肺通气功能正常的支气管哮喘患者气管呼吸音分析的研究
作者：孙培莉 黄斌 陈家胜 朱小松 殷凯生
单位：孙培莉 殷凯生(210029 南京医科大学第一附属医院呼吸科)；黄斌 陈家胜 朱小松(南京师范大学物理系)
关键词：支气管哮喘；呼吸音；肺音图
江苏医药000904 【摘要】 目的 观察肺通气功能正常的支气管哮喘患者气道炎症对呼吸音的影响。方法 33例肺通气功能正常的缓解期哮喘患者及15例健康对照组在标准气流下采集呼吸音，呼吸音功率谱经快速傅立叶转换(FFT)。结果 支气管哮喘患者呼气相呼吸音强度(LSI)明显低于对照组(P<0.01)，而其最大功率频率(PF)、曲线下四等份处频率(Q25、Q50、Q75)在吸、呼气相均高于正常对照组(P<0.05)。结论 即使支气管哮喘患者肺通气功能正常，在标准气流下肺音图仍可反映气道炎症导致的形态改变，是一种新的、灵敏的临床检测方法。
, 百拇医药
The study on respiratory sounds of asthmatics with normal lung ventilation function
SUN Peili，HUANG Bin，CHEN Jiasheng，et al
(The First Affiliated Hospital of Nanjing Medical University，Nanjing 210029)
【Abstract】 Objective In order to investigate whether respiratory sounds can be influenced by inflammatory changes of clinically stable asthma with normal lung ventilation function.Methods We compared respiratory sound characteristics between fifteen normal and thirty-three symptom-free subjects with asthma.All subjects underwent recordings of standard airflow.Respiratory sound power spectra were computed using fast Fourier transform (FFT).Results The results indicate that at standard airflow，respiratory sounds are lower in intensity (LSI) (P<0.01) and higher in pitch(PF、Q25、Q50、Q75)in asthmatics as compared with controls.Conclusion This suggests that even in asthmatics with normal lung function，airflow standardized phonopneumography might reflect morphologic changes in asthmatic airways.The phonopneumography might become a sensitive and new clinical measurement.
, 百拇医药
【Key words】 Asthma Respiratory sounds Phonopneumography
呼吸音是反映肺部生理和病理特性的一项重要指标，其受气流速度及气道的解剖形态影响，故可推测支气管哮喘患者气道的病理改变可以影响呼吸音的产生及传导，从而导致呼吸音性状的改变及哮鸣音的产生。
对象和方法
一、对象
33例非急性发作支气管哮喘患者，平均年龄36.2±12.1岁；15例正常人为对照组，平均年龄42.0±11.0岁。检查前72小时内未使用支气管舒张剂及抗组胺药。正常对照组无肺部疾病史，体检无阳性体征。所有受检者无长期吸烟史，1个月内无呼吸道感染史。
二、方法
, 百拇医药 1.肺功能测定：本实验肺功能检查用美国SensorMedics 6200型体积描计仪测定，检查结果选取最好值[2]。
2.呼吸音的采集：受试者在安静环境下取坐位，用鼻夹夹住鼻孔，嘴含住咬口，传声器探头置于颈前环状软骨下三角区，用体描仪检测口腔处气流，使气流速度在0.9L*min-1*kg-1±20%范围内[3]；传声器选用熊猫电子集团生产的驻极体电容式的传声器，频响范围30Hz到10250Hz，灵敏度2mv/ubar；信号经传声器采集，通过放大及滤过获取100～4000Hz呼吸音信号，经台湾产声卡(ES688FCD275)以11kHz的采用率采集数据10～15秒，保证至少采集到2个呼吸周期，并存储在联想486电脑硬盘上。
3.呼吸音信号分析：信号数据经FFT转换，用Hanning窗口，每次取1024点，移动512点进行谱估计，并计算呼吸谱的参数：(1)呼吸音强度(LSI)：以曲线下面积的自然对数表示。(2)最高峰值处的频率：最大功率的频率(PF)。(3)曲线下面积四等份处的频率：Q25、Q50、Q75[4]。
, http://www.100md.com
三、统计学处理
采用方差齐性检验和t检验，结果均采用均数±标准差(
±s)表示。
结果
一、受试者特点：两组受试者肺功能测定第1秒用力呼气容积(FEV1)、FEV1%、用力肺活量(FVC)、FVC%，哮喘组分别为3.19±0.70L、88.99±12.62、4.30±0.95L、96.00±13.63，对照组分别为3.35±0.95L、105.15±16.13、4.09±1.13L、101.23±15.80，均无统计学显著性差异(P>0.40)。
