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炎性肺疾病的呼气标志物：能否用于疾病的常规监测？Sergei A.Kbaritonov 英国伦敦皇家布朗普顿医院，国家大学，国立心肺研究所 摘要摘要:呼吸道炎症的评估对于研究许多肺部疾病，包括哮喘和慢性阻塞性肺病（COPD）的发病机制非常重要。然而，由于炎症的监测十分困难，临床无法对这些疾病进行测定。临床上很难发现呼吸道炎症的存在和类型，而且可能会导致延误治疗。无创性监测有助于肺部疾病的鉴别诊断，以及对其严重性及治疗效果的评定。目前有越来越多的证据表明，呼吸分析对于哮喘、COPD、原发性纤毛运动障碍（PCD）以及其它肺部疾病的诊断和临床治疗都十分重要。本文主要研究目前开展的无创性呼气检测方法，如一氧化氮（NO）、碳氢化合物类和炎性标志物呼气冷凝物（EBC）是否可以用于临床。关键词关键词：哮喘，慢性阻塞性肺病，原发性纤毛运动障碍，慢性咳嗽，鼻炎，呼气一氧化氮，碳氢化合物，呼气冷凝物，呼吸道炎症，氧应激，无创性监控，临床应用。引言引言 最近，呼吸成份的分析作为监测肺部炎症和氧应激反应的一种方法引发了人们极大的兴趣。在这里，我们对这些最新研究是否可以进入临床应用做一综述。许多肺部疾病，包括哮喘和 COPD，皆属于慢性炎症和氧应激反应。然而，由于炎症的监测十分困难，临床无法对这些疾病进行测定。由于只能根据呼吸道炎症的间接评定结果如症状和肺功能对哮喘、COPD和其它肺部疾病进行治疗，因此这些疾病的临床治疗十分困难。由于患者的感觉差异，疾病的症状不能确切地反映基础炎症的程度，而轻度炎症的肺功能检查可能没有作用。这些参数都不能区分吸入的皮质激素类药物的疗效和不同剂量，而且均受支气管扩张剂的影响。后者尤其重要，因为最近临床治疗多使用小剂量皮质激素类药物吸入与长效2-受体激动剂联合应用。目前，临床上很难重复使用有创性（支气管镜检查）或半有创性（诱痰法）呼吸道炎症直接检测方法。诱痰法具有前炎性作用而使其应用受到限制，而且有报道哮喘患者在操作过程中极有可能诱发支气管痉挛（中度哮喘患者的诱发率为 14%，重度患者为 25%）。无创性监测可能有助于肺部疾病的鉴别诊断，以及对其严重性及治疗效果的评定。由于这些技术完全无创，它们可以重复使用以提供动力学数据，它们还可以用于先前不能进行监测的重度疾病患者。目前，呼吸分析还处于研究阶段，但已经有越来越多的证据表明其对于哮喘、COPD、原发性纤毛运动障碍（PCD）以及其它肺部疾病的诊断和临床治疗十分重要。呼吸分析将是一种更为经济有效的分析方法，可以用于医院，而后用于家庭医疗，之后完全成为患者的个人监测仪器。呼气呼气 NO NO 是研究最为广泛的呼气标志物，多种肺部疾病，尤其是哮喘和 COPD，均会出现呼气 NO 异常。呼气NO（FENO）的标准化测定是一个完全无创的方法，可以用于监测呼吸道炎症和哮喘的抗炎治疗。FENO作为哮喘是否控制的指标，其连续测定比单一测定对于哮喘疾病进展的诊断具有更高的预测价值。当然也可以说，FENO的变化可能是由测定误差和/或呼吸道炎症随时间变化而出现的自然变化所引起的。然而，FENO的临床应用更多取决于FENO测定的其可重复性和安全性。许多科研小组研究了FENO测定的可重复性，但其统计分析不正确（相关系数），而且呼吸流量不合格或与美国胸科学会（ATS）的建议流量不符。测定测定 呼气和鼻呼气直接测定 NO 的仪器 1有许多生产厂商生产供应市场的呼出 NO 测定分析系统：NIOX NO测定系统（瑞典Aerocrine公司，http:/）LR2000 分析仪（英国Logan Research Ltd.公司,http:/www.logan-research.co.uk）ECO物理NO分析仪（瑞士ECO-PHYSICS公司,http:/ NO分析仪（美国Ionics Instrument公司,Http:/）。目前用于临床研究的 NO 分析系统复杂程度各不相同，但均根据敏感的化学发光技术而具有所需要的精确度。多数分析仪由取样系统，进行数据运算的计算机 NO 分析仪和用户界面组成。仪器能够机控计算样本呼气中的 NO 浓度，具有高度敏感性，达到百万分之一（ppb）水平，它还能计算样本空气的气压和气流量。其软件能够在所选时间段内计算 NO 浓度，在监视器上显示测定和计算数据，并将数据存储在硬盘上。