摘要
阻塞性肺部疾病的诊断和严重性分类是利用参考值来确定。The American Thoracic Society/European Respiratory Society in 2005 recommended the National Health and Nutrition Examination Survey (NHANES) III spirometry prediction equations for patients in USA aged 8–80 years. The Global Lung Initiative 2012 (GLI 12) provided spirometry prediction equations for patients aged 3–95 years. Comparison of the NHANES III and GLI 12 prediction equations for diagnosing and categorising airway obstruction in patients in USA has not been made.
We aimed to quantify the differences between NHANES III and GLI 12 predicted values in Caucasians aged 18–95 years, using both mathematical simulation and clinical data. We compared predicted forced expiratory volume in 1 s (FEV1)和正常(LLN) FEV的下限1NHANES III和GLI 12预测方程的强迫肺活量(FVC) %,通过应用模拟模型和临床肺活量测定数据来量化诊断和分类气道阻塞的差异。
数学模拟结果表明,两种线性有限元法的预测方程有显著的相似性和差异性1/FVC %,预测FEV1。There are significant differences when using GLI 12 and NHANES III to diagnose airway obstruction and severity in Caucasian patients aged 18–95 years.
NHANES III和GLI 12在某些年龄和身高组合上存在相似性和差异性。LLN FEV的差异1/FVC %,预测FEV1在年龄较大、较高/较矮的个体中最为突出。的差异幅度可能很大,并且可能导致临床管理的差异。
摘要
NHANES III和GLI 12预测方程之间存在一些年龄和身高的组合显著差异http://ow.ly/4mWTZ8
介绍
肺功能测试(PFTs)是呼吸医学的基础,但其效用取决于许多因素,包括合适的肺活量测定预测方程[1]。美国胸科协会(ATS)和欧洲呼吸学会(ERS)特别工作组(2005)建议,尽可能188bet官网地址从与被测人群年龄范围和种族/民族相近的“正常”或“健康”受试者中获取PFTs的参考值[1]。ATS/ERS特别工作组建议使用国家健康与营养调查(NHANES) III预测方程作为美国8-80岁患者的肺活量测定标准[1]。的NHANES III预测方程也已在全球使用。
NHANES III预测方程基于使用达到或超过ATS准则的设备和技术获得的数据[2]。在采用严格的排除标准后,年龄8-80岁的7429名受试者(3041名男性)被纳入NHANES III多项式模型发展中,年龄和身高作为三个特定人群:白种人、非裔美国人和墨西哥裔美国人的预测因子[2]。ATS/ERS特别工作组不建议外推年龄为80岁的>患者的NHANES III预测方程[1]。然而,将NHANES III方程外推超过80年在临床实践中很常见,有证据表明这是合理的[3.]。
ERS Global Lung Initiative 2012 (GLI 12)通过GLI特别工作组开发了适用于3-95岁人群的肺量参考方程,使用了位置、比例和形状方法的广义相加模型[4- - - - - -8]。的GLI 12预测方程是从在一些国际研究收集的数据绘制(在世界各地73个中心),包括NHANES III数据,和旨在被全局地应用[4]。GLI 12数据是在标准化测量条件下,使用经过验证的设备和软件收集的[4]。在采用严格的排除标准后,74 187名年龄在2.5-95岁之间的受试者(42.94%男性)被纳入GLI 12肺量预测方程,该方程是为四个特定人群:高加索人、黑人、东北亚人和东南亚人建立的[3.]。GLI 12肺量预测方程已得到ERS、ATS、澳大利亚和新西兰呼吸科学学会、亚太呼吸学学会、澳大利亚和新西兰胸科学会和美国胸科医师学会的认可[4]。GLI 12预测方程在美国一些实验室得到应用[9,10]。几家肺活量测定制造商已经或正在将GLI 12预测方程编制成供美国和世界各地使用的产品[11]。
在诊断和使用模型模拟和临床数据分类的气道阻塞的患者在美国的NHANES III和GLI 12预测方程之间的差异和相似目前尚未评估。我们量化在这两个数学模型模拟和临床肺功能检查的数据集,这些差异和相似之处。
方法
NHANES III和GLI 12模型模拟预测方程比较
肺气道阻塞的诊断是基于预测正常呼气量的下限(LLN)在1秒(FEV)1)/肺活量(FVC)比(LLN FEV)1/ FVC %)。肺气道阻塞的严重程度分类以FEV为基础1% 预料到的 [1]。为了比较这两个预测方程,我们模拟了NHANES III [2]及GLI 12 [4- - - - - -6用于FEV预测方程1和LLN FEV1男性身高增加5厘米至155-200厘米,女性身高增加145-185厘米,年龄在18-95岁之间的白种人的FVC%。选择这个高度范围是因为它包括了大多数在成人PFT实验室的病人。为了进行比较,我们外推了年龄为>80岁的受试者的NHANES III预测方程,这是临床环境中常用的做法,但ATS/ERS特别工作组并不推荐[1]。
对于GLI 12预测方程,我们使用男性和女性的Lspline、Mspline和Sspline值、系数和高加索人口的预测方程,这些数据取自GLI 12“查找表”(www.ers-education.org/home/browse-all-content.aspx?idParent=138978)(网上补充表格S1)。使用MATLAB (MATLAB中央文件交换版R2013b;MathWorks, Natick, MA, USA)。
为了量化预测方程的差异,我们生成了LLN FEV的二维显示1/FVC%,预测FEV1年龄与身高等积的函数差异以5厘米为增量。如预测FEV的差异1NHANES III和GLI 12之间超过150毫升,ATS/ERS特别工作组的可重复性建议[12,13,我们宣布这种差异具有临床意义。
