检测呼出气一氧化氮水平预测慢性咳嗽患儿气道高反应性的临床研究
王天玥 尚云晓 张晗 刘芬 冯雍
中国医科大学附属盛京医院小儿呼吸内科
临床上大于4周的咳嗽被称为慢性咳嗽［1］，其病因复杂，诊断困难。中国儿童慢性咳嗽病因构成比多中心研究结果表明，中国儿童慢性咳嗽的主要病因依次为咳嗽变异性哮喘、上气道咳嗽综合征、呼吸道感染和感染后咳嗽及其他各种病因［2］。对慢性咳嗽患儿进行相关疾病的鉴别诊断时，需行支气管激发试验检查，以明确是否存在气道高反应性。临床上可采用运动、乙酰甲胆碱、组胺或单磷酸腺苷激发等方法。尽管激发试验十分有价值，但是它费时、昂贵、存在可能导致严重气道痉挛的风险，并且因儿童的配合性较差，使该项检查的进行更加困难。如果能够找到一种可以替代支气管激发试验来反应气道高反应性的简便、易行的方法，将会为慢性咳嗽患儿的临床诊断提供极大的便利。
呼出气一氧化氮（fractionof expired nitric oxide, FeNO）是呼吸道黏膜细胞的一氧化氮合成酶( NOS) 合成的。近年来，相关研究认为FeNO水平可直接反应哮喘患儿的气道炎症，尤其是嗜酸性粒细胞性炎症，与支气管肺泡灌洗液和诱导痰嗜酸性粒细胞计数、血清嗜酸性粒细胞阳离子蛋白、总IgE等各种嗜酸陆炎症指标相关性良好，且其检测方法具有安全、操作简便、无创、可重复性好的特点［3,4］。由于气道高反应性可以由慢性炎性变态反应所引发，故FeNO与气道高反应性是否存在相关性，存在怎样的相关性等问题格外引人关注，但目前的研究结果存在争议，尚无统一结论。本研究拟通过分析慢性咳嗽患儿呼出气一氧化氮水平与支气管激发试验结果的相关性，探讨能否应用FeNO预测慢性咳嗽患儿气道高反应性。
1 资料与方法
1．1 入选标准
2012年10月至2014年1月于我院小儿呼吸内科门诊就诊，并完成呼出气体一氧化氮、肺功能和支气管激发试验检查的慢性咳嗽患儿。关于慢性咳嗽的诊断符中华医学会儿科学分会呼吸学组制定的《儿童慢性咳嗽诊断与治疗指南》［1］。具体入选标准如下：（1）年龄6-14岁，可配合完成FeNO及肺功能等相关检查；（2）咳嗽持续4周以上，且咳嗽为唯一症状；（3）肺部影像学检查（X-Ray或CT）检查未见异常；（4）24小时内未应用支气管扩张剂；（5）4周内无急性上、下呼吸道感染；（6）4周内无全身应用或吸入糖皮质激素；（7）既往无慢性肺部疾病史。
1．2 FeNO测定
患儿静息状态，在行肺功能及支气管激发试验检查之前先行FeNO测定。采用瑞典生产的NIOX 型Exhaled NO 分析仪进行FeNO 检测。FeNO 测定根据美国胸科学会/欧洲呼吸学会( ATS /ERS) 专门委员会推荐的FeNO 标准化测定指南［5］进行。一次呼吸联机检测技术是“金标准”技术，受试者吸入无NO 气体至肺总容量，并以50 ml/s的恒定气流呼气，直至检测结束。FeNO 的单位用parts per billion 表示，1ppb = 1 ×10-9mol／L。
1．3 肺功能测定
采用德国AEGER公司生产的肺功能仪进行测试。应用肺量测定法获得最大气流—容积曲线，测定第1秒用力呼气容积占预计值的百分比(FEV1%)、第1秒用力呼气容积占用力肺活量百分比(FEV1/FVC％)、最大呼气中期流量25%-75%占预计值百分比（MMEF25-75%）。所有患儿反复接受测量至少3 次，变异率不超过5％，取个人最佳值。
1.4 支气管激发试验检查
采用乙酰甲胆碱为激发剂进行激发试验，吸入乙酰甲胆碱剂量依次为0．015mg、0．06mg、0．24mg、0．96 mg。在试验过程中，当FEV1较基础值下降大于20％时，可判断激发试验阳性；若吸入最大浓度后，仍未达上述标准，则为气道反应正常，激发试验阴性。以FEV1%下降20%时吸入的乙酰甲胆碱累积剂量(PD20-FEV1)为定量指标。激发试验结束后予吸入支气管扩张剂沙丁胺醇，以缓解患儿症状，经过lO分钟后测定肺功能，指标恢复后终止试验。
1.5 统计学分析