二、肺音图参数的比较：见表1、表2。
表1 受试者吸气相肺音图参数 吸气相
, 百拇医药
LSI
PF
Q25
Q50
Q75
哮喘组
-8.13±1.13
204.59±123.68
184.99±104.86
236.89±121.09
325.03±138.35
, 百拇医药
对照组
-7.09±0.92
140.30±59.52
125.17±26.70
159.31±4.81
225.59±61.42
P值
>0.05
<0.05
<0.01
<0.01
<0.01
, 百拇医药
表2 受试者呼气相肺音图参数 吸气相
LSI
PF
Q25
Q50
Q75
哮喘组
-8.45±1.03
226.11±186.17
195.51±100.44
318.55±181.10
, 百拇医药
511.02±258.91
对照组
-6.83±0.58
146.65±50.20
134.93±33.50
176.94±44.73
347.37±174.39
P值
<0.01
<0.05
<0.01
<0.01
, http://www.100md.com
<0.05
如表1、表2所示，支气管哮喘组与正常对照组的LSI在吸气相无统计学显著性差异(P>0.05)；但在呼气相LSI有统计学显著性差异(P<0.01)。支气管哮喘组的PF、Q25、Q50、Q75在吸气相、呼气相均高于正常对照组，均有统计学显著性差异(P<0.05)。
讨论
呼吸音主要是因气道内气体流动引起震动产生的；哮鸣音是附加音的一种，是由于气流受限后产生涡流引起管内气体及管壁快速震动所致[7]。在支气管哮喘患者不同程度的气道粘膜水肿、基底膜增厚、气道平滑肌的增生和肥大及粘液的过度分泌，气道内径减小，使管内气流速度较正常个体高；由于LSI与气流速度的平方成正比[5，6]，故LSI随气流速度的增高而增强，呼吸音频率也增高；同时，其同样的病理改变增加了音阻抗，降低了呼吸音的传导，最终导致LSI降低。可以理解，为什么在本课题研究呼气相LSI低于健康对照组，而呼吸音频率PF、Q25、Q50、Q75却显著性增高。可以推测支气管哮喘患者呼吸音由管内到胸壁的传导性能显著下降。由此可以证明即使支气管哮喘患者肺通气功能在正常范围，肺音图仍可明确的检测其与正常个体呼吸音的差异，能够灵敏地反映哮喘患者气道炎症所致的气道形态的改变对呼吸音的产生与传导的影响，这与Schreur[7]的研究结果一致。
, http://www.100md.com
本研究中两组肺功能指标FEV1、FEV1%、FVC、FVC%均无统计学显著性差异。可见FEV1不能反映气道细微的变化，对支气管哮喘的气道炎症所致的气道形态的改变不如肺音图灵敏。已知FEV1是支气管舒张试验、支气管激发试验以及运动试验常用的观察指标，而这三种试验是症状不典型哮喘患者临床常用的诊断方法；但是FEV1测定需通过流量-容积曲线菜单获得，而病人的理解能力影响FEV1测定结果的可靠性，尤其对于儿童及年老、体弱患者，因此肺音图是一种灵敏的、客观的检查指标，有广泛的临床应用价值。
研究也发现，吸气相与呼气相肺音图之间0流量处仍有音频成分，其音频为低频(频率低于200～250Hz)，认为与心音、肌肉收缩及环境噪音的干扰有关，如何减少或避免这些干扰是今后需要解决的问题。
本课题受南京师范大学物理系江苏省光电重点实验室资金赞助
, 百拇医药
参考文献
1，Beasley R，Roche WR，Roberts JA，et al.Cellular events in the bronchi in mild asthma and after bronchial provocation.Am Rev Respir Dis，1989，139：806-817.
2，Quanjer PH，Tammeling GJ，Cotes JE， et al.Lung volumes and forced ventilatory flows.Eur Respir J，1993，6(suppl 16)：5-40.
3，Pasterkamp Hans，Powell RE，Sanchez Ignacio.Lung sound spectra at standardized air flow in normal infants，children，and adults.Am J Respir Crit Care Med，1996，154：424-430.
, http://www.100md.com
4，Kraman SS.The force expiratory wheeze：its site of origin and possible association with lung compliance.Respiration，1983，44：189-196.
5，Shykoff BE，Ploysonogsang Y，Chang HK.Airflow and normal lung sounds.Am Rev Respir Dis，1988，137：872-776.
6，Kraman SS，Wang PM.Airflow-generated sound in a hollow canine airway cast.Chest，1990，97：461-466.
7，Schreur HJW，Vanderschoot J，Zwinderman AH，et al.Abnormal lung sounds in patients with asthma during episodes with normal lung function.Chest，1994，106：91-99.
