物聯(lián)網(wǎng)便攜式肺功能儀用于廈門市居民肺功能篩查的效果分析

王廣東 馬愛平 陳玲玲 劉群 鄢錕 翁朝航 許圣威 何明軍 張惠榮 姜燕

肺功能檢測是診斷呼吸系統(tǒng)疾病的重要工具，人群肺功能檢測對評估肺部健康狀況、評價(jià)不同地區(qū)人群肺功能的差異均有重要意義[1]。近年來，我國加強(qiáng)開展基層醫(yī)院肺功能檢查，但仍鮮有大規(guī)模人群肺功能研究的報(bào)道。基層肺功能篩查和監(jiān)測的廣泛開展是早期的呼吸系統(tǒng)疾病的篩查和管理的前提。物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)能夠?qū)Ψ喂δ軝z測結(jié)果進(jìn)行質(zhì)控、數(shù)據(jù)匯總和傳輸、自動分析報(bào)告、在三級聯(lián)動、雙向轉(zhuǎn)診的呼吸系統(tǒng)相關(guān)慢性疾病管理體系建設(shè)中具有重要應(yīng)用價(jià)值[2]。本研究依托社區(qū)基層篩查點(diǎn)，利用賽客便攜式肺功能儀智能化信息收集和傳輸大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)手段，通過測定廈門市居民肺通氣功能，評估居民肺通氣功能狀況，探討肺通氣功能障礙的危險(xiǎn)因素。

資料與方法

一、一般資料

以廈門市海滄醫(yī)院為牽頭單位在廈門市思明、湖里等六個區(qū)，建立社區(qū)基層篩查點(diǎn)，用呼吸云管理平臺及便攜式肺功能檢測儀，于2018-2021年收集廈門市社區(qū)居民基本資料及肺功能數(shù)據(jù)。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)年齡≥20歲且在本社區(qū)連續(xù)居住≥6個月的常住居民；(2)自愿參與流行病學(xué)調(diào)查，對此項(xiàng)調(diào)查的目的與意義知情同意。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)受檢者有嚴(yán)重心腦血管疾病、精神疾病、長期臥床等不能配合或嚴(yán)重影響肺通氣功能測試的疾病；(2)不能配合進(jìn)行流行病學(xué)調(diào)查的對象。篩選基本資料完整且肺功能數(shù)據(jù)合格的居民數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。本研究獲廈門市海滄醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)(2018007)。

二、方法

本研究項(xiàng)目，應(yīng)用新一代信息技術(shù)，在便攜式簡易肺功能儀器中植入芯片，在廈門39個社區(qū)配備便攜式簡易肺功能儀(型號：賽克X1)，以社區(qū)為基點(diǎn)，收集肺功能數(shù)據(jù)，采用無線傳輸，實(shí)現(xiàn)“線上+線下”融合，客戶端及平臺端實(shí)時(shí)收集數(shù)據(jù)。

三、肺通氣功能檢查的質(zhì)量控制

受檢者均采取坐位，在檢測前期存檔身高、體重、姓名、性別、出生年月等相關(guān)數(shù)據(jù)。參加檢測的工作人員為三級醫(yī)院醫(yī)護(hù)人員和多次接受過培訓(xùn)的社區(qū)醫(yī)務(wù)人員，檢查前儀器定標(biāo)。采用中國呼吸醫(yī)師協(xié)會肺功能與臨床呼吸生理工作委員會、中華醫(yī)學(xué)會呼吸病學(xué)分會呼吸治療學(xué)組制定的肺功能質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)[3]，對肺功能數(shù)據(jù)進(jìn)行分級：A級：3次可接受測試，F(xiàn)EV1和FVC的最佳值與次佳值差異<0.15L；B級：至少2次可接受測試，F(xiàn)EV1和FVC的最佳值與次佳值差異<0.15L；C級：至少2次可接受測試，F(xiàn)EV1和FVC的最佳值與次佳值差異<0.20L；D級：至少2次可接受測試，F(xiàn)EV1和FVC的最佳值與次佳值差異<0.25L；E級：只有1次可接受的測試；F級：沒有可接受的測試。儀器根據(jù)病人檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行自動分級，對肺功能檢測質(zhì)量在ABCD級別的數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存分析。

