慢性阻塞性肺疾病患者肺容量与弥散能力评估_《中国呼吸与危重监护杂志》

作者：

段昊玙 ,  梁斌苗

四川大学华西医院呼吸与危重症医学科（四川成都 610041）;

关键词：

慢阻肺过度充气一氧化碳弥散量残总比

DOI：

10.7507/1671-6205.202210034

视频：

导出 下载 收藏 扫码 引用

摘要 全文 图表 视频 参考文献 施引文献 补充材料

目的观察不同GOLD等级、不同一氧化碳弥散量（diffusing capacity for carbon monoxide，D_LCO）慢阻肺患者肺功能的变化及D_LCO占预计值百分比（D_LCO%pred）与过度充气参数残总比（the ratio of residual volume to total lung capacity，RV/TLC）之间的关系。方法记录患者的年龄、性别、体重指数（body mass index，BMI）及肺功能指标。按GOLD等级进行分组，对各组之间的肺功能进行比较；以D_LCO%pred 60%为临界值进行分组，对各组之间的肺功能进行比较。使用秩相关或直线相关对D_LCO%pred与年龄、RV/TLC等因素之间的相关性进行分析。结果纳入了431例稳定期慢阻肺患者。随着GOLD等级的增加，患者的肺功能逐渐变差（P<0.05）。相较于D_LCO%pred≥60%组，D_LCO%pred<60%组患者的BMI更小（t=–5.642，P<0.001），肺功能更差（P<0.001）。相关性分析显示BMI（r=0.352，P<0.001）、用力肺活量占预计值百分比（forced vital capacity in percent predicted value，FVC%pred）（r=0.349，P<0.001）、第1秒用力呼气容积占预计值百分比（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）、呼气峰流速占预计值百分比（peak expiratory flow in percent predicted value，PEF%pred）（r=0.335，P<0.001）、最大呼气中期流量占预计值百分比（maximal mid expiratory flow in percent predicted value，MMEF%pred）（r=0.405，P<0.001）、深吸气量占预计值百分比（inspiratory capacity in percent predicted value，IC%pred）（r=0.301，P<0.001）与D_LCO%pred正相关；RV/TLC（r=–0.328，P<0.001）、GOLD等级（r=–0.430，P<0.001）与D_LCO%pred负相关；然而年龄（r=–0.012，P=0.810）、性别（r=0.076，P=0.117）与D_LCO%pred之间相关关系无统计学意义。结论随着GOLD等级的增加，D_LCO%pred在下降，RV/TLC在增加，RV/TLC与D_LCO%pred负相关。相较于常用于评价慢阻肺气流受限的指标FEV₁，RV/TLC和D_LCO%pred分别从患者的肺容量情况及弥散能力两方面进行评估，有助于全方面评估慢阻肺，对现有的评价体系是一种补充，具有一定的临床意义。

引用本文： 段昊玙, 梁斌苗. 慢性阻塞性肺疾病患者肺容量与弥散能力评估. 中国呼吸与危重监护杂志, 2023, 22(6): 381-386. doi: 10.7507/1671-6205.202210034 复制

慢性阻塞性肺疾病（简称慢阻肺）是一种进展性的累及气道、肺实质、肺血管的炎症性疾病，最终会导致不完全可逆的气流受限及弹性回缩能力下降。慢阻肺是全球第三大造成死亡的疾病，在我国也不容小觑。根据中国最新的慢阻肺全国调查显示，我国慢阻肺患者约占全球慢阻肺患者的四分之一^[1]。由于中国人口的快速老龄化，预计在未来几十年，慢阻肺带来的经济、社会负担将急剧增加。慢阻肺的病理改变发生于气道、肺实质及肺血管系统^[2]。慢阻肺患者肺部的慢性和异常炎症反应导致气道和肺实质发生改变，发展为气道疾病和肺气肿，造成气流受限^[3]。慢阻肺最基本的特征是气流受限，这与第1秒用力呼气容积（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）下降相关。外周气道受限、肺弹性回缩力下降逐渐引起呼气时气体陷闭，最终导致过度充气^[4]。由于不同肺部区域小气道、肺实质病理改变及肺部所处位置的不同，导致时间常数的不同，动态过度充气的不均一性改变，从而造成通气血流比失调，影响一氧化碳弥散量（diffusing capacity for carbon monoxide，D_LCO）^[5]。残总比（the ratio of residual volume to total lung capacity，RV/TLC）反映了通过最大呼吸无法排出的潴留肺容积比例，是评估气体陷闭和过度充气的可靠指标^[6]。肺气肿包括气体交换表面和肺弹性回缩受损，这会影响气体交换，从而导致通气血流比失调，D_LCO下降^[7]。