NIOX 已根据“医疗器械规定（Ref.no.41313149;full quality assurance system approval,Annex II of the directive 93/42/EEC on medical devices）”经过批准使用。该仪器已取得 CE 合格证明在欧洲应用。NIOX 的鼻部应用目前还只限于研究使用。目前，NIOX 是目前市场上唯一的一个通过市场审查的无创性是目前市场上唯一的一个通过市场审查的无创性 NO 临床检测系统临床检测系统，可以用于测定呼气中的 NO 浓度，使医生更易于监控哮喘患者的病情。FENO和经鼻NO的远程采集“气球技术”最近进行一项研究，在总样本数为 2504 的生活在不同城市里的在校儿童中，抽取 450 名年龄为 7-12岁的儿童通过简单的“气球技术”测定其样本中的FENO水平。使用取样仪将儿童的呼出气采集到气球中，取样仪配有 500ml“前球”，用于排出样本中的死腔吸氧量，类似于其他作者所用的仪器。简单地说，当以4-6L/min的速度向“前球”中呼气时，呼出的空气以 500ml/min低流量在 20cm H2O回压下被采集进入容量为1000ml的箔衬袋（聚脂薄膜气球，ABC ballonnen，Zeist，荷兰）。选择低流量可以得到相对较高的eNO浓度，尽管某些作者指出，用于儿童的理想低流量为 30-50ml/s，但对健康成人进行研究的数字要低得多（n=32）。气球中的非实时样本可以用于一个简单的但更有吸引力的FENO氧化物测定方法，可以用于不同的有或没有哮喘、过敏和感冒的群体的儿童。它还可以增强呼吸健康流行病学调查的能力。最近进行了一项研究，通过对比联机测定和非实时测定的结果，测试立即或延迟测定鼻呼气 NO 技术的精确度。用 Bland-Altman 分析法对数据进行比较，表明非实时鼻呼气 NO 测定可以有效用于临床应用，这样可以消除患者/测试人必须靠近分析仪的困难。然而，目前仍未确定，当不能应用实时 NO 测定技术时非实时呼出 NO 和鼻呼气 NO 测定是否可以有效替代实时 NO 测定方法。该项技术的最大限制之一是气球中 NO 的稳定性。气球内壁上的细菌可以在短期内使气球内的 NO 水平大大提高。美国食品和药品管理局（美国食品和药品管理局（FDA）对于）对于 NIOX 用于哮喘监测的声明用于哮喘监测的声明 2003 年 5 月 1 日，美国食品和药品管理局（FDA）发布了市场上用于测定呼气 NO 浓度的 NIOX 无创性检测系统（Aerocrine，瑞典）的有关声明，便于医生对哮喘患者进行监控。该声明表明，医生可以在诊室使用该系统评定患者对抗炎治疗的疗效。如果FENO浓度降低，表明抗炎治疗可以缓解由哮喘引发的肺部炎症。反之，如果哮喘患者呼吸中FENO水平升高，则表明其哮喘治疗疗效不佳。FDA 声明，NIOX 系统经过了其厂商对 65 名患者进行的临床研究，成人及儿童患者的年龄均为 4 岁以上，有明确的哮喘诊断。用 NIOX 系统在治疗前和治疗两周后对患者进行检测。该项研究在美国的九个 2医疗中心进行。结果表明，多数患者在类固醇吸入治疗两周后一氧化氮水平下降 30-70%。在这项研究中，中度至重度哮喘患者的一氧化氮上升水平超过 30ppb。呼气和鼻呼气呼气和鼻呼气 NO 测定的质量控制测定的质量控制 成人及儿童呼出 NO 测定的标准化 呼气量、软腭闭合和死腔呼气量都会影响呼气 NO 水平。因此，通常采用一次呼吸过程中通过阻力的呼气测定呼气 NO，可以避免鼻呼气 NO 污染。1997 年，欧洲呼吸学会测定微量呼气中一氧化氮的特别工作组发布了微量呼气及鼻呼气一氧化氮测定方法的建议。两年后，美国胸科学会和美国肺病协会医学部提供了一份文件，题为“成人及儿童呼气和鼻呼气一氧化氮实时和非实时测定标准化方法的建议”。欧洲和美国呼吸学会已经广泛采用关于儿童呼气 NO 测定的标准化规定的文章提供了广泛的证据，表明呼气 NO 测定已经明确进入儿科呼吸治疗的临床研究。鼻呼气 NO 测定的标准化 鼻腔应用可以用于检测测试者从一侧鼻孔中以 5ml/s 的速度呼出的气体样本中的 NO 浓度。最近通过使用 NIOX 鼻腔应用系统对于鼻呼气 NO 测定标准化的研究可证明成人和儿童的再现临床结果。