四、分組

統(tǒng)計(jì)分析采用以下分組：按照性別分組(男性、女性)；按年齡分為7個年齡段：20～29歲，30～39歲，40～49歲，50～59歲，60～69歲，70～79歲，≥80歲；參照WHO提出的BMI分類標(biāo)準(zhǔn)分為3組：偏瘦(<18.5kg/m2)，正常(18.5～24.9 kg/m2)，偏重及肥胖(≥25 kg/m2)。

五、相關(guān)指標(biāo)界定標(biāo)準(zhǔn)

肺通氣功能障礙的診斷參照《常規(guī)肺功能檢查基層指南(2018年)》[4]，阻塞性通氣功能障礙的診斷標(biāo)準(zhǔn)為：FEV1/FVC

六、統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

結(jié) 果

一、一般資料

本次研究共調(diào)查88116人，基本資料完整且肺功能數(shù)據(jù)合格的居民共61624人，有效率為69.94%。男女性別比為1：1.13，平均年齡(50.25±14.53)歲，年齡主要分布在40～69歲(68.40%)，BMI平均值為(23.14±3.11) kg/m2(見表1)。

表1 調(diào)查對象的一般特征[n(%)]

二、肺通氣指標(biāo)

FEV1、FVC、FEV1/FVC、MMEF、PEF平均值分別為(2.47±0.62)L/S、(3.20±0.76)L、(0.78±0.09)、(2.39±1.02)L/S、(5.25±1.57)L/S，隨著年齡增長，上述人群肺通氣功能指標(biāo)均呈下降趨勢(FEV1、FVC、FEV1/FVC、MMEF、PEF與年齡的相關(guān)系數(shù)r分別為-0.435、-0.306、-0.308、-0.466、-0.178，P值均<0.001)。肺通氣功能指標(biāo)在不同性別組間中存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，F(xiàn)EV1、FVC、MMEF、PEF男性高于女性(P值均<0.001)，F(xiàn)EV1/FVC男性低于女性(P<0.001)(見表2、表3)。

表2 肺通氣功能指標(biāo)與年齡的相關(guān)性

表3 不同性別肺通氣功能指標(biāo)比較

三、不同特征人群肺通氣功能障礙的檢出率

阻塞性肺通氣功能障礙、限制性通氣功能障礙、混合性通氣功能障礙、小氣道功能障礙檢出率分別為13.84%、8.09%、1.54%、33.96%，40歲以上人群阻塞性肺通氣障礙檢出率為16.18%。上述檢出率男性均高于女性(P值均<0.001)。調(diào)查人群阻塞性通氣功能障礙、限制性通氣功能障礙、混合性通氣功能障礙、小氣道功能障礙檢出率隨著年齡的增長逐步上升(P值均<0.001)。不同BMI分組阻塞性通氣功能障礙、限制性通氣功能障礙、小氣道功能障礙檢出率差異存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P值均<0.001)，而混合性通氣功能障礙沒有差異(P=0.417)(見表4)。

表4 不同特征人群肺通氣功能障礙的檢出率

四、肺通氣功能障礙影響因素分析

單因素分析結(jié)果顯示，性別、年齡、BMI對肺通氣功能障礙的發(fā)生均有影響，在單因素分析的基礎(chǔ)上將性別、年齡、BMI納入多因素Logistic回歸分析。

結(jié)果顯示，在阻塞性通氣功能障礙中，男性(OR=1.24，95%CI1.19～1.30)、年齡(OR=1.55，95%CI1.52～1.57)是危險(xiǎn)因素，偏重及肥胖是保護(hù)因素(OR=0.89，95%CI0.84～0.94)；在限制性通氣功能障礙中，男性(OR=2.38，95%CI2.23～2.53)、年齡(OR=1.16，95%CI1.13～1.18)、偏瘦(OR=1.30，95%CI1.13～1.50)、偏重及肥胖(OR=1.09，95%CI1.02～1.16)是危險(xiǎn)因素；在混合性通氣功能障礙中，男性(OR=3.69，95%CI3.15～4.32)、年齡(OR=1.71，95%CI1.62～1.80)、偏瘦(OR=1.75，95%CI1.31～2.33)是危險(xiǎn)因素；在小氣道功能障礙中，男性(OR=1.33，95%CI1.29～1.38)、年齡(OR=1.32，95%CI1.31～1.34)是危險(xiǎn)因素，偏瘦(OR=0.98，95%CI0.90～1.07)是保護(hù)因素(見表5)。

