慢性阻塞性肺疾病患者肺容量與彌散能力評估_《中國呼吸與危重監護雜志》

作者：

段昊玙 ,  梁斌苗

四川大學華西醫院呼吸與危重癥醫學科（四川成都 610041）;

關鍵詞：

慢阻肺過度充氣一氧化碳彌散量殘總比

DOI：

10.7507/1671-6205.202210034

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摘要 全文 圖表 視頻 參考文獻 施引文獻 補充材料

目的觀察不同GOLD等級、不同一氧化碳彌散量（diffusing capacity for carbon monoxide，D_LCO）慢阻肺患者肺功能的變化及D_LCO占預計值百分比（D_LCO%pred）與過度充氣參數殘總比（the ratio of residual volume to total lung capacity，RV/TLC）之間的關系。方法記錄患者的年齡、性別、體重指數（body mass index，BMI）及肺功能指標。按GOLD等級進行分組，對各組之間的肺功能進行比較；以D_LCO%pred 60%為臨界值進行分組，對各組之間的肺功能進行比較。使用秩相關或直線相關對D_LCO%pred與年齡、RV/TLC等因素之間的相關性進行分析。結果納入了431例穩定期慢阻肺患者。隨著GOLD等級的增加，患者的肺功能逐漸變差（P<0.05）。相較于D_LCO%pred≥60%組，D_LCO%pred<60%組患者的BMI更小（t=–5.642，P<0.001），肺功能更差（P<0.001）。相關性分析顯示BMI（r=0.352，P<0.001）、用力肺活量占預計值百分比（forced vital capacity in percent predicted value，FVC%pred）（r=0.349，P<0.001）、第1秒用力呼氣容積占預計值百分比（forced expiratory volume in one second in percent predicted value，FEV₁%pred）（r=0.414，P<0.001）、一秒率（the ratio of forced expiratory volume in one second to forced vital capacity，FEV₁/FVC）（r=0.434，P<0.001）、呼氣峰流速占預計值百分比（peak expiratory flow in percent predicted value，PEF%pred）（r=0.335，P<0.001）、最大呼氣中期流量占預計值百分比（maximal mid expiratory flow in percent predicted value，MMEF%pred）（r=0.405，P<0.001）、深吸氣量占預計值百分比（inspiratory capacity in percent predicted value，IC%pred）（r=0.301，P<0.001）與D_LCO%pred正相關；RV/TLC（r=–0.328，P<0.001）、GOLD等級（r=–0.430，P<0.001）與D_LCO%pred負相關；然而年齡（r=–0.012，P=0.810）、性別（r=0.076，P=0.117）與D_LCO%pred之間相關關系無統計學意義。結論隨著GOLD等級的增加，D_LCO%pred在下降，RV/TLC在增加，RV/TLC與D_LCO%pred負相關。相較于常用于評價慢阻肺氣流受限的指標FEV₁，RV/TLC和D_LCO%pred分別從患者的肺容量情況及彌散能力兩方面進行評估，有助于全方面評估慢阻肺，對現有的評價體系是一種補充，具有一定的臨床意義。

引用本文： 段昊玙, 梁斌苗. 慢性阻塞性肺疾病患者肺容量與彌散能力評估. 中國呼吸與危重監護雜志, 2023, 22(6): 381-386. doi: 10.7507/1671-6205.202210034 復制

慢性阻塞性肺疾病（簡稱慢阻肺）是一種進展性的累及氣道、肺實質、肺血管的炎癥性疾病，最終會導致不完全可逆的氣流受限及彈性回縮能力下降。慢阻肺是全球第三大造成死亡的疾病，在我國也不容小覷。根據中國最新的慢阻肺全國調查顯示，我國慢阻肺患者約占全球慢阻肺患者的四分之一^[1]。由于中國人口的快速老齡化，預計在未來幾十年，慢阻肺帶來的經濟、社會負擔將急劇增加。慢阻肺的病理改變發生于氣道、肺實質及肺血管系統^[2]。慢阻肺患者肺部的慢性和異常炎癥反應導致氣道和肺實質發生改變，發展為氣道疾病和肺氣腫，造成氣流受限^[3]。慢阻肺最基本的特征是氣流受限，這與第1秒用力呼氣容積（forced expiratory volume in one second，FEV₁）和一秒率（the ratio of forced expiratory volume in one second to forced vital capacity，FEV₁/FVC）下降相關。外周氣道受限、肺彈性回縮力下降逐漸引起呼氣時氣體陷閉，最終導致過度充氣^[4]。由于不同肺部區域小氣道、肺實質病理改變及肺部所處位置的不同，導致時間常數的不同，動態過度充氣的不均一性改變，從而造成通氣血流比失調，影響一氧化碳彌散量（diffusing capacity for carbon monoxide，D_LCO）^[5]。殘總比（the ratio of residual volume to total lung capacity，RV/TLC）反映了通過最大呼吸無法排出的潴留肺容積比例，是評估氣體陷閉和過度充氣的可靠指標^[6]。肺氣腫包括氣體交換表面和肺彈性回縮受損，這會影響氣體交換，從而導致通氣血流比失調，D_LCO下降^[7]。

