一氧化氮呼气测定技术的儿科应用

呼出气一氧化氮测定技术的儿科应用（综述）

xx医院儿科

摘要：呼出气一氧化氮（eNO）是国际公认的无创性气道炎症标志物，特别适合儿科气道疾病炎症病因的鉴别诊断与监测预后。美国胸科学会（ATS）与欧洲呼吸学会（ERS）先后在2005年与2011年联合制定颁布了eNO测定技术标准与临床应用指南。本文基于这些标准指南以及作者科室的初步实践认知，综述了eNO 技术的儿科临床应用，尤其是婴幼儿eNO技术的最新进展。

序言

自1998年诺贝尔奖授予一氧化氮（NO）的生物调节与指示作用的重大发现

以来，一氧化氮的诊疗研究与应用取得了快速显著的进展。一方面，基于一氧化氮调节作用的一氧化氮吸入治疗仪已经用于许多重大疾病的治疗，包括呼吸衰竭、肺动脉高压、缺氧性肺部疾病以及肺癌等。另一方面，基于一氧化氮指示作用的呼气一氧化氮（eNO）检测仪也已经用于气道炎症疾病的诊断监测，包括哮喘、支气管炎、肺炎、慢阻肺等气道与肺部疾病。

自1993年发现对哮喘患者显著升高以来，由美国卫生部官方网站

（/pubmed）检索到的eNO临床文献到2013年已经超

过3000篇，20年间平均每年150篇，占气道疾病临床文献的60%。由此可见eNO 技术已经成为呼吸学科的热点前沿。为规范化快速发展的eNO技术，欧洲呼吸学会（ERS）与美国胸科学会（ATS）分别在1997年与1999年制定颁布了eNO技术标准【1，2】，并在2002年、2005年、2009年与2011年联合制定颁布了官方的技术标准【3，4】、共识声明【5、6】与临床指南【7】。尤其是2009年共识声明【5】以及在此基础上形成的2011年临床指南【7】较为全面总结了eNO的临床意义与应用价值，纠正了之前片面、甚至错误的理解与表述，特别强调了基于eNO作为气道炎症标志物按炎症、并非表征看病治病的临床意义，基于eNO高值与低值区分嗜酸性与非嗜酸性炎症及激素与非激素诊疗的临床价值，基于eNO

切点与变化、并非正常或参考值的规范化诊疗方案。

自2009年共识性声明、尤其是2011年官方指南公布以后，eNO儿科的研究与应用热点主要集中在0-3岁的婴幼儿童。这主要是由于相比于其它应用，eNO 对婴幼儿的应用价值可能更大，但测定技术仍需改进完善。近年来的权威综述或评述也主要是讨论儿科、尤其是婴幼儿的eNO技术进展【8-12】本文将基于上述官方标准指南及权威评述，并根据作者科室的初步实践认知，讨论eNO技术的儿科应用，尤其婴幼儿eNO技术的最新进展。目的是为国内正在快速开展的eNO儿科研究与应用，提供一些参考，起到抛砖引玉的作用。

eNO临床意义

大量的分子与细胞生物学及临床医学研究表明eNO对感染、尤其是过敏原导致的炎症显著升高，对消炎、尤其是激素治疗显著降低，可以作为一种无创的气道炎症标志物，用于气道疾病炎症病因的鉴别诊断与监测预后。

分子与细胞生物学研究表明【3】，eNO主要是体内精氨酸在一氧化氮合成酶（NOS）作用下氧化脱氨基产生的气体分子。NO的浓度高低取决于NOS的表达水平。内皮型与神经型NOS作用产生的NO浓度较低(pmol)且寿命较短（3秒半衰期）,而诱导型NOS（iNOS）作用产生的NO浓度较高（nmol）且寿命较长,可以在人体或动物呼出气中检测到，具有十亿分之一的呼出气体积分率(part per billion, ppb)的浓度单位。气道皮质细胞、肺泡巨噬细胞、嗜酸性粒细胞及炎症细胞均存在iNOS。感染或过敏性炎症因子会促进这些细胞中iNOS的作用及NO 的产生，导致eNO升高；而激素等抗炎药物会抑制炎症细胞中iNOS的作用及NO 的产生，致使eNO降低。

采用诱导痰或粘膜活检细胞分析、肺功能激发及IgE测试的临床医学研究也证实了eNO作为气道炎症标志物的作用【1-7】。eNO被发现与气道嗜酸性粒细胞计数、气道高反应、总IgE等高度正相关，与激素用量高度负相关。此外，由于是分子及细胞生物学水平的表达，eNO变化早于结构组织及生理水平上反映的肺功能变化及症状表现。

必须说明的是，对感染、尤其是重度或反复性感染导致的炎症，嗜中性粒细胞增多，iNOS及eNO也会增加，但增加的不如过敏性或嗜酸性炎症那么显著。

eNO测定技术

eNO测定无创安全，便捷易行，但获得重复、稳定及准确的结果，必须严格遵循ATS与ERS制定的技术标准，尤其是2002年的儿童标准【3】与2005年的儿童及成人标准【5】。结合我们的初步实践认知，可能特别需要注意的是如下几个问题。

