FeNO、CaNO及EOS联合诊断哮喘-COPD重叠的效能及其与患者病情严重程度的相关性分析

Efficacy of FeNO, CaNO and EOS in the Combined Diagnosis of Asthma-COPD Overlap and Its Correlation Analysis with the Severity of Patients’ Disease

摘要: 目的：探究FeNO、CaNO及EOS联合诊断哮喘-COPD重叠的效能，并分析FeNO、CaNO及EOS与患者病情严重程度的相关性。方法：设计回顾性病例对照研究，选取2018年1月1日~2021年1月1日于上海交通大学医学院附属苏州九龙医院诊治的哮喘-COPD重叠患者80例作为观察组，并选取同期入我院检查的非哮喘非COPD健康志愿者80例作为对照组。回顾两组患者的性别、年龄、BMI、过敏史、吸烟史等基线资料，以及FeNO、CaNO、外周血EOS、CRP、PCT、总IgE等检查结果，比较两组患者临床资料及检查结果的组间差异。采用受试者工作曲线分析FeNO、CaNO及EOS的效能，并计算各指标的最优临界值。以各指标的最优临界值为基础分析FeNO、CaNO及EOS三个指标二联、三联诊断ACO的临床效能。另外将观察组患者分为稳定期和急性加重期两个亚组，比较不同病情严重程度患者FeNO、CaNO及EOS的差异。结果：1) 两组患者性别、年龄、BMI指数等基线资料比较差异无统计学意义(P > 0.05)，观察组患者过敏史、吸烟指数≥400的比例均显著高于对照组(P < 0.05)。2) 观察组患者FeNO、CaNO水平及外周血EOS、CRP、PCT、总IgE水平均显著高于对照组(P < 0.05)。3) 采用ROC曲线分析将FeNO、CaNO及EOS采取两两串联的方式进行ACO诊断价值评价，结果显示“FeNO + CaNO”、“FeNO + EOS”以及“CaNO + EOS”的曲线下面积均显著高于单一指标诊断。“FeNO + CaNO + EOS”表示为满足FeNO、CaNO及EOS其中任意2项为诊断依据，“FeNO + CaNO + EOS”诊断ACO的敏感度为98.75%、特异度为97.50%、PPV为97.53%、NPV为98.73%、准确度为98.13%、AUC为0.958 (0.715, 0.989)。“FeNO + CaNO + EOS”诊断ACO的价值显著优于FeNO、CaNO及EOS#单一指标以及“FeNO + CaNO”、“FeNO + EOS”以及“CaNO + EOS”，诊断价值最高。4) 亚组间比较，急性加重组的FeNO、CaNO及EOS水平显著高于稳定期组(P < 0.05)。结论：FeNO + CaNO + EOS的诊断模型是ACO患者临床诊断的有效方式，能够有效提高ACO的诊断准确率；FeNO、CaNO及EOS在ACO患者中具有较高的检测价值，其水平与患者的病情严重程度具有相关性，值得在临床参考使用。