在一个临床肺活量数据集的诊断和呼吸道阻塞的分类12个预测方程NHANES III和GLI之间的差异
我们在Intermountain医学中心和LDS医院(美国犹他州盐湖城)的成人学术PFT实验室从18-95岁的白种人男性和女性中获得了12 116个临床肺活量图。数据收集时间为2001年至2013年(表1)。认证PFT技术人员使用标准的设备和技术,在满足使用ATS标准在当时的测试进行测试[1,12]。实验室技术人员通常作出广泛努力,以满足可接受性和可重复性标准,这些标准在肺量测定时适用[1,12]。受试者分别使用校准过的天平和视距计称体重,并在不穿鞋的室内衣服上测量身高。年龄被记录到最近的生日。
因为我们的患者人群是92%的白人,我们限制了我们的分析,以白人患者为此NHANES III与临床气道阻塞的诊断与严重程度的比较。我们只使用了支气管扩张前的肺活量图。我们将患者分为18-80岁(NHANES III研究的年龄范围)和81-95岁(NHANES III研究的年龄范围)。表1)。We analysed the clinical data of patients aged 81–95 years separately because NHANES III needs to be extrapolated beyond 80 years and the ATS/ERS 2005 task force did not recommend extrapolation beyond 80 years.
我们将阻塞定义为测量到的FEV1/ FVC%
机构审查委员会的批准被放弃了,因为只使用去标识的患者数据。
统计分析
我们比较了诊断性梗阻的分类(梗阻)与无阻碍)和谐率和不和谐率。根据NHANES III和GLI 12,一致性被定义为个体的相同结果,而不一致性被定义为同一个体通过两种方法返回的不同结果(表2)。此外,我们评估了二元严重程度分类(轻度)与以一致性和不一致性的比率评估NHANES III和GLI 12是否对相同的患者产生了类似的分类(表3)。所有统计分析使用R(; www.r-project.org R统计软件,版本2.11)进行。
结果
图1显示,在LLN FEV预测方程差异1NHANES III和GLI 12之间的/FVC%是年龄、身高和性别的函数。这种差异在高、矮的男性和30岁的高个女性身上表现得最为明显。LLN FEV预测方程的差异1的NHANES III和GLI 12之间/ FVC%范围从-2%到+ 3.5%(图1)。NHANES III一致预测LLN FEV更高1对于70岁及任何身高的男性来说,与GLI 12相比,/FVC%;这种差异在高个子男性中更为明显。对于18-70岁的男性,NHANES III预测LLN FEV更高1/FVC%高于GLI 12。在女性病例中,NHANES III始终预测LLN FEV更高1/ 25-95岁人士的植被覆盖度%;这种差异在高个子女性身上表现得更明显。对于18-25岁的女性,NHANES III预测LLN FEV更高1/FVC%高于GLI 12。这些结果表明,当使用NHANES III而不是GLI 12预测方程时,较高的男性和女性更容易被诊断为气流阻塞。此外,70岁以上的任何身高的男性更有可能被诊断为气流阻塞。
FEV1NHANES III和GLI 12之间的预测差异是年龄、身高和性别的函数。FEV1当使用年龄范围内男性和女性的平均身高时,预测的差异很小。当使用平均高度时,FEV1预测是大多数男性和女性相似。
当使用个体身高时,NHANES III和GLI 12预测方程对于年龄为~ 18 ~ 60岁的男性和女性的身高变化范围(±150 mL)内存在差异,但是对于这个范围之外的特定年龄和身高组合(图2)。一般来说,这种差异在>60岁的高个男性和>70岁的矮个男性中更为明显。女性预测FEV的差异1最适合>60岁的高个人士及>80岁的矮个人士(图2)。
在一个临床肺活量数据集的诊断和呼吸道阻塞的分类12个预测方程NHANES III和GLI之间的差异
我们分析了12 116名白人患者(18-95岁)的临床心电图。其中,男性5654名,其中5288名年龄介乎18至80岁;女性6462名,其中6034名年龄介乎18至80岁(表1)。For patients aged 18–80 years, NHANES III predicted LLN FEV1/FVC%:男性1892例(35.7%),女性1733例(28.7%)。相比之下,GLI 12在1959年(37%)和1719年(28.5%)的男性和女性(图3)。虽然我们的临床数据库PFT患者的这些汇总值相似,但这些差异表明,这两种方法可以对个别患者进行不同的分类。当我们推断NHANES III预测LLN FEV时1对于80岁的>患者,NHANES III发现有123例(33.6%)男性和122例(28.5%)女性存在梗阻。相比之下,GLI 12检测出112例(30.6%)男性和112例(26.2%)女性(表2)。The diagnosis concordance rate for males aged 18–80 years was 98.1% (5187/5288), and the diagnosis concordance rate for females aged 18–80 years was 99.1% (5980/6034). The diagnosis concordance rate for males aged 81–95 years was 96.9% (355/366), and the diagnosis concordance rate for females aged 81–95 years was 97.6% (418/428) (see表2单独的一致和不一致的费率)。
For comparison of categorisation of severity of airway obstruction, we used all patients aged 18–95 years with measured FEV1/ FVC%都预测LLN FEV下面1/FVC%来自NHANES III和GLI 12。对于80-95岁的患者,NHANES III诊断为轻度气道阻塞49例(43.7%)男性和32例(28.5%)女性,而GLI 12诊断为轻度气道阻塞36例(32.1%)男性和27例(22.1%)女性。18-80岁男性梗阻严重程度的一致性率为98.6%(1850/1875),18-80岁女性梗阻严重程度的一致性率为97.6%(1658/1699)。81-95岁男性的梗阻严重程度一致性为88.4%(99/112),而81-95岁女性的梗阻严重程度一致性为93.8%(105/112)(见表1)表3对于单独的一致性和不一致性率)。
