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摘要

背景

本研究的目的是调查在进行呼吸困难临床评估的部署和非部署军事人员的心肺运动测试(CPET)的差异。

方法

对2007年至2011年在布鲁克陆军医疗中心进行呼吸困难临床评估期间接受CPET治疗的现役军人进行了回顾性电子病历审查。研究在循环测力仪上进行，达到最大运动耐受性。对CPET记录的审查确定了与心脏和呼吸运动限制有关的过期气体分析的值，并审查了确定了CPET前诊断测试以及医疗和部署历史的医疗记录。

结果

共发现268例患者。该队列主要是男性(78%)，并已部署到西南亚(62%)。部署组和非部署组的人口统计学比较显示年龄(32.2岁对30.5岁)和体重指数(28.1对26.6 kg·m)^－2)的比例更高。一氧化碳扩散能力在部署人员和非部署人员中较低(71.1% vs. 75.0%预测)，并且在部署期间或部署后出现呼吸困难的部署人员中显著较低(预测70.0%)。部署人员的无氧阈值较低(49.8% vs. 55.8%)，但在最大工作速率、最大耗氧量、最大心率、心率反应、最大呼吸速率或其他呼吸参数方面没有显著差异。

结论

在这项研究中，服役的男性比未服役的男性体重更重，年龄更大。两组在某些CPET结果上有微小的显著差异(均在正常范围内);然而，在这项研究中，没有确定特定的CPET参数来明确定义与部署相关的潜在肺部过程。

关键字

运动测试，军事部署，呼吸困难和肺功能测试

背景

从1990年代初的沙漠盾牌/沙漠风暴行动开始，一直持续到伊拉克自由行动和持久自由行动，从部署到西南亚(西南亚)的军事人员报告出现新的或恶化的肺部症状。该地区的环境颗粒物水平升高主要是由于沙尘暴和地质粉尘，但其他因素，如燃烧坑烟雾、城市空气污染、汽车尾气和吸烟率的增加，可能对部署人员造成环境空气危害[1]。军事部署与这些肺部症状之间的关系已成为许多调查的主题[2,3]。

几项调查发现，在以前部署的人员中，肺部疾病发病率较高。爱荷华波斯湾研究小组指出，在接受调查的第一次海湾战争退伍军人中，自我报告的哮喘和支气管炎患病率较高[4]。在最近的SWA冲突中，千年队列研究发现，与非部署军人相比，部署军人新自述呼吸道症状的比例更高(14% vs. 10%)，并且部署时间长短与症状出现频率之间存在直接关系[5]。

这些与部署有关的肺部症状已在吸入性接触的情况下进行了调查。2002年的一项研究发现，在报告暴露于油火烟雾的退伍军人中，自我报告的哮喘和支气管炎的优势比更高[6]。后来的研究描述了更多的报告暴露于油火烟雾、沙尘暴和硫磺火灾的退伍军人自我报告的肺部症状，但没有发现与未暴露的退伍军人相比，肺功能下降或慢性呼吸系统疾病发生率增加[7,8]。2010年武装部队健康监测中心报告和2011年医学研究所关于烧伤坑潜在影响的报告都得出结论，在烧伤坑附近分配的人员没有实质性或持续的健康影响[9,10]。

最近的研究试图将军事部署期间的吸入性暴露与特定疾病过程联系起来，包括哮喘、急性嗜酸性肺炎和缩窄性细支气管炎[2,3,11-14]。在部署后出现呼吸道症状的患者中，心肺运动试验(CPET)已被用于潜在地帮助识别一小群肺功能测试正常或接近正常的个体，以确定运动限制[2,15]。没有明确的CPET参数来明确定义与部署相关的潜在病理生理过程。

本研究的目的是通过调查部署人员和非部署人员之间CPET结果的差异，评估军事部署到SWA与肺部症状之间的任何可识别的关系。心肺运动试验是一种评估功能能力的客观方法，可以通过揭示潜在的病因，发现心脏或呼吸系统疾病患者的早期变化，以及确定患有多种合并症的个体的限制性疾病过程来评估运动性呼吸困难[16,17]。

方法

布鲁克陆军医学中心(BAMC)机构审查委员会审查并批准了这项研究。利用临床CPET数据库和军队电子病历对BAMC肺部临床病历进行回顾性分析。由于研究是回顾性的，因此不需要知情同意。如果患者是现役(AD)军事人员，在2007年至2011年期间在BAMC肺部诊所评估呼吸困难，并使用周期几何测量完成CPET。退役军人及其家属被排除在外，使用分级跑步机完成CPET研究的患者也被排除在外。跑步机测试被排除在外，因为循环测力计已被证明更准确地量化工作速率，并给出更少的可变VO₂次最大工作速率下的最大值[18]。