收稿：1999-11-30 修回：2000-04-18, http://www.100md.com
单位：孙培莉 殷凯生(210029 南京医科大学第一附属医院呼吸科)；黄斌 陈家胜 朱小松(南京师范大学物理系)
关键词：支气管哮喘；呼吸音；肺音图
江苏医药000904 【摘要】 目的 观察肺通气功能正常的支气管哮喘患者气道炎症对呼吸音的影响。方法 33例肺通气功能正常的缓解期哮喘患者及15例健康对照组在标准气流下采集呼吸音，呼吸音功率谱经快速傅立叶转换(FFT)。结果 支气管哮喘患者呼气相呼吸音强度(LSI)明显低于对照组(P<0.01)，而其最大功率频率(PF)、曲线下四等份处频率(Q25、Q50、Q75)在吸、呼气相均高于正常对照组(P<0.05)。结论 即使支气管哮喘患者肺通气功能正常，在标准气流下肺音图仍可反映气道炎症导致的形态改变，是一种新的、灵敏的临床检测方法。
, 百拇医药
The study on respiratory sounds of asthmatics with normal lung ventilation function
SUN Peili，HUANG Bin，CHEN Jiasheng，et al
(The First Affiliated Hospital of Nanjing Medical University，Nanjing 210029)
【Abstract】 Objective In order to investigate whether respiratory sounds can be influenced by inflammatory changes of clinically stable asthma with normal lung ventilation function.Methods We compared respiratory sound characteristics between fifteen normal and thirty-three symptom-free subjects with asthma.All subjects underwent recordings of standard airflow.Respiratory sound power spectra were computed using fast Fourier transform (FFT).Results The results indicate that at standard airflow，respiratory sounds are lower in intensity (LSI) (P<0.01) and higher in pitch(PF、Q25、Q50、Q75)in asthmatics as compared with controls.Conclusion This suggests that even in asthmatics with normal lung function，airflow standardized phonopneumography might reflect morphologic changes in asthmatic airways.The phonopneumography might become a sensitive and new clinical measurement.
, 百拇医药
【Key words】 Asthma Respiratory sounds Phonopneumography
呼吸音是反映肺部生理和病理特性的一项重要指标，其受气流速度及气道的解剖形态影响，故可推测支气管哮喘患者气道的病理改变可以影响呼吸音的产生及传导，从而导致呼吸音性状的改变及哮鸣音的产生。
对象和方法
一、对象
33例非急性发作支气管哮喘患者，平均年龄36.2±12.1岁；15例正常人为对照组，平均年龄42.0±11.0岁。检查前72小时内未使用支气管舒张剂及抗组胺药。正常对照组无肺部疾病史，体检无阳性体征。所有受检者无长期吸烟史，1个月内无呼吸道感染史。
二、方法
, 百拇医药 1.肺功能测定：本实验肺功能检查用美国SensorMedics 6200型体积描计仪测定，检查结果选取最好值[2]。
2.呼吸音的采集：受试者在安静环境下取坐位，用鼻夹夹住鼻孔，嘴含住咬口，传声器探头置于颈前环状软骨下三角区，用体描仪检测口腔处气流，使气流速度在0.9L*min-1*kg-1±20%范围内[3]；传声器选用熊猫电子集团生产的驻极体电容式的传声器，频响范围30Hz到10250Hz，灵敏度2mv/ubar；信号经传声器采集，通过放大及滤过获取100～4000Hz呼吸音信号，经台湾产声卡(ES688FCD275)以11kHz的采用率采集数据10～15秒，保证至少采集到2个呼吸周期，并存储在联想486电脑硬盘上。
3.呼吸音信号分析：信号数据经FFT转换，用Hanning窗口，每次取1024点，移动512点进行谱估计，并计算呼吸谱的参数：(1)呼吸音强度(LSI)：以曲线下面积的自然对数表示。(2)最高峰值处的频率：最大功率的频率(PF)。(3)曲线下面积四等份处的频率：Q25、Q50、Q75[4]。
, http://www.100md.com
三、统计学处理
采用方差齐性检验和t检验，结果均采用均数±标准差(
±s)表示。结果
一、受试者特点：两组受试者肺功能测定第1秒用力呼气容积(FEV1)、FEV1%、用力肺活量(FVC)、FVC%，哮喘组分别为3.19±0.70L、88.99±12.62、4.30±0.95L、96.00±13.63，对照组分别为3.35±0.95L、105.15±16.13、4.09±1.13L、101.23±15.80，均无统计学显著性差异(P>0.40)。
