支气管激发试验之APC法与Astograph法

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谢华
北部战区总医院 110016

   支气管激发试验是评估气道高反应性（AHR）的常用临床检查，尤其在诊断FEV1≥70%预期值的哮喘和不典型哮喘方面具重要意义。该试验也可用于慢性咳嗽或长期胸闷患者的病因筛查及其他慢性气道疾病的鉴别。通过吸入非特异性刺激物或抗原来诱导气道平滑肌收缩及炎症反应，从而根据肺通气功能指标的变化判断气道收缩的程度，进而定性或定量评估AHR。
   一、乙酰甲胆碱支气管激发试验（MCT）
   乙酰甲胆碱支气管激发试验是诊断和研究的重要工具，临床医生可利用它来确诊哮喘，研究人员则借此研究病理生理学并评估新疗法效果。该试验通过直接作用于气道平滑肌（支气管收缩）来测量气道高反应性，这是哮喘的主要特征。尽管慢性阻塞性肺疾病、囊性纤维化和过敏性鼻炎等其他气道疾病也显示气道高反应性，但乙酰甲胆碱激发试验在这些疾病中的应用相对较少[1]。
   乙酰甲胆碱吸入是一种常用的直接支气管激发试验，其标准化过程至关重要，其中一个关键因素是药物的合理清除期。特异性抗毒蕈碱药物在支气管保护方面表现出显著效果，其作用持续时间可达7天，超过了支气管扩张剂的效果。尽管功能性拮抗剂（如β2激动剂）同样具有支气管保护作用，但其效果相对较弱，且持续时间与支气管扩张剂相似，尤其是对于长效药物而言。对于单次使用的控制药物，如吸入性皮质类固醇（ICS）和白三烯受体拮抗剂，它们对乙酰甲胆碱试验的影响较小。然而，ICS的定期使用可能会提供一定程度的保护，但其持续时间和效果具有较大的不确定性。茶碱的影响相对较小，而H1阻滞剂的作用几乎可以忽略不计[2]。
   二、乙酰甲胆碱支气管激发试验（MCT）相关指南共识
   从1994年加拿大组胺和乙酰甲胆碱激发试验、1999年 ATS指南乙酰甲胆碱和运动激发试验指南到我国2014年肺功能检查指南（第三部分）：组胺和乙酰甲胆碱支气管激发试验，早年共识并不多。
   2017年是重要一年，有儿童肺功能系列指南（六）：支气管激发试验和ERS指南支气管激发试验ERS技术标准:乙酰甲胆碱激发试验的一般注意事项和性能2个共识，尤其ERS指南指导原则不再基于乙酰甲胆碱的浓度（导致1秒用力呼气量下降20%的激发浓度PC20），而是基于输送剂量（导致FEV1下降20%的激发剂量PD20）。这一终点允许对不同设备或方案进行比较，只要了解输送特性，便可使用任何合适的雾化器或剂量计。吸入方式可采用呼吸起搏器或连续雾化器进行潮式呼吸1分钟或更长时间，或使用具有适当呼气计数的剂量计。不建议进行最大吸入量达到肺活量的测试，因为深呼吸的支气管保护作用会降低测试的敏感性[3]。同年研究发现2分钟的潮式呼吸法对乙酰甲胆碱支气管的激发非常敏感；阴性检测结果可以合理排除当前哮喘。PC20值低于1 mg/mL或PD20值低于25 μg则具有很高的特异性（即诊断性），但对哮喘的敏感性较差。该测试还适用（1）职业性哮喘的评估，（2）运动诱发的呼吸道症状的评估，（3）新型哮喘药物的评估，（4）吸入性支气管扩张剂的相对效力评估，（5）作为调整抗炎治疗的生物标志物以改善临床结果，以及（6）在评估重度哮喘患者时排除喉功能障碍等，但在临床中尚未得到充分应用[4]。
   2022年吸入用氯醋甲胆碱获批上市，我国首个获批用于支气管激发试验的激发剂，2023年我国发布了乙酰甲胆碱（氯醋甲胆碱）支气管激发试验技术规范，指出乙酰甲胆碱支气管激发试验（MCT）是评估气道高反应性及其程度的常用检查，对支气管哮喘诊断及治疗效果评估具有重要临床价值，共识收集了国内MCT临床实践中核心的11个问题并形成推荐意见，内容包括MCT的适应证与禁忌证、激发试剂配制、试验流程与方法、质量控制、安全性管理、结果解读和报告规范等方面，为医疗机构临床肺功能从业人员开展MCT提供参考[5]。