根据既往部署史将患者分为两组。如果患者在2003年至2011年进行肺部和CPET评估之前至少有三个月被部署到SWA，则定义为“部署”;如果他们没有部署史或在肺部和CPET评估后被部署，则定义为“非部署”。所有患者均接受了临床评估，包括肺功能检查和胸部影像学检查。其余的评估根据表现症状和评估医师的偏好而有所不同。

所有患者之前都完成了标准的CPET方案，包括在机电制动循环计力器上运动，每分钟增加20瓦的工作量[18]。心率，血压，12导联心电图，脉搏血氧仪，耗氧量₂)，产生二氧化碳(VCO)₂)和通风失效(V_E)在运动期间进行监测，并在最大运动耐量点终止研究[19,20]。以下变量被纳入分析，并与美国胸科学会/美国胸科医师学会心肺运动测试声明中列出的参考值进行比较:运动时间，最大心率(max HR)，心率反应(HRR)， VO₂max，无氧阈值(AT)，最大呼吸速率(RR max)，潮气量与吸气量之比(V_T/IC)，通风当量为CO₂在厌氧阈值(V_E/ VCO₂)、呼吸储备(V_Emax/MVV)最大工作速率和氧脉冲(O₂脉冲)[21]。

回顾患者的医疗记录，以确定CPET完成前的肺部诊断评估，包括肺功能检查(PFT)、胸部x线摄影(CXR)、胸部计算机断层扫描(CT)、甲胆碱激发试验(MCT)、经胸超声心动图、喉镜检查和支气管镜检查。用力肺活量(FVC)，一秒钟用力呼气量(FEV)₁)、总肺活量(TLC)、残气量(RV)和一氧化碳弥散量(DLCO)。CXR、胸部CT、MCT、超声心动图和支气管镜检查结果根据影像学或手术报告中的异常记录记录为“正常”或“异常”。如果声带功能障碍(VCD)不存在，喉镜检查结果记录为“正常”，如果VCD存在，则记录为“异常”。患者呼吸困难的最终诊断是通过回顾肺部临床记录来确定的。如果说明将症状归因于多种诊断，则包括所有诊断。

将部署组和非部署组的CPET和PFT结果作为主要分析进行比较。然后，根据1)诊断患者呼吸困难2)部署时间和3)呼吸困难症状的发生，对部署组进行分层后的三个二级分析结果进行比较。查询军事部署记录，将部署人员分为总部署时间<365天和总部署时间两组>365天。如果部署记录不可用，则患者不包括在此分析中。通过查阅肺科门诊记录确定部署人员呼吸困难症状的发作。如果没有明确的呼吸困难的发病记录，患者不包括在这一次要分析中。并比较部署组和未部署组的CXR、胸部ct等研究异常百分比。

采用SAS 9.3版软件(SAS Institute Inc.， Cary, NC)进行统计分析，p值采用卡方、Wilcoxon秩和、t检验或Fischer精确检验方法计算。p值小于0.05为显著性。

结果

共有268名现役军人符合纳入分析标准。从该组中，103例患者未部署到SWA或在CPET评估后部署(“未部署”)，165例患者在CPET评估之前部署(“部署”)。部署组男性较多(84比67,p <0.001)，患者年龄较大(32.2±8.6比30.5±10.3岁，p=0.02)，体重指数较高(28.1 [IQR 25.1, 30.8]比26.6 [IQR 24.1, 29.7] kg·m)^－2, p = 0.02)。其他人口统计学和吸烟史方面无显著差异，见表1。哮喘是最常见的诊断(n=41)，其次是结节病(n=13)、漏斗胸病(n=11)和VCD (n=11)，见表2。

