脉冲振荡肺功能是一项具有临床实用价值的肺功能测定技术，在支气管哮喘的诊断、疾病严重程度评估及治疗效果评价等方面均发挥重要作用。脉冲振荡肺功能具有较高的敏感性，并能区分呼吸道阻塞的部位，且测定技术相对简单方便，不需要特殊呼吸动作的配合，特别适合儿科，在儿童支气管哮喘诊治中具有重要作用，是一种有前途的肺功能测定技术。
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支气管哮喘(哮喘)是儿童时期最常见的慢性呼吸道疾病[1,2]，近年来有明显上升趋势，全球范围内儿童哮喘的完全控制状况仍不理想[3]，特别是在发展中国家[4,5]。肺功能检测是运用呼吸生理知识和现代检查技术来了解人体呼吸系统功能状态的检查，其不但是哮喘确诊的重要依据，更是哮喘随访过程中的重要监测手段。无论是全球哮喘防治创议(GINA)还是我国的《儿童支气管哮喘诊断与防治指南》[6]都将肺功能测定作为哮喘诊断和严重程度分级的标准，并用来评估哮喘的控制程度。常规肺功能检查主要指用力通气肺功能检查，是临床应用最普遍的肺功能检查方法[7]，由于需要用力呼吸动作的配合，适用年龄限定在学龄期以上，使其在儿科的应用受到一定限制。1997年脉冲振荡(impulse oscillometry，IOS)肺功能检测技术应用于临床，是在强迫振荡技术基础上发展起来的测量呼吸阻抗的新的肺功能测定方法，具有操作简便、无需特殊呼吸动作配合、无创伤性，>3岁儿童均可完成，特别适合儿科患者。现将IOS肺功能在儿童哮喘诊治中的应用进展综述如下。
由外部发生器产生矩形电磁脉冲，通过扬声器转换成包含各种频率的机械波，然后施加在受试者的静息呼吸上，连续记录自主呼吸时通过呼吸道的压力与流速，经过计算即可得出各种振荡频率下的呼吸阻抗。常用振荡频率在5～35 Hz，振荡波与呼吸波叠加，随正常呼吸进入呼吸道和肺内。常用振荡波的频率是正常呼吸频率的数十倍，与正常呼吸的潮气量叠加后几乎对呼吸形式无影响，测定时患者仅感觉口腔与胸部轻微的振动，因此患者能非常容易地接受测定。
呼吸阻抗俗称呼吸阻力，是指呼吸的黏性阻力、弹性阻力和惯性阻力的总和。呼吸阻抗中的黏性阻力部分，称为阻抗(R)；弹性阻力和惯性阻力之和，称为电抗(X)。
R5指振荡频率为5 Hz时的呼吸道阻力。低频振荡波的特性为频率低、波长长、能量大，被吸收的较少，可到达呼吸系统各部分，故R5代表总呼吸道阻力。当呼吸道发生阻塞时，R5值增高。成人R5实测值<150%预计值为正常，但在儿童以此为正常值会造成一些假阴性，从而延误诊断、治疗，因此实测值<120%预计值为正常更为适合儿童[8]。身高与IOS各参数具有最大的相关性[9]，儿童的R值随身高增加而降低[10]，性别差异小。
R20指振荡频率为20 Hz时的呼吸道阻力。高频振荡波波长短，被吸收的成分多，不能到达细小支气管，故R20代表中心呼吸道阻力。<120%预计值为正常，单位为kPa/(L·s)。R5－R20为总呼吸道阻力与中心呼吸道阻力之差，代表外周呼吸道阻力，是反映小呼吸道损害的灵敏指标。
X5指振荡频率为5 Hz时的X，代表外周肺组织弹性阻力，其倒数为肺顺应性，X5的负值越大，肺弹性阻力越大，说明肺的顺应性越差。X5<预计值－0.2 kPa/(L·s)为异常。
Fres指弹性阻力与惯性阻力因方向相反而相互抵消时的振荡频率，此时呼吸阻抗等于黏性阻力。限制性或阻塞性通气功能障碍均可引起Fres升高。健康成人Fres为10 Hz左右，健康儿童Fres比成人高，可>20 Hz，年龄越小Fres越高。
AX又称"Goldman三角" ，指5 Hz到Fres之间X曲线下面积，反映X的综合指数。其与周边呼吸道的阻塞程度及黏性阻力的频率依赖性紧密相关[11]，是反映呼吸系统顺应性的灵敏指标，随着年龄增长，肺功能逐渐发育完善，AX值逐渐降低。