   最新指南为2024年支气管激发试验临床应用中国专家共识[6]。明确支气管激发试验是评估气道高反应性的检查，主要用于诊断第一秒用力呼气容积（FEV 1）≥70%预计值的哮喘和不典型哮喘，如咳嗽变异性哮喘和胸闷变异性哮喘。该试验有助于鉴别哮喘与其他慢性气道疾病，也用于评估治疗效果。共识重点关注直接激发剂乙酰甲胆碱，从试验原理和分类出发，阐述支气管激发试验的适应证、禁忌证和临床应用范围，着重阐述结果解读，并分析假阳性及假阴性可能原因及对策，最后强调可能存在的安全性问题并给出应急措施。
   三、乙酰甲胆碱支气管激发试验（MCT）临床常用方法：
   目前临床中推荐哪些方法临床常用的5种乙酰甲胆碱支气管激发试验方法包括定量雾化吸入法（APS法）、2 min潮气吸入法（Cockcroft测定法）、手捏式雾化吸入法（Yan测定法）、5次呼吸法（Chai五次吸入测定法）和强迫振荡法（Astograph法）[6]，各自特点如下：
   1. APS法（定量雾化吸入法）：
   雾化方式：自动触发
   呼吸模式：深吸气
   主要优点：可人工调节参数，预设激流程，精准控制吸入激发剂量
   主要缺点：敏感性较潮气吸入法低
   2.Cockcroft法（2min潮气吸入法）：
   雾化方式：自动触发；
   呼吸模式：潮气呼吸
   主要优点：设备简易，价格低廉。
   主要缺点：依赖受试者配合，受试者易疲劳，准确性差，耗时长。
   3.Yan法（手捏式雾化吸入法）：
   雾化方式：手动
   呼吸模式：深吸气
   主要优点：设备简易、操作便捷、价格低廉。
   主要缺点：需受试者配合吸入；操作者需接受培训。
   4.Chai法 （5次呼吸法 ）：
   雾化方式：自动或手动触发；
   呼吸模式：深吸气
   主要优点：设备简易，价格低廉。同时减低吸入阈值，环境污染少
   主要缺点：受试者易疲劳，吸入量不易控制；深吸气可能会降低试验灵敏度，耗时长
   5.Astograph法（强迫振荡法）：
   雾化方式：自动触发
   呼吸模式：潮气呼吸
   主要优点：激发流程自动化，操作便捷、受试者易于配合，尤其适合儿童及老年人。
   主要缺点：仪器昂贵；激发流程连续不停顿，不同浓度激发剂的反应性叠加，可能会增加不良反应的风险；累积剂量无法定量，与常规方法不易对比。
   针对耗时长，Cockcroft团队研究了缩短2分钟潮式呼吸甲胆碱激发试验的方法。1000名年龄在10至85岁之间的受试者均参与了该试验。干预措施为实施2分钟潮式呼吸的甲胆碱激发试验，结果表明，在临床实践中，依据FEV1、哮喘药物使用和临床特征，2分钟潮式呼吸的甲胆碱试验可以安全缩短至平均少于4次吸入，并且有时可省略某些浓度[7]。
   前4项检测方法均以FEV1为评价参数，而Astograph法常以最小诱发累积剂量（Dmin值）来评估气道反应性程度，其次为PD35（PDx，呼吸阻力较基线升高x%时吸入激发剂的累积剂量记为PDx）。目前以APS法为主流。Astograph法越来越受到关注。
   四、乙酰甲胆碱支气管激发试验（MCT）之APS法
   采用射流雾化原理，设备由流量计、压缩空气动力源与雾化罐所组成，均需标准化。APS法步骤如下：
   1 检测基础肺功能：按照肺量计质量控制标准测定FEV1至少3次，最佳2次之间差异＜150毫升（ml），取最高值作为基础值。
   2 吸入稀释剂重复测定肺功能，获取对照值：吸入稀释剂（如生理盐水）重复测定肺功能时，若出现FEV1高于基础值，则需替换基础值作为对照值。吸入稀释剂（如生理盐水）后FEV1下降≥20%，可判断为支气管激发试验阳性（非乙酰胆碱激发试验阳性）。
