肺功能测验的临床应用.ppt

肺功能测验的临床应用 广东省人民医院 呼吸内科 黄思贤 一、呼吸生理 二、肺容积和肺气量 三、通气功能 四、换气功能 五、无效腔测定与静-动脉分流测定 六、小气道功能 七、呼吸阻力与顺应性 八、临床应用 九、6分钟步行试验 一、呼吸生理(通气功能与换气功能) 气体交换在两个地方进行（图1） 【外呼吸】 环境气体肺泡，形成PAO2，为通气功能(长距离气体运输) 肺泡和血液间气体交换，形成PaO2(短距离气体运输)为换气功能， 取决于 气体弥散 肺泡的气体分布与毛细血管的血流分布 和两者关系即通气/血流比率。 血液中气体运输(长距离运输) 【内呼吸】 体循环毛细血管血液和细胞线粒体之间 的气体交换形成PvO2。(短距离运输) 肺功能主要研究外呼吸 支气管树（图2） 1.气管: 长10-13cm, 直径18-25mm, 软骨部16-20个 2.支气管:分左右, 右1-2.5cm, 20-30度 左5cm, 40-50度 3.支气管树: 4.细支气管无软骨 5.共23级, 气管横截面积 5cm2, 肺泡横截面积 80m2 二、肺容积和肺气量（Lung volume and Capacity） 肺活量（VC） 潮气容积（TV） 补吸气容积（IRV） 深吸气量（IC） 补呼气容积（ERV） 残气容积（RV） RV是指在用力呼气之后， 肺内遗留的不能再呼出的气体容积。 RVFRCERV 功能残气量（FRC） 肺总量TLCVCRV （图3） Y(ab)(ce)100 79.1%FRC + 79.1%d +e = y%(x+d)+(a-b) c FRC - d 79.1Y a = 肺量计中充入的氧量（ml） b = 重复呼吸 7 min 后氧的吸 收量（ml） c = 重复呼吸7 min 后身体内 排出的氮量为80ml d = 肺量计通路的死腔容量（ml ） e = 肺量计中氧气的含氮量 y = 重复呼吸 7 min 后肺量计 中气体的氮浓度 密闭式氮稀释法（重复呼吸7分钟）（见图4） 开放式氮稀释法（吸氧7分钟冲洗法）（图5） N2(终末)呼出气容积 FRC N2（肺泡气) 体描仪测定胸腔气容积 P1V1P2V2 PBVtg(PBPA）（VtgVA） Vtg PBPA）VAPA VtgPBVAPA 在平静呼气末，胸腔内肺泡压等于大气压，胸腔内容积是平 静呼气末胸 腔气容积，即功能残气（Vtg）。其原理是根据 波义耳定律（图6 ) 肺容量的意义（见图7） 1.肺活量的大小与年龄、性别、身高、体重即体表面积及体 位有关。 衡量其是否正常应将实测值与预计值比较，如减低不超过 预计值的20应认为是正常、因为肺活量正常约有20的 变动。 肺活量只表示肺脏最大扩张和最大收缩的呼吸幅度，对通 气动力的意义较小。胸部疾病引起肺活量减低大致有三点 ： 肺或胸廓扩张受限的疾病 肺组织受到损害的疾病 呼吸道阻塞的疾病，但影响不显著。 功能残气及残气的意义 保证呼、吸运动间歇进行时，气体交换的连续性， 使PAO2相对稳定。 反映了胸廓弹性和肺组织弹性的平衡位置。此外， 胸廓弹性是双相的，向内与向外中间位置在肺活 量的60处，呼气末静息时肺活量在60以内故 其力是向外的;超过此限度，力是向内的。 (3)FRC大说明胸廓向外弹性大或肺组织向内弹性减弱, 多数为后者，如肺气肿肺弹性减弱。 FRC小提示胸壁向外弹性小或肺组织回缩力大。如 胸廓病变或肺纤维化等。 P-V曲线胸廓弹性和肺组织弹性的 平衡位置 3.深吸气量（IC） 因FEV1不能完全评估支气管扩张剂 疗效,近来有提出采用IC指标,前者反映 呼气流速,后者反映肺容积。二者结合可 更准确评估COPD患者支气管扩张剂疗效。 IC反映陷闭气量改变,运动前后IC差可说 明运动后呼气末肺容积（EELV)变化，反 映运动受限因素和运动耐力。IC改善0.3L 与患者呼吸困难的改善及运动耐力提高显 著相关。 4.肺气肿考核标准 表1 阻塞性通气障碍导致的肺气肿考核标准* RV/TLC(%) 肺泡氮浓度平均值（% ） 无肺气肿 56 8.40 *适用31-61岁者，17-31岁者RV/TLC% 正常值为271.6% 5.肺容量与肺气量的评价 v肺容量间接评价 1.