在接受胸部CT检查的患者中，未部署人员出现异常结果的比例较高(72比54%，p=0.024)，但两组在诊断测试异常的比例上没有其他显著差异(表3)。在未部署组中，胸部CT异常包括漏斗胸(6例)、局部肺浸润(5例)、支气管壁增厚(4例)、肺门和/或纵隔淋巴结肿大(4例)，心脏术后改变(3例)，根尖纤维化改变(2例)，多处肺浸润(2例)，心脏肿大(2例)，过度充气(2例)，胸外科术后改变(1例)，右侧主动脉(1例)，气胸(1例)，肺结节(1例)，左心边界突出(1例)，肺间质性疾病(1例)，既往肉芽肿疾病(1例)，左膈升高(1例)，脊柱侧弯(1例)，结节病(1例)。在部署组，胸部CT异常包括胸术后改变(10例)，过度充气(6例)，局部肺浸润(5例)，肺门和/或纵隔淋巴结病(4例)，间质性肺疾病(3例)，肺结节(3例)，既往肉芽肿疾病(3例)，瘢痕(2例)，胸深(2例)，气胸(2例)，胸膜增厚(2例)。多发肺浸润(1例)，支气管壁增厚(1例)，肺不张(1例)，膈膜支张(1例)，胸腔积液(1例)。

表4显示了部署组和未部署组的CPET和PFT结果，以及按部署时间分层后的结果。部署人员的FEV明显较低₁(86.0±15.2比预测的91.5±14.2%，p=0.005)和FVC(83.2±15.8比预测的87.4±14.8%，p=0.04)。两组的DLCO都异常低:预测部署人员为71.1%，预测非部署人员为75.0%。人员部署>365天FEV较低₁(85.7±12.5 vs. 86.4±17.6 vs. 91.5±14.2%，p=0.02)，但其他PFT测量值无显著差异。

部署组和未部署组的最大HR(预测89.1±8.7和89.5±7.6%，p=0.72)和VO降低相似₂Max预测值分别为78.8±18.4和79.4±18.1%，p=0.78)。唯一有统计学意义的差异是部署组的AT较低(49.8±17.3比55.8±18.0%预测，p=0.007)。非部署人员的HRR明显高于部署人员<365天和部署人员>365天(47.7±14.9∶47.3±14.6∶42.1±13.7,p=0.01)。与已部署人员相比，部署人员<365天的AT也显着降低>365天，非部署人员(47.9±14.9 vs. 51.5±19.1 vs. 55.8±18.0%预测，p=0.01)。

当根据诊断导致呼吸困难的存在进行分层时，与未诊断的部署人员和未部署人员相比，诊断人员的AT显着降低(48.2±15.4 vs. 51.1±18.6 vs. 55.8±18.0%预测，p=0.02)(表5)。V显着更高_E/ VCO₂与未诊断的部署人员和未诊断的部署人员相比(29 [IQR 26,31]对27 [IQR 25,30]对26 [IQR 25,29]， p=0.008)。经诊断的部署人员FEV较低₁FVC和FEV₁/FVC值与未部署人员和未诊断的部署人员相比具有统计学意义。

CPET结果按呼吸困难发作情况分层显示，非部署人员的HRR明显高于部署前、部署中或部署后的部署人员(47.7±14.9)vs。47.1±14.3 vs. 42.4±12.9,p=0.04)(表6)。部署前发病的部署人员的厌氧阈值明显低于部署期间或部署后发病的部署人员和未部署人员(预测45.3±20.8 vs. 52.1±16.4 vs. 55.8±18.0%，p= 0.02)。部署人员在部署期间或部署后出现呼吸困难的DLCO值明显低于未部署人员或部署前出现呼吸困难的人员(70.0 [IQR 63.6, 77.6])。vs。75.0 [IQR 66.5, 86.3] vs. 75.7 [IQR 68.4, 93.5] %预测，p=0.03)。医疗记录没有具体说明57名部署人员出现呼吸困难，因此这些患者被排除在次要分析之外。

讨论

本研究的目的是通过比较接受呼吸困难评估的部署人员和非部署人员的CPET结果来评估军事部署与肺部症状之间的关系。初步分析显示两组之间CPET结果无显著差异，除了部署组的AT较低，但在基于既定参考值的正常可接受范围内[21]。的签证官₂两组的Max均低于预期;然而，这在一组被评估为呼吸困难的患者中并不意外。

人口统计学差异可能影响了检测VO显著差异的能力₂max和max HR，因为部署的人员年龄较大和VO₂max和max HR随年龄线性回归[22-24]。在被部署的组中，体重和BMI的增加可能具有与VO峰值相似的效果₂Max预测也依赖于权重[19,25-27]。如果这些人口差异确实有影响，它们可能会降低VO₂部署组中的max和max HR。预期年龄差异不会显著影响心血管和呼吸变量，因为这些变量随着年龄的变化在50岁之前是最小的[27,28]。此外，两组吸烟人数没有显著差异，这一点很重要，因为吸烟可能会影响CPET呼吸变量[23]。

