《Diagnostics》：Effect of the Measurement Interface on Maximal Expiratory Pressure During Voluntary Cough in Young Adults
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背景/目的：旨在确定在年轻大学生中进行自主咳嗽动作时，口含嘴（nozzle）与口鼻面罩（oronasal mask）在最大呼气压力（MEP）测量之间是否存在差异。方法：招募40名20~25岁大学生，包括20名男性和20名女性。在自主咳嗽动作中测量用力肺活量和M
背景/目的：旨在确定在年轻大学生中进行自主咳嗽动作时，口含嘴（nozzle）与口鼻面罩（oronasal mask）在最大呼气压力（MEP）测量之间是否存在差异。方法：招募40名20~25岁大学生，包括20名男性和20名女性。在自主咳嗽动作中测量用力肺活量和MEP。所有参与者均使用两种接口进行评估。用于测量自主咳嗽动作中MEP的接口顺序随机化，一旦顺序确定，评估分两天进行：一天使用口含嘴，另一天使用口鼻面罩。随后，要求参与者报告其对每种设备漏气和舒适度的感知。结果：在调整性别、呼气峰流量（PEF）和体重指数（BMI）后，接口对MEP无显著主效应（F(1,36) = 3.285；p = 0.078；η2p = 0.084）。接口与BMI之间存在显著交互作用（F(1,36) = 6.391；p = 0.016；η2p = 0.151）。性别和PEF与MEP显著相关（性别：F(1,36) = 16.698；p < 0.001；η2p = 0.317；PEF：F(1,36) = 8.985；p = 0.005；η2p = 0.200）。结论：在年轻人中，仅测量接口本身并未显著改变MEP。BMI与MEP之间的关系因所用接口而异，这由接口×BMI交互作用所证实；性别和PEF与MEP显著相关。
咳嗽在功能上是一种保护性气道清除机制，可清除痰液和支气管分泌物，并在防止下气道误吸异物方面发挥关键作用。尽管咳嗽被定义为一种反射，但也可被自主触发，因而成为维持气道通畅的重要治疗工具。在此背景下，咳嗽监测至关重要，尤其是在病理情况下。目前的研究方向之一是对咳嗽进行准确测量以及对影响咳嗽任一阶段的障碍进行潜在诊断，这些步骤将导致治疗方法的改变或补充。对于物理治疗师而言，咳嗽是支持黏液纤毛清除进而维持气道通畅的最广泛使用的策略之一。在此背景下，咳嗽已成为旨在诊断呼吸障碍的临床评分的一部分。咳嗽受多种相互作用因素影响，包括吸气量、声门功能、呼气肌力产生和呼气流速。然而，呼吸肌力量不足可能导致呼气压力降低，从而损害咳嗽机制。因此，准确评估呼吸肌力量可能对后续治疗干预产生直接影响。在肺功能实验室中，有几种间接方法可用于评估和/或测量咳嗽强度，包括使用峰值流量计测量峰值咳嗽流量、自主咳嗽动作中的胃内压、最大充气容量，以及最常用的最大呼气压力（MEP）。MEP已被描述为咳嗽强度的敏感且合适的指标。此外，它被认为是一种易于获取的测试，可对呼气肌力量进行全面评估。另一方面，在年轻且表面健康的人群中评估自主咳嗽动作，可以最大限度减少年龄相关呼吸、神经肌肉或肺部变化的潜在影响，从而在相对均一的生理条件下确定接口的影响。传统上，MEP使用连接至无液压力计或体积描记仪的口含嘴进行测量。然而，口鼻面罩已成为该评估的一种潜在替代接口。既往研究报告了这些接口之间在漏气方面的差异，使用口含嘴时观察到的漏气较少。然而，现有证据主要集中在呼吸压力测量或漏气方面，关于测量接口是否影响自主咳嗽动作期间获得的MEP值的证据有限。