   3 吸入乙酰甲胆碱激发剂并重复测定肺功能，评估下降率：如果以FEV1为评估指标，吸入激发剂后测量肺功能时无需获得完整的FVC，仅有可接受的FEV1也是认可的。
   4 吸入支气管舒张剂并重复测定肺功能，评估恢复情况
   结果判读：
   APS法检测过程中，FEV1、PEF 较基线下降≥20%或 sGaw下降≥35%可判断为支气管激发试验阳性。若FEV1相比于基线值下降15%~20%，可判断结果为可疑阳性。如果吸入最大剂量或最高浓度激发剂后，以上指标仍未达到上述标准，则为气道反应性正常，支气管激发试验阴性。对于阳性患者，需要进一步计算累积激发剂量（PD）或激发浓度（PC），用于定量判断气道反应性。PD20-FEV1，是指使FEV1较基线下降20%时累积吸入激发剂的剂量，PC20-FEV1是使 FEV1较基线下降20%的激发浓度。依据PD20-FEV1或PC20-FEV1可对AHR的严重程度进行分级[6]。相较PC20，更推荐使用PD20作为判断指标，因其避免浓度差异对结果的影响，以对比不同设备或方案，且更易计算[8]。
   五、乙酰甲胆碱支气管激发试验（MCT）之Astograph法
   Astograph法是Astograph气道反应测定仪的简称，又称强迫振荡连续描记呼吸阻力，采用强迫振荡的原理连续测定呼吸阻力，自动给药、自动切换药物浓度，是由日本东北大学渑岛任教授等于1977年研制成功，主要采用Dmin判定结果。Dmin-代表气道敏感性，1mg/ml的乙酰甲胆碱每吸入1min为1单位。气道反应性判断：剂量-反应曲线的斜率SGrs，即-ΔGrs/Δt。
   1 Dmin≤0.9U：高度怀疑哮喘；
   2 0.9U＜Dmin＜7U：哮喘可能性较高，需结合临床情况判断；
   3 7U ≤ Dmin＜10U：哮喘可能性较低，需结合临床情况判断；
   4 Dmin≥10U：哮喘可能性低，气道高反应；
   Astograph法激发试验设备主要由呼吸阻力监测装置和雾化给药装置组成。
   每次开机均需校验，当测试的环境条件发生显著变化时，应增加校验的频次。包括：零点校正：每位受试者试验前均需进行零点校正，校正前务必安装好雾化罐，堵好胶塞，确认没有漏气；容量校准：采用3 L定标筒，以低流量（约1 L/s）对流量传感器进行校准；阻力验证：分别把低阻抗管(1.9~2.2 cmH2O.L-1.s-1)和高阻抗管(10.2~10.7cmH2O.L-1.s-1)连接到设备的接口处进行验证；偏流检查：启动偏流检查，并记录偏流值，＞150 ml/s为正常；雾化罐检查：每天均应检测每一个雾化罐是否正常喷雾，尤其是装支气管舒张剂的雾化罐。检查时，软件可控制各雾化罐按预设时长（如2 s）依次自动产生喷雾，肉眼可观察到相应的雾化罐壁上有水珠形成，表示雾化罐喷雾正常。若无雾化现象，请检查是否连接有误或堵塞。
   Astograph法特点：采用脉冲振荡技术连续监测呼吸阻力，并将雾化吸入装置与反映气道收缩程度的阻力测定装置及计算、显示、记录装置并为一体，使操作更简便、快捷。气雾剂系统提供包括12个雾化罐，第一瓶为生理盐水，第12瓶为支气管扩张剂，第 2-11瓶为浓度依次递增的乙酰甲胆碱。雾化器按设定的时间自动切换，使药物浓度控制标准统一，可以在平静呼吸状态下不间断完成。整个过程仅需3-15分钟。患者只需平静呼吸，不受深吸气动作的干扰, 快速、安全测定剂量-反应曲线, 同时测定气道敏感性和气道反应性，由于测试对象采用潮式呼吸法进行激发试验的全过程，不仅改变了反复用力呼吸的一些弊端，而且与Chai 法相比，吸入乙酰甲胆碱量减少。连续监测 Rrs ，可以在诱发支气管收缩的早期就给予吸入支气管扩张剂，立即阻断被激活的肥大细胞释放组胺，解除支气管痉挛，使试验更安全。
   Astograph法支气管激发试验操作流程：