D_LCO对通过肺泡毛细血管膜的气体交换进行全面评估，同时反映了功能性肺容积和通过肺泡毛细血管膜气体运输的变化^[5]，它与肺功能下降、慢阻肺肺气肿密切相关^[8]。进行气体交换的肺泡表面积、肺泡毛细血管床血容量和肺泡通气分布会影响D_LCO。肺泡容积代表了屏气期间CO分布的容积，D_LCO的下降可能是因为肺泡容积的下降，这是由于阻塞性和（或）限制性缺陷和（或）一氧化碳转运系数下降造成的。慢阻肺患者的气道、肺实质、肺血管系统发生了病理性改变^[2]，通过影响肺泡毛细血管膜的扩散率，气体交换相关的肺血管容积，从而降低了D_LCO^[9]。虽然有相关的研究对慢阻肺患者D_LCO和运动能力^[10]、症状、急性加重风险、死亡率^[9]之间的关系进行了分析，但关于D_LCO与过度充气的研究相对较少，所以我们假设过度充气参数RV/TLC与D_LCO之间有一定关系。

1 资料与方法

1.1 临床资料

本研究为回顾性研究，并通过了医院伦理委员会的审查。收集2022年4月11日—6月30日于四川大学华西医院呼吸科门诊就诊的稳定期慢阻肺患者。纳入标准：（1）根据GOLD指南2022诊断为稳定期的慢阻肺患者^[11]；（2）近1个月病情稳定；（3）能配合肺量计检查；（4）影响肺功能测试的药物停药至少24 h。排除标准：（1）有除慢阻肺外的其他肺部疾病；（2）有心脏疾病；（3）肺部手术史；（4）近1个月内病情加重，发生过呼吸道感染。

1.2 方法

1.2.1 肺功能测定

每天在所有测试前对肺功能测试的仪器（Jaeger Corp，Germany）进行校准检查，根据美国胸科协会/欧洲呼吸协会的质量标准^[12]进行肺功能测试。根据中国肺活量测定指南推荐的参考方程确定预计值^[13]。

（1）用力肺活量测定：用力肺活量（forced vital capacity，FVC）指完全吸气至肺总量（total lung capacity，TLC）位后尽力尽快呼气至残气量（residual volume，RV）位的全部肺容积。FEV₁是FVC第1秒呼出的容积。FEV₁/FVC是评价气道阻塞程度的指标。

（2）肺容积（体积描记法）测定：肺容积指呼吸道和肺泡所含的气体总量，反映了外呼吸的空间。体积描记法运用波义耳定律（P₁V₁=P₂V₂）对肺容积进行测定。患者坐在一个密封的空间里，仪器监测患者一系列呼吸时的压力和体积变化，从而测量出潮气量、补吸气容积、补呼气容积、残气容积。根据上述四个基础容积计算基础容量深吸气量（inspiratory capacity，IC）、肺活量、深吸气后肺内所含气体总量和功能残气量即平静呼气后肺内所含气体量。

（3）D_LCO测定：使用单次呼吸法测定D_LCO。患者呼气至RV位，吸入含少量CO的混合气体至TLC位，屏气10秒，然后快速呼气至RV位。呼气过程中，仪器对呼出气体进行采样，测定CO浓度，从而计算出肺泡容积和D_LCO。患者存在贫血时，会影响D_LCO值，因此需根据血红蛋白水平对D_LCO进行校正。

1.2.2 观察指标

记录患者的年龄、性别、BMI及肺功能测试结果。肺功能测试结果包括FVC，FEV₁，FEV₁/FVC，呼气峰流速（peak expiratory flow，PEF），最大呼气中期流量（maximal mid expiratory flow，MMEF），IC，比弥散量（the ratio of diffusing capacity for carbon monoxide to alveolar volume，D_LCO/VA），RV/TLC，D_LCO，以及相关指标占预计值百分比（%pred）。以D_LCO%pred 60%为界，将患者分为两组并进行比较。