特别是，口鼻面罩——通过允许参与者在不在口中放置口含嘴的情况下执行咳嗽动作——是否可能改变动作期间产生的压力，目前仍不清楚。这代表了一个重要的方法学空白，因为评估期间使用的接口可能影响MEP测量的幅度和可重复性。基于这一知识空白，研究人员假设在自主咳嗽动作期间使用口鼻面罩相比使用口含嘴会产生更高的MEP值，因为面罩可能允许更自然的咳嗽模式并减少对动作口腔阶段的潜在干扰。因此，本研究旨在确定在年轻大学生中，自主咳嗽动作期间获得的MEP值是否因所使用的测量接口（口含嘴 vs. 口鼻面罩）而异。研究人员在智利塔尔卡毛莱天主教大学运动机能学系肺功能实验室开展了一项纵向重复测量研究，并与智利天主教大学临床医院神经发育单元神经肌肉疾病项目合作。MEP由经过认证的评估员（智利圣地亚哥卫生部认证）使用体容积描记仪（Platinum Elite DL?，St. Paul, MN, USA）在自主咳嗽动作期间测量。该体容积描记仪具有集成的呼吸压力测量模块；需要强调的是，它被认为是呼吸功能评估领域的金标准。自主咳嗽动作期间获得的MEP使用口含嘴和口鼻面罩进行比较（图1）。为评估与操作相关的主观条件，使用了主观感知问卷。主要研究变量确定为使用口含嘴和口鼻面罩进行自主咳嗽动作所产生的MEP。次要指标包括漏气感知和接口舒适度。目标人群为2025年毛莱天主教大学注册的4839名本科生。所需样本量使用标准有限总体公式估算，假设最大异质性（50%）、15%误差范围和95%置信水平。在这些参数下，计算出的最小样本量为42名参与者。由于招募期间参与者的可用性和合格性，最终样本包括40名本科生，其中20名男性和20名女性。所有参与者在入组前均需阅读并签署知情同意书。纳入标准为：（i）参与者年龄在20~25岁范围；（ii）第一秒用力呼气容积（FEV1）和用力肺活量25%~75%时的用力呼气流速（FEF25~75）≥预测值的80%；（iii）体重指数（BMI）在18.5~29.9 kg/m2之间。排除标准为：（i）胸廓结构异常；（ii）当前吸烟者、既往吸烟者和偶尔吸烟者；（iii）急性呼吸道感染；（iv）慢性呼吸疾病；或（v）难以理解和/或执行动作。该研究经毛莱天主教大学科学伦理委员会批准（决议法案第23/2025号）。招募过程于2025年3月至6月进行，首先在毛莱天主教大学学生健康部进行研究介绍。此外，联系了大学各学术项目的学生会；随后为表示有兴趣参与的项目举行了介绍会。简短而言，参与者将呼吸速度描记器置于口中，以潮气量呼吸五个呼吸周期。然后指示其进行最大吸气，随后进行最大用力呼气。使用鼻夹，并按照现行规范提供标准化口头鼓励。根据现行指南（ATS/ERS, 2019）从至少三次可接受且可重复的尝试中选择最佳动作。所有参与者均使用两种接口进行评估。首先，使用在线Research Randomizer软件对用于测量自主咳嗽动作中MEP的接口顺序——口含嘴或口鼻面罩——进行随机化，每种接口评估之间间隔24小时。其次，参与者取坐位，放置相应接口：口含嘴置于口中，口鼻面罩覆盖鼻和口（图2）。第三，在自主咳嗽动作期间测量MEP。指示参与者以潮气量呼吸五个呼吸周期。随后指示其进行最大吸气。然后封闭呼吸速度描记器，之后指示参与者执行咳嗽用力，每次尝试之间允许休息一分钟。在评估开始前，每位参与者有机会使用相应接口进行练习尝试，目的是澄清任何问题并强化测量方案。根据现行指南（ATS/ERS, 2002）从至少三次可接受且可重复的尝试中选择最佳动作。当参与者按照指定方案以技术适当的方式执行动作时，即定义为可接受动作：坐位、吸气至肺总量（TLC）、最大呼气用力、正确接口定位以及执行自主咳嗽动作。关于可重复性，一旦满足可接受性标准，从三次自主咳嗽动作中记录显示彼此间变异小于5%的最高值。