二、肺音图参数的比较：见表1、表2。
表1 受试者吸气相肺音图参数 吸气相
, 百拇医药
LSI
PF
Q25
Q50
Q75
哮喘组
-8.13±1.13
204.59±123.68
184.99±104.86
236.89±121.09
325.03±138.35
, 百拇医药
对照组
-7.09±0.92
140.30±59.52
125.17±26.70
159.31±4.81
225.59±61.42
P值
>0.05
<0.05
<0.01
<0.01
<0.01
, 百拇医药
表2 受试者呼气相肺音图参数 吸气相
LSI
PF
Q25
Q50
Q75
哮喘组
-8.45±1.03
226.11±186.17
195.51±100.44
318.55±181.10
, 百拇医药
511.02±258.91
对照组
-6.83±0.58
146.65±50.20
134.93±33.50
176.94±44.73
347.37±174.39
P值
<0.01
<0.05
<0.01
<0.01
, http://www.100md.com
<0.05
如表1、表2所示，支气管哮喘组与正常对照组的LSI在吸气相无统计学显著性差异(P>0.05)；但在呼气相LSI有统计学显著性差异(P<0.01)。支气管哮喘组的PF、Q25、Q50、Q75在吸气相、呼气相均高于正常对照组，均有统计学显著性差异(P<0.05)。
讨论
呼吸音主要是因气道内气体流动引起震动产生的；哮鸣音是附加音的一种，是由于气流受限后产生涡流引起管内气体及管壁快速震动所致[7]。在支气管哮喘患者不同程度的气道粘膜水肿、基底膜增厚、气道平滑肌的增生和肥大及粘液的过度分泌，气道内径减小，使管内气流速度较正常个体高；由于LSI与气流速度的平方成正比[5，6]，故LSI随气流速度的增高而增强，呼吸音频率也增高；同时，其同样的病理改变增加了音阻抗，降低了呼吸音的传导，最终导致LSI降低。可以理解，为什么在本课题研究呼气相LSI低于健康对照组，而呼吸音频率PF、Q25、Q50、Q75却显著性增高。可以推测支气管哮喘患者呼吸音由管内到胸壁的传导性能显著下降。由此可以证明即使支气管哮喘患者肺通气功能在正常范围，肺音图仍可明确的检测其与正常个体呼吸音的差异，能够灵敏地反映哮喘患者气道炎症所致的气道形态的改变对呼吸音的产生与传导的影响，这与Schreur[7]的研究结果一致。
, http://www.100md.com
本研究中两组肺功能指标FEV1、FEV1%、FVC、FVC%均无统计学显著性差异。可见FEV1不能反映气道细微的变化，对支气管哮喘的气道炎症所致的气道形态的改变不如肺音图灵敏。已知FEV1是支气管舒张试验、支气管激发试验以及运动试验常用的观察指标，而这三种试验是症状不典型哮喘患者临床常用的诊断方法；但是FEV1测定需通过流量-容积曲线菜单获得，而病人的理解能力影响FEV1测定结果的可靠性，尤其对于儿童及年老、体弱患者，因此肺音图是一种灵敏的、客观的检查指标，有广泛的临床应用价值。
研究也发现，吸气相与呼气相肺音图之间0流量处仍有音频成分，其音频为低频(频率低于200～250Hz)，认为与心音、肌肉收缩及环境噪音的干扰有关，如何减少或避免这些干扰是今后需要解决的问题。
本课题受南京师范大学物理系江苏省光电重点实验室资金赞助
, 百拇医药
参考文献
1，Beasley R，Roche WR，Roberts JA，et al.Cellular events in the bronchi in mild asthma and after bronchial provocation.Am Rev Respir Dis，1989，139：806-817.
2，Quanjer PH，Tammeling GJ，Cotes JE， et al.Lung volumes and forced ventilatory flows.Eur Respir J，1993，6(suppl 16)：5-40.
3，Pasterkamp Hans，Powell RE，Sanchez Ignacio.Lung sound spectra at standardized air flow in normal infants，children，and adults.Am J Respir Crit Care Med，1996，154：424-430.
, http://www.100md.com
4，Kraman SS.The force expiratory wheeze：its site of origin and possible association with lung compliance.Respiration，1983，44：189-196.
5，Shykoff BE，Ploysonogsang Y，Chang HK.Airflow and normal lung sounds.Am Rev Respir Dis，1988，137：872-776.
6，Kraman SS，Wang PM.Airflow-generated sound in a hollow canine airway cast.Chest，1990，97：461-466.
7，Schreur HJW，Vanderschoot J，Zwinderman AH，et al.Abnormal lung sounds in patients with asthma during episodes with normal lung function.Chest，1994，106：91-99.
收稿：1999-11-30 修回：2000-04-18, http://www.100md.com