D_LCO對通過肺泡毛細血管膜的氣體交換進行全面評估，同時反映了功能性肺容積和通過肺泡毛細血管膜氣體運輸的變化^[5]，它與肺功能下降、慢阻肺肺氣腫密切相關^[8]。進行氣體交換的肺泡表面積、肺泡毛細血管床血容量和肺泡通氣分布會影響D_LCO。肺泡容積代表了屏氣期間CO分布的容積，D_LCO的下降可能是因為肺泡容積的下降，這是由于阻塞性和（或）限制性缺陷和（或）一氧化碳轉運系數下降造成的。慢阻肺患者的氣道、肺實質、肺血管系統發生了病理性改變^[2]，通過影響肺泡毛細血管膜的擴散率，氣體交換相關的肺血管容積，從而降低了D_LCO^[9]。雖然有相關的研究對慢阻肺患者D_LCO和運動能力^[10]、癥狀、急性加重風險、死亡率^[9]之間的關系進行了分析，但關于D_LCO與過度充氣的研究相對較少，所以我們假設過度充氣參數RV/TLC與D_LCO之間有一定關系。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

本研究為回顧性研究，并通過了醫院倫理委員會的審查。收集2022年4月11日—6月30日于四川大學華西醫院呼吸科門診就診的穩定期慢阻肺患者。納入標準：（1）根據GOLD指南2022診斷為穩定期的慢阻肺患者^[11]；（2）近1個月病情穩定；（3）能配合肺量計檢查；（4）影響肺功能測試的藥物停藥至少24 h。排除標準：（1）有除慢阻肺外的其他肺部疾病；（2）有心臟疾病；（3）肺部手術史；（4）近1個月內病情加重，發生過呼吸道感染。

1.2 方法

1.2.1 肺功能測定

每天在所有測試前對肺功能測試的儀器（Jaeger Corp，Germany）進行校準檢查，根據美國胸科協會/歐洲呼吸協會的質量標準^[12]進行肺功能測試。根據中國肺活量測定指南推薦的參考方程確定預計值^[13]。

（1）用力肺活量測定：用力肺活量（forced vital capacity，FVC）指完全吸氣至肺總量（total lung capacity，TLC）位后盡力盡快呼氣至殘氣量（residual volume，RV）位的全部肺容積。FEV₁是FVC第1秒呼出的容積。FEV₁/FVC是評價氣道阻塞程度的指標。

（2）肺容積（體積描記法）測定：肺容積指呼吸道和肺泡所含的氣體總量，反映了外呼吸的空間。體積描記法運用波義耳定律（P₁V₁=P₂V₂）對肺容積進行測定。患者坐在一個密封的空間里，儀器監測患者一系列呼吸時的壓力和體積變化，從而測量出潮氣量、補吸氣容積、補呼氣容積、殘氣容積。根據上述四個基礎容積計算基礎容量深吸氣量（inspiratory capacity，IC）、肺活量、深吸氣后肺內所含氣體總量和功能殘氣量即平靜呼氣后肺內所含氣體量。

（3）D_LCO測定：使用單次呼吸法測定D_LCO。患者呼氣至RV位，吸入含少量CO的混合氣體至TLC位，屏氣10秒，然后快速呼氣至RV位。呼氣過程中，儀器對呼出氣體進行采樣，測定CO濃度，從而計算出肺泡容積和D_LCO。患者存在貧血時，會影響D_LCO值，因此需根據血紅蛋白水平對D_LCO進行校正。