接口包括：（i）口含嘴（MedGraphics Elite Platinum体积描记仪；橡胶，直径25 mm，长50 mm，近端有80 mm口腔密封——参与者连接于此——远端连接至体积描记仪的呼吸速度描记器）；和（ii）口鼻面罩（Hans Rudolph 6450系列V2，5号/大号），由医用级硅胶制成，具有解剖学轮廓的面部密封、集成下巴托和五点头带固定系统。面罩连接至体积描记仪的呼吸速度描记器。为评估操作期间的漏气和舒适度，使用以下方法。为确定感知漏气，直接询问参与者："您是否感知到口含嘴漏气（是/否）？"回答以二分法（是/否）记录。为评估感知舒适度，使用五点Likert型量表，回答选项为：非常不舒适、不舒适、有些不适、舒适和非常舒适。最后需要指出，该量表为本研究专门开发，尚未经过正式验证。统计分析使用IBM SPSS Statistics 25版进行。连续变量以均值±标准差（SD）表示，分类变量以绝对频率和相对频率表示。连续变量的分布使用Shapiro–Wilk检验评估。为比较性别间的基线变量，根据数据分布使用Student t检验或Mann–Whitney U检验。为评估测量接口对自主咳嗽动作中MEP的影响，进行重复测量协方差分析（ANCOVA），以测量接口（口含嘴 vs. 口鼻面罩）作为受试者内因素，性别作为受试者间因素，呼气峰流量（PEF）和体重指数（BMI）作为协变量。评估接口、性别、PEF和BMI的主效应，以及接口×性别、接口×PEF和接口×BMI的交互项。由于受试者内因素包含两个水平，球形假设不适用。从ANCOVA模型获得估计边际均值及95%置信区间。使用偏eta方（η2p）作为效应量指标，值0.01、0.06和0.14分别解释为小、中和大效应。为进一步表征显著的接口×BMI交互作用，对每种测量接口分别进行多元线性回归模型，以MEP为因变量，性别、PEF和BMI为自变量。对于感知漏气的次要分析，使用McNemar检验比较接口间的配对分类回答。对于接口舒适度分析，数据以中位数和百分比表示；此外，统计分析根据数据分布使用配对样本Student t检验或Wilcoxon检验。所有统计检验均为双侧，统计显著性设定为p < 0.05。共有40名参与者完成了研究方案，包括20名男性和20名女性。人体测量学和肺功能特征见表1。男性体重、身高、BMI、用力肺活量（FVC）、第一秒用力呼气容积（FEV1）、用力肺活量25%~75%之间的用力呼气流速（FEF25~75）和PEF值均高于女性，而年龄无显著差异。自主咳嗽动作期间测量的MEP描述性分析值为口含嘴82.58 ± 40.83 cmH2O vs. 口鼻面罩112.20 ± 38.20 cmH2O（95%置信区间 = ?41.05至?18.10）。对于男性，口含嘴和口鼻面罩获得的值分别为97.67 ± 40.50 cmH2O vs. 129.90 ± 40.18 cmH2O（95%置信区间 = ?45.84至?18.60）。对于女性，口含嘴和口鼻面罩的相应值分别为69.00 ± 37.10和96.20 ± 28.83 cmH2O（95%置信区间 = ?48.44至?5.963）。进行重复测量ANCOVA以检验测量接口对MEP的影响，性别作为受试者间因素，PEF和BMI作为协变量。接口主效应无统计学显著性，F(1,36) = 3.285，p = 0.078，偏η2 = 0.084。观察到性别显著主效应，F(1,36) = 16.698，p < 0.001，偏η2 = 0.317，而PEF和BMI的主效应分别为F(1,36) = 8.985，p = 0.005，偏η2 = 0.200和F(1,36) = 0.286，p = 0.596，偏η2 = 0.008（表2）。