者分别应用2种方法测定呼吸道阻力，并且测定其通气功能。
1 材料和方法
, 百拇医药 我院肺功能室1997年12月至1998年12月对158例门诊和住院患者分别进行脉冲振荡法和体描法测定呼吸道阻力。其中男性102例，年龄(56.53±14.36)岁；女性56例，年龄(52.38±15.02)岁。疾病分布包括：慢性阻塞性肺疾病(COPD)44例，哮喘16例，肺间质纤维化9例，职业病(矽肺、石棉肺等)15例，外科病(肺癌、食管癌、胆囊炎、胆管癌等)47例，肺炎8例，支气管炎6例，诊断不明确者13例。
测量方法：脉冲振荡法应用耶格公司生产的Master Screen IOS进行测量。测量时患者取坐位，坐直坐正头保持自然，用鼻夹夹鼻，双手护住脸颊，严格参照欧洲呼吸协会推荐的测量标准，每位患者连续测量3次，观察呼吸总阻抗(Zrs)，总呼吸道阻力(R5)，中心呼吸道阻力(R20)，以所测阻力相差<5%时为准，取其平均值。体描法测定呼吸道阻力时先严格定标，然后按常规方法测定Rtot(呼吸道总阻力)，Rocc(呼吸道总阻抗)，同时测定测试患者的通气功能FEV1(第1秒用力呼气量)。
, 百拇医药
数据处理：对2种方法测得的呼吸道阻力进行正态性检验，相应处理后进行相关分析，考察各组数据的分布情况，进行2个相关样本检验，最后进行一致性检验[3]。
2 结果
对R5、R20、Zrs、Rtot、Rocc和FEV1的测量值作正态性检验，发现除FEV1外均不是正态分布，对每1个测量值取以10为底的对数后，以上各项指标均符合正态分布。应用2种方法测得的呼吸道阻力和表示患者通气功能的指标FEV1的相关性检验表明：各阻力变量均与FEV1高度相关，各阻力变量之间的相关性也很强(P均=0.001)。2种方法测定的呼吸道阻力各参数的相关系数见表1。
表1 2种方法测定呼吸道阻力各参数的相关系数 项目
FEV1
, 百拇医药
lg(FEV1)
lg(R5)
lg(R20)
lg(Zrs)
FEV1
1.000
0.969
-0.594
-0.442
-0.617
lg(FEV1)
0.969
, http://www.100md.com
1.000
-0.588
-0.384
-0.619
lg(Rtot)
-0.660
-0.684
0.668
0.473
0.683
lg(Rocc)
-0.699
, 百拇医药 -0.738
0.691
0.406
0.722
采用百分位数描述其分布，R5和Rtot的分布基本相似(表2)。对R5和Rtot、Zrs和Rocc进行两相关样本检验，R5和Rtot来自同一整体(P=0.332)，而Zrs和Rocc有显著性差异(P=0.001)。
表2 各测量值的分布特征 项目
P50
P25
P75
P75～P25
, 百拇医药
R20
0.28
0.21
0.38
0.17
R5
0.38
0.29
0.55
0.26
Rocc
0.49
0.38
, http://www.100md.com
0.67
0.29
Rtot
0.38
0.27
0.58
0.31
Zrs
0.41
0.32
0.59
0.27
对R5和Rtot进行一致性检验：纵坐标Rtot R5=Rtot-R5，横坐标Rt R5=(Rtot+R5)/2。虽然大多数点分布在纵坐标为0的轴线上，但有许多点离此轴线较远，这提示两者差值的变异比较大(图1)。
, 百拇医药
图1 Rtot与R5之差和Rtot与R5的平均值的分析
3 讨论
脉冲振荡法测量呼吸道阻力是近年来肺功能测定领域的一项重大进展。它超出了常规肺功能的测量思路，应用振荡器产生外加的压力信号，测量呼吸系统对该压力的流速改变，从而测定呼吸阻力。并且根据粘性阻力和弹性阻力，惯性阻力与压力信号的相位关系通过快速付立叶转换，将呼吸阻抗区分为粘性阻力与弹性阻力+惯性阻力2部分。由于振荡波的频率不同，其传导的距离不一样，因此一定频率的振荡波可反映大呼吸道和总呼吸道阻力，这就为临床医生提供了更多的信息以了解患者的呼吸道情况[2，4，5]。
脉冲振荡仪体积小，可以床旁测量，因此如果其能正确反映体描法测量的阻力，那么其在测量阻力时就更有优势。
Zrs表示呼吸总阻抗，由粘性阻力R5及弹性阻力和惯性阻力组成，与体描法测定的Rocc相对应，R5则与Rtot相对应，R20则代表大呼吸道的粘性阻力[2]。本研究的结果表明：反映总呼吸道阻力的R5与Rtot高度相关，且分布相似，但经一致性检验，发现两者差值尚存在较大的变异，这说明R5只能近似地反映Rtot测量值的变化，但其值并不完全等同于Rtot，而是比Rtot略小。对于判断结果的阳性标准，有推荐测量值≥预计值的150%时表示阻力增高，而我院的观察表明：测量值≥预计值的120%时似乎更为合理。体描法测量呼吸道阻力，其预计值均为0.3 kPa/(s*L)，以测量值升高1倍为阳性标准，但这种方法忽略了年龄、性别、身高等对阻力的影响，因此判断结果时存在一定的误差。
, http://www.100md.com