1.2.2 觀察指標

記錄患者的年齡、性別、BMI及肺功能測試結果。肺功能測試結果包括FVC，FEV₁，FEV₁/FVC，呼氣峰流速（peak expiratory flow，PEF），最大呼氣中期流量（maximal mid expiratory flow，MMEF），IC，比彌散量（the ratio of diffusing capacity for carbon monoxide to alveolar volume，D_LCO/VA），RV/TLC，D_LCO，以及相關指標占預計值百分比（%pred）。以D_LCO%pred 60%為界，將患者分為兩組并進行比較。

1.3 統計學方法

采用SPSS 28.0統計軟件，使用Shapiro-Wilk法進行正態性檢驗。計數資料采用百分比表示，計量資料采用均數±標準差（±s）表示。對兩個組進行比較，計數資料采用χ²檢驗或Fisher確切概率法；計量資料采用t檢驗。采用方差分析對兩組以上計量資料進行比較，當P<0.05時，使用LSD-t檢驗對均數間進行兩兩比較。用秩相關或直線相關對D_LCO%pred與年齡、BMI、RV/TLC等因素之間的關系進行分析。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 患者基礎特征

共收集患者431例，平均年齡（67.74±9.54）歲，男性占81.44%。隨著GOLD等級的增加，FVC%pred（F=372.958，P<0.001）、FEV₁%pred（F=796.801，P<0.001）、FEV₁/FVC（F=191.759，P<0.001）、PEF%pred（F=147.876，P<0.001）、MMEF%pred（F=302.040，P<0.001）、IC%pred（F=139.319，P<0.001）、D_LCO%pred（F=35.825，P<0.001）下降，RV/TLC（F=138.409，P<0.001）增加。結果見表1。

表1 各GOLD等級慢阻肺患者基礎特征［例（%）/（

）］

表選項

下載CSV

指標	合計（n=431）	GOLDⅠ級（n=46）	GOLDⅡ級（n=204）	GOLDⅢ級（n=136）	GOLDⅣ級（n=45）	χ²/F值	P值
男	351（81.44）	27（58.70）	172（84.31）	108（79.41）	44（97.78）	25.173	<0.001^*
年齡（歲）	67.74±9.54	72.11±9.52	69.50±8.70	65.74±9.79	61.29±7.99	15.909	<0.001^*
BMI（kg/m²）	22.15±3.18	21.73±2.50	22.67±2.99	21.93±3.43	20.84±3.45	5.007	0.002^*
FVC%pred（%）	85.85±22.11	127.77±15.44	91.72±12.20	72.92±9.93	55.46±9.31	372.958	<0.001^*
FEV₁%pred（%）	55.02±19.97	92.78±12.00	62.63±8.55	40.76±5.54	25.06±3.49	796.801	<0.001^*
FEV₁/FVC（%）	49.06±8.13	56.50±2.62	53.26±4.95	44.46±6.42	36.34±5.32	191.759	<0.001^*
PEF%pred（%）	51.59±19.04	76.12±16.14	58.71±15.10	40.24±10.51	28.55±8.94	147.876	<0.001^*
MMEF%pred（%）	18.27±7.82	30.62±6.54	21.42±5.03	12.72±3.04	8.11±1.61	302.040	<0.001^*
IC%pred（%）	63.48±20.22	95.14±21.58	67.88±14.45	53.84±12.72	40.26±9.14	139.319	<0.001^*
RV/TLC（%）	59.87±9.92	48.51±7.35	55.93±7.41	65.25±6.96	73.05±5.53	138.409	<0.001^*
D_LCO%pred（%）	75.27±21.98	86.29±21.25	82.19±21.32	68.01±17.50	54.59±16.52	35.825	<0.001^*
D_LCO/VA%pred（%）	90.37±24.25	86.05±21.48	94.95±24.41	88.04±23.06	81.06±25.91	5.727	0.001^*
*P<0.05，有統計學意義。

2.2 根據D_LCO%pred值進行分組的慢阻肺患者的特征

與D_LCO%pred<60%組相比，D_LCO%pred≥60%組BMI值（t=–5.642，P<0.001）更大；肺功能更好，由FVC%pred（t=–5.193，P<0.001）、FEV₁%pred（t=–6.410，P<0.001）、FEV₁/FVC（t=–7.122，P<0.001）、PEF%pred（t=–4.536，P<0.001）、MMEF%pred（t=–5.966，P<0.001）、IC%pred（t=–4.282，P<0.001）值更高，RV/TLC（t=4.493，P<0.001）值更低。結果見表2。