1.3 统计学方法

采用SPSS 28.0统计软件，使用Shapiro-Wilk法进行正态性检验。计数资料采用百分比表示，计量资料采用均数±标准差（±s）表示。对两个组进行比较，计数资料采用χ²检验或Fisher确切概率法；计量资料采用t检验。采用方差分析对两组以上计量资料进行比较，当P<0.05时，使用LSD-t检验对均数间进行两两比较。用秩相关或直线相关对D_LCO%pred与年龄、BMI、RV/TLC等因素之间的关系进行分析。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 患者基础特征

共收集患者431例，平均年龄（67.74±9.54）岁，男性占81.44%。随着GOLD等级的增加，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。结果见表1。

表1 各GOLD等级慢阻肺患者基础特征［例（%）/（

）］

表选项

下载CSV

指标	合计（n=431）	GOLDⅠ级（n=46）	GOLDⅡ级（n=204）	GOLDⅢ级（n=136）	GOLDⅣ级（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^*
年龄（岁）	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，有统计学意义。

2.2 根据D_LCO%pred值进行分组的慢阻肺患者的特征

与D_LCO%pred<60%组相比，D_LCO%pred≥60%组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。结果见表2。

表2 根据D_LCO%pred分类的慢阻肺患者基础特征［例（%）/（

±s）］

表选项

下载CSV

指标	D_LCO≥60% 组（n=321）	D_LCO<60% 组（n=110）	χ²/t值	P值
男	257（80.06）	94（85.45）	1.576	0.209
年龄（岁）	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，差异有统计学意义。

2.3 D_LCO%pred与各因素之间的关系

相关性分析表明，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）与D_LCO%pred正相关；RV/TLC（r=–0.328，P<0.001）、GOLD等级（r=–0.430，P<0.001）与D_LCO%pred负相关，年龄（r=–0.012，P=0.810）、性别（r=0.076，P=0.117）与D_LCO%pred之间的相关关系无统计学意义。结果见图1。

图1 D_LCO%pred与各因素之间的关系

a. BMI；b. FVC%pred；c. FEV₁%pred；d. FEV₁/FVC；e. PEF%pred；f. MMEF%pred；g. IC%pred；h. RV/TLC；i. 年龄。BMI、FVC%pred、FEV₁%pred、FEV₁/FVC、PEF%pred、MMEF%pred、IC%pred与D_LCO%pred正相关，RV/TLC与D_LCO%pred负相关。

图选项

下载全尺寸图像

下载幻灯片

3 讨论

本研究通过对431例稳定期慢阻肺患者进行了回顾性分析，发现随GOLD等级的增加，RV/TLC逐渐增加，D_LCO%pred逐渐下降。以D_LCO%pred 60%为界，与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与D_LCO%pred正相关；RV/TLC与D_LCO%pred负相关。

本研究发现，随着GOLD等级的增加，气流阻塞（FEV₁%pred、FEV₁/FVC低）、小气道阻塞（MMEF%pred低）、过度充气（RV/TLC高，IC%pred低）在加重，弥散能力（D_LCO%pred低）在下降。Ni等^[5]的研究发现相较于GOLD Ⅰ、Ⅱ等级，GOLD Ⅲ、Ⅳ等级的慢阻肺患者D_LCO%pred值低。Chen等^[14]的研究也发现了GOLD等级越高，FEV₁%pred值越低，RV/TLC值越高。同时，过度充气的发展会导致FEV₁值的下降^[15]。从上述研究可以看出过度充气、弥散能力与气流受限之间有一定的关系。这可能是因为慢阻肺患者慢性炎症导致气道重塑与闭塞、肺实质受损，从而造成气道阻力增加、肺泡弹性回缩力下降，导致呼气气流受限，造成过度充气和肺泡扩张，肺泡及肺泡间隔断裂，肺泡之间相互融合，进行气体交换的肺泡表面积减少；慢阻肺患者肺泡间隔增厚，使弥散距离增加。弥散面积减少和弥散距离增加均对弥散能力造成影响^[2]。此外，若慢阻肺患者FEV₁和D_LCO%pred下降、RV/TLC增高，更容易发生急性加重^[9]，反之，慢阻肺频繁急性加重患者常常表现出肺功能下降和过度充气进展^[15]。因此，无论是稳定期还是急性加重期慢阻肺患者，除了要关注FEV₁指标外，还要关注过度充气及弥散功能的改变。