三次分析均显示AT、V、c、c有统计学差异_E/ VCO₂， HRR和max HR，但这些变量的值都在正常的可接受范围内[20]。虽然这些差异具有统计学意义，但它们不太可能具有临床意义，因为平均值仍在正常的预测范围内。虽然部署时间长度与肺部症状增加有关，但本研究并未确定部署时间长度对CPET结果的影响[5]。在按呼吸困难发作分层的部署人员中，类似的CPET结果表明，部署期间经历的潜在吸入性暴露不会产生显著的持续影响[2,6,8]。通过呼吸困难诊断对部署人员进行特别分层，以寻找没有诊断的部署人员的CPET或PFT异常模式，但这一组的结果显示VO降低₂max，最大HR最小降低，DLCO低，不提示任何特殊的疾病过程。

肺功能数据显示FEV较低，但仍正常₁和部署组FVC值。具有特定诊断的部署人员的FVC显著降低，略有下降;这在肺部疾病患者中并不意外。部署期间或部署后出现呼吸困难的人员DLCO明显较低，这可能表明部署期间吸入暴露相关的间质性或肺气肿性肺变化的发展;然而，这一发现与TLC的减少或成像异常的存在无关，实际上，在非部署人员中，胸部ct异常的比例明显更高。此外，二次分析中的其他PFT值并未提示梗阻性或限制性过程。在部署人员中有13例以上的哮喘诊断，但哮喘通常与DLCO正常或升高有关[29]。

在这一人群中，心肺运动试验可能不是诊断患者呼吸困难病因的理想方法。莫里斯2002年的研究et al。105例运动性呼吸困难的现役患者的研究表明，与肺功能检查、甲胆碱激发、喉镜检查和胸部影像学检查相比，CPET对诊断评价的作用很小[15]。2009年对同一队列的研究在解释运动性呼吸困难患者的CPET结果时使用了年龄匹配的对照。与已建立的参考值相比，使用年龄匹配的对照组在V的敏感性(53%对12%)和特异性(31%对96%)方面存在统计学差异_T/IC，这表明CPET在检测年轻健康成人轻度肺部疾病方面可能不敏感[30]。最后，2011年King对部署的军事人员的研究发现，在一些评估的患者中，使用CPET进行外科肺活检发现患有缩窄性细支气管炎，并且VO显着降低₂max和AT(与公布的正常对照组相比)，但测量的呼吸参数没有增加[2]。

这项研究有几个局限性。回顾性设计使研究受到混杂变量的影响。在许多患者中缺乏最终诊断和不完整的数据集来理想地比较组间差异。由于缺乏特定吸入暴露的文献，呼吸困难症状的发作被用作替代措施来调查任何部署暴露的影响，这不是一个确切的替代品。最后，CPET的诊断效用并不是绝对的，因为先前的研究表明，CPET的诊断率有限，特别是在患有轻度疾病的年轻健康成人中[30]。2002年莫里斯等。劳累性呼吸困难的研究和最近的2014年STAMPEDE研究就是这样的例子，因为在这些研究中，分别有25%和42%的患者没有得到诊断[3,15]。

结论

这项对军事人员呼吸困难评估的CPET值的回顾显示，部署人员和非部署人员在特定CPET值方面存在微小的显著差异;然而，两组的数值都在正常范围内(基于公布的参考值)，CPET解释并未表明部署人群中肺部异常增加。CPET评估在这一人群中的应用可能是有限的，并且可能只确定运动能力。未来的前瞻性试验调查CPET在军事部署和肺部症状之间的关系，以帮助进一步表征任何关联。

作者的贡献

Hiles博士进行了电子病历审查并起草了手稿。莫里斯博士设计了这项研究，并审查和编辑了手稿。波尔博士和汉娜博士审阅并编辑了手稿。

致谢

作者要感谢LeeAnn Zarzabal进行的统计分析。

版权所有OAT。版权所有

相互竞争的利益

Morris博士是Spiriva (Boehringer-Ingelheim)发言人办公室的一员。希尔斯医生，波尔医生和汉娜医生没有利益冲突。

信息披露

本文所表达的观点是作者的观点，并不反映布鲁克陆军医疗中心、美国陆军医疗部门、美国陆军外科医生办公室、陆军部、空军部和国防部或美国政府的官方政策或立场。

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