Abstract: Objective: To explore the efficacy of FeNO, CaNO and EOS in the combined diagnosis of asthma-COPD overlap, and to analyze the correlation between FeNO, CaNO, EOS and the severity of patients’ disease. Methods: A retrospective case-control study was designed, and 80 asthma-COPD overlap patients treated in Suzhou Kowloon Hospital, Affiliated to Shanghai Jiao Tong University School of Medicine from January 1, 2018 to January 1, 2021 were selected as the observation group, and 80 non-asthmatic and non-COPD healthy volunteers enrolled in our hospital during the same period were selected as the control group. Baseline data, such as gender, age, BMI, history of allergy and smoking, as well as FeNO, CaNO, peripheral blood EOS, CRP, PCT and total IgE, were reviewed between the two groups, and the differences in clinical data and examination results were compared between the two groups. The effectiveness of FeNO, CaNO and EOS was analyzed by using the subject operating curve, and the optimal critical values of each index were calculated. Based on the optimal critical values of each index, the clinical efficacy of FeNO, CaNO and EOS for dual and triple ACO diagnosis was analyzed. In addition, the observation group was divided into two subgroups: stable stage and acute exacerbation stage, and the differences of FeNO, CaNO and EOS in patients with different severity of disease were compared. Results: 1) There was no statistical significance in gender, age, BMI and other baseline data between the two groups (P > 0.05), and the proportion of allergy history and smoking index ≥400 in observation group was significantly higher than that in control group (P < 0.05). 2) The levels of FeNO and CaNO and the levels of EOS, CRP, PCT and total IgE in peripheral blood in observation group were significantly higher than those in control group (P < 0.05). 3) ROC curve analysis was used to evaluate the ACO diagnostic value of FeNO, CaNO and EOS in tandem. The results showed that the area under the curve of “FeNO + CaNO”, “FeNO + EOS” and “CaNO + EOS” were significantly higher than that of single indicator diagnosis. “FeNO + CaNO + EOS” means that any two of FeNO, CaNO and EOS are the diagnostic basis. The sensitivity, specificity, PPV, NPV, accuracy and AUC of “FeNO + CaNO + EOS” for ACO diagnosis were 98.75%, 97.50%, 97.53%, 98.73%, 98.13% and 0.958 (0.715, 0.989). The diagnostic ACO value of “FeNO + CaNO + EOS” was significantly superior to FeNO, CaNO and EOS# single index as well as “FeNO + CaNO”, “FeNO + EOS” and “CaNO + EOS”, showing the highest diagnostic value. 4) The levels of FeNO, CaNO and EOS in acute plus recombination group were significantly higher than those in stable group (P < 0.05). Conclusion: FeNO + CaNO + EOS diagnostic model is an effective way to diagnose ACO patients, and can effectively improve the accuracy of ACO diagnosis. FeNO, CaNO and EOS have high detection value in ACO patients, and their levels are correlated with the severity of patients’ conditions, which are worthy of clinical reference.

1. 前言

2014年全球哮喘倡议(Global Initiative for Asthma, GINA)和全球慢性阻塞性肺疾病倡议(Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease, GOLD)的联合项目命名了“哮喘-COPD重叠综合征”(asthma-COPD overlap syndrome, ACOS)统一术语，其定义为持续的气流受限，通常具有几个特征与哮喘有关，并且具备与COPD有关的一些特征 [1]。后来，由于ACOS经常被当作是一种单独的疾病而使用，GINA/GOLD提出了修改统一命名为“哮喘-COPD重叠”(asthma-COPD overlap, ACO) [2]。多项研究结果表明ACO患者的住院率、病死率及医疗花费均较高，生活质量较差，一旦诊断应尽早防治 [3] [4]。因此，尽早诊断并评价ACO患者的病情对患者的临床治疗具有重要的意义。本研究设计了回顾性病例对照研究，探究FeNO、CaNO以及外周血嗜酸性粒细胞(EOS)水平联合检测在ACO患者临床诊断中的价值，并且还研究分析了FeNO、CaNO以及EOS水平与患者病情严重程度的相关性，具有较高的创新性和临床意义，具有探究价值。

2. 资料与方法

2.1. 一般资料

设计回顾性病例对照研究，选取2018年1月1日~2021年1月1日于上海交通大学医学院附属苏州九龙医院诊治的ACO患者80例作为观察组，并选取同期入我院检查的非哮喘非COPD的同年龄段健康志愿者80例作为对照组。

2.2. 纳入标准

1) 患者均符合2017 GINA指南 [5] 中关于ACO诊断标准；2) 患者均可完善肺功能检查、呼出气一氧化氮检查以及血清嗜酸粒细胞计数检查；3) 年龄45~85周岁；4) 患者及其家属对本研究内容知情，自愿参加并签署知情同意书。

2.3. 排除标准

1) 入组前1月内发生上、下呼吸道感染的患者；2) 合并支气管扩张、肺结核、肺间质纤维化、肺部占位性病变、肺部恶性肿瘤等肺部器质性病变的患者；3) 合并气胸、胸部外伤、畸形以及胸腔积液的患者；4) 合并严重心、肝、肾、脑功能不全患者；5) 近期(3~4周)接受全身性的糖皮质激素治疗的患者。

