肺功能测验的临床应用5(2008.4)

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、最大流速/容量曲线六、顺应性及气道阻力七、临床应用八、6分钟步行试验



一、呼吸生理(通气功能与换气功能)

(一)气体交换在两个地方进行

【外呼吸】

⒈环境气体→肺泡，形成PAO2，为通气功能(长距离气体运输)

⒉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

①气体弥散

②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。

⒊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

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°

左5cm,40-50°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)气管－支气管树分级终末呼吸单位传导气道(解剖死腔〕肺泡腔(呼吸区)气管主支气管支气管(软骨)细支气管(无软骨)肺泡小管肺泡囊终末细支气管呼吸性细支气管分级软骨肺泡终末细支气管平滑肌纤维肺泡肺泡毛细血管Kohn孔肺小静脉肺小动脉Ⅰ型肺细胞间质腔内皮细胞红细胞肺泡二、肺容积和肺气量〔LungvolumeandCapacity〕

㈠肺活量〔VC〕3.4-4.5L

㈡潮气容积〔TV〕

㈢补吸气容积〔IRV〕

㈣深吸气量〔IC〕2.3-3.0L

㈤补呼气容积〔ERV〕

㈥残气容积〔RV〕1.5-1.9L

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。

RV＝FRC－ERV

㈦功能残气量〔FRC〕2.6-3.4L

㈧肺总量TLC＝VC＋RV4.9-6.4L

1.功能残气及残气的意义⑴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。⑵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75％处，呼气末静息时肺活量在75％以内故其力是向外的;超过此限度，力是向内的。⑶FRC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。(4)肺气肿考核标准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〔%〕

无肺气肿轻度肺气肿中度肺气肿重度肺气肿*适用31-61岁者，17-31岁者RV/TLC%正常值为27±1.6%2.深吸气量〔IC〕因FEV1不能反映呼吸困难、运动或健康状态的变化；不能完全反映动态肺过度充气(DH)和支气管扩张剂疗效。近来有提出采用IC指标。FEV1反映呼气流速,IC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,动态FRC)变化,反映运动受限因素和运动耐力。IC改善与患者呼吸困难的改善及运动耐力提高显著相关。COPD发生呼气流速受限合并DH患者,静息IC可作为DH标记,是最正确的临床预测值。IC应用于评价肺减容术的中长期疗效。对过度充气患者测定RV更有必要。肺容积动变化态(IC,FRC,EILV,EELV)正常人与COPD患者运动试验3.肺容量的意义1.肺活量〔VC〕的大小与年龄、性别、身高、体重即体外表积及体位有关。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。2.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：①肺或胸廓扩张受限的疾病②肺组织受到损害的疾病③呼吸道阻塞的疾病，但影响不显著。4.肺容量与肺气量的评价肺容量间接评价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提供肺机械储藏。肺气量最重要三项TLC,FRC,RV。而RV/TLC,FRC/TLC在健康者非常近似。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。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。阻塞性通气功能障碍气流受限引起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

(一)用力肺活量(FVC)、肺活量(VC)(二)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。(三)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，只留中期两个局部25%—75%的容量与时间的关系以分析。

三、通气功能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，反映通气储藏。低于80％预计值视为异常。因而①胸廓畸形或呼吸肌损害，②呼吸道痉挛或局部阻塞，③肺组织损害等均可致MVV减低。MVV>120L肺气肿不可能存在；120L－40L者肺气肿难以肯定；<40L者，肯定有明显肺气肿。体力衰弱不能胜任MVV者可用FEV1×35或FEV1×40计算。

(四)最大主动通气(MVV)通气障碍分型评定

阻塞型限制型混合型通气测定FVCN或↓↓↓↓FEV%↓↓N或↑↓MMF↓↓N或↓↓MVV↓↓↓或N↓肺容量测定VCN或↓↓↓↓FRC↑↑↓↓不等TLCN或↑↓↓↓RV/TLC↑N或↑不等FEV1.0↓↓↓↓其他气速指数气道阻力↑↑正常↑气体分布〔氮清洗率〕↑正常↑

