(11)支气管激发试验

第九章 气道反应性测定：支气管激发试验
广州呼吸疾病研究所
郑劲平
自然界存在着各种各样的刺激物，如生物性刺激（尘螨、动物皮毛、花粉等）、物理性刺激（冷空气等）及化学性刺激（如甲苯、二氧化硫等），当这些刺激物被吸入时，气道可作出不同程度的收缩反应，此现象称为气道反应性（airway reactivity）。反应的强度可因刺激物的特性、刺激物的作用时间以及受刺激个体对刺激的敏感性而有所不同。正常人对这种刺激反应程度相对较轻或无反应；而在某些人群（特别是哮喘），其气管、支气管敏感状态异常增高，对这些刺激表现出过强或/和过早出现的反应，则称为气道高反应性(airway hyperreactivity, 或airwayhyperresponsiveness，AHR)。
射流雾化器借助高速气体流过毛细管孔口并在孔口产生负压，将液体吸至管口并撞击，形成雾化颗粒（雾粒），亦称气溶胶。可用瓶装压缩气源或电动压缩气源产生高速气体。此类型雾化器仅需患者作潮气呼吸，无需其它呼吸动作配合，患者易于掌握。对年老，年幼病者及严重气促病者最为适用。
(2) 手捏式雾化器
亦采用射流雾化原理，以手捏加压驱动雾化器产生雾液。常用的有De Velbiss 40雾化器或其仿造、改进型。材质为玻璃或塑料。释雾量每揿0.0030±0.0005ml, 70%～80%雾粒直径<5μm。
(二) 非特异性吸入性支气管激发试验的试验前准备
吸入性支气管激发试验是临床及实验中采用最为普遍的方法。包括各种吸入非特异性激发物，如组织胺、乙酰甲胆碱、乙酰胆碱、腺苷、白三烯E4、高渗盐水、低渗盐水、冷空气吸入，以及尘螨、花粉、动物皮毛等特异性抗原刺激物，特异性抗原激发试验另章叙述，常见的非特异性刺激物见表1。通过刺激物的量化测量及与其相应的反应程度，还可判断气道高反应性的程度。
4．受试者的准备
测试前受试者应在实验室休息至少15分钟。应详细了解受试者的病史、是否曾经做过激发试验及其结果，是否有严重的气道痉挛发生、并作体格检查，排除所有激发试验的禁忌症（后述）。
试验前应停用可能干扰检查结果的药物：吸入性短效2－受体兴奋剂或抗胆碱能药停用4～6小时、口服短效2－受体兴奋剂或茶碱停8小时、长效或缓释型停用24小时以上、抗组胺药停用48小时、色甘酸钠停用24小时、糖皮质激素口服停24小时、吸入停12小时，并应避免剧烈运动、冷空气吸入2小时以上；避免吸烟、咖啡、可口可乐饮料等6小时以上。
(3) 配制：通常是先配制“原液”（可用于激发试验的最高浓度激发液），如5%组织胺、5%乙酰甲胆碱等，以利于储存。于需要时才将原液按对半或4倍稀释。亦可按需要倍增激发物浓度，配制成浓度为0.03、0.06、0.12、0.25、0.5、……至32mg/ml，或按表9-4-2~3所示之浓度配制，然后分别存储于不同的容器中。注意配制液应充分溶解及均匀后才能使用，配制过程时间应尽量缩短，同时注意无菌操作。
图1显示不同情形下气道反应性的剂量反应曲线，随刺激药物量的增大，气道阻力上升，呈S型改变。气道阻力对较低浓度的刺激无明显反应，为曲线的低平台部分，随刺激浓度的增加，当达到一定的阈值后，气道阻力开始增加，但当反应达到最大值时，即使再增加刺激浓度也无反应，出现曲线的高平台部分。图中曲线A为正常曲线；曲线B左移，提示较小剂量的刺激即可引起气道管径的改变，刺激阈值前移，敏感性（sensitivity）增加；曲线C幅度增大，提示其刺激域虽与正常曲线相同，但增加剂量情况下其气道反应的强度，即反应性（reactivity）增大。曲线D则为气道敏感性和反应性均增高，AHR者多见此种改变。图9-4-2显示了不同受试者的特征曲线。
临床实践中，考虑到受试者的安全性，一般当给予刺激后机体反应达到一定的强度（如（FEV1）较基础值下降20％或以上）时即终止激发试验，而无需达到反应最大值。
2. 气道高反应性的特征：