饮食问题：饮食含有的精氨酸与硝酸盐或亚硝酸盐等添加剂均会分解产生一氧化氮。它们大部分在扩散进入气道之前就会与血红蛋白结合形成氮氧血红蛋白。依据主要是对欧美饮食影响的研究结果，ATS/ERS标准推荐1小时前不得饮食，避免可能的影响。然而，我国的许多饮食可能含有更多的精氨酸与硝酸盐类添加剂，分解出更多、持续时间更长的一氧化氮。例如，我们发现食用韭菜或路边烧烤后的eNO测定值需要2小时才降低到稳定的数值。因此，我们通常要求受试者测试前2小时禁食，并且在测试前询问受试者的饮食情况。

环境问题：从环境吸入的CO与NO等也会被血红蛋白结合而消失，对eNO的贡献可以忽略。但呼吸道疾病患者、尤其是肺部发育尚不完全的婴幼儿对环境污染可能更敏感且持续时间更长。ATS/ERS儿童标准推荐测试时要避免污染环境，吸入气体中的NO要低于10ppb。与欧美相比，我国许多地区的环境与饮食问题

均较为严重。我们发现在严重污染，例如环境NO>100ppb时，采用适于国内空气的净化器或过滤器吸气后再呼气测试可以提高eNO测定的重复性与稳定性。

呼气标准：呼气测试时，气道及肺泡细胞产生的一氧化氮经皮质壁面扩散到气流主体而被呼出气流带出。呼气流速增加，气道一氧化氮产生扩散的速率赶不上呼气流速，作为一氧化氮产生速率与呼气流速或体积比值的eNO便会降低。因此，ATS/ERS要求恒流速呼气测试，推荐一个50ml/s的标准流速。此外，为防止上呼吸道气体进入，ATS/ERS还推荐呼气压力要大于5cmH2O，用来关闭联通上、下呼吸道之间的软腭。呼气时间必须能够排除死腔气并获得达到eNO稳定的数值。按儿童与成人的死腔气50与150mL计算，50ml/L 的呼气流速需要的排空时间为1秒与3秒。化学发光分析仪需要达到eNO稳定值的时间至少3秒，因此ATS/ERS 标准推荐的最少呼气时间对儿童是4s，对成人是6s，最长是10秒。时间过长难以保持稳定呼气。此外还要求呼气测试时不能憋气或漏气，否则将使eNO升高或降低，影响测量的重复性与准确性。

测试模式：ATS/ERS标准对儿童测试推荐了三种模式。第一是必须“一气呵成”的在线呼气测试。这种测试要求配合度高，主要适于7岁以上儿童。第二是可以“多次呼气”取样到气袋后再分析的离线呼气测试，比较适合4-6岁的儿童与在线测试困难的人群。第三种是可以“自由呼吸”的潮气测试模式，主要用于0-3岁婴幼儿童及在线及离线呼气测试均困难的人群。只要符合标准推荐的“呼气标准”，所有三种模式均能给出一致的eNO测定值。然而，到目前为止，如何使潮气测试满足所有“呼气标准”还是一个难题。最近的几篇综述详细描述了婴幼儿eNO测试的问题【8-12】。

质量控制：ATS/ERS标准及美国FDA产品注册指南均特别要求，eNO测定仪器除了要满足上述“呼气标准”外，还必须具有检验校准的标定功能，保证仪器使用的准确性与稳定性。也就是说，临床用户必须注意“环境”与“饮食”问题，而仪器则必须满足“呼气标准”且具有“检验校准”功能。

目前文献报道与使用的eNO测定仪器包括如下几种。

化学发光分析仪：国际公认的NO测定金标的实验室技术，是2005年之前唯一的eNO测定产品，也是2005年ATS/ERS标准的技术依据。文献报道采用的这类仪器不下5种，但目前经药监认证许可的产品仅瑞典的NIOX一种。根据厂商的产品说明，这类产品需要每周或最长2周进行一次检验校准。

电化学传感器分析仪：2005年以后，欧美陆续推出了几款便携式电化学传感器eNO测定产品，但目前药监许可上市的只有瑞典的MINO一款。相比化学发光分析仪，这类产品使用方便，但需要的呼气时间更长，标定维护的频率更高。例如，根据在美国上市的产品说明，这类产品规定的呼气时间是10秒钟，标定频率是每天一次，而且仅用于7岁及以上的人群。

纳库仑与激光分析仪：最近上市的这类产品有两个共性。一是测试更加便捷，仅需1秒即可获得eNO稳定值，加上排除死腔气的时间，呼气测试时间对儿童仅需要2-3秒，不仅提高了“一气呵成”的在线测试成功率，而且更适于“多次呼