弹性回缩力-最大呼气时提供气流的驱动压。 2.影响气流阻力-周围肺实质的弹性，牵拉气道开放，决定气道直径 。 弹性回缩力与气流阻力是相互依赖的。 3.提供肺机械储备。 v肺气量最重要三项即TLC,FRC,RV。而RV/TLC,FRC/TLC在健康者非常近 似。 v呼吸肌的强度力量与弹性回缩力量在决定肺容量和它的位置,边界起 重 要作用。 v限制性通气功能(胸壁,肺)障碍引起容量降低。VC,TLC,FRC或正 常。 1.肺限制性疾患VC减少主要是IC减少。 2.胸壁限制性疾患VC减少主要是ERV减少。 气流受限引起RV,FRC,TLC增加。 混合性通气功能障碍引起RV,TLC;或RV ,TLC正常。 正常、限制性和阻塞性肺疾患肺容量特征示意图 三、通气功能 用力肺活量(FVC)、肺活量(VC)（见图8） 时间肺活量 FEV1、FEV2、FEV3以及与FVC比率，以FEV1与FEV1/FVC%最为重要， FEV1/FVC不低于75%为正常， 阻塞性患者FEV1/FVC%及FEV1下降， 限制性患者FEV1/FVC%提前完成。 FEV1/FVC6(正常值70%-76%),如FEV1/FVC6及FEV1占预计值%二者均低于 正常值 可准确反映呼气性气流受限。 最大呼气中期流速MMEF(MMF) 将FVC曲线分为四等分，呼气开始1/4，因速度极快，不易掌握； 呼气末段1/4 因肺组织弹性减低，气道直径缩窄，呼气速度减低， 均以摒弃，只留中期两个部分25%75%的容量与时间的关系以分析 。 图8 用力肺活量示意图 图9 最大主动通气示意图 最大主动通气(MVV) （见图9） 单位时间内所能呼吸的最大气量，故测试者要以最快呼吸速度 和最深呼吸幅度连续呼吸15秒，所得呼出或吸入的气量乘4(或12秒 乘5)，即为每分钟的MVV，相当于负荷试验，属于动态的功能，其 正常取决于: 胸廓的完整及其弹性，气管的通畅，肺组织的弹性和呼吸肌的力量 。 代表通气能力，反映通气储备。低于80预计值视为异常。因而 胸廓畸形或呼吸肌损害， 呼吸道痉挛或部分阻塞， 肺组织损害等均可致MVV减低。 有作者指出MVV120L肺气肿不可能存在；120L40L者肺气肿难以 肯定；1.0 0.95-1.05 气道阻力 正常 气体分布（氮清洗率） 正常 (六)美国医学会肺功能不全分级标准（2000年） 表1. 美国医学会肺功能不全分级标准（2000年） 肺功能指标 一级 二级 三级 四级 （功能减损 （功能减损 （功能减损 （功能减损 0%9%） 10%25%） 26%50%） 51% 100%) FVC 正常低限 6079 5159 50 FEV1 正常低限 6079 4159 40 DLco 正常低限 6079 4159 40 VO2/kg 25 2025 1520 15 四、换气功能 肺弥散功能（转移因子） 肺弥散量（DL） 在肺泡与肺毛细血管之间当气体分压为1mmHg时，每分 钟 进入血液的气体量（ml）。 弥散障碍同时有气体分布不均及通气/灌注比率失调。 极 少是单一的生理异常。二氧化碳一般不存在弥散障碍，弥 散 障碍是指氧而言。 PAO2易测，PcO2存在技术上的困难。 临床上用一氧化碳（CO）来测，因为 CO与血红蛋白的结合力比O2大210倍，其次 血浆内不含CO，故具有一定优点，测定 DLCO后，再乘以1.23换算为DLO2。 CO 弥散过程包括膜弥散过程(DM),与血 红蛋白结合过程(Vc)。即反映肺弥散的物 理特性与化学特性。 弥散功能与肺泡容积（VA）改变有关， 但并非正比。 DLCO与DL/VA共同作为判断指标。（见表4） 表4. DL与DL/VA之改变 DL伴DL/VA(VA正常或)之原因: 贫血 肺气肿(VA) 肺血管减少 肺血管炎 DL伴DL/VA正常或(VA)的原因: 肺切除(通常DL/VA接近正常) 肺泡蛋白沉着症(偶尔DL的减少多于VA的减少) 肺纤维化如结节病 硬皮病 系统性红斑狼疮 石棉肺 组织细胞增生症X 间质性肺纤维化 慢性过敏性肺泡炎 (二)通气/血流 胸内压的区域性差异 吸气至功能残气位,上下肺组织 皆处于容积-压力曲线陡直段, 上下肺泡同时充气 残气位,胸腔上部呈负压,肺底部受重力 影响为正压,上肺区组织处于容积-压 力曲线陡直段,而下肺区则处于平坦段 ,吸气时上肺区肺泡先扩张充气 1. 