2.4. 实验室检查

1) 入组患者取清晨空腹静脉血10 ml，低速离心机进行离心处理5~10 min (转速为35转/min)，取上层血清。分别检测血常规、超敏C反应蛋白、降钙素原、血生化、血清总IgE。

2) 肺功能检查：检测前停用支气管扩张剂>24 h。采用德国耶格公司Master-screenPET肺功能检测仪给所有入选患者进行常规肺功能检测，吸入沙丁胺醇气雾剂400 μg，20 min 后记录第1秒钟用力呼气容积占用力肺活量比值(FEV1/FVC)、第1秒钟用力呼气容积占预计值的百分比(FEV1%)、用力肺活量占预计值百分比(FVC%)、峰值呼气流速(peak expiratory flow, PEF)占预计值的百分比(PEF%)等指标。

3) 呼出气检查及指标分析：呼出气检查前一天告知患者检查时间，并嘱咐患者于检查前3小时内禁止食用熏制或腌制类食品、菊科蔬菜，于检查前1小时严格禁止食用任何食物，不得吸烟、饮酒，采用纳库伦呼气分析仪(SUNVOU-P100，无锡市尚沃医疗电子股份有限公司)进行呼出气检查，FeNO值测定时呼气流速设定为50 mL/s，CaNO值测定时呼气流速设定为200 mL/s。

2.5. 统计学分析

应用SPSS version 23.0软件进行数据统计分析。计数资料以例数(百分比) [n (%)]表示，并行χ²检验，组间比较采用Mann-Whitney U检验，符合正态分布的计量资料以“x ± s”表示组内比较行配对样本t检验。采用ROC曲线分析FeNO、CaNO及EOS诊断ACO的最优临界值，并以其最优临界值为诊断值将患者FeNO、CaNO及EOS资料变为二分类变量，再次采用FeNO、CaNO及EOS三个指标两两串联及三个指标联合诊断ACO的效能，去线下面积(Area Under Curve, AUC)大于0.5表示具有诊断价值，且AUC值越大提示诊断价值越高，Youden指数最大时对应的EATV值对对应的诊断最优临界值，Youden指数 = 灵敏度 + 特异度 − 1。P < 0.05为有统计学差异。

3. 结果

3.1. 观察组及对照组患者基线资料比较

两组患者各80人，其中观察组男性60例(75.00%)，女性20例(25.00%)；对照组男性51例(63.75%)，女性49例(36.25%)，两组性别比较无显著差异(P = 0.123)；观察组的年龄65.4 ± 6.8 岁，对照组的年龄66.2 ± 7.5岁，两组年龄比较无显著差异(P = 0.481)；观察组的BMI 23.4 ± 2.6 kg/m²，对照组的BMI 24.3 ± 4.3 kg/m²，两组BMI比较无显著差异(P = 0.116)。观察组中32例(40.00%)患者有过敏史，对照组中17例(21.25%)患者有过敏史，两组年龄比较有显著差异(P = 0.010)。观察组中70例(87.50%)患者有吸烟史，其中25例(31.25%)患者吸烟指数 ≥ 400；对照组中20例(25.00%)患者有吸烟史，其中4例(5.00%)患者吸烟指数 ≥ 400。观察组吸烟史以及吸烟指数 ≥ 400的比例均显著高于对照组，组间比较差异有统计学意义(P < 0.05)。

3.2. 观察组及对照组患者肺功能指标的比较

观察组患者FEV1/Pred、FEV1/FVC、PEF/Pred均显著低于对照组；组间比较差异有统计学意义(P < 0.05)，见表1。

Table 1. Comparison of lung function indexes between the observation group and the control group ( $\bar{x}\pm \text{s}$ )

表1. 观察组及对照组患者肺功能指标的比较( $\bar{x}\pm \text{s}$ )

3.3. 观察组及对照组患者呼出气检查指标的比较

观察组患者FeNO、CaNO均显著高于对照组；组间比较差异有统计学意义(P < 0.05)，见表2。

Table 2. Differences in exhaled air examination indexes between the observation group and the control group ( $\bar{x}\pm \text{s}$ )

表2. 观察组及对照组患者呼出气检查指标的差异对照( $\bar{x}\pm \text{s}$ )