采用SPSS17.0统计软件进行统计学分析，对计量资料进行K-S正态性检验，激发试验阴性组与阳性组的年龄、病程、FeNO值呈偏态分布，故用中位数（四分位数间距）表示表示，采用非参数分析进行检验；其余计量资料均呈正态分布，用平均数±标准差表示，采用独立样本t检验法。为判别FeNO预测支气管激发试验结果的有效性，绘制受试者工作特征曲线(receiver operator characteristic curve，ROC)，以Youden’s Index法得出FeNO的最佳阈值。FeNO与PD20的相关性分析采用Spearman相关分析。以P<0.05为差异有统计学意义。
2.结果
2.1 FeNO、肺功能和支气管激发试验的检测结果
共有276名慢性咳嗽患儿最终参与并完成了本项研究，其中男孩146名，女孩130名，年龄7.0岁（6.0～9.0岁），病程3.0月（2.0～7.0月）。根据激发试验结果进行分组，其中支气管激发试验阳性组122名，阴性组154名，对于两组患儿的年龄、性别、BMI值和病程进行差异比较，结果均无统计学意义（p>0.05）。
支气管试验阳性组的FeNO值为20.0ppb（14.0～37.5ppb），阴性组的FeNO值为16.0ppb（12.0～21.0ppb），两组间存在显著统计学差异（p=0.000）。
在肺功能指标方面，激发试验阳性组的FEV1/FVC%为（103.8±7.4）%，阴性组为（105.7±7.5）%，两组间存在统计学差异（p=0.026）。激发试验阳性组的MMEF25-75%为（80.2±16.3）%，阴性组为（89.1±18.4）%，两组间存在显著统计学差异（p=0.000）。两组间的FEV1%无统计学差异（p=0.078）。（见表1）。
表1 FeNO、肺功能和支气管激发试验
| 阳性组 | 阴性组 | p值 |
年龄(岁) | 7.0（6.0，8.0） | 8.0（6.0，10.3） | 0.092 |
性别（男/女） | 60/62 | 86/68 | 0.271 |
BMI值 | 17.67±3.2 | 18.19±3.6 | 0.210 |
病程(月) | 3.0（2.0，7.0） | 3.0（1.0,6.0） | 0.254 |
FEV1/FVC% | 103.8±7.4 | 105.7±7.5 | 0.026 |
FEV1% | 97.9±10.8 | 100.3±11.2 | 0.078 |
MMEF25-75% | 80.2±16.3 | 89.1±18.4 | 0.000 |
FeNO ppb | 20.0（14.0，37.5） | 16.0（12.0，21.0） | 0.000 |
2.2 FeNO预测支气管激发试验
为明确FeNO对于支气管激发试验的判别作用，绘制ROC曲线（见图1）。曲线下面积为0.670，95%可信区间为0.606-0.734。根据Youden’s Index最大值法，得出FeNO预测气道激发试验结果的最佳阈值为31.5ppb，相对应的敏感性为28.7%，特异性为97.4%，阳性预测值89.5%，阴性预测值63.0%。
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图1 FeNO判定支气管激发试验结果的ROC曲线
2.3 FeNO与PD20-FEV1的相关性
对于支气管激发试验阳性的患儿，其PD20-FEV1值呈偏态分布，故采用中位数（四分位数间距）差表示为0.220mg（0.100mg,0.380mg）。根据Spearman相关分析结果显示，慢性咳嗽患儿FeNO测定值与PD20之间无相关关系(r=-0.0.86，P=0．345)。
3．讨论
多种因素的相互作用导致气道高反应性的发生，气道炎症、呼吸道平滑肌功能以和呼吸道力学等因素均参与其中。在临床工作中，支气管激发试验是测定气道高反应性的良好实验室指标，同时在慢性咳嗽的病因诊断中，进行支气管激发试验检查，对于帮助明确患儿是否存在气道高反应性起着重要的作用。但对于儿童而言，该项检查存在年龄限制及一定程度的风险。FeNO是一种能够反应慢性咳嗽患儿气道炎症的有效、安全、简易的检测方法，2012年美国胸科协会制定的指南［6］指出FeNO能够帮助哮喘诊断和管理，但FeNO与气道高反应性之间的关系较复杂，因为在生理条件下，NO本身具有微弱的舒张平滑肌作用，能够抑制气道高反应的产生，但同时其又是导致气道水肿的血管扩张剂，并且NO转化生成的过氧化亚硝酸盐亦可导致气道反应性升高［7］。