   1 首先雾化吸入生理盐水，记录稳定的基础阻力（Rrs cont）：若高于10 cmH2O/L/s，则不宜进行激发试验测试。
   2 依次吸入浓度递增的乙酰甲胆碱激发液：各浓度溶液吸入1 min，雾化系统按设定时间自动切换下一浓度的激发液继续吸入。
   3 根据受试者情况停止激发，吸入支气管舒张剂：动态观察 Rrs 显著升高达到基础值的2 倍及以上，或受试者有明显的呼吸道症状或其他不适，比如听诊双肺闻及哮鸣音时，应及时停止吸入激发液，转为吸入支气管舒张剂，待Rrs恢复至激发前水平时结束。若Rrs 无明显升高，直至吸入最高浓度乙酰甲胆碱激发液后终止。
   试验时振荡频率常规选择3 Hz（儿童选择7 Hz），测试期间要求受试者潮气呼吸，尽量避免深呼吸和吞咽动作
   结果判读：以吸入不同激发浓度/剂量乙酰甲胆碱后即出现Rrs上升至基线阻力的2倍，可判断为支气管激发试验阳性[9]，但此方法容易导致假阳性[10]；临床上，若Rrs未升高至基线阻力的2倍，但升高50%以上，使用支气管舒张药物后阻力下降，则判断为支气管激发试验可疑阳性。
   研究对18名健康志愿者进行了乙酰胆碱浓度加倍后支气管反应的分析，比较了基线呼吸电导（Grs）和一秒用力呼气量（FEV1）的累积剂量百分比，结果显示大多数受试者的反应曲线相似。支气管敏感性通过乙酰胆碱引起的FEV1和Grs下降所需的最低累积剂量具有良好的相关性[11]。对142名确诊或疑似哮喘患者的Dmin、SGrs/Grscont、PD35Grs和PD15Grs进行计算，并与支气管高反应性指数进行比较。结果显示，在103名疑似哮喘患者和39名需评估哮喘缓解的患者中，logDmin与logPD35Grs显著相关，同时与SGrs/Grscont也存在显著关系，验证了PD15Grs评估方法的有效性[12]。此外，使用Astograph方法能够安全、高效地测量健康个体因支气管收缩引起的咳嗽反应，并且具有良好的重复性[13]。

参考文献
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5. 中国医师协会呼吸医师分会肺功能与临床呼吸生理工作委员会, 中华医学会呼吸病学分会, 中国老年医学会呼吸分会肺功能学组. 乙酰甲胆碱（氯醋甲胆碱）支气管激发试验技术规范（2023年版）. 中华结核和呼吸杂志. 2024. 47(2): 101-119.
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7. Cockcroft DW, Marciniuk DD, Hurst TS, et al. Methacholine challenge: test-shortening procedures. Chest. 2001. 120(6): 1857-60.
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9. 中华医学会儿科学分会呼吸学组肺功能协作组, 《中华实用儿科临床杂志》编辑委员会. 儿童肺功能系列指南(六):支气管激发试验. 中华实用儿科临床杂志. 2017. 32(4): 263-269.
10. Fukui Y, Yamaguchi E, Hizawa N, et al. [Studies on airway hyperresponsiveness by the Astograph(r) method in asthmatics and young adult non-asthmatic asymptomatics]. Arerugi. 2004. 53(6): 565-74.
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