脉冲振荡法则是系统根据患者的年龄、性别、身高等事先给定不同的预计值，更能反映患者的实际情况。因此脉冲振荡法测量呼吸道阻力更有其优越性。由于中国人的呼吸道与外国人存在某些差异，目前脉冲振荡法测定呼吸道阻力尚缺乏国人的正常值作为参考，因此进一步在健康人群中按不同年龄和性别进行正常值的检测是必须解决的问题。同时由于脉冲振荡可引起脸颊的振动，从而影响其测量值，因此必须严格按照欧洲呼吸协会推荐的测量标准，尽量减少测量误差。
参考文献
1，柯以恕.人体体积描记仪.见:穆魁津,林友华主编.肺功能测定原理与临床应用.北京:北京医科大学协和医科大学联合出版社,1992.111～121
2，Vogel U,Smidt.Impuls oszillometri.Frankfurt am Main:pmi Verlagsguruppe Gmbh,1994.1～21
, 百拇医药
3，Bland J M,Altaman D G.Statical methods assessing agreement between two methods of clinical measurement.Lancet,1986,1:307～310
4，Mead J.Mechanical properties of lungs.Physiol Rev,1996,41:281～320
5，Wouters E F M.Total respiratory impedance measurement by forced oscillations:A noninvasive method to bronchial response in occupational medicine.Exp Lung Res,1990,16s:25～40
收稿日期：1999-11-08, http://www.100md.com
单位：首都医科大学附属北京红十字朝阳医院呼吸科北京市呼吸病研究所
关键词：脉冲振荡；体描；呼吸道阻力
首都医科大学学报000408 提要：为探讨脉冲振荡法和体描法测定呼吸道阻力的关系，对158例患者分别用脉冲振荡法和体描法测定呼吸道阻力，同时测定测试患者的通气功能，对2种方法测得的呼吸道阻力进行相关分析，考察各组数据的分布情况。结果发现各阻力变量均与第1秒用力呼气量(FEV1)高度相关，各阻力变量之间的相关性也很强，总呼吸道阻力(R5)和呼吸道总阻力(Rtot)的分布基本相似，但经一致性检验，两者的差值存在着较大的差异，R5比Rtot略小。因此可以认为R5近似地反映了Rtot的变化趋势，但不完全等同于Rtot，判断结果应有各自的阳性判断标准，以供临床参考。
, 百拇医药 中图分类号：R56
Comparision of Impulse Oscillometry Method and Plethysmogrophy for Measuring Airway Resistance
Kuang Tuguang,Zhang Hongyu,Li Zhengzheng,Ke Yishu,Wang Haoyan
(Department of Respiratory,Beijing Red Cross Chaoyang Hospital,Affiliate of Capital University of Medical Sciences)
Abstract:To investigate the relationship between the impulse oscillometry method and plethysmogrophy used in measuring airway resistance,Using the two methods to measure the airway resistance and the ventilation data of 158 patients.The varies of resistance such as Rtot,Rocc,Zrs,R5,R20 had a high degree corelation with FEV1,and so do the corelation among the varies of resistance.The distributions of R5 and Rtot were almost the same,but after the agreement test,there was difference between them.R5 was less than Rtot.R5 could nearly reflect the change of Rtot,but they were not,equal.The application of the impulse oscillometry method to measure the airway resistance should have different positive criteria from that of plethysmogrophy.