图3显示预测方程的差异,从我们的临床肺量数据为LLN FEV1/FVC% (NHANES III−GLI 12)。临床肺活量数据反映了模拟模型图1对于男性和女性。例如,图3 b结果表明,大多数25岁的女性在NHANES III和GLI 12之间存在正性差异。就男性而言,图3一显示,该差异最为显着年龄的增长,较高的患者。使用NHANES III时比使用GLI 12时,这些积极的差异可能导致更多的气道阻塞的诊断。
预测FEV1differences between NHANES III and GLI 12 in our clinical spirometric data are within the intra-individual variability limits for males aged ∼30–70 years, and for females aged 18–65 (图4)。However, taller males aged 18–30 years and >70 years are outside the intra-individual limits. Shorter males aged >70 years are also outside these limits. In the case of females, taller individuals aged >65 years and shorter females aged >75 years are outside the intra-individual limits (图4)。在某些情况下,预测FEV的差异1between the two prediction equations exceeded 400 mL. Individuals outside the intra-individual limits could be categorised differently in airway obstruction diagnosis and severity.
讨论
使用NHANES III和/或GLI 12需要在美国和世界各地的PFT实验室要弄清的相似性和NHANES III和GLI 12肺活量预测方程之间的差异。差异可能会影响气道阻塞及其严重程度进行分类的诊断。
我们期望高加索NHANES III和GLI 12参考方程之间的差异,因为它们来自不同的数据集(有一些重叠),并使用不同的数学模型。虽然这两个预测方程之间的差异通常很小,对于大多数平均身高的患者可能没有临床意义,但在选择老年患者的预测方程时必须特别谨慎,特别是那些身高高于或低于平均身高的患者。在老年患者中,NHANES III - GLI 12在LLN FEV中的差异1/FVC%可超过3.5%,预测FEV有差异1may be as large as ±400 mL for specific age and height combinations. For example, in an 80-year-old male 195 cm (77 inches) tall, the difference between NHANES III and GLI 12 is >250 mL (图1和2)。
问uanjer等。(4]先前相比肺活量预测FEV1NHANES III和GLI 12之间值的年龄和身高的组合的数量有限。They found that, for example, for persons aged 55 years and 175 cm tall, the difference was 20 mL, as it is in our current study. But our图2shows that in a 90-year-old individual of the same height (175 cm), the difference increases to ∼200 mL. The current study therefore expands on the work of Quanjeret al。(4]通过显示预测值跨越GLI 12和NHANES III模型如何变化为不同的身高和年龄的组合相关的模型进行比较。
对我们的临床肺活量学数据的分析显示了NHANES III和GLI 12之间的相似性和差异性。我们实验室研究的白人患者在LLN FEV方面存在差异1/FVC%,预测FEV1在大小和方向上与数学模拟中观察到的相似(图1- - - - - -4)。白人男性和女性的NHANES III和GLI 12对梗阻严重程度的分类存在差异(表3)。然而,在40-60岁的年龄范围内,预测的FEV1used to categorise airway obstruction differs little between the two prediction equations and is within the ATS/ERS task force suggested repeatability range of 150 mL (图4)。
LLN FEV两种预测方程的平均差异1/ FVC比(导致阻塞的诊断差异)是小的,并且表明,对于人口/流行病学目的,两个预测模型似乎相当类似并可能是可互换的(图1)。然而,对于在“个人化的”药(个体患者的诊断)应用程序中,预测方程并不适用于所有的生理年龄和身高的组合互换。When our entire clinical pulmonary laboratory population is considered, the differences in obstruction diagnoses between the two prediction equations are significant, particularly for men and women aged >80 years (表2)。
尽管在老年患者中,NHANES III和GLI 12之间的不一致结果相对有限,但这些差异可能是重要的。这些病人可能患有多种心肺疾病,引致呼吸道病征[14,15]。气道阻塞的错误诊断可导致不恰当的临床干预,包括开处方的支气管扩张剂,其可以是昂贵的,甚至更糟糕,与药物不良反应相关[16,17]。This problem may increase as the population ages and more patients aged >80 years are tested in the future.