3.4. 观察组及对照组患者血清实验室指标水平的比较

观察组患者EOS、CRP、PCT、总IgE均显著高于对照组；组间比较差异有统计学意义(P < 0.05)，提示观察组ACO患者外周血中具有较高程度的EOS富集，且具有较高水平的炎症因子释放，见表3。

Table 3. Comparison of serum laboratory index levels between observation group and control group ( $\bar{x}\pm \text{s}$ )

表3. 观察组及对照组患者血清实验室指标水平的比较( $\bar{x}\pm \text{s}$ )

3.5. FeNO、CaNO及EOS诊断ACO的最优临界值分析

采用ROC曲线分析FeNO、CaNO及EOS诊断ACO的最优临界值，FeNO、CaNO及EOS的Youden指数分别为0.5、0.375、0.5875，最优临界值分别对应为32.8 ppb、6.72 ppb、0.25 × 10⁹个/L，见表4。

Table 4. Optimal critical value analysis of FeNO, CaNO and EOS diagnostic ACO

表4. FeNO、CaNO及EOS诊断ACO的最优临界值分析

3.6. FeNO、CaNO及EOS联合诊断ACO的效能分析

根据最优临界值作为诊断值，采用ROC曲线分析将FeNO、CaNO及EOS采取两两串联的方式进行ACO诊断价值评价，结果显示“FeNO + CaNO”、“FeNO + EOS”以及“CaNO + EOS”的曲线下面积均显著高于单一指标诊断。“FeNO + CaNO”诊断ACO的敏感度为86.25%、特异度为81.25%、PPV为82.14%、NPV为85.53%、准确度为83.75%、AUC为0.823 (0.669, 0901)；“FeNO + EOS”诊断ACO的敏感度为91.25%、特异度为87.50%、PPV为87.95%、NPV为90.91%、准确度为89.38%、AUC为0.859 (0.628, 0.875)；“CaNO + EOS”诊断ACO的敏感度为87.50%、特异度为88.75%、PPV为88.61%、NPV为87.65%、准确度为88.13%、AUC为0.852 (0.631, 0.893)。“FeNO + CaNO + EOS”表示为满足FeNO、CaNO及EOS其中任意2项为诊断依据，“FeNO + CaNO + EOS”诊断ACO的敏感度为98.75%、特异度为97.50%、PPV为97.53%、NPV为98.73%、准确度为98.13%、AUC为0.958 (0.715, 0.989)。“FeNO + CaNO + EOS”诊断ACO的价值显著优于FeNO、CaNO及EOS单一指标以及“FeNO + CaNO”、“FeNO + EOS”以及“CaNO + EOS”，诊断价值最高，见表5。

Table 5. Effectiveness analysis of FeNO, CaNO and EOS combined diagnosis ACO

表5. FeNO、CaNO及EOS联合诊断ACO的效能分析

3.7. 稳定期和急性加重期患者FeNO、CaNO及EOS水平的比较

观察组患者中稳定期患者共49例，急性加重期患者31例。急性加重期组患者FeNO、CaNO、EOS水平均显著高于稳定期组，差异有统计学意义(P < 0.01)，提示FeNO、CaNO及EOS水平与患者的病情严重程度具有相关性，见表6。

Table 6. Comparison of FeNO, CaNO and EOS levels between stable and acute exacerbation patients ( $\bar{x}\pm \text{s}$ )

表6. 稳定期和急性加重期患者FeNO、CaNO及EOS水平的比较( $\bar{x}\pm \text{s}$ )

4. 讨论

ACO患者同时具有哮喘和COPD的临床特征，虽然临床认为ACO是独立于哮喘和COPD的独立疾病，但是目前关于ACO的诊断仍无明确的标准 [6] [7]。与哮喘和COPD单一患病的群体相比，ACO患者群体的治疗难度更大、生活质量更低 [8] [9]。及早诊断并评估患者的病情严重程度，有利于ACO的早期发现、早期治疗以及治疗程序的指导。