, 百拇医药
Key words:impulse oscillometry;plethysmogrophy;airway resistance
呼吸道阻力是在呼吸过程中，空气流经呼吸道时和呼吸道内壁发生摩擦造成的。通常以每秒通过1 L空气时在肺泡和呼吸道开口处(口腔)所造成的压力差来表示。传统采用的体描法被认为是测定呼吸道阻力的“金标准”。它操作简单，测定中不会使受试者感到疲劳和痛苦，受试者的主观因素对测定结果的影响也很小，但体描仪设备费用高，占地面积大，搬动不易，使得其床旁测定受限[1]。脉冲振荡法(IOS)测定呼吸道阻力是新近发展起来的一项新技术，它具有简单、安全可靠、易于搬动、可以实现床旁操作、方便患者等优点[2]。为探讨脉冲振荡法和体描法测定患者呼吸道阻力的关系，我们对158例患者分别应用2种方法测定呼吸道阻力，并且测定其通气功能。
1 材料和方法
, 百拇医药 我院肺功能室1997年12月至1998年12月对158例门诊和住院患者分别进行脉冲振荡法和体描法测定呼吸道阻力。其中男性102例，年龄(56.53±14.36)岁；女性56例，年龄(52.38±15.02)岁。疾病分布包括：慢性阻塞性肺疾病(COPD)44例，哮喘16例，肺间质纤维化9例，职业病(矽肺、石棉肺等)15例，外科病(肺癌、食管癌、胆囊炎、胆管癌等)47例，肺炎8例，支气管炎6例，诊断不明确者13例。
测量方法：脉冲振荡法应用耶格公司生产的Master Screen IOS进行测量。测量时患者取坐位，坐直坐正头保持自然，用鼻夹夹鼻，双手护住脸颊，严格参照欧洲呼吸协会推荐的测量标准，每位患者连续测量3次，观察呼吸总阻抗(Zrs)，总呼吸道阻力(R5)，中心呼吸道阻力(R20)，以所测阻力相差<5%时为准，取其平均值。体描法测定呼吸道阻力时先严格定标，然后按常规方法测定Rtot(呼吸道总阻力)，Rocc(呼吸道总阻抗)，同时测定测试患者的通气功能FEV1(第1秒用力呼气量)。
, 百拇医药
数据处理：对2种方法测得的呼吸道阻力进行正态性检验，相应处理后进行相关分析，考察各组数据的分布情况，进行2个相关样本检验，最后进行一致性检验[3]。
2 结果
对R5、R20、Zrs、Rtot、Rocc和FEV1的测量值作正态性检验，发现除FEV1外均不是正态分布，对每1个测量值取以10为底的对数后，以上各项指标均符合正态分布。应用2种方法测得的呼吸道阻力和表示患者通气功能的指标FEV1的相关性检验表明：各阻力变量均与FEV1高度相关，各阻力变量之间的相关性也很强(P均=0.001)。2种方法测定的呼吸道阻力各参数的相关系数见表1。
表1 2种方法测定呼吸道阻力各参数的相关系数 项目
FEV1
, 百拇医药
lg(FEV1)
lg(R5)
lg(R20)
lg(Zrs)
FEV1
1.000
0.969
-0.594
-0.442
-0.617
lg(FEV1)
0.969
, http://www.100md.com
1.000
-0.588
-0.384
-0.619
lg(Rtot)
-0.660
-0.684
0.668
0.473
0.683
lg(Rocc)
-0.699
, 百拇医药 -0.738
0.691
0.406
0.722
采用百分位数描述其分布，R5和Rtot的分布基本相似(表2)。对R5和Rtot、Zrs和Rocc进行两相关样本检验，R5和Rtot来自同一整体(P=0.332)，而Zrs和Rocc有显著性差异(P=0.001)。
表2 各测量值的分布特征 项目
P50
P25
P75
P75～P25
, 百拇医药
R20
0.28
0.21
0.38
0.17
R5
0.38
0.29
0.55
0.26
Rocc
0.49
0.38
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0.67