表 1 呼吸道炎症测定不同方法的可重复性 ICC FENOEBC 支气管镜检经鼻灌洗 诱痰法（细胞、上清液）PC20FEV1测定间隔 T CD45Ro Eos 中性粒细胞 上清液 10 分钟 0.96-0.99(133)1 天 0.99(30)0.37-0.67(134)Eos 0.9(35)ECP 0.2-0.6(35)0.87(135)2 天 0.85(134)0.57(134)ECP 0.82(134)5 天 0.99(30)2-7 天 LTB40.72(108)LTE40.68(108)PGE20.82(108)PGD20.79(108)PGF20.73(108)0.74(3)ECP 0.81(3)074(3)-0.94(136)0.87(137)-0.93(3)14 天 0.81 0.7(138)(138)0.95(138)35(18-52)天 0.94(139)4-8 周 0.41 0.51 0.49(140)0.66(140)il-8 0.5(140)0.75(138)呼入的空气通过放在一侧鼻前腔的聚四氟乙烯喷嘴经过鼻腔，同时用一组“喷出”玩具使腭咽闭合。该 3测定结果表明，普通儿童的鼻呼气 NO 流量数值存在较大的可变性。呼气呼气 NO 测定：测定：效验结论效验结论 平均 NO 水平 研究表明，哮喘患者（成人及儿童，n=30）的FENO 为 32.325.9 ppb，高于正常测试者（n=30）的16.38.4ppb(p0.005)。该水平与以前报道的成人及儿童的测定水平相近。可重复性 NIOX测定的标准化FENO测量的平均合并标准差为 1.831.75 ppb。这表明，在呼吸疾病治疗监测的标准方法之中，FENO生理测定具有最大的可重复性（见表 1）。方差系数 在研究人群中，各数据组的平均方差系数（CV）为 9.54.7%。标准偏差 根据各组数据平均值，总平均标准偏差值为 2.503.0 ppb（见图 1）。在可重复性测定中，每组采用两次测定代替原先的三次测定研究结果表明，成人及儿童的FENO测定均有较高的可重复性，医生可以使用两次呼气法代替原先的三次呼气法得到可靠结果这样可以缩短测定过程的所需时间。测定方法的每日偏差 可以证明，FENO数值无每日偏差。只有一组的FENO监测结果有显著的统计学差异，即健康成人组（平均差异：1.431.60 ppb,p0.02）。在这 10 个被测试者中，有 9 名被测试者测定的FENO较高。测定方法的日常差异 与每日FENO测定水平相比，没有观察到明显的日常差异（见表 3）。无显著的“学习效应”（见表 4）。FENO测定的可行性 呼气NO标准化测定可以 100%应用于被测试者（n=60），所有成人及儿童（7-13 岁）：哮喘患者FECO较高，具有统计学意义：30.123.6 ppb，高于健康受试者 14.65.2（p0.005）。成功测定的比例与儿童的年龄具有极大的相关性。可接受的FENO测定方法适用于 71%儿童（n=137），年龄为 3.8-7.5 岁。痰诱导法只适用于一部分儿童。只有 60%哮喘儿童（5-13 岁）和 61%健康儿童（5-13 岁），以及 81%健康成人能够在痰诱导法之后有痰。该方法可接受性和经验 使用NIOX进行FENO测定的60名受试者的总体印象为，他们能够得到关于仪器和测定方法的足够资料。该种测定方法易于进行，而且作为一项常规临床检查可以接受（见表 5）。4 图 1 FENO的可靠性与鼻NO值的Bland-Altma分析 图 2 后续阶段健康与哮喘成人受检对象体内呼出NO（FENO）的平均值与标准偏差分析方法 鼻呼气鼻呼气 NO 测定：测定：效验结论效验结论 平均 NO 水平 在我们进行的最近一项研究中，总人数（n=49）的平均 NO 水平为 837ppb。儿童的平均 NO 水平低于成人（751 与 897ppb），鼻呼气 NO 的平均水平与前述成人及儿童的平均水平相似。可重复性 用 NIOX 对鼻呼气 NO 水平测定的可重复性进行研究，总人口的方差系数为 12.5%（95%C.I.11.0-14.7%）。方差系数 健康成人具有明显较好的可重复性（9.8%），好于健康儿童（16.6%，p15 ppd 时，有 90%特异性和 95%的阳性预测率，可以作为哮喘的诊断点。图 3 FENO（A组）与鼻NO（B组）测量值的重复性，数值为变异系数（CV，100%）30(略)普通受试者 7 天内个体内呼气 NO 方差系数（CV）为 15.8%，而 23 天内为 16.8%，表明如果 1-3 周内呼气 NO 的差异为 30-35%或更高则为异常。7更多数据表明，FENO 16ppd作为诊断点对于 90%哮喘的诊断具有特异性，而且其阳性预测率90%，表明简单而绝对无创的呼气NO测定可以用作诊断工具用于筛选哮喘疑似患者。