气体分布、相斜率 图17 气体分布 2. 肺血流分布 Zone 1 不能使萎陷的血管 开放,无血流通过, 健康人不存在 Zone 2 血流取决跨壁压, PA增加,Pa减少,均 可减少血流 Zone 3 血流由Pa - Pv决定 ,跨壁压在接近肺底 部处增加,故血管充 分开放,血流阻力小 ,血流量增加 3. 通气/血流 V/Q = 0.8 V/Q 0.8 VD PaCO2-PeCO2 VT PaCO2 V/Q 75肺活量）呼气时最大呼气流量与胸内压呈正相关，呼出气流量 随呼吸肌用力增加而增多，属用力依赖部分。于低肺容量（Ppl，气 道开放;等压点至口鼻端称下游气道，PplPalv，气道倾向关闭。故上游气道最大呼气流量（ Vmax）与肺弹性回缩力（Pel）成正比，与上游段阻力（Rus）成反比。VmaxPelRus。故等 压点位置决定于Pst和气道阻力，二者均与肺容量有关。 健康者EPP处于较大气管，该处有软骨支持，管腔不易陷闭。75VC左右肺容量EPP处于肺叶支 气管，随呼气肺容积的减少，肺弹性回缩力渐减弱，EPP向外周小气道移动，因小气道管径小， 无软骨支撑，管壁顺应性大，易受压，因此达到EPP时，尽管增加呼吸肌力量，呼气流量不变， 即呼气流量受限。而下游段可出现气道动态压缩，口径更变小，阻力增大。低肺容积时，呼气 流量不受呼气力量的影响。COPD患者等压点近上游端，小气道处。 闭合气量（CV）： 小气道关闭时还能呼出的最大气量。 闭合容量（CC）： 小气道关闭时肺内尚存气量。 闭合气量(CV),闭合容量(CC) (三) 动态顺应性 七、呼吸阻力与顺应性 （一）气道阻力 压力差(cmH2O） 气道阻力Raw 气流速度（l/sec） 正常值 0,2 2.0 cmH2OL-1s-1 （压力差指肺泡内与气道通口间压力差） 机械通气时 峰压力平台压(cmH2O） 气道阻力Raw 气流速度（l/sec） 健康成人 23cmH2OL-1sec-1（见图18） 15cmH2OL-1sec-1脱机困难 （二）静态顺应性 呼吸器官的顺应性曲线 机械通气时 呼出潮气容积V 静态顺应性 Cst 平台压PbPpeep 正常值 100 ml/cmH2O左右 插管患者约 50-80 ml/cmH2O 2L FEV150%预计值 MVV60岁 FVC50%预计值 FVC45mmHg 肺脏疾患 胸廓畸形 肺功能检查,血气分析 治 疗 FEV11L FEV150%预计值 MVV45mmHg 治疗 运 动 试 验 运 动 试 验 AT11* AT20* VO2max/Kg20 VO2max/kg11 AT19# 预防措施 预防措施 手术 手术 高危手术 手术 考虑手术 不宜手术 *单位 ml.kg-1.min-1 #单位 kPa.s/L(10dyn.s/cm5) 2.预计术后FEV1(PPO-FEV1) PPO-FEV1 = 术前FEV11 (S 5.26)/100 Kearney 1994年提出此公式是根据全肺共19个肺段，每个肺段相 当 全肺的5.26%。S = 切除的支气管肺段数。 右全肺切除相当于减少术前FEV1的55%， 左全肺切除相当45%。 单个楔状切除相当1个支气管肺段即5.26%。 PPO-FEV13周或术后死亡的最好指标。 6.心力衰竭:左室功能不全的患者,若步行距离 少于300米,与步行距离至少450米者相比,其 死亡风险增加3.7倍，住院风险增加14倍。 7.心脏移植:充血性心衰病人一年死亡率与6分 钟步行试验的步行距离明显相关, 步行距离为小于300米、300-450米、大于 450米的病人其死亡率分别为57%、24%、8% 。 8.肺动脉高压 谢谢 谢谢 九. 运动心肺功能(CPET) 细胞呼吸(内呼吸)和肺呼吸(外呼吸)的气体运输机制。(见图21 ） 图21 心-肺-肌肉耦联 5.运动心肺功能在外科手术的应用 Older报告了60岁以上老年腹腔大手术患者187例，用运动无氧阈 时的摄氧量（AT），以11ml/kg.min-1（单位下同）和11为界对心力衰 竭分级，发现AT11者病死率为0.8%；11者病死率为4%，差异显著。 氧的供需在外科手术负荷