80岁患者的最佳参考方程尚不清楚。对于年龄为>80岁的患者,NHANES III预测方程的外推尚未被推荐,因为这些受试者未被纳入NHANES III衍生队列[2]。尽管在NHANES III研究中有这样的限制,实验室必须对80岁的>患者做出决定。对动脉粥样硬化的多种族研究表明,NHANES III预测外推至84年是可以接受的[18]。The GLI 12 study did include a limited number of subjects aged 80–95 years; however, this small sample may not be representative of the larger group of elderly patients [4]。虽然NHANES III和GLI 12预测方程为许多老年患者提供了类似的结果,但使用外推NHANES III预测方程与GLI 12参考方程相比,在梗阻严重程度的诊断和分类方面存在潜在的显著差异。
最准确地将个体区分为正常(“健康”)或异常(“病态”)的预测方程在临床上最有用。一项研究表明,与GLI 12方程相比,NHANES III预测方程与≥90岁患者生存的相关性更强,因此可能更适合于临床应用[19]。
我们的研究有局限性。我们没有分析临床结果数据(如。生存),并不能推荐临床使用中预测方程的变化。我们排除非白人患者,并限制了我们研究的成年人。我们的临床实验室人口主要是高加索人(92%),其他排除民族/种族群体的信心分析。我们也选择把重点放在气流阻塞的诊断和分类,因为这是最重要的临床肺功能结果。我们承认,使用FEV1%PRED归类气流阻塞严重程度是有缺陷的,因为它结合了性别,年龄和身高偏压,如图所示由MIller河畔等。(19]虽然其他分类气流阻塞严重程度的方法在临床上更有意义,但目前并没有广泛使用[19]。
我们当前研究的目的不是确定“最佳”肺气量预测方程,而是告知临床医生NHANES III和GLI 12预测方程在诊断和分类气道阻塞方面存在重要差异。NHANES III和GLI 12肺活量测定预测方程不应交替用于所有患者的气道阻塞诊断和分类。放弃NHANES III,转而使用GLI 12预测方程,将导致气流阻塞的诊断和分类发生重大变化,特别是在极端身高和年龄的患者中,可能会扰乱纵向肺活量学研究。在我们有可靠的长期临床结果数据来表明更好的预测方程之前,临床实验室应该对改变预测方程保持谨慎。
结论
对于大多数患者,NHANES III和GLI 12肺活量测定预测方程具有广泛的普遍一致性。然而,NHANES III和GLI 12在某些年龄和身高组合上存在显著差异。LLN FEV的差异1/FVC%,预测FEV1在年龄较大、较高/较矮的个体中最为突出。的差异幅度可能很大,并且可能导致临床管理的差异。虽然我们不能明确赞同预测方程的一个比其他,他们一般不应该互换使用。既可以当GLI 12或NHANES III预测方程被用于在气道阻塞肺的诊断和分类的年龄较大的短/长高的患者,应小心。
确认
我们感谢朱Ratomaharo(服务日Pneumologie,HOPITALPrivé的D'阿蒂斯蒙斯,阿蒂斯蒙斯,法国)和史蒂夫·豪(山间医疗保健,盐湖城,UT,USA),审查的手稿。
脚注
这篇文章有提供补充材料www.qdcxjkg.com
支持声明:本研究由Intermountain Research and Medical Foundation和Intermountain Healthcare-Utah, USA提供支持。
利益冲突:未申报。
- 收到2015年10月15日。
- 接受2016年4月14日。
- 版权所有©ERS 2016