最近进行的一个系统性比较可以确定呼气 NO 和诱痰法的诊断效用，显示了常规检测方法的敏感性和特异性（肺活量测定等）为 0-47%，低于呼气 NO（88%）和痰嗜酸性粒细胞计数法（86%）。总之，呼气NO 测定法和痰嗜酸性粒细胞计数法诊断准确性远高于其它方法。因此，呼气 NO 测定法和诱痰分析法比常规方法有优势，呼气一氧化痰检测法更由于其使用快捷简单而最为有利。检测和监测潜在呼吸道炎症 支气管哮喘的症状通常幼年发病，青春期病情逐渐发展或病情不显著，但晚年会复发。这种持续但潜在的呼吸道炎症，又称呼吸道重塑，可以导致呼吸道壁加厚，可能会引起支气管反应过度而促进哮喘病症的发展。临床缓解患者和支气管哮喘患者的支气管镜取样检查表明，呼气 NO 的升高、血液嗜酸性细胞计数和5-磷酸腺苷引起的支气管反应与组织中的嗜酸性细胞数量关系密切。这表明，病情进展和临床缓解的受试者均会出现呼吸道炎症和重建，临床可以通过常规呼气 NO 测定对患者进行检测。因此，亚临床呼吸道炎症和呼气 NO 水平升高的受试者可以进行抗炎治疗。学龄前儿童哮喘疑似患者的检测 可以用专门技术对学龄前儿童进行呼吸功能和呼吸道炎症的测评，但其诊断幼儿哮喘的相对功效没有进行研究。研究表明，对于诊断学龄前儿童的疑似哮喘病例，呼气NO优于基础呼吸功能和支气管扩张剂敏感度的检测。分析表明，FENO对于分辨哮喘疑似儿童与健康儿童（3.8-7.5 岁）的敏感度为 86%，其特异性为 92%。哮喘进展的预测 呼气NO水平测定的另外一个用途是预测哮喘的进展。如果患者处于哮喘亚临床状态，其呼气NO水平表现为升高（肺功能正常，支气管扩张试验阴性，痰嗜酸性细胞阳离子蛋白浓度增加）。“亚临床型哮喘”患者的NO水平升高，与呼气NO作为诊断哮喘的特异性指标并不矛盾，因为缺乏哮喘的临床症状不能排除患者的哮喘诊断。也许，哮喘缓解的青春期无症状患者的呼气NO升高，反映为上述这种亚临床呼吸道炎症，应进行皮质激素类治疗以防止其再次出现临床表现。这类哮喘“亚临床”表现的患者，尤其是儿童，可能有将来发生哮喘症状的倾向性。这可以用容器采集呼气NO进行流行病学研究。在“高危”人群中，支气管激发试验（PC20）与呼气NO联合测定是变应性哮喘的特异性检测方法。这在最近在挪威进行的一项 8000名青少年的研究中得以证明。由于呼气和鼻呼气NO测定的无创特性和实用性，它们用于大样本人群的筛选最为有效。哮喘的控制 我们越来越接近回答这个非常重要的应用问题：eNO 测定在哮喘中的临床价值，尤其是 Jones 等人发表的论文回答了这一问题，证明呼气 NO 测定对哮喘失控的预测和诊断的阳性预示率为 80%-90%，其与诱痰酸性细胞计数和呼吸道对高渗生理盐水反应过度的方法同样有效，但它更易操作而具有巨大的应用优势。这里有一项最长时间的纵向研究（11 周），对 78 名变应性哮喘患者重复（一周一次，共 7 周）进行eNO测定、症状检查和肺活量检查。患者在类固醇治疗之前的 4 周插入疗程中吸入皮质激素类 630ug/天（等量倍氯米松，范围 100-1600ug），肺功能良好（预计FEV1为 92%）。选取 78%哮喘病情在类固醇治疗停止后 6周之内恶化的患者，进行安慰剂对照组研究，表明该方法更为简单有效。无药物控制的平均时间为 17 天，最常用的无药物控制的判断标准为最大呼吸流量降低和临床症状。8eNO 作为“无药物控制指标”的优点在于，在类固醇停药诱发的哮喘恶化过程中，eNO 升高和哮喘症状的出现早于呼吸道高反应度、痰嗜酸性细胞或肺功能出现显著恶化。哮喘控制良好的儿童的呼气 NO 水平（平均值，四分位数）为 11（9-21）ppb，接受哮喘药物控制治疗的儿童为 15ppb（11-26），而未充分控制的哮喘儿童为 28ppb（1933），表明 NO 测定可以用于临床儿科哮喘的监测。在哮喘控制的评价中，FENO的连续测定和单一测定的比较 单一基准 eNO 测定对于哮喘监测并没有决定性，因为呼气 NO 或痰嗜酸性细胞的单一基准测定在类固醇治疗过程中均不能预示哮喘恶化。研究表明，重复FENO测定具有很大优点，在类固醇停药诱发哮喘恶化的过程中，FENO上升和哮喘症状的出现早于呼吸道高反应度、痰嗜酸性细胞或肺功能出现显著恶化。这些数据表明，FENO可以用作哮喘的无药物控制指标。FENO测定值随时间变化有更高的预示价值，其预示和诊断无药物控制的敏感性和特异性均高于单一测定，明确表明了反复检测的必要性。