表2 根據D_LCO%pred分類的慢阻肺患者基礎特征［例（%）/（

±s）］

表選項

下載CSV

指標	D_LCO≥60% 組（n=321）	D_LCO<60% 組（n=110）	χ²/t值	P值
男	257（80.06）	94（85.45）	1.576	0.209
年齡（歲）	67.77±9.63	67.63±9.29	–0.138	0.891
BMI（kg/m²）	22.64±3.03	20.72±3.20	–5.642	<0.001^*
FVC%pred（%）	88.99±20.93	76.67±23.01	–5.193	<0.001^*
FEV₁%pred（%）	58.47±18.99	44.95±19.41	–6.410	<0.001^*
FEV₁/FVC（%）	50.61±7.48	44.55±8.30	–7.122	<0.001^*
PEF%pred（%）	53.97±18.70	44.64±18.39	–4.536	<0.001^*
MMEF%pred（%）	19.53±7.60	14.57±7.28	–5.966	<0.001^*
IC%pred（%）	65.87±19.08	56.49±21.86	–4.282	<0.001^*
RV/TLC（%）	58.55±9.24	63.73±10.84	4.493	<0.001^*
*P<0.05，差異有統計學意義。

2.3 D_LCO%pred與各因素之間的關系

相關性分析表明，BMI（r=0.352，P<0.001）、FVC%pred（r=0.349，P<0.001）、FEV₁%pred（r=0.414，P<0.001）、FEV₁/FVC（r=0.434，P<0.001）、PEF%pred（r=0.335，P<0.001）、MMEF%pred（r=0.405，P<0.001）、IC%pred（r=0.301，P<0.001）與D_LCO%pred正相關；RV/TLC（r=–0.328，P<0.001）、GOLD等級（r=–0.430，P<0.001）與D_LCO%pred負相關，年齡（r=–0.012，P=0.810）、性別（r=0.076，P=0.117）與D_LCO%pred之間的相關關系無統計學意義。結果見圖1。

圖1 D_LCO%pred與各因素之間的關系

a. BMI；b. FVC%pred；c. FEV₁%pred；d. FEV₁/FVC；e. PEF%pred；f. MMEF%pred；g. IC%pred；h. RV/TLC；i. 年齡。BMI、FVC%pred、FEV₁%pred、FEV₁/FVC、PEF%pred、MMEF%pred、IC%pred與D_LCO%pred正相關，RV/TLC與D_LCO%pred負相關。

圖選項

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3 討論

本研究通過對431例穩定期慢阻肺患者進行了回顧性分析，發現隨GOLD等級的增加，RV/TLC逐漸增加，D_LCO%pred逐漸下降。以D_LCO%pred 60%為界，與D_LCO%pred≥60%的患者相比，D_LCO%pred<60%的患者肺功能更差。FVC%pred、FEV₁%pred、FEV₁/FVC、PEF%pred、MMEF%pred、IC%pred與D_LCO%pred正相關；RV/TLC與D_LCO%pred負相關。

本研究發現，隨著GOLD等級的增加，氣流阻塞（FEV₁%pred、FEV₁/FVC低）、小氣道阻塞（MMEF%pred低）、過度充氣（RV/TLC高，IC%pred低）在加重，彌散能力（D_LCO%pred低）在下降。Ni等^[5]的研究發現相較于GOLD Ⅰ、Ⅱ等級，GOLD Ⅲ、Ⅳ等級的慢阻肺患者D_LCO%pred值低。Chen等^[14]的研究也發現了GOLD等級越高，FEV₁%pred值越低，RV/TLC值越高。同時，過度充氣的發展會導致FEV₁值的下降^[15]。從上述研究可以看出過度充氣、彌散能力與氣流受限之間有一定的關系。這可能是因為慢阻肺患者慢性炎癥導致氣道重塑與閉塞、肺實質受損，從而造成氣道阻力增加、肺泡彈性回縮力下降，導致呼氣氣流受限，造成過度充氣和肺泡擴張，肺泡及肺泡間隔斷裂，肺泡之間相互融合，進行氣體交換的肺泡表面積減少；慢阻肺患者肺泡間隔增厚，使彌散距離增加。彌散面積減少和彌散距離增加均對彌散能力造成影響^[2]。此外，若慢阻肺患者FEV₁和D_LCO%pred下降、RV/TLC增高，更容易發生急性加重^[9]，反之，慢阻肺頻繁急性加重患者常常表現出肺功能下降和過度充氣進展^[15]。因此，無論是穩定期還是急性加重期慢阻肺患者，除了要關注FEV₁指標外，還要關注過度充氣及彌散功能的改變。