接口与性别之间无显著交互作用，F(1,36) = 0.010，p = 0.920，偏η2 < 0.001，接口与PEF之间也无显著交互作用，F(1,36) = 0.581，p = 0.451，偏η2 = 0.016。相反，观察到显著的接口×BMI交互作用，F(1,36) = 6.391，p = 0.016，偏η2 = 0.151，表明BMI与MEP之间的关联因测量接口而异（表2）。在考虑性别、PEF和BMI后，调整估计边际均值口鼻面罩接口为125.575，口含嘴接口为97.475。调整后接口间平均差异为28.100（95% CI：17.378–38.822；p < 0.001）。为进一步表征显著的接口×BMI交互作用，对每种接口分别进行多元线性回归模型，包括PEF、性别和BMI作为预测变量。口含嘴模型具有统计学显著性，F(3,36) = 12.244，p < 0.001，R2 = 0.505，调整R2 = 0.464。PEF与MEP正相关（B = 8.927，β = 0.403，p = 0.010），性别也与MEP显著相关（B = ?42.098，β = ?0.463，p = 0.003）。BMI与MEP之间的关联为负但未达到统计学显著性（B = ?4.775，β = ?0.215，p = 0.104）（表3）。口鼻面罩模型也具有统计学显著性，F(3,36) = 17.136，p < 0.001，R2 = 0.588，调整R2 = 0.554。PEF与MEP正相关（B = 6.443，β = 0.316，p = 0.026），性别与MEP显著相关（B = ?40.789，β = ?0.487，p = 0.001）。BMI与MEP正相关，尽管该关联未达到统计学显著性（B = 2.389，β = 0.117，p = 0.327）。因此，BMI斜率在两个接口之间方向相反（表3）。McNemar检验显示，女性中口鼻面罩与口含嘴之间的漏气存在统计学显著差异，而男性中无显著差异。在女性中（n = 20），18名参与者报告使用口鼻面罩时漏气但使用口含嘴时不漏气，而2名参与者报告相反模式。该差异具有统计学显著性（双侧精确McNemar检验，p = 0.0004）。在男性中（n = 20），12名参与者报告使用口鼻面罩时漏气但使用口含嘴时不漏气，而8名参与者报告相反模式；该差异无统计学显著性（p = 0.503）。这些发现表明，女性中两种接口之间的漏气存在显著差异，而男性中未观察到统计学显著差异（表4）。两种接口之间的舒适度评分存在显著差异（双侧Wilcoxon符号秩检验，W = 60.5，p = 0.003）。口鼻面罩的中位评分为1（舒适），口含嘴为2（有些不适），表明口鼻面罩的感知舒适度更高。21名参与者报告对口鼻面罩的舒适度评分更有利，而5名参与者报告对口含嘴的评分更有利，14名参与者报告两种接口的评分相同。所有五个类别回答的完整分布见表5。本研究旨在确定在自主咳嗽动作期间测量MEP时，口含嘴与口鼻面罩之间是否存在差异。主要发现如下：（i）在调整性别、PEF和BMI后，测量接口对MEP未显示统计学显著主效应；（ii）观察到接口与BMI之间存在显著交互作用；（iii）性别和PEF与MEP显示显著关联。接口与BMI之间的显著交互作用表明，身体成分与呼气压力之间的关系可能因用于测量的接口而异。值得注意的是，接口与性别之间或接口与PEF之间未观察到显著交互作用，表明测量接口与MEP的关联未被这些变量显著改变。一个值得注意的结果是接口与BMI之间的显著交互作用（p = 0.016，偏η2 = 0.151），表明BMI与MEP之间的关联因测量接口而异（表2）。