FENO测定值的纵向变化不仅与痰嗜酸性细胞和气道高反应度有密切关系，而且与肺功能及哮喘症状也有密切关系。在方法学中，标准化FENO测定操作简单，具有可重复性，而且完全无创，明显优于诱痰法和呼吸道激发试验或其它支气管刺激检测方法。该项技术可以反复用于重病患者，并可以用于诊断儿童，这一点十分重要，它不仅可以用于研究，也适用于临床。由于该项技术无创，不需要扰乱呼吸系统即可重复进行测定，与当前所用的有创性或半有创性操作方法不同。个体FENO测定值，和个体最大呼吸流量一样，也可以固定和监测，当其水平高于或低于某一参考水平时，类固醇治疗应减量或增加。我们非常需要对呼气 NO 进行深入的临床研究，这样可以对哮喘的有效治疗和早期介入制定有效方案。由于呼气 NO 分析仪的应用越来越广，而且产品日益小型化，这样该测定方法将会成为哮喘控制的常规监控方法，尤其是哮喘不稳定和难以控制的患者。FENO测定方法用于研究皮质激素类药物吸入治疗的疗效测定方法用于研究皮质激素类药物吸入治疗的疗效 疗效开始 短疗程吸入皮质激素类药物（ICS）治疗哮喘和 COPD 的呼吸道炎症和其微血管渗透性没有直接的测定方法。吸入 NO 表现其作为一项“快速反应”指标对于类固醇治疗具有高度敏感性，因为它在单剂量布地缩松治疗 6 小时之内或 ICS 定期治疗 2-3 天内即可显著下降。我们观察到，在治疗早期（治疗开始的 3-5 天）和治疗期第 1、2 和 3 周，布地缩松吸入治疗对呼气 NO 的影响呈剂量依赖性。疗效停止 类固醇治疗停药后，呼气 NO 水平多久能够恢复是一个非常重要的问题。我们的研究表明，所有停止布地缩松吸入治疗的患者，其呼气 NO 水平能够在最初 3-5 天内迅速恢复，而治疗第一周结束时完全恢复。剂量依赖性 我们的研究表明，轻度哮喘患者应用小剂量布地缩松治疗后，呼气 NO 急速降低（在疗程最初的 3-5天）和缓慢降低（第 7-21 天）呈剂量依赖性。连续呼气 NO 测定表明，这对研究 ICS 开始和持续很有意义，而且有利于监测患者的药物顺应性。联合治疗的疗效联合治疗的疗效 吸入疗法（ICS 加 LABA）用于哮喘的一线治疗。最近，研究表明，这种联合治疗对于 COPD 可以改 9善体质并缓解症状。而且它可以监测所有肺部疾病的潜在性呼吸道和肺泡炎症，而且不受患者的肺功能和症状的影响，而受 LABAs 的影响。替代指标有助于我们发现临床患者的联合治疗方法是否有抗炎疗效。有证据表明，由于在某一特定时间可以依据症状程度确定类固醇的剂量，因此将来可以由症状决定联合吸入治疗决定的剂量。我们的研究表明，吸入 NO 的高度敏感性可以根据哮喘炎症的控制用于调节联合治疗药物的剂量。由于 LABA 可以控制症状，因此被掩盖的潜在炎症不会被皮质激素类药物完全抑制。在未来 1-2 年中，便携、简单和便宜的吸入 NO 分析仪（不同于其它 NO 检测方法的化学发光原理）的应用将成为可行。其它治疗方法的疗效其它治疗方法的疗效 2-受体激动剂吸入治疗 短效2-受体激动或 LABAs 均不能使吸入 NO 降低。这与它们对于哮喘无抗炎疗效的结果一致。白细胞三烯拮抗剂 如果没有支气管扩张剂或皮质激素类药物的免疫调节作用，评定化合物的抗炎疗效非常困难。然而，某些无创性炎症标志物可以用于临床研究，用于检测白细胞三烯拮抗剂的疗效。ICS 类药物撤药后，Pranlukast 阻断呼气 NO 升高，同时 Montelukast 迅速降低 NO，在哮喘儿童中为 15%-30%。Zafirlukast 是一个用于维持哮喘疗效控制的有效营养药，可以使呼气 NO 显著降低。COPD 尽管与健康吸烟者相比，COPD 患者的 iNOS 和硝基酷氨酸阳性痰细胞的含量高，稳定性 COPD 的呼气 NO 却远低于吸烟的或不吸烟的哮喘患者。这可能是由于吸烟会下调 eNOS 而降低内皮精氨酸的含量，此外还可以通过形成过氧化亚硝酸盐清除 NO，这是 COPD 患者氧应激反应的结果。在另一方面，重度呼吸道炎症、嗜中性炎症发作、氧化/抗氧化失衡以及 COPD 患者的痰细胞、肺泡巨噬细胞、肺泡壁细胞、支气管内皮及血管平滑肌出现大量 iNOS，比吸烟对于呼气 NO 的影响更大。COPD 恶化的监测 非稳定性 COPD 患者的 NO 水平高于稳定吸烟者或不吸烟的 COPD 患者，这可以解释为由嗜中性炎症和氧化/抗氧化失衡所引起。在 COPD 恶化时嗜酸性粒细胞可以表达 NOS2 并生成 NO。