本研究還發現D_LCO%pred<60%患者的氣流阻塞（FEV₁%pred、FEV₁/FVC低）、過度充氣（RV/TLC高，IC%pred低）更嚴重。de-Torres等^[16]的研究發現慢阻肺患者D_LCO%pred<60%組的深吸氣量/肺總量（the ratio of inspiratory capacity to total lung capacity，IC/TLC）較低。IC/TLC也是用于評價肺過度充氣的參數，IC/TLC值越低，過度充氣越嚴重，D_LCO越低，與我們研究結論相似。這可能是因為D_LCO%pred值較低的組，氣體交換異常，在通氣需求增加時，如運動期間，通氣血流比不匹配加重，導致勞力性呼吸困難及運動不耐受。呼吸困難會影響氣體的排空，從而進一步加重過度充氣情況，導致RV/TLC升高，IC%pred、IC/TLC下降；而過度充氣又會反過來造成呼吸困難，形成惡性循環。Elbehairy等^[10]的研究也驗證了上述推測，他們還發現D_LCO%pred<60%組的患者呼吸困難更嚴重、步行距離更短，生存率較差。我們的后續研究應該對慢阻肺患者癥狀、運動情況等數據進行收集，以便更全面地分析彌散能力與癥狀之間的關系。

既往研究發現基線RV/TLC和D_LCO%pred可用做預測肺功能長期變化的指標^[17]。但較少有研究對慢阻肺患者的過度充氣與彌散能力之間的關系進行分析，本研究創新性地把常用于評價過度充氣的參數RV/TLC與評價彌散能力的參數D_LCO%pred結合，發現隨著過度充氣程度的加重，RV/TLC增加，D_LCO%pred下降，RV/TLC與D_LCO%pred負相關。這是由于不同肺區氣道阻塞程度及肺實質改變不同，導致不同的時間常數，各肺區氣體排空程度不一致，造成的過度充氣程度也不同^[18]。過度充氣導致呼氣末肺內氣體增加，導致肺泡間隔縮小，壓迫肺泡毛細血管；過度充氣還會導致肺泡壁斷裂，肺泡之間相互融合，單位面積肺泡數量減少。上述原因導致能進行氣體交換的肺泡毛細血管組織減少而肺容積增大，通氣血流比失調，影響氣體交換，D_LCO%pred下降^[19]。隨著慢阻肺患者疾病嚴重程度的增加，氣流阻塞加重，呼氣氣流受限加重，過度充氣加重，通氣血流比不匹配加重，彌散能力下降，所以FEV₁%pred與D_LCO%pred正相關，RV/TLC與D_LCO%pred負相關。

D_LCO%pred與不同的肺功能指標相結合，可以提供不同的臨床信息。王曉晟等^[20]根據D_LCO%pred值和IC%pred值將中重度慢阻肺患者進行分組，發現不同的組表現出不同的臨床癥狀，這可能有助于預測治療反應。Balasubramanian等^[9]根據FEV₁%pred和D_LCO%pred的值，把慢阻肺患者進行分組，發現不同組的患者身體功能結果和嚴重加重情況不一樣。因此，應重視D_LCO%pred與不同肺功能參數的結合，以為臨床提供治療反應、肺功能變化等更全面的信息。目前的研究主要是通過FEV₁對慢阻肺患者的氣流受限程度進行評估，但該指標在評估癥狀、運動能力及死亡率等方面較差^[21]。而RV/TLC和D_LCO從慢阻肺患者的肺容量及彌散能力兩個維度進行了評價，這兩個指標與慢阻肺患者的呼吸困難、運動受限相關。因此，對慢阻肺患者進行治療時，不僅要緩解氣流受限，還應該重視對其過度充氣的緩解。

本研究存在一些不足。首先，該研究為回顧性研究，缺少慢阻肺自我評估測試問卷評分、吸煙史等信息，影響其他結論的得出。其次，該研究為單中心研究且納入的女性患者較少，結果外推性欠佳。未來還需要納入更多指標、更多患者的多中心前瞻性研究。

綜上所述，RV/TLC與D_LCO%pred負相關。對慢阻肺患者過度充氣情況及彌散能力進行監測，有利于全面評估慢阻肺情況，更好地選擇治療方案，從而改善患者癥狀及生活質量。

利益沖突：本研究不涉及任何利益沖突。