儿童处于生长发育阶段，是变化的群体，肺功能也随其生长发育不断完善。随年龄、身高、体质量的增加，肺容量增大，肺功能各项指标也在不断变化。健康儿童R值应<120%预计值，R5和R20很接近，不同频率时的R比较平坦，也就是说外周呼吸道的总阻力很小。中心呼吸道阻塞时R曲线从低频到高频全程抬高，即非频率依赖性，而外周呼吸道(小呼吸道)阻塞时低频R值明显增高，随着频率的增加R值逐渐降低，这种现象被称为黏性阻力的负性频率依赖性(the negative frequency-dependence of resistance，fdR)。健康低龄儿童可以表现一定的fdR，临床工作中应予注意。对外周呼吸道轻度阻塞的患儿，R5无显著变化时，X5却变化非常明显，很好地反映了外周阻塞。外周呼吸道重度阻塞时X5明显降低，Fres显著后移。轻度限制性肺疾病时黏性阻力、X5、Fres可基本正常，重度时X5降低，Fres后移，黏性阻力增加或仍可正常。IOS常见典型特征及其与常规肺功能的比较见图1。
注：虚线代表正常预计值，实线代表实测值
IOS肺功能检测在哮喘的诊断、疾病严重程度评估及治疗效果评价等方面均有重要作用[12]。未控制哮喘患者可表现肺功能的进行性下降，学龄前儿童更加明显，因其哮喘的控制往往更加困难，故对学龄前哮喘患儿的肺功能监测更为重要[13]。
R5明显增高，R20基本正常，R5与R20差值加大，X5绝对值增大，Fres后移，提示周边小呼吸道阻力增高，肺顺应性减低，说明哮喘发作时不仅有呼吸道阻力的增加，而且还影响到肺的弹性阻力[14]。哮喘发作缓解后，呼吸道阻力下降，R5、X5和Fres各指标均有不同程度改善，其中X5和Fres最先恢复正常。反复急性发作可影响儿童肺发育及加速肺功能损害[15]，应对哮喘患儿进行定期肺功能监测。Shi等[16]研究发现，未控制哮喘患儿的小呼吸道参数如R5－R20、X5及AX与哮喘控制良好患儿及健康儿童比较差异均有统计学意义，特别是在给予支气管扩张剂前，而大呼吸道参数R20差异均无统计学意义，考虑与儿童解剖特点有关，大呼吸道肌肉软组织可扩性较好，因此中心呼吸道阻力正常，而以周边小呼吸道阻力增高为主要表现[17]。Larsen等[18]在一项为期48周的6～14岁轻到中度慢性持续期哮喘患儿治疗研究中发现，除一秒钟用力呼气容积(FEV1)外，FEV1/用力肺活量(FVC)，用力呼出气量为25%～75%肺活量(FEF 25%～75%)及AX均可对治疗反应起到良好的预测作用，且AX是唯一在治疗后期显示肺功能进行性改善的参数，提示IOS法可能探知一些常规肺功能所未能反映的呼吸道改变，值得进一步研究。
小呼吸道是哮喘及慢性阻塞性肺疾病(COPD)早期炎症病变的主要场所，且哮喘患者气流受阻主要发生在小呼吸道[19,20]，故长期以来小呼吸道损伤一直是哮喘病研究的焦点。小呼吸道(外周呼吸道)是指7～19级支气管，内径0.5～2.0 mm的呼吸道[21]，正常肺组织随着呼吸道的逐渐分枝、肺的发育，其容积和表面积增加，小呼吸道黏性阻力变小，仅相当于呼吸道总阻力的15%～24%，因此有学者描述小呼吸道为肺的静区，常规肺功能不易检测到，其损害容易被人忽视。小呼吸道持续炎症造成扭曲最终导致肺功能损伤，而小呼吸道本身的开放程度是造成小呼吸道气流受限的主要原因[22]。轻症哮喘常规肺功能正常时，小呼吸道阻力可比对照组增高7倍[23]，表明小呼吸道阻力是构成呼吸道高反应性(BHR)的主要成分。另一方面在非哮喘的变应性疾病中小呼吸道功能的持续损害是今后发展为哮喘、出现肺部并发症的重要危险因素，故小呼吸道损伤的早期评估及治疗十分重要。IOS用于哮喘患儿特别是学龄前儿童检测具有较好的敏感性，且在发现小呼吸道阻塞方面具有很大优势[24]。IOS与常规通气功能测定联合应用，可以更准确地判断小呼吸道功能受限的原因和程度。