目前研究显示ACO患者的主要危险因素包括遗传因素、年龄等，值得注意的是吸烟对ACO患者发病的影响受到了既往研究的广泛认同 [10] [11]。在本研究中两组患者中男性比例均较高，观察组共纳入男性患者60例，对照组纳入51例。两组患者的年龄比较无显著差异，且两组患者身体质量指数(BMI)组间比较无显著差异。分析其原因可能是因为两组纳入患者均控制为老年患者，且对照组患者进入呼吸科就诊时也具备除COPD和哮喘之外的呼吸系统疾病。在吸烟情况上，两组患者存在显著的差异，观察组患者中32 (40.00%)例患者有过敏史，70例(87.50%)患者有吸烟史，40例(50.00%)患者当前仍保留吸烟习惯，且25例(31.25%)患者吸烟指数 ≥ 400；对照组患者中17例(21.25%)患者有过敏史，20例(25.00%)患者有吸烟史，15例(18.75%)患者当前仍保留吸烟习惯，且仅4例(5.00%)患者吸烟指数 ≥ 400，观察组患者过敏史、吸烟史、当前吸烟习惯以及吸烟指数 ≥ 400的比例均显著高于对照组。Kurashima [12] 等人的研究回顾性研究分析了连续吸烟的≥10年的256例患者(161例有肺气肿，95例无肺气肿)的病死率和发病频率，64例有CAO但可以吸烟史(<10岁)的住院病人包年)和537例COPD患者(从2000年到2016年) (连续537名肺气肿和85名无肺气肿)。由此可见，吸烟情况对ACO患者的评价具有重要意义，且既往研究的结论与本研究的数据情况相符。但是关于以吸烟情况为分类标准的ACO患者病情评估在本研究中并未进行，这是我们未来继续深入研究的方向之一。

本研究检测了ACO患者的外周血嗜酸性粒细胞水平，观察组患者外周血嗜酸粒细胞计数显著高于对照组，提示观察组ACO患者外周血中具有较高程度的嗜酸粒细胞富集。另外本研究结果显示观察组患者血T-IgE水平显著高于对照组，IgE是免疫球蛋白的一种，主要介导速发型变态反应，在辅助诊断过敏性疾病中起重要作用，本研究结果提示ACO患者可能处于过敏应激状态，过敏应激也影响了炎症状态，这与肖翔 [13] 等人报道的结果相符。

近年来不断有研究关注FeNO、EOS在ACO患者诊断中的价值。Li [14] 等人的研究回顾性分析了134例COPD患者和48例ACO患者的临床资料，结果表明在有吸烟史的患者中，FeNO的最佳截断值为31.5 ppb (AUC = 0.758, 95% CI = 0.631~0.886)，区分ACO和COPD的敏感性为70.0%，特异性为89.9%。在无ICS使用史的患者中，FeNO的最佳截止值为39.5 ppb (AUC = 0.740, 95% CI = 0.610~0.870)，灵敏度为58.3%，特异性为84.9%。在没有ICS使用和吸烟史的患者中，FeNO (AUC = 0.744, 95% CI = 0.579~0.908)诊断ACO的最佳临界水平为27.5 ppb，灵敏度为81.8%，特异性为60.7%，灵敏度在FeNO与EOS结合使用时可提高至91.7%。而本研究的最优临界值为32.8 ppb，与Li等人的研究结果相符。且本研究采用“FeNO + CaNO + EOS#”进行诊断时，将诊断的敏感度提高到了98.75，优于Li等人采用FeNO与EOS结合使用的模式。另外汪夙兴 [15] 的研究中FeNO与痰液EOS结合诊断的准确率为0.930，而本研究中“FeNO + CaNO + EOS#”进行诊断时的准确度高达0.958，提示CaNO的加入对ACO的诊断具有增益效应。

为了评价FeNO、CaNO及EOS在ACO患者病情评价中的作用，本研究观察了患者病情加重的情况。80例ACO患者中稳定期患者共62例，急性加重期患者18例。急性加重期患者FeNO、CaNO、EOS#水平均显著高于对照组，提示FeNO、CaNO及EOS水平与患者的病情严重程度具有相关性。刘虎 [16] 等人的研究表明，外周血EOS水平与ACO患者急性加重的风险有关，外周血EOS水平增高提示ACO患者急性加重的风险可能增加，支持了本研究的结论。

NOTES

^*通讯作者。