本研究还发现D_LCO%pred<60%患者的气流阻塞（FEV₁%pred、FEV₁/FVC低）、过度充气（RV/TLC高，IC%pred低）更严重。de-Torres等^[16]的研究发现慢阻肺患者D_LCO%pred<60%组的深吸气量/肺总量（the ratio of inspiratory capacity to total lung capacity，IC/TLC）较低。IC/TLC也是用于评价肺过度充气的参数，IC/TLC值越低，过度充气越严重，D_LCO越低，与我们研究结论相似。这可能是因为D_LCO%pred值较低的组，气体交换异常，在通气需求增加时，如运动期间，通气血流比不匹配加重，导致劳力性呼吸困难及运动不耐受。呼吸困难会影响气体的排空，从而进一步加重过度充气情况，导致RV/TLC升高，IC%pred、IC/TLC下降；而过度充气又会反过来造成呼吸困难，形成恶性循环。Elbehairy等^[10]的研究也验证了上述推测，他们还发现D_LCO%pred<60%组的患者呼吸困难更严重、步行距离更短，生存率较差。我们的后续研究应该对慢阻肺患者症状、运动情况等数据进行收集，以便更全面地分析弥散能力与症状之间的关系。

既往研究发现基线RV/TLC和D_LCO%pred可用做预测肺功能长期变化的指标^[17]。但较少有研究对慢阻肺患者的过度充气与弥散能力之间的关系进行分析，本研究创新性地把常用于评价过度充气的参数RV/TLC与评价弥散能力的参数D_LCO%pred结合，发现随着过度充气程度的加重，RV/TLC增加，D_LCO%pred下降，RV/TLC与D_LCO%pred负相关。这是由于不同肺区气道阻塞程度及肺实质改变不同，导致不同的时间常数，各肺区气体排空程度不一致，造成的过度充气程度也不同^[18]。过度充气导致呼气末肺内气体增加，导致肺泡间隔缩小，压迫肺泡毛细血管；过度充气还会导致肺泡壁断裂，肺泡之间相互融合，单位面积肺泡数量减少。上述原因导致能进行气体交换的肺泡毛细血管组织减少而肺容积增大，通气血流比失调，影响气体交换，D_LCO%pred下降^[19]。随着慢阻肺患者疾病严重程度的增加，气流阻塞加重，呼气气流受限加重，过度充气加重，通气血流比不匹配加重，弥散能力下降，所以FEV₁%pred与D_LCO%pred正相关，RV/TLC与D_LCO%pred负相关。

D_LCO%pred与不同的肺功能指标相结合，可以提供不同的临床信息。王晓晟等^[20]根据D_LCO%pred值和IC%pred值将中重度慢阻肺患者进行分组，发现不同的组表现出不同的临床症状，这可能有助于预测治疗反应。Balasubramanian等^[9]根据FEV₁%pred和D_LCO%pred的值，把慢阻肺患者进行分组，发现不同组的患者身体功能结果和严重加重情况不一样。因此，应重视D_LCO%pred与不同肺功能参数的结合，以为临床提供治疗反应、肺功能变化等更全面的信息。目前的研究主要是通过FEV₁对慢阻肺患者的气流受限程度进行评估，但该指标在评估症状、运动能力及死亡率等方面较差^[21]。而RV/TLC和D_LCO从慢阻肺患者的肺容量及弥散能力两个维度进行了评价，这两个指标与慢阻肺患者的呼吸困难、运动受限相关。因此，对慢阻肺患者进行治疗时，不仅要缓解气流受限，还应该重视对其过度充气的缓解。

本研究存在一些不足。首先，该研究为回顾性研究，缺少慢阻肺自我评估测试问卷评分、吸烟史等信息，影响其他结论的得出。其次，该研究为单中心研究且纳入的女性患者较少，结果外推性欠佳。未来还需要纳入更多指标、更多患者的多中心前瞻性研究。

综上所述，RV/TLC与D_LCO%pred负相关。对慢阻肺患者过度充气情况及弥散能力进行监测，有利于全面评估慢阻肺情况，更好地选择治疗方案，从而改善患者症状及生活质量。

利益冲突：本研究不涉及任何利益冲突。