肺功能检测在儿童肺炎支原体肺炎致气道阻塞中的应用进展
李子龙1 刘 娴1 唐红平1,2▲ 沙永红1
1.吉首大学医学院,湖南吉首 416000;2.湖南省常德市第一人民医院儿科,湖南常德 415000
[摘要]随着环境的改变和病原学检测方法的发展,肺炎支原体(MP)逐渐成为导致儿童呼吸道感染的主要病原体之一。MP 感染后除咳嗽、发热等症状外,还会造成气道损害,主要表现为阻塞性通气功能障碍。肺功能检测(PFT)是以呼吸生理为基础的临床检测技术,是描述呼吸功能的一种重要检测方法。不论是在肺炎支原体肺炎(MPP)的急性期还是恢复期,利用PFT 都可以准确判断由MP 感染所造成的肺通气功能障碍,评估其肺通气功能损害的严重程度。哮喘患儿合并MP 感染后可诱发哮喘发作,而且会明显降低他们的肺通气功能。在对这类患儿进行治疗时,可通过比较急性期与恢复期的肺功能相关指标的变化来评估肺通气功能的恢复情况,进而评估治疗疗效。本文将对近年来PFT 应用于儿童MPP 的最新研究作一综述并提出展望。
[关键词]儿童;肺炎支原体;肺炎;肺功能检测;气道阻塞
肺炎支原体肺炎(MPP)是由肺炎支原体(MP)引起的一种非典型性肺炎,多见于学龄期及学龄前期儿童。MP 侵入人体后通过对呼吸道上皮细胞及纤毛的损害而造成一系列临床症状,在感染的急性期,通常有发热、剧烈干咳、畏寒、头痛等症状,部分患儿可出现肺外表现, 如皮疹、胃肠道损害、中枢神经系统(CNS)并发症等。除此之外,MP 感染对气道的损害还可造成限制性、阻塞性通气障碍,尤其是小气道功能障碍[1],而肺功能检测(PFT)可通过特定的仪器和手段来检测患者的呼吸功能,确定和量化呼吸功能的异常,并且能够确定通气障碍的类型(阻塞性、限制性),从而判断MPP 患儿病情严重程度、评估治疗效果及预后[2],对临床医生进行病情评估、制定长期治疗方案有重要意义。
1 MPP 致气道损害机制
MP 侵入人体与宿主组织结合后便开始其致病过程:①MP 与呼吸道上皮细胞结合后,通过甘油代谢产生的过氧化氢和超氧化物可对上皮细胞以及纤毛造成损害[3],过氧化氢对宿主细胞(如红细胞)的影响包括血红蛋白变性, 脂质过氧化和最终细胞裂解等,呼吸道上皮中氧化应激会导致纤毛的结构和功能退化。②MP 侵入人体后可产生社区获得性呼吸窘迫综合征(CARDS)毒素,从而引起细胞炎症,主要是导致呼吸道上皮细胞裂解以及纤毛结构退化[4-5],进而损害其通气功能,其他的细胞作用包括减少氧气消耗、葡萄糖利用和氨基酸吸收,以及感染细胞的坏死和最终脱落等, 有研究已证实CARDS 毒素有促进局部破坏和细胞毒性的特点[6-7]。③除了对细胞的直接损伤外,由体液免疫介导的自身免疫、细胞免疫引起的免疫抑制以及众多炎性细胞因子都在MP 感染相关性疾病的发生及其发展中起重要作用[8-9]
2 肺功能检测对于MPP 致气道阻塞的应用价值
2.1 潮气呼吸肺功能与气道阻塞
MP 感染后对气道的损害主要造成不同程度的气道阻塞,尤其是小气道阻塞。临床上对MPP 患儿采用PFT 进行检测,可判断气道阻塞及其严重程度,对于临床医生进行病情评估以及制定个性化治疗方案均有重要意义。对于低龄患儿(<3 岁),临床上通常采用潮气呼吸肺功能检测来进行评估,其中最重要的指标为达峰时间比(TPTEF/TE)和达峰容积比(VPEF/VE),两者均可以反映受试者气道口径大小。气道阻力的增加可使呼气时间延长,同时使达峰时间提前,两者的改变均表现为TPTEF/TE 降低,而VPEF/VE 与TPTEF/TE 存在明显的相关性,表现为平行性改变,气道阻塞越重,两个比值便越低。刘芳君等[10]的研究也表明MPP 患儿的气道阻塞比非MPP 患儿更加严重,其TPTEF/TE 和VPEF/VE 均明显低于非MPP 患儿。临床医生在读取潮式呼吸肺功能报告时, 可根据流速-容量环(TBFV)的形状初步判断患儿气道阻塞的类型(阻塞性、限制性、混合性)。TBFV 环正常为椭圆形,呼气峰流速及潮气量变化影响环的宽窄,气道阻力影响气流速度, 使TBFV 环呼气的下降支形态发生变化。当患儿存在阻塞性通气障碍时,TBFV 环呼气相变低,降支倾斜甚至凹陷。限制性通气障碍患儿潮气量下降,TBFV 环变窄后呈现出瘦高形状。混合性通气障碍兼具前两者表现。
2.2 常规通气肺功能与气道阻塞
采用常规通气功能检测MPP 患儿的肺功能时,可以看到在MPP 患儿急性期各项肺功能指标均有下降,主要表现在第一秒用力呼气容积(FEV1)及最大呼气中期流量(MMEF)的实测值/预计值百分比低于80%,以阻塞性通气障碍为主[11]。李静等[12]通过对比MPP 患儿与非MPP 患儿的肺功能发现,在急性期,两组患儿的MMEF、用力呼气流量(FEF)、用力肺活量(FVC)、FEV1 等指标均较健康患儿有所下降,但MPP组的患儿较非MPP 组下降更明显,MPP 组患儿的气道损害主要在小气道,且改善缓慢,在恢复期仍有一定程度的气流受限。在1~3 岁MPP 患儿中这种改变存在年龄差异性, 有研究表明1~2 岁患儿MPP 急性期的肺功能改变较大,表现为大、小气道阻力增高,而2~3 岁的患儿肺功能改变较小,主要表现为小气道阻力增高,这种差异可能是由于不同年龄阶段呼吸系统发育的不同,以及两个年龄段患儿的免疫基础不同而表现的疾病严重程度不同所造成的,临床上解读报告时应注意[13]。