支气管激发试验也称呼吸道反应性测定。呼吸道反应性增高是哮喘的主要病理生理特征和诊断依据。呼吸道反应性测定是检查支气管对吸入抗原或非特异性刺激物收缩反应的方法，临床用于哮喘病的诊断、鉴别诊断、病情严重度评估及疗效考核等。根据吸入诱发剂的种类、吸入方法以及判定指标的不同，呼吸道反应性测定有多种方法。传统的激发试验以FEV1为最常用的指标，阳性标准为FEV1较基础值下降20%，包括Chai法、Yan法及Cockcroft法等，均需用力呼吸动作配合完成，儿童特别是低龄儿童难以完成，反复用力呼气测定FEV1，易出现呼吸肌疲劳而影响结果的准确性，且费时、费力，操作程序繁琐，更限制了其在儿科的应用。连续潮式呼吸呼吸道阻力监测法(Astograph法)采用强迫振荡法测定呼吸道阻力作为判断指标，整个操作在平静呼吸中连续吸入不同浓度的诱发剂，同时检测呼吸道阻力变化了解呼吸道反应性，约10 min即可完成，因该法可以实时显示呼吸道阻力，及时发现呼吸道痉挛，安全性大大提高，特别适用于儿童。目前临床以呼吸道阻力达到基础阻力的2倍时，被认为是激发试验阳性。依据受试者特征(ROC)曲线计算所得结果，使呼吸道阻力升高到基础水平135%所需乙酰甲胆碱累积剂量(PD35)、反应阈值(Dmin)及阻力上升开始时最小浓度(Cmin)所得临床界值点有较好的诊断效能(ROC曲线下面积均>0.9)，可作为临床判断指标[25]。
Schulze等[26]对48名儿童[年龄(5.3±0.9)岁]进行乙酰甲胆碱激发试验，以FEV1减低20%为标准，R5增加45.2%及X5减少0.69 kPa/(L·s)显示了敏感性和特异性的最佳组合(分别为0.72和0.73，0.80和0.76)，ROC曲线下面积分别为0.76和0.81(P均<0.005)，且R5改变发生于FEV1改变前，显示其具有较好的诊断价值。
与激发试验相反的是舒张试验，用于评价气流阻塞可逆性。在吸入支气管扩张剂前和吸入后15 min分别测定肺功能，计算R5、X5的改善率。R5改善≥20%，X5改善≥30%判定为阳性[27]。支气管舒张试验阳性有助于哮喘或慢性阻塞性肺病的诊断。Komarow等[28]对117例3～18岁哮喘及非哮喘儿童应用IOS进行支气管舒张试验，发现哮喘组支气管扩张剂吸入前后的R5、R10及X5的改善率与非哮喘组比较差异有统计学意义。依据ROC曲线确定支气管扩张剂吸入前后R10改善8.6%为最佳界值，可确诊77%哮喘患儿及排除76%非哮喘患儿。117例儿童中有82例(哮喘组66例，非哮喘组16例)能够进行常规肺功能检查，支气管扩张剂吸入前后2组FEV1改善率无差异，而AX差异有统计学意义，显示其灵敏性优于常规肺功能检测，可避免因FEV1改善不明显而放弃尚有疗效的药物，是支气管舒张试验新的敏感的评估指标。Shin等[29]应用常规肺功能及IOS法对30例学龄前哮喘患儿及29例健康儿童(年龄2～6岁)进行支气管舒张试验。哮喘组常规肺功能及IOS各参数改善率与健康儿童比较差异均有统计学意义，依据ROC曲线计算以FEV1改善率≥9%为诊断界值，敏感性及特异性分别为0.53和0.93，若以FEV1改善率≥9%或R5改善率≥29%为诊断界值，敏感性可提高至0.63，提示同时进行常规及IOS肺功能检测可明显提高哮喘诊断的准确性[29]，还可作为药物及剂量选择的一项新指标，指导临床。
IOS虽然能较全面反映患者呼吸生理的动力学特征，是判断呼吸道阻塞部位及阻塞程度的敏感指标，但是无论从原理还是操作方法上，IOS都是一种新型的肺功能测定技术，对于可以配合指令动作的成人可作为在哮喘诊断中常规肺功能检测的必要补充[30]。由于不需特殊呼吸动作配合，尤其适合老人及重症患者。儿童患者特别是低龄儿童不能按指令用力呼吸而限制了常规肺功能检测的应用，IOS的应用使肺功能检测的适用年龄从学龄期降至3岁，使低龄儿童哮喘的诊治水平得到提高。
目前IOS在国内外的应用日趋广泛，有常规肺功能不能取代的特性，是判断呼吸道阻塞部位及阻塞程度的敏感指标，由于不需特殊呼吸动作配合，依从性好，特别适合儿科，尤其使低龄儿童的肺功能检查及监测成为可能。由于IOS进入临床时间较短，许多参数的意义及其与传统肺功能的相关性尚需进一步探讨。总之，IOS已成为哮喘诊治的重要检查方法，已成为常规肺功能的必要补充手段，是一种有前途的肺功能测定技术。