恶化是 COPD 的重要表现，经常由于病毒或细菌感染引发。可以发现患者伴有下呼吸道炎症和慢性支气管炎，呼气 NO 水平升高。伴发哮喘或肺动脉高血压病的 COPD 患者 少数 COPD 患者对皮质激素类药物有效，这些患者可能伴发哮喘，诱发痰液中的嗜酸性粒细胞计数升高。这些患者也有呼气 NO 升高。这表明，呼气 NO 有利于 COPD 患者的病情预测，可用于长期皮质激素类药物治疗的监测。由于伴有肺原性心脏病的 COPD 患者呼气 NO 水平较低，肺动脉高血压的疗效相反，这可能反应患者受损的内皮释放 NO。通过多向呼吸流量监测技术（通过多向呼吸流量监测技术（MEFT）监测）监测 COPD 小气道炎症小气道炎症 我们的研究表明，COPD 患者周围呼吸道/肺泡区是使呼气 NO 升高的主要区域。反之，哮喘患者使呼气 NO水平升高的区域在大气道/支气管区。COPD的肺泡源性 NO大量产生可能与 COPD患者的巨噬细胞、肺泡壁细胞和支气管内皮的 iNOS 密切相关。原发性纤毛运动障碍 10 原发性纤毛运动障碍（PCD）由于涉及上/下呼吸道、耳、眼和生殖道的纤毛内皮而表现为多种症状。对于 PCD 没有简单有效的筛选检测方法，因此多数患者未能诊断。鼻呼气 NO 测定方法可以用于筛选疑似 PCD 患者，包括成人和儿童（见图 4）。在其他病例中均不会出现这样低的呼气和鼻呼气 NO，因此具有鉴别意义。在伴有胸部感染或由精子无动力症导致的男性不孕症的患者中，呼气 NO 的测定可以用作筛选 PCD 的方法，而通过含糖量测定、鼻呼气一氮化氮、纤毛摆动频率和电镜检查可以诊断 PCD。尽管 PCD 患儿的呼气 NO 水平较低，与呼气 NO 代谢物的平均水平无差异，表明呼气和鼻呼气 NO 检测，而不是 EBC 可以作为 PCD 的诊断方法。图 4 慢性咳嗽慢性咳嗽 不是所有形式的呼吸道炎症均伴有呼气 NO 水平上升。非哮喘引发的慢性咳嗽患者的 NO 水平低于健康受试者及哮喘患者，包括由于胃-食管返流引起的咳嗽。呼气 NO 测定可以用于慢性咳嗽患者的筛选，尤其是哮喘引发咳嗽的患者的筛选。鼻炎鼻炎 上呼吸道源性 NO 水平比下呼吸道源性 NO 水平高 100 倍。这是因为副鼻窦由于其大量表达 NOS2 而产生大量 NO。有报道表明，变应性鼻炎和季节性鼻炎的鼻呼气 NO 上升，类固醇激素鼻吸入治疗后 NO 下降。变应性鼻炎儿童患者与成人相似。此外，变应性鼻炎的呼气 NO 在无花粉季节也会显著上升，而在花粉季节则上升更明显。然而，鼻炎患者鼻呼气 NO 水平与正常受试者之间的差异远小于哮喘患者与健康受试者之间的差异。因此，鼻呼气 NO 对于鼻炎的诊断和治疗监测的意义不如呼气 NO 在哮喘中的应用初生婴儿的鼻和下呼吸道初生婴儿的鼻和下呼吸道 NO 水平水平 对初生婴儿在第 1、3、5、7、14、21 和 28 天进行鼻和下呼吸道 NO 水平的测定。鼻呼气 NO 是从鼻腔和下呼吸道直接采样。NO 从置入导管中采样，其尖端位于气管导管的下部末端。有趣的是，对出生第一天的婴儿进行检测，其鼻部 NO 水平远高于下呼吸道。鼻部和下呼吸道 NO 水平与妊娠期时间无显著相关性，但下呼吸道 NO 水平与出生后时间相关（r=0.86,p=0.014）。因此，可以早期测定鼻 NO 和呼气 NO 用于筛选婴儿 PCD 及其他与 NO 产生异常有关的遗传性疾病。当前哮喘治疗方案中呼气当前哮喘治疗方案中呼气 NO 和鼻和鼻 NO 的应用的应用 呼气 NO 测定可以达到支气管炎症的无创性研究水平，已经收入荷兰治疗方针“儿科肺病学专家对儿童 11哮喘的治疗（第二版）诊断和预防”中。儿童期哮喘研究和教育（护理）网络中儿童期哮喘研究和教育（护理）网络中FENO的应用的应用 NHLBI儿童期哮喘研究和教育（护理）网络对 6-17 岁患有轻度至中度顽固性哮喘的儿童进行FENO检测。研究结果表明，通过FENO测定可以表明哮喘状态，与其它炎症相关指标的检测结果一致，而且该项无创性技术可以用于对哮喘儿童的现场处理。FENO可以代替某些当前哮喘的诊断方法可以代替某些当前哮喘的诊断方法 呼气 NO 可以用于鉴别变应性受试者，因为非变应性哮喘呼气 NO 正常，而无症状表现的哮喘受试者其鼻 NO 升高与测试反应性的皮肤大小有关。这可以表示为“亚临床”呼吸道炎症。支气管反应性和呼气NO通常不用于临床监测重度哮喘。上述表明，单独检测呼气NO可以替代PC20刺激方法和皮肤刺皮试验用于筛选支气管反应性异常和过敏的患者，包括成人及儿童。