气促指数=MVV%预计值/VC预计值%(五)通气障碍分型(一)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。四、换气功能

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/血流比例V/Q肺泡死腔通气V/Q>静-动脉分流V/Q<正常通气/血流VDPaCO2－PeCO2VTPaCO2QsCcO2

－CaO2QTCcO2

－CvO2VA4.2L(R2.1,L2.1)Q5.0L(R2.5,L2.5)见于肺不张，ARDS见于COPD正常(三)VA/Q比例失调及其代偿反响1.有通气无灌注

V/Q∞3.灌注增加V/Q降低2.肺泡气表现为吸入气成分1.平滑肌周围PO2高,PCO2低,PH高,引起细支气管收缩,气流转移至正常气道2.因无血流,肺泡Ⅱ型细胞产生外表活性物质减少,使顺应性和通气量降低(肺泡收缩)1.无通气有灌注

V/Q02.肺泡气表现混合V血成分3.通气增加V/Q增加因肺泡低氧血症,供养肺泡的小动脉收缩,低氧性血管收缩A.肺泡死腔通气B.细支气管收缩代偿低氧高碳酸血症C.分流D.血管收缩代偿低氧血症五、最大流速-容量曲线〔MEFV,MFVL,F/V环〕1.形态,VT环与MFVL环关系2.PEF,V75,用力依赖局部,反映大气道和呼气用力的大小V50,V25非用力依赖局部,反映小气道功能(PEF,V75正常)(一)流速/容量环与肺量图比较1.单筒肺量计描记2.时间–容量,平均流速3.不如F/V环记录仪描记2.流速–容量,瞬时流速3.图形反映通气能力,通气储藏,通气受限类型,特别是运动过程(二)用力肺活量曲线与流速容量曲线比较

〔仿JohnsonBD，Chest1999；116：488-503.略作修改〕MVVvsextFVL不同呼吸模式:MVV在MFVL中位置(左)，是在高肺容量部位进行，EELV增加，于高弹性负荷状态下呼吸；同时在呼气早期需要一个大的呼气胸压以获取高流量，使呼吸功增加。反之，同一受试者进行心肺运动试验，最大运动时EELV降低，extFVL在MFVL中位置(右)是在肺胸压力容积曲线的最正确部位下进行，呼吸功低。(三)MVV与extFVL比较肺量图,F/V环,P/V环时间-容量，流速-容量压力-容量流速受阻部位流速受阻，MVV基线上移(四)肺功能图比较(Flow/Volume,FVC,FEV1,MVV)1.静态顺应性Cst是指在呼吸周期中气流暂时阻断所测的顺应性,代表

肺组织弹性

呼出潮气容积V

Cst＝

平台压Pp－Ppeep

正常值100ml/cmH2O左右。正常插管患者约50-70ml/cmH2O；

<25ml/cmH2O撤机不易成功。

机械通气显示为肺和胸的静态总顺应性(Cst)。

2.动态顺应性Cdyn是指呼吸周期中,气流未阻断,

通常在吸气之末或呼气之末气流降至零点同时

测定的压力值来计算顺应性，它包括

气道阻力和顺应性两个成分

潮气容积

Cdyn＝

峰压－Ppeep

正常值50－80ml/cmH2O

较Cst低10％－20％

六、顺应性及气道阻力静态顺应性〔压力/容积曲线P/V〕1.以FRC为基点，肺泡压力变化与肺容量变化的关系曲线。一个陡直段，二个平段，二个拐点。2.低位拐点(LIP)和高位拐点(UIP)。两点之间为陡直段，压力与容积呈线性关系。较小压力改变可引起较大潮气量变化。而在二个平段那么否，同等压力只引起较小容量变化。反之，需注意较小容量变化可引起较大的压力改变,易导致肺损伤。3.LIP反映陷闭肺泡扩张，是选择PEEP的参考，一般为8-12cmH2O。在LIP以下，肺循环阻力显著增加,一旦到达LIP后肺循环阻力下降。4.UIP那么反映胸肺的最大弹性扩张程度。机械通气时高压应低于UIP,如超过，易引起气压伤和抑制循环功能。UIP相当肺容量占肺总量的85%-90%和跨肺压35-50cmH2O的位置。机械通气时相当35cmH2O平台压,吸气末肺容积20ml/kg的水平。平台压35cmH2O为临界点。在应用PEEP时,特别是开放肺,高PEEP时,其与峰压之压差不能超过35cmH2O。3.气道阻力