此外,MP 感染引起的不同胸部影像学改变的患儿肺功能改变亦存在特异性,例如支气管肺炎组患儿最大呼气流量(PEF)水平会明显低于间质性肺炎组和大叶性肺炎组,表明支气管肺炎组的患儿大气道阻塞性通气障碍较其他两组更严重。大叶性肺炎组急性期MMEF 较其他两组更低, 表现为小气道功能受损。间质性肺炎组既有阻塞性通气功能障碍,又有限制性通气功能障碍[11]。这种MP 感染后不同胸部影像学改变的肺功能差异不仅表现在急性期,大叶性肺炎的患儿在恢复期MMEF 较急性期明显升高,说明这类患儿小气道功能障碍经过治疗后预后较好;而呈间质性改变的患儿FVC 水平在恢复期仍较低,临床上应对其加强针对长期气道炎症的治疗。PFT 还可用于难治性肺炎支原体肺炎(RMPP)的评估中,国内有学者运用PFT 检测RMPP 患儿与非RMPP 患儿的肺通气功能时发现, 在感染急性期,RMPP 患儿的相关肺功能指标(FVC、FEV1、PEF)均低于非RMPP 患儿,即RMPP 患儿的肺通气功能损害比非RMPP 患儿更严重[14-15]。除此之外,MP 感染后可引起细支气管炎、周围纤维化、黏膜下瘢痕等病理改变,进而发展为闭塞性细支气管炎[16-17],在后期通过检测存在气道损伤的RMPP 患儿的肺功能指标能够及时发现肺通气功能损害的恢复情况,做到早期干预,预防支气管哮喘、闭塞性细支气管炎、气道狭窄、支气管扩张等并发症。值得一提的是,无论在MPP 的急性期或是恢复期,第一秒用力呼气容积/用力肺活量(FEV1/FVC)均保持在正常范围, 这是由于气道阻塞时呼气流速和FVC 会同时下降,所以FEV1/FVC 不会出现明显变化[2,18]。因此,FEV1/FVC 对于MPP 患儿气道阻塞的诊断价值不高。
3 肺功能检测对MP 感染诱发哮喘的病情评估
近年来,MP 感染与儿童喘息性疾病的关系日益受到关注,Rhim 等[19]发现一部分儿童在MP 感染之后出现反复喘息的情况,此外,国内外许多学者都认为MP 感染是诱发哮喘发作的重要原因[20-25],这可能是由于存在MP 感染的哮喘患儿具有更高的免疫应答。MP 感染后可通过直接损伤呼吸道粘膜、加重炎症反应、诱导IgE 产生和淋巴细胞增殖等机制损伤气道,其免疫损伤可造成气道的慢性炎症以及气道高反应性(AHR),导致长期肺功能损害,从而为后续喘息症状、慢性咳嗽的发生提供了病理生理学基础。
近年来国内有许多研究都表明MP 感染能够明显降低哮喘儿童的肺功能[26-29]。研究发现合并MP 感染的哮喘患儿的FEV1、PEF、FEF 等肺功能指标均明显低于未合并MP 感染的哮喘患儿,其肺功能异常主要表现为阻塞性通气障碍, 尤其是小气道功能障碍,这会导致哮喘儿童的咳嗽、喘息缓解时间和治疗时间显著延长。FEF 等指标可以反映小气道功能的早期改变, 并且在评估哮喘患儿的AHR 和临床病情等方面具有重要价值。而Shi 等[30]利用脉冲振荡和常规通气检测喘息儿童的肺通气功能发现,FEF 与呼吸道总阻力(R5)和中心呼吸道阻力(R20)的相关性较周边呼吸道阻力(R5~R20)和周边弹性阻力(X5)好,这一结果提示FEF 是一个反映大气道和小气道功能的综合指标,并不能片面地用于反映小气道功能,临床医生在进行报告解读时应结合病情综合分析。
4 肺功能检测对MP 感染诱发哮喘治疗后的疗效评估
MP 感染会造成不同程度的气道损伤, 患儿会有不同程度的肺功能损害,经系统治疗后其肺功能会有所改善[31-32]。崔珍等[33]通过研究发现在急性期对有气道损伤的MPP 患儿进行常规治疗2 周后, 其肺功能较早期有明显好转,尤其是小气道功能指标,如FEF、MMEF 的改善,同时MPP 患儿咳嗽、喘息评分明显降低, 该研究表明运用PFT 来评估MPP 患儿气道损害的恢复情况具有较高的价值。具有严重气道损害的MPP 患儿经过1~3 个月的系统治疗后, 其吸气时间(Ti)、吸气-呼气相时间比(Ti/Te)有所上升,TPTEF/TE 和VPEF/VE 亦显著回升, 但仍未恢复到正常水平, 因为气道慢性炎症并不能在短时间内完全恢复,在此期间内若出现治疗不规范、再感染等情况往往难以达到预期的结果。Bisgaard 等[34]在一项针对喘息儿童的研究中发现, 不规范的糖皮质激素治疗3年后,再次应用PFT 对患儿进行检测,结果发现其气道阻力和AHR 并没有明显好转, 而且喘息发作的间期以及患儿预后并无明显改善。
综上所述, 肺功能作为一个可靠性较高的指标,在MP 感染诱发喘息发作的治疗疗效评估中具有重要的指导意义。
5 肺功能检测在我国发展存在的临床问题及展望