FENO用于流行病学研究用于流行病学研究 研究表明，颗粒中升高 10 micorg/m3，包括室外和室内，可以影响实时用MYLAR气球采集的呼气NO的升高。这表明，呼气NO可以用于空气污染的流行病学检测。多向呼吸流量技术（多向呼吸流量技术（MEFT）：检测小呼吸道）：检测小呼吸道FENO的新型方法的新型方法 最近出现了一种检测多种呼吸流量的呼气 NO 的新型方法，可以用于检测肺泡和呼吸道 NO 的生成。NO 在呼吸道内不断生成。在肺泡和呼吸道产生 NO，表明在屏气中呈现流量依赖性和聚积性。研究了一个相对简单而有效的 NO 双向间隔模式，可以模拟肺中 NO 多种重要改变。这一新方法简单有效，是一种确定呼吸道和肺泡呼出 NO 相对比率的可重复性技术。NO 测定的优点测定的优点 可重复性可重复性 一天内成人及儿童FENO测定的可重复性均优于其它常规的哮喘炎症监测方法（见表 1）。FENO测定还具有其它优点，如与呼吸道炎症具有很强的相关性，可以用于无症状表现的哮喘患者，他们对类固醇治疗具有高度敏感性而对2 受体激动剂无敏感性，而且无创。反复测定FENO与当前临床研究所用的有创性或半有创性操作方法比较，可以经常应用，而且不会扰乱人体系统。简单性和可行性简单性和可行性 FENO测定方法与肺活量比较，其对临床应用具有更重要的意义。首先，我们的研究表明，FENO测定对于成人及儿童均具有高度可重复性，可以采用两次呼气测定代替三次呼气测定也可以获得可靠的结果（见表 2）。这将缩短测定所需时间，使其具有更大优势。其次，用NIOX测定FENO测定是完全自动的，如果患者的呼气方式不正确（少于 10 秒或呼气流量高于特定限度），则分析仪不会采用该数据，这样可以减少操作人员的工作量。最后，FENO测定的优点是由于其可以用于PEF测定而不需要额外的加强encouragement。实际上，未被观察到的和加强PEF结果之间具有显著差异。需要最少的医务人员需要最少的医务人员 12 根据小时或天数分组的各组之间FENO测定的Bland和Altman分析可以用于研究是否存在“学习效应”（指后来的，而不是初始FENO测定值更为可靠）。我们没有发现FENO连续测定的“学习效应”或系统误差。FENO测定的简单性和高度可重复性可能是我们研究的最大目的。在我们的研究中，一个护士经过短期培训后即可进行所有FENO测定的操作。NIOX系统的设计加强了标准化FENO测定的简单性。该系统可以控制呼气参数，并确保如果测定结果偏离导向则不会被采纳。在我们的研究中，最小的儿童年龄为 7 岁男孩，他实际上不能回答问题 4（见表5）：他是否接受FENO检测作为常规检查方法，但可以进行该项检测。标准化FENO测定的平均总SD为 2.11.25 ppb。这些结果表明，如果某一患者的各组呼气FENO水平变化大于 4ppb，其原因极有可能为炎性发展，而不是NIOX仪器不准确。这项结果有利于将FENO作用常规临床应用。如果需要经常监测呼吸道炎症，例如PEF病例时需要每天一次或一天两次进行测定，短期监测则十分重要。这是因为在使用小剂量皮质激素类药物吸入与LABA联合治疗时，治疗方案的抗炎疗效和临床效果可以在几小时或者几天内即有表现，就需要使用短期监测。例如，使用特异性诱导NO合成酶（iNOS）抑制剂可以治疗重症哮喘、慢性阻塞性肺部疾病或关节炎，这时iNOS抑制剂的疗效也会在几分钟或几小时内出现。在临床应用中制定个体治疗方案并降低费用在临床应用中制定个体治疗方案并降低费用 在临床应用及临床研究中，剂量调整非常重要，FENO测定的高度可重复性和FENO对皮质激素类药物的敏感性可以显著减少医疗及研究费用。最近，我们的研究证明，在双盲安慰剂对照平行组研究中，少数使用 100 或 400ug布地缩松进行治疗的患者（n=28）或安慰剂组受试者，其皮质激素类药物抗炎效果的出现和停止与FENO和哮喘症状呈剂量依赖性。改善疗效及降低费用的临床试验改善疗效及降低费用的临床试验 确定样本大小在该类研究的方案制定中非常重要。根据我们的临床研究数据，只需要少数（7-12）哮喘患者，无论成人或儿童，则可证明研究药物具有 25-80%疗效。根据FENO测定的个体差异，和个体最大呼吸流量一样，个体FENO测定值也可以固定并监测，当其水平高于或低于某一特定的指定水平时，需要减少或增加类固醇治疗。NO 测定的局限性测定的局限性 呼气呼气 NO 特殊标志物的价值应依赖于其可靠、快捷和价廉检测系统的实用性。