压力差(cmH2O〕气道阻力Raw＝────────气流速度〔l/sec〕

正常值0,2–2.0cmH2O∙L-1∙s-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2－3cmH2O∙L-1∙sec-115cmH2O∙L-1∙sec-1脱机困难机械通气呼吸阻力监测七、临床应用

肺功能测定的临床应用1.内科系统疾病：呼吸系统疾病患者①呼吸功能的评价：肺功能损害程度、类型②呼吸困难原因的鉴别：阻塞型、限制型、混合型③疾病的诊断、鉴别诊断、病情评估、治疗反响和预后的判断2.外科手术方面的应用①MVV占预计值%≥70%手术无禁忌；69%～50%应严格考虑；49%～30%应尽量保守或防止；30%以下者禁忌②预计术后FEV1(PPO-FEV1)PPO-FEV1=术前FEV1[1–(S5.26)/100]PPO-FEV1<1L是预测术后并发症的最好指标。③通气储量百分比：[(MVV-VE)/MVV]×100%3.其他方面内科系统疾病(一)美国医学会肺功能不全分级标准〔2000年〕

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60～7951～59≤50FEV1≥正常低限60～7941～59≤40DLco≥正常低限60～7941～59≤40VO2/kg≥2520～2515～2015(二)COPD诊断

COPD肺功能分级(2004ATS/ERS)严重程度吸入支气管扩张剂后FEV1%predFEV1/FVC高危>0.7>80轻度≤

0.7>80中度≤

0.750-80重度≤

0.730-50极重度≤

0.7<30(三)COPD诊断

2006版?慢性阻塞性肺疾病全球建议(GOLD)?COPD病情严重程度分级(吸入支气管扩张剂后)

分级FEV1/FVC

FEV1%predⅠ级:轻度

0.7≥80Ⅱ级:中度0.750≤FEV1%pred80Ⅲ级:重度

0.730≤FEV1%pred50Ⅳ级:极重度0.7<30

或<50伴慢性呼吸衰竭(四)判断COPD新指标BODE指数的变量和记分方法(Celli,2004)

变量0分1分2分3分FEV1%预计值≥6550-6436-49≤356MWT(m)≥350250-349150-249≤149MMRC呼吸量表0-1234BMI21≤21注：⑴FEV1%预计值：根据ATS分级进行分类。⑵呼吸量表：0级：无明显呼吸困难〔剧烈活动除外〕；1级：当快走或上缓坡有气短；2级：由于呼吸困难比同龄人步行得慢，或者以自己的速度在平地上行走时需要停下来呼吸；3级：在平地上步行100m或数分钟后需要停下来呼吸；4级：明显的呼吸困难，不能离开住所或穿脱衣时出现气短。⑶BMI:kg/m2

(五)流速-容量曲线〔阻塞性、限制性〕限制性、阻塞性肺疾患流速容量曲线

(六)正常人与COPD患者,静息时与运动时的

负压呼气试验〔NEP〕正常人：NEP技术增加肺泡与开放气道之间压力梯度，导致呼气流量增加(A,B)。呼气流量受限者：施以NEP技术后，那么增加流量受限下游段的气道动态压缩，故呼气流量应无改变(C,D)。ABCD(七)COPD的肺功能诊断1.FEV1%pred,FEV1/FVC%2.Flow/Volumecurve3.RV,RV/TLC4.NEP5.IC,EELV,FRC6.BODE指数:①FEV1%pred②6MWT(m)

③MMRC呼吸量表④BMI

2007年ATS上,呼气流速受限(NEP)和动态肺过度充气(IC,EELV)在COPD肺功能评价上受到关注。肺气肿病理定义为终末细支气管远端的气腔永久性扩张，伴有肺泡壁破坏而没有明显纤维化，故FRC,RV,RV/TLC的测定很有必要。(八)上气道阻塞