表5 肺通氣功能障礙的危險(xiǎn)因素分析

討 論

肺功能檢測在呼吸生理功能評估方面發(fā)揮著重要作用[6]，在人群中了解肺通氣功能狀況，可用于反映其健康狀況、評價(jià)不同特征人群肺通氣功能的差異，為制定合適的肺通氣功能測定的參考值提供依據(jù)。有研究表明，85%的慢阻肺患者最佳診斷時(shí)機(jī)為出現(xiàn)臨床癥狀后確診的前5年[7]，可見進(jìn)行肺功能檢查并予以及時(shí)有效地健康干預(yù)及改善肺功能治療的重要性。雖然已有研究對我國不同地區(qū)成年居民肺通氣功能狀況進(jìn)行調(diào)查，但福建地區(qū)肺功能檢測開展率低[8]，對肺功能研究的相關(guān)報(bào)道不多。空氣污染可導(dǎo)致肺通氣功能的損害[9]，《2020年廈門市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量公報(bào)》指出2020年全市環(huán)境空氣質(zhì)量綜合指數(shù)2.53，在全國168個重點(diǎn)城市中排名第4，空氣質(zhì)量優(yōu)良率為99.7%，全國排名并列第3[10]，廈門有著優(yōu)越的空氣質(zhì)量，了解廈門地區(qū)肺功能現(xiàn)狀，具有獨(dú)特的意義。

傳統(tǒng)肺功能儀價(jià)格昂貴，動輒百萬元采購資金，而且體積大，無法搬動，基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)很難配備，要讓篩查人員集中到醫(yī)院做肺功能檢測，依從性較差。便攜式肺功能儀具有價(jià)格便宜、操作簡單、可重復(fù)性高的優(yōu)點(diǎn)，對便攜式肺功能儀與標(biāo)準(zhǔn)肺功能儀進(jìn)行對照研究顯示，兩者之間測量參數(shù)FVC、FEV1、FEV1/FVC、MMEF、PEF相關(guān)系數(shù)93%～99%之間，各個參數(shù)無明顯偏倚，一致性較好[11]。本研究應(yīng)用新一代信息技術(shù)，在便攜式簡易肺功能儀器中植入芯片，以社區(qū)為基點(diǎn)，收集肺功能數(shù)據(jù)，采用無線傳輸，實(shí)現(xiàn)“線上+線下”融合，客戶端及平臺端實(shí)時(shí)收集數(shù)據(jù)。

本研究顯示，廈門市居民的FEV1、FVC、FEV1/FVC、MMEF、PEF平均值分別為(2.47±0.62)L/S、(3.20±0.76)L、(0.78±0.09)、(2.39±1.02)L/S、(5.25±1.57)L/S，隨著年齡增長，人群肺通氣功能指標(biāo)均呈下降趨勢。Lalley等[12]發(fā)現(xiàn)肺功能主要由氣道平滑肌的張力和收縮性決定，隨年齡的增長，健康個體的肺功能逐漸下降。也有研究顯示，肺功能逐漸隨著年齡增長而下降與免疫系統(tǒng)的改變相關(guān)[13]。FEV1、FVC、MMEF、PEF男性高于女性，F(xiàn)EV1/FVC男性低于女性，與劉丹等[14]對我國9城市成人肺通氣功能監(jiān)測數(shù)據(jù)一致，原因可能為不同性別之間生理結(jié)構(gòu)的差異(身高、呼吸方式等)相關(guān)，Mead等[15]研究發(fā)現(xiàn)提出成年男性的氣道腔內(nèi)徑是女性的1.17倍，在相似的氣道阻塞程度時(shí)，女性肺通氣功能降低更嚴(yán)重，此外亦有研究發(fā)現(xiàn)在相同的煙草暴露中，女性肺功能損害更加嚴(yán)重[16]。