0.29
Rtot
0.38
0.27
0.58
0.31
Zrs
0.41
0.32
0.59
0.27
对R5和Rtot进行一致性检验：纵坐标Rtot R5=Rtot-R5，横坐标Rt R5=(Rtot+R5)/2。虽然大多数点分布在纵坐标为0的轴线上，但有许多点离此轴线较远，这提示两者差值的变异比较大(图1)。
, 百拇医药
图1 Rtot与R5之差和Rtot与R5的平均值的分析
3 讨论
脉冲振荡法测量呼吸道阻力是近年来肺功能测定领域的一项重大进展。它超出了常规肺功能的测量思路，应用振荡器产生外加的压力信号，测量呼吸系统对该压力的流速改变，从而测定呼吸阻力。并且根据粘性阻力和弹性阻力，惯性阻力与压力信号的相位关系通过快速付立叶转换，将呼吸阻抗区分为粘性阻力与弹性阻力+惯性阻力2部分。由于振荡波的频率不同，其传导的距离不一样，因此一定频率的振荡波可反映大呼吸道和总呼吸道阻力，这就为临床医生提供了更多的信息以了解患者的呼吸道情况[2，4，5]。
脉冲振荡仪体积小，可以床旁测量，因此如果其能正确反映体描法测量的阻力，那么其在测量阻力时就更有优势。
Zrs表示呼吸总阻抗，由粘性阻力R5及弹性阻力和惯性阻力组成，与体描法测定的Rocc相对应，R5则与Rtot相对应，R20则代表大呼吸道的粘性阻力[2]。本研究的结果表明：反映总呼吸道阻力的R5与Rtot高度相关，且分布相似，但经一致性检验，发现两者差值尚存在较大的变异，这说明R5只能近似地反映Rtot测量值的变化，但其值并不完全等同于Rtot，而是比Rtot略小。对于判断结果的阳性标准，有推荐测量值≥预计值的150%时表示阻力增高，而我院的观察表明：测量值≥预计值的120%时似乎更为合理。体描法测量呼吸道阻力，其预计值均为0.3 kPa/(s*L)，以测量值升高1倍为阳性标准，但这种方法忽略了年龄、性别、身高等对阻力的影响，因此判断结果时存在一定的误差。
, http://www.100md.com
脉冲振荡法则是系统根据患者的年龄、性别、身高等事先给定不同的预计值，更能反映患者的实际情况。因此脉冲振荡法测量呼吸道阻力更有其优越性。由于中国人的呼吸道与外国人存在某些差异，目前脉冲振荡法测定呼吸道阻力尚缺乏国人的正常值作为参考，因此进一步在健康人群中按不同年龄和性别进行正常值的检测是必须解决的问题。同时由于脉冲振荡可引起脸颊的振动，从而影响其测量值，因此必须严格按照欧洲呼吸协会推荐的测量标准，尽量减少测量误差。
参考文献
1，柯以恕.人体体积描记仪.见:穆魁津,林友华主编.肺功能测定原理与临床应用.北京:北京医科大学协和医科大学联合出版社,1992.111～121
2，Vogel U,Smidt.Impuls oszillometri.Frankfurt am Main:pmi Verlagsguruppe Gmbh,1994.1～21
, 百拇医药
3，Bland J M,Altaman D G.Statical methods assessing agreement between two methods of clinical measurement.Lancet,1986,1:307～310
4，Mead J.Mechanical properties of lungs.Physiol Rev,1996,41:281～320
5，Wouters E F M.Total respiratory impedance measurement by forced oscillations:A noninvasive method to bronchial response in occupational medicine.Exp Lung Res,1990,16s:25～40
收稿日期：1999-11-08, http://www.100md.com