上气道阻塞流速容量环的特征(九)反映大气道阻塞及呼吸肌肌力的指标Vmax75，Vpeak反映小气道病变的指标Vmax50，Vmax25〔Vmax75，Vpeak根本正常情况下〕

(十)气道反响性测定激发物来分

1.非特异性激发试验：吸入激发试验①组氨激发试验，②乙酰甲胆碱激发试验，③高渗盐水激发试验，④蒸馏水激发试验运动激发试验

CO2过度通气激发试验

2.特异性激发试验吸入方法来分应用的仪器来分判断指标来分：FEV1，PEF，Raw，sGaw，Rrs，IOS(R5)结果判断：FEV1较对照值下降≥20%为激发试验阳性

FEV1(对照值)－FEV1(吸药后最低值)×100%FEV1(对照值)

以PC20-FEV1(PD20-FEV1)表示支气管激发试验指标及阳性诊断标准

指标改变率(%)

FEV120%FEF25%～75%25%FEF50%25%PEFR20%sGaw35%Fres100%

(sGaw比气道传导率，Fres响应频率

IOS脉冲震荡)(十一)支气管扩张试验试验药物：β受体冲动剂的雾化剂吸入(舒喘灵等)评定指标：FEV1肺功能指标变化率(%)＝用药后肺功能值－用药前肺功能值×100%用药前肺功能值结果判断：FEV1变化率较用药前增加15%以上，且FEV1绝对值增加≥200ml，那么判断支气管扩张试验为阳性中华结核呼吸杂志2021.3,Vol.31(3)支气管舒张试验阳性FEV1增加≥12%,且FEV1绝对值增加≥200ml支气管扩张剂治疗前后F–V环,P–V环

F–Vloop，P–Vloop支气管扩张剂治疗前后(十二)呼吸困难的原因外科手术与肺功能

外科手术与肺功能需手术的患者

病史、体检、胸片、EKG

非胸部手术心肺或胸部手术

无危险因素危险因素功能检查、血气分析

吸烟FEV1>2LFEV1<2L

肥胖MVV>50%预计值MVV<50%预计值年龄>60岁FVC>50%预计值FVC<50%预计值心脏疾病PaCO2<45mmHgPaCO2>45mmHg

肺脏疾患胸廓畸形

肺功能检查,血气分析治疗

FEV1>1LFEV1<1LMVV>50%预计值MVV<50%预计值

PaCO2<45mmHgPaCO2>45mmHg

治疗

运动试验运动试验

AT>11*AT<11VO2max/Kg>20*VO2max/Kg<15*VO2max/kg>20VO2max/kg<15AT>11AT<11PVR<19#PVR>19#

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-1.min-1#单位5)

1.流程图2.预计术后FEV1(PPO-FEV1)PPO-FEV1=术前FEV1[1–(S5.26)/100]Kearney1994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-FEV1<1L是预测术后并发症的最好指标。右肺〔肺段数〕左肺〔肺段数〕上叶3上叶4中叶2下叶5下叶5

MVV－VE通气储量百分比＝×100%MVV1.93%以上：通气功能健全，胸部手术可以胜任。2.92%～87%：通气功能尚可，胸部手术可以考虑。3.86%～71%：通气功能不佳，胸部手术须慎重选择或尽量防止。4.70%～60%：通气功能严重损害，接近气急阈，胸部手术禁忌。3.通气储量百分比八、6分钟步行试验〔6MWT〕(一)试验方法简单,价格低廉,不需极量运动试验所需的试验室和仪器,可用于年老体弱步行困难者(二)6分钟步行试验具有平安性、可行性和可重复性。(三)6分钟步行距离与峰值VO2及峰值VO2预计值均有固定关系，且与心肺运动试验中最大功率明显相关。(四)6分钟步行试验预计峰值VO21.CahalinLP〔Chest1996；110：325-332〕报告有病症的心力衰竭患者其6分钟步行距离与峰值VO2关系，公式如下：PeakVO2=0.03×距离〔m〕2.CahalinL〔Chest1995；108：452-