各种物理性、化学性及生物性因素的刺激均可影响AHR。致喘因子的强弱程度及作用时间的长短，决定了气道收缩反应的强弱、是否发病及其发作的严重程度。AHR是支气管哮喘的重要病理生理特征之一，哮喘患者气道对各种刺激物的敏感性为正常人气道的100～1000倍。尽管哮喘患者的气道反应性较高，但与正常人之间也存在一定的重叠。AHR者并非都是哮喘患者。但哮喘患者的AHR程度常较非哮喘的其他AHR升高为重，且症状越严重者其剂量反应曲线越左移、斜率越高，剂量反应曲线特征见图2。非变应原刺激，一般仅引起哮喘的急性发作，但变应原刺激既可引起哮喘急性发作（速发相），也可引起哮喘慢性发作（迟发相）。在病理上，AHR者有程度不同的气道炎症性改变，包括粘膜上皮损伤、纤毛脱落、腺体增生、支气管腔内分泌物增多、平滑肌增生、和炎性细胞浸润等，慢性期者可有气道重塑，基底膜增厚、新生血管形成、纤维组织增生、平滑肌层肥厚。
一．支气管激发试验
（一）气道反应性的特点
1. 剂量-反应曲线
气道反应性的改变可表现为气道的舒张和收缩，通过气道管径的大小反映出来。由于在整体上测定气道管径有困难，根据流体力学中阻力与管腔半径的4次方成反比这一原理，临床和实验室检查常用测定气道阻力的大小来反应气道管腔的改变。同时，由于气道阻力与气体流量成反比，因而气体流量指标，如第一秒用力呼气容积（FEV1）、呼气峰流量（PEF）等，也常用于反映气道管径的大小。
（2）吸气流量：
吸气流量增加可增加撞击沉积的机会而使雾粒更多地沉积在口咽部及中央气道。慢而深的吸气利于雾粒的重力沉积及扩散沉积，因而使更多的雾粒沉积于外周气道和肺泡。反之，快速呼气因使气道变窄及增加撞击沉积，利于药物的停留作用。
（3）气道的通畅性：
声门的闭启、气道口径的缩小（如气道痉挛）、气道分泌物对雾粒的截留或阻塞气道等均可影响雾粒在气道内的沉积作用。故气道分泌物较多时应鼓励将其咳出。
1. 吸入激发物的制备与储存：(1) 激发剂：磷酸组织胺（histamine phosphate）或氯化乙酰甲胆碱（methacholine chloride）现为临床上最为常用的激发剂，两者的临床使用均有数十年，其操作程序已规范化。
组织胺或乙酰甲胆硷均为直接的气道平滑肌收缩刺激剂，但其作用机制不完全相同。前者为具有生物活性的介质，吸入后直接刺激支气管平滑肌收缩，同时也刺激胆碱能神经末梢，反射性地引起平滑肌细胞；后者为胆碱能药物，吸入后直接与平滑肌细胞上的乙酰胆碱受体结合使平滑肌收缩。一般说来，平滑肌对这两种试剂相同剂量的刺激反应程度是一致的。激发效果和安全性相似，两者所用药物浓度也相似，临床可比性较高，但在使用较大剂量时，乙酰甲胆碱的副作用（如头痛、脸色潮红、声音嘶哑等）较组胺小。另外，组胺试验后有一短暂不应期，在此期间重复试验则支气管平滑肌不起反应，而乙酰胆碱则无此现象。也有学者认为乙酰甲胆碱可为胆碱能阻断剂所阻断，因而临床使用可能更安全一些，在国外使用较为普遍，某些国家不推荐使用组织胺。但组织胺价格相对较低，较易获得，国内仍较常用。我们曾作了两者的对比试验，发现两者作为刺激原引起的反应作用相似，均无明显不良反应，可以互相代替使用。
（4）鼻腔的过滤：
由于鼻腔的过滤作用，直径>1μm的颗粒多被过滤而使到达支气管及肺部的药物量不足。此外，药物又可直接刺激鼻粘膜而产生副作用。因此，推荐经口吸入雾化吸入，避免经鼻吸入。对于需用面罩吸入（如年老、体弱、年幼病者）应同时夹鼻。
理想的雾化呼吸方式为：经口从残气量位缓慢吸气至肺总量位（流量<1L/sec）,吸气末摒气（5～10秒），然后快速呼气。此方式适用于定量气雾吸入。连续潮气呼吸者病人多采用自然平静呼吸方式。
（3）超声雾化器
超声雾化器通过电流的转换使超声发生器发生高频振荡，经传导至液面产生雾粒。多数超声雾化产生之雾粒直径较小（1μm）、均匀而量大（相同时间内较射流雾化器释雾量大2～4倍），吸入时间过长可致气道湿化过度，对支气管哮喘或严重COPD者并不合适。此外，超声作用也可能破坏某些激发物成分，尤其是生物激发物。但利用其释雾量大的特点，可用于高渗盐水、低渗盐水或蒸馏水吸入激发试验。