PFT 目前在国内尚未完全普及,在应用上也存在诸多问题。在对婴幼儿进行检测时,由于婴幼儿肺部发育尚不完全,并且生长发育迅速,个体差异大,肺功能的生理变化快等因素,某些肺功能指标与正常预计值的差异并不一定完全是因为疾病导致的,也可能是生长发育因素所致。此外,临床上对低龄患儿进行检测时通常需要使用药物镇静,并且要反复测量,检测所花费的时间也较长,即使是年长患儿,也往往难以熟练掌握进行检测所需要的特殊呼吸法,需要反复测量,这导致儿童PFT 在临床上并不能很好地开展。此外,目前我国的肺功能设备、一系列参考值都是参考西方国家发布的指南,国内仍需要进行多中心的临床研究来制定适用于我国儿童的检测标准。虽然PFT在我国的发展尚未完全成熟,但在儿童呼吸系统疾病中仍然具有重要的实用价值,儿童MP 感染对肺功能的影响仍需要更加深入的研究,临床应用中存在的问题也需要解决。但可以肯定的是,规范、合理的应用PFT 将对呼吸系统疾病的诊治开辟新的途径。
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Application progress of pulmonary function test in airway obstruction caused by Mycoplasma pneumoniae pneumonia in children
LI Zi-long1 LIU Xian1 TANG Hong-ping1,2 SHA Yong-hong1
1. Jishou University School of Medicine, Hu′nan Province, Jishou 416000, China; 2. Department of Pediatrics, the First People′s Hospital of Changde City, Hu′nan Province, Changde 415000, China
[Abstract]With changes in the environment and the development of pathogenic detection methods, Mycoplasma pneumoniae (MP) has gradually become one of the main pathogens causing respiratory infections in children. In addition to symptoms such as cough and fever, MP infection can also cause airway damage, which is mainly manifested as obstructive ventilation dysfunction. Pulmonary function testing (PFT) is a clinical testing technique based on respiratory physiology and an important testing method for describing respiratory function. Whether in the acute phase or recovery phase of mycoplasma pneumoniae pneumonia (MPP), PFT can accurately determine the ventilatory dysfunction caused by MP infection and assess the severity of lung ventilatory damage. MP infection in children with asthma can induce asthma attacks and significantly reduce their lung ventilation function. In the treatment of children with asthma and MP infection, the recovery of lung ventilation function can be evaluated by comparing the changes of lung function related indicators in the acute phase and the recovery phase, and then the therapeutic effect can be evaluated. This article will review the latest research on the application of PFT to children′s MPP in recent years and put forward prospects.
[Key words]Children; Mycoplasma pneumoniae; Pneumonia; Pulmonary function test; Airway obstruction
[中图分类号]R318.13
[文献标识码]A
[文章编号]1674-4721(2021)4(c)-0047-04
[作者简介]李子龙(1994-),男,吉首大学2018 级儿科学在读硕士研究生,研究方向:小儿呼吸
通讯作者唐红平,女,本科,主任医师,研究方向:小儿呼吸
(收稿日期:2020-09-14)