NO 化学发光分析仪目前相对昂贵，主要用于大学研究室。然而，随着技术的不断进展，现在已经出现了易于使用而且便宜的小型仪器。这样将增加该测定方法的实用性，可以大大降低费用，使呼气 NO 分析仪成为常规肺功能测定方法。最终，它可以进入家庭使用，甚至进入患者的家庭，这样患者自己可以监测自己的指标并相应调整其治疗方案。鼻鼻 NO 鼻内特定结构产生的鼻 NO 具有较高的背景水平，可能比粘膜 NO 产量小；如观察，如果 NOS 抑制剂NG-硝基-L-精氨酸-甲酯（L-NAME）经鼻内给药治疗，变应性鼻炎患者的鼻 NO 只有少量降低（26-37%）。反之，L-NAME 吸入治疗可以引起呼气 NO 降低更多（60-70%）。可见，鼻 NO 测定方法在用于变应性鼻炎的监测及治疗之前，需要进行改进和标准化。呼气碳氢化合物类呼气碳氢化合物类 呼气中挥发性碳氢化合物类水平上升，可以用作是否受到吸烟危害和吸烟引起的氧化损害的生化指标，如普通吸烟者的戊烷和异戊二烯增加，而吸烟的 COPD 患者乙烷增加。13 测定方法测定方法 通过测定脂质过氧化作用的继发反应产物，如化学发光和荧光分子产物、脂质过氧氢化物或硫代巴比土酸反应物和脂肪族烃，评定脂质过氧化作用。通过气相色谱分析法检测呼气碳氢化合物类含量。呼气样本的可重复性为：乙烷 7%，戊烷 10%和异戊二烯 12%。此方法及其改进方法可用于确定呼气中的其他小分子碳氢化合物。此方法的重要局限性之一为它需要较大的样本量（500ml）。呼气碳氢化合物类测定的标准化呼气碳氢化合物类测定的标准化 尽管乙烷和戊烷是脂质过氧化反应的众多终产物之一，它们表示过氧化多不饱和脂肪酸总量的变动比例很小。技术困难是这种方法应用受限制的主要原因之一。一个正确的清除时期，使用正确的材料，小心避免空气污染，充足的预先注入样本的浓度，和敏感的气相色谱技术才能确保人类呼吸碳氢化合物测定的精确性和可重复性。将来，当碳氢化合物呼吸检测被标准化用于临床时，它将可能提供一个无创性和非常灵敏的仪器用于评定成人及儿童的氧化应激状态。呼气冷凝物呼气冷凝物 用冷却或冷冻呼出空气的方法采集呼气冷凝物，是一个完全无创的技术。尽管其采集过程不是标准化过程，但足以证明 EBC 组分异常可以反映呼吸道内液的生化改变。可能，EBC 可以用于在临床试验中测定目标，并临床用于监控哮喘和 COPD。采集和测定 目前存在多种冷凝物采集方法。最为常见的方法是让患者通过一个吹筒做深呼吸，通过一个不能反向呼吸的活瓣将吸入与呼出的空气分开。在呼出过程中，呼出气流通过用冰块融化的方法将温度降低至 0C的冷凝器，或用冷却电路将温度降到-10 功-20C，呼吸冷凝物即被采集入冷却的采集容器。在采集过程中，通常在 10-15min 内采集到 1-3ml 冷凝物，脂质递质极易发生变化，低温尤其重要。呼气冷凝物可以在-7C下储存，随后可以通过气相色谱技术和/或提取物分光光度测定法或免疫测定技术（ELISA）进行分析。仪器 呼气冷凝物可以用玻璃冷凝器采集，该仪器有一个装有冰块的玻璃内腔，悬挂在一个稍大的腔内冷凝物在玻璃内腔的外表面形成，而与周围空气分离。在 15 分钟之内采集近 1ml EBC 并在-70C 储存。最近，多数研究中心使用市售 EcoScreen 冷凝器（Jaeger,德国），可以在 10 分钟内采集 2-3ml EBC（-20C），而且配有肺量计，可以记录呼出的气体量。有报道，用 Cryocond（Boehringer,Ingelheim,Burlington,ON,加拿大）采集的 EBC（-30C）无法用 cysLT进行检测。还不明确，这种结果是否由 Cryocond 的技术特点所造成，因为 cysLT 可以检测由 EcoScreen 从哮喘和 COPD 患者（包括成人及儿童）采集的 EBC。检测的确认检测的确认 只有少数研究验证用于测定EBC多项指标的酶联免疫测定方法。患有不同肺部疾病的患者EBC中的呼气LTB4（恢复 64%）可以通过反相高性能液体色谱（HPLC）进行确认，哮喘和囊肿性纤维化患者的呼气硝基酪氨酸也可以用HPLC进行确认。EBC 采集方法和指标采集方法和指标/递质检测的标准化递质检测的标准化 14尽管 1980 年在俄罗斯发表的第一批实验研究表明，EBC 中存在肺表面活性物质，EBC 方法至今未能标准化。已经采用了多种复杂或简单的方法用于将 EBC 采集方法标准化和评估稀释法，包括根据总阳离子数、冻干样