将自主咳嗽动作期间的MEP测量与所用特定接口联系起来的信息有限。然而，Singh等人评估了在BMI >25 kg/m2的麻醉肥胖患者中鼻面罩通气与标准口鼻面罩通气的疗效。其主要结论是，在麻醉肥胖患者中鼻面罩通气比传统口鼻面罩通气更有效。面部和身体特征可影响漏气和接口密封效能；BMI较高的个体可能具有促进口鼻面罩更大漏气的特征。尽管本研究的评估涉及测量自主咳嗽动作期间的MEP——意味着不同的呼吸力学——但值得强调可能解释这种关系的方法学方面：（i）咳嗽的运动模式，因为口鼻面罩可能允许比完全置于口中的口含嘴更自然的咳嗽；（ii）接口和施加的压力，因为口鼻面罩配备硅胶密封和头带系统——这些特征可能增强了接口效能，无论参与者的面部特征如何。获得的另一个结果是性别、PEF与自主咳嗽动作产生的MEP之间的显著关联（表3）；因此，两者都是预测因子/相关因素，且接口与性别之间以及接口与PEF之间无交互作用。这意味着它们与MEP的关联不显著依赖于接口。性别相关差异已在气道管腔面积、肺大小、胸廓构型和肌力方面有所记录。具体而言，Lista-Paz等人（2023）报告女性MEP值为142 cmH2O，男性为195 cmH2O。类似地，Khanduri等人观察到男性MEP值（86.37 ± 26.96 cmH2O）显著高于女性（56.04 ± 18.29 cmH2O；p = 0.001）。考虑到用力呼气依赖于腹部和内侧肋间肌，这一点尤其相关。因此，当这些肌肉接近其最佳力量产生能力运作时，PEF可增加， consequently咳嗽强度可能改善。这些论点与本研究中观察到的PEF与性别之间的关联一致（表3）。另一个发现是漏气的存在，在总样本和女性中，口鼻面罩的漏气显著大于口含嘴。在这方面，Fiore等人（2004）确定使用口鼻面罩评估MEP导致60%的受评估患者漏气。漏气主要发生在鼻基部，即使在优化口鼻面罩与患者面部的贴合后仍持续存在。这些发现与本研究中女性参与者观察到的结果一致，其中18人（McNemar = 12.80；p = 0.0004）报告使用口鼻面罩时漏气。这一发现强调需要进一步优化该接口，特别是考虑到它产生了描述性更高的MEP值。在此背景下，下一步将是改进固定机制，以尽可能接近真实的最大努力。未发现分析参与者关于MEP评估与所用接口相关的主观感知的研究。这是一个重要考虑因素，因为此类信息提供了关于测量程序的主观反馈，允许识别与每种接口相关的潜在局限性和/或优势。在本研究中，要求参与者对口含嘴和口鼻面罩的舒适度进行评分。男性和女性均将口鼻面罩的使用评为"舒适"。相反，男性将口含嘴评为"有些不适"，而女性——与其对口鼻面罩的感知一致——将其评为"舒适"。本研究的局限性包括：（i）缺乏客观量化任何设备压力泄漏的仪器；（ii）尽管口鼻面罩有外部固定机制，参与者仍感知到漏气，这是由于测量期间产生的高正压，表明需要进一步研究以改进面罩支撑系统；（iii）样本量相对较小。未来研究应考虑将研究扩展到整个生命周期的其他年龄组，以及呼气压肌力降低的呼吸和神经肌肉疾病个体。在年轻人中，描述性分析显示自主咳嗽动作期间使用口鼻面罩相比口含嘴获得更高的MEP值。在调整性别、PEF和BMI协变量后，测量接口对自主咳嗽动作期间的PEM未显示统计学显著主效应。然而，测量接口与BMI之间的显著交互作用表明，BMI与MEP之间的关系可能因所用接口而异。性别和PEF与PEM显著相关，而接口与性别之间或接口与PEF之间未观察到显著交互作用。这些发现强调了在评估自主咳嗽动作期间的MEP时考虑接口特征、身体成分和参与者相关因素的重要性。未来需要进行纳入接口漏气客观测量和更大、更多样化样本的研究，以阐明测量接口对MEP的影响。