我國慢阻肺總體患病率8.6%，40歲以上人群患病率達(dá)13.7%，且診斷率低，僅有35.1%的慢阻肺患者被診斷，主要與吸煙、兒童時(shí)期咳嗽、呼吸疾病家族史、教育程度、低體重指數(shù)相關(guān)[17]。本研究顯示，廈門市阻塞性通氣功能障礙人群檢出率為13.84%，40歲以上人群檢出率達(dá)16.18%。有研究顯示，低體重是肺功能減退的危險(xiǎn)因素[18]，低體重的人群更易發(fā)展為慢阻肺[19]。這與本研究中偏重是保護(hù)因素，年齡、男性是危險(xiǎn)因素相符。限制性通氣功能障礙是指肺體積受限引起的肺容量減少不伴隨氣體流量的下降[20]，間質(zhì)性肺病、肺炎性疾病、胸膜疾病均可引起限制性通氣障礙，多與性別、吸 煙、肥胖、肺部發(fā)育不良等有關(guān)，目前對限制性通氣障礙的研究不多。本研究顯示廈門市限制性通氣障礙檢出率為8.09%，高于美國的6.5%[21]，Bonnie等[22]研究發(fā)現(xiàn)，肥胖尤其是腹型肥胖可導(dǎo)致限制性通氣障礙，引起FEV1、FVC降低，這與本研究中偏重及肥胖是導(dǎo)致限制性通氣功能障礙的危險(xiǎn)因素相一致，此外本研究還發(fā)現(xiàn)偏瘦，增加限制性通氣功能障礙發(fā)病率，分析可能肺部發(fā)育不良、胸廓畸形等疾病導(dǎo)致患者營養(yǎng)不良引起的低體重有關(guān)。中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院王辰院士等[23]報(bào)告的全國橫斷面研究中，小氣道功能障礙的患病率43.5%。小氣道功能障礙發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)與年齡、性別、城市化、教育水平、吸煙、BMI水平的增加、暴露于PM2.5濃度有關(guān)。本研究顯示，廈門市小氣道功能障礙的發(fā)生率為33.96%，低于全國水平，可能由于廈門空氣質(zhì)量相對較高，居民PM2.5暴露低于全國平均水平有關(guān)。Schachter等[24]研究發(fā)現(xiàn)，肥胖可引起肺內(nèi)氣道的改變，導(dǎo)致肺的通氣功能較正常人減低。本研究中，亦發(fā)現(xiàn)偏瘦是小氣道功能障礙保護(hù)因素。

當(dāng)前國內(nèi)外關(guān)于肺功能研究的大多采用傳統(tǒng)肺功能檢測，數(shù)據(jù)保存在儀器內(nèi)，很難與醫(yī)院HIS、LIS系統(tǒng)對接傳輸，采集和存儲數(shù)據(jù)困難。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)便攜式肺功能儀進(jìn)行基層肺功能篩查具有以下優(yōu)勢：1)充分運(yùn)用了數(shù)字化手段，采用新一代信息技術(shù)，儀器自動分析采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行診斷，報(bào)告打印、提出轉(zhuǎn)診意見和治療策略，通過搭建云平臺，云采集呼吸大數(shù)據(jù)；2)體積小，便于攜帶、可以到任何有網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域做肺功能篩查采集數(shù)據(jù)，到工廠、學(xué)校、居民小區(qū)、義診現(xiàn)場、甚至到病人家中都可以完成，促進(jìn)了基層分級診療和家庭醫(yī)生簽約，同時(shí)貫徹預(yù)防為主的國家衛(wèi)生方針，實(shí)現(xiàn)慢病管理在社區(qū)、預(yù)防慢阻肺急性加重；3)價(jià)格便宜，一臺幾萬元，基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)可以廣泛配置，有利于做好呼吸慢病的早發(fā)現(xiàn)、早預(yù)防、早診斷、早治療的工作。

綜上，廈門市居民肺通氣功能障礙比例較高，老年人尤為嚴(yán)峻，肺通氣功能障礙與性別、年齡、BMI有關(guān)。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大規(guī)模肺功能篩查，能夠評估居民肺通氣功能狀況，推動肺功能測定在基層的普及，且對于早期檢出呼吸系統(tǒng)病變、判斷呼吸功能障礙的類型及嚴(yán)重程度、評估疾病的病情及預(yù)后、評價(jià)藥物或其他治療方法的療效，有重要意義。