另一方面，痉挛收缩的气道可自然舒缓、或经支气管舒张药物治疗后舒缓，此现象为气道可逆性（airway reversibility）。气道反应性和气道可逆性是气道功能改变的两个重要的病理生理特征。
通过吸入某些刺激物诱发气道收缩反应的方法，称为支气管激发试验（bronchial provocation test或bronchial challenge test），可测定受试者的气道反应性特性。同理，通过给予支气管舒张药物的治疗，观察阻塞气道的舒缓反应的方法，称为支气管舒张试验（bronchial dilation test），亦称支气管扩张试验。由于直接测量支气管管径有困难，所以常借助肺功能指标的改变来判定支气管缩窄或舒张的程度。近20年来了解气道反应的测定方法得到了广泛的重视，将之应用于疾病研究和临床诊断，并趋向标准化和规范化。美国胸科协会（ATS）、欧洲呼吸协会（ERS）、加拿大胸科协会（CTS）及中华医学会呼吸学会等相继制订了气道反应测定的指南。
心得胺激发试验临床应用曾较多，但由于心得胺是β受体阻断剂，当诱发支气管痉挛后使用β受体兴奋剂无效，增加了受试者的危险性，且其支气管收缩作用强烈而持久，故不宜作为激发试验的刺激剂。
(2) 稀释液：激发剂需用稀释液稀释后才能用于吸入。稀释液常用生理盐水(0.9%NaCl)，因其等渗且配制容易，其缺点为略呈酸性(pH<5.0)。也有学者建议用0.5%NaCl+0.275%NaHCO3+ 0.4%Phenol的水溶液，该配方稀释液等渗，pH=7.0，且含酚防腐，保存时间较久，但配制较为复杂。乙酰甲胆碱在偏酸的溶液中稳定性更好，中性溶液中反而容易分解。故需保存的乙酰甲胆碱溶液不宜为中性溶液。蒸馏水（注射用水）因其为低渗溶液，可诱发气道痉挛而不宜作为稀释液。
（三）吸入性支气管激发试验的测定
1．常用的吸入方法：
支气管激发剂的吸入有多种方法，各有优缺点，临床使用取决于仪器设备和实验室的习惯。
（1）Chai氏测定法（间断吸入法）
为较经典的一种测定方法。通过定量雾化吸入器(Dosimeter)从低浓度到高浓度逐次定量吸入雾化液(浓度及剂量见表28-2~4)，每次吸入均从残气位(或功能残气位)缓慢深吸气至肺总量位，在吸气开始时通过喷出雾化药物（目前已有吸气流量触发同步喷出雾化药物的装置）。每次吸气时间成人约为0.6秒钟。每一浓度吸入5次。吸入后30秒和90秒分别测定肺功能，如不符合质量控制标准，应重做，但尽量控制在3分钟内完成。继而倍增浓度吸入。此法可对吸入刺激物进行定量，便于标准化。欧洲呼吸健康调查委员会（ECRHS）及美国胸科学会（ATS）推荐使用本法。
3．雾化吸入的影响因素：
雾化吸入是通过雾粒（携带激发药物的载体）在支气管树及肺泡的沉积而起作用的。雾粒直径的大小、吸气流量以及气道的通畅性均可影响雾粒在气道的沉积，从而影响气道反应性。
（1）雾粒直径：
最适宜的雾粒直径为1～5μm，雾粒过小(<0.5μm)不易在呼吸道停留而随呼气排出,且所携带药物能力有限(φ0百度文库5μm的颗粒只有φ10μm颗粒的1/8000大小)；而雾粒过大(>10μm)则被截留在上呼吸道，不能进入支气管树沉积而产生刺激作用。
(4) 贮藏：乙酰甲胆碱的粉剂有强烈的吸湿性，开封后应存储于有干燥剂的容器内。组织胺有遇光分解的特性，应避光保存。5%组织胺及5%乙酰甲胆碱在低温(4℃)的条件下可保存3月，但若混有细菌污染可加速组织胺的分解。用前须在室温下放置30min，因温度会影响雾化剂排出量。
2. 雾化吸入装置：
(1)射流雾化器
注意观察受试者所用的雾化吸入器处于直立位，激发溶液的液面应高于宏吸管开口，同时观察雾化液量的输出是否正常，保证雾化吸入的正确性。
对于复查的病人，重复试验应选择每天相同的时间进行。以减少生物钟的影响。
支气管激发试验具有一定危险性。试验时吸入激发物浓度应从小剂量开始，逐渐增加剂量。应备有急救器械和药品，如氧气、雾化吸入装置与输液设备、吸入型2－受体兴奋剂、注射用肾上腺素、注射器等。试验时需有经验的临床医师在场，及时发现并处理可能出现的危险。