我们的研究结果显示FeNO在支气管激发试验阳性组与阴性组间存在显著差异（P<0.01）。通过ROC曲线的方法，我们得出FeNO对于支气管激发试验的结果有一定预测作用的结论。当FeNO大于31. 5ppb预测支气管激发试验阳性的准确率较高，提示存在气道高反应性，其特异性为97.4%，阳性预测值可达89.5%。尽管特异性较高，但其阳性预测作用仍不是尽善尽美，因为在某些病理状态下可出现气道反应性正常，而FeNO增高的情况，如嗜酸性支气管炎［8,9］。与高特异性相反，31.5ppb这个最佳阈值的预测敏感性很低为28.7%，阴性预测值亦仅为63.0%，也就意味着FeNO在31. 5ppb以下不能对支气管激发试验阳性或阴性做出预测，不能对患儿的气道反应性情况作出准确判断。这种情况下，进一步完善支气管激发试验检查对于判断气道高反应性是否存在是很有必要的。
此前进行的一些关于FeNO帮助检测气道高反应性的研究，所得出的FeNO最佳阈值以及相应的敏感性、特异性均存在差异。2008年在日本成年人中进行的研究结果显示，慢性咳嗽患者的FeNO预测支气管激发试验结果的最佳阈值为38.8ppb，相对应的敏感性为79.2%，特异性为91.3%［10］。2012年在比利时成年人中的研究结果表明，可疑性哮喘患者的FeNO预测支气管激发试验结果的最佳阈值为34ppb，相对应的敏感性为35%，特异性为95%［11］。2013年在上海成年人中进行的研究显示，慢性咳嗽患者的FeNO预测支气管激发试验结果的最佳阈值为22.5ppb，相对应的敏感性为71．43%，特异性为97．37%［12］。而在2010年意大利的一项过敏性鼻炎和哮喘儿童的研究中，FeNO预测支气管激发试验结果的最佳阈值为32ppb，相对应的敏感性为81.7%，特异性为88.7%［13］。此前进行的相关研究的样本量均较小，且大部分的研究结果来自于成人，儿童的研究少。本文是针对慢性咳嗽儿童进行的研究，且样本量相对前人的研究而言较大，但是对于儿童FeNO预测支气管激发试验结果，提示气道存在高反应性的最佳阈值，以及相对应的敏感性、特异性的确定，仍需更多的大样本量研究。
炎症与高反应性是从两个不同的方面反应气道情况，但同时它们也是哮喘疾病的本质特征，二者之间究竟存在怎样的相关性尚不明确，仍需进一步讨论。在目前的研究中，FENO与PD20、PC20是否存在剂量相关性存在很大争议。本研究结果认为FeNO与PD20之间不存在剂量相关性，即气道炎性反应水平与气道高反应性并不一致。有国内外的儿童及成人的相关研究结论与我们的结果相似，认为FeNO与PC20、PD20之间无剂量相关性［10，12，14］。而有些研究结论与我们的不同，认为FeNO与PC20之间存在良好剂量相关性，二者呈负相关。在过敏性鼻炎和哮喘儿童中进行的研究结果显示，哮喘患儿以及哮喘合并鼻炎患儿的FeNO与PC20之间均存在剂量相关性［13］。在另外两项来自成人的研究也都认为慢性咳嗽患者的FeNO与PC20之间存在良好剂量相关性［15,16］。在本研究中，没有针对慢性咳嗽患儿的过敏原进行全面的检测及统计分析，而患儿目前的过敏性状态可能对结果产生一定程度的影响。有研究表明特应性体质儿童的FeNO值会高于非特应性体质者，且过敏原的数量与FeNO值存在正相关［17,18，19］。故研究对象中有特应性体质患儿所占的比例可能会影响FeNO与PD20之间的剂量相关性，这需进一步的试验研究证实。
此外，本研究中对于两组患儿的肺功能结果也进行了统计比较，结果表明激发试验阳性组的FEV1/FVC%和MEF25-75%值较阴性组减低，两个指标分别提示大气道和小气道功能。考虑是咳嗽变异性哮喘或呼吸道感染引发管腔分泌物增加，管腔变窄，从而导致大、小气道的阻力均有所增高。
综上所述，慢性咳嗽患儿的FeNO值对于气道高反应性有一定的预测作用。当FeNO> 31.5ppb时预测支气管激发试验阳性的准确性较高，提示患儿存在气道高反应性；当FeNO<31.5ppb时，不能对支气管激发试验阳性或阴性做出预测，需进一步行支气管激发试验以判断气道的反应性。
(资料来源于《中国实用儿科杂志》2015 年3 月第30 卷第3 期)
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