肺功能测验的临床应用

肺功能测验的临床应用





广东省人民医院呼吸(hūxī)内科黄思贤共八十页

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(dòngmài)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分钟步行试验共八十页

一、呼吸生理(通气功能与换气功能)

㈠气体(qìtǐ)交换在两个地方进行（图1）

【外呼吸】

⒈环境气体(qìtǐ)→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

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㈡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(zuǒyòu),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共八十页二、肺容积和肺气量（LungvolumeandCapacity）

㈠肺活量（VC）

㈡潮气容积（TV）

㈢补吸气容积（IRV）

㈣深吸气量（IC）

㈤补呼气(hūqì)容积（ERV）

㈥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。

RV＝FRC－ERV

㈦功能残气量（FRC）

㈧肺总量TLC＝VC＋RV

（图3）

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Y(a－b)－(c＋e)×100

79.1%FRC+79.1%d+e=y%[(x+d)+(a-b)]–cFRC＝──────────-d79.1－Y

a=肺量计中充入的氧量（ml）b=重复呼吸7min后氧的吸收量（ml）c=重复呼吸7min后身体内排出的氮量为80mld=肺量计通路(tōnglù)的死腔容量（ml）e=肺量计中氧气的含氮量y=重复呼吸7min后肺量计中气体的氮浓度⒈密闭式氮稀释法（重复(chóngfù)呼吸7分钟）（见图4）共八十页⒉开放式氮稀释(xīshì)法（吸氧7分钟冲洗法）（图5）

％N2(终末)×呼出气(chūqì)容积FRC＝───────────％N2（肺泡气)共八十页⒊体描仪测定胸腔(xiōngqiāng)气容积

P1V1＝P2V2

PB×Vtg＝(PB－△PA）×（Vtg＋△VA）Vtg＝PB－△PA）×△VA／△PAVtg＝PB×△VA／△PA

在平静呼气末，胸腔内肺泡压等于(děngyú)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)共八十页

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(yǒuguān)。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：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。

共八十页⒉功能残气及残气的意义⑴保证呼、吸运动间歇进行(jìnxíng)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。共八十页P-V曲线胸廓(xiōngkuò)弹性和肺组织弹性的

平衡位置共八十页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(huànzhě)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。

共八十页4.肺气肿考核标准

表1阻塞性通气障碍(zhàngài)导致的肺气肿考核标准*

RV/TLC(%)肺泡氮浓度平均值（%）

无肺气肿<352.47轻度肺气肿36-454.43中度肺气肿46-556.15重度肺气肿>568.40*适用31-61岁者，17-31岁者RV/TLC%正常值为27±1.6%共八十页5.肺容量与肺气量(qìliàng)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.提供肺机械储备。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。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(qǐzhònɡ)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。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。共八十页正常(zhèngcháng)、限制性和阻塞性肺疾患肺容量特征示意图

共八十页三、通气功能㈠用力肺活量(FVC)、肺活量(VC)（见图8）㈡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(qìliú)受限。㈢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。共八十页

图8用力(yònglì)肺活量示意图

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图9最大主动(zhǔdòng)通气示意图

共八十页㈣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(chǔbèi)。低于80％预计值视为异常。因而①胸廓畸形或呼吸肌损害，②呼吸道痉挛或部分阻塞，③肺组织损害等均可致MVV减低。有作者指出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。

共八十页（五）通气障碍分型（见表3）

表3通气障碍分型评定

阻塞性限制性混合性

通气测定FVCN或↓↓↓↓FEV1.0%↓↓N或↑↓MMF↓↓N或↓↓MVV↓↓↓或N↓肺容量(róngliàng)测定VCN或↓↓↓↓FRC↑↑↓↓不等TLCN或↑↓↓↓RV/TLC↑N或↑不等FEV1.0↓↓↓↓其他气速指数<1.0>1.00.95-1.05气道阻力↑↑正常↑气体分布（氮清洗率）↑正常↑

共八十页(六)美国医学会肺功能不全分级(fēnjí)标准（2000年）表1.美国(měiɡuó)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≤40V̉O2/kg≥2520～2515～20

15共八十页四、换气功能

㈠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(jìshù)上的困难。

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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(yōudiǎn)，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）共八十页表4.DL与DL/VA之改变────────────────────────────────DL↓伴DL/VA↓(VA正常或↑)之原因:贫血(pínxuè)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────────────────────────────────共八十页(二)通气(tōngqì)/血流共八十页胸内压的区域性差异(chāyì)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(fèipào)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共八十页

1.气体(qìtǐ)分布、Ⅲ相斜率

图17气体(qìtǐ)分布

共八十页2.肺血流分布(fēnbù)Zone1不能使萎陷的血管开放,无血流通过,健康人不存在(cúnzài)Zone2血流取决跨壁压,PA增加,Pa减少,均可减少血流Zone3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,血流量增加共八十页

3.通气(tōngqì)/血流

V̉/Q̉=0.8共八十页

V̉/Q̉>0.8

VDPaCO2-PeCO2

VTPaCO2

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V̉/Q̉<0.8

QSCcO2-CaO2

QTCcO2-CvO2

共八十页通气(tōngqì)/血流比率

不同情况下V̉/Q̉与PO2-PCO2

A:其V̉/Q̉比率(bǐlǜ)0.8正常。B:其V̉/Q̉比率<0.8为静-动脉分流,见于肺不张,ARDS。C:其V̉/Q̉比率

0.8为死腔通气,见于肺气肿。共八十页五、无效腔测定(cèdìng)与

静-动脉分流测定(cèdìng)共八十页(一)无效腔测定⒈解剖死腔相当本人(běnrén)体重的磅数（公斤体重×2.2）。⒉生理死腔解剖死腔量＋肺泡死腔量

（PaCO2－PeCO2）VTVD=PaCO2

VDPaCO2-PeCO2

──=VT

PaCO2

正常值0.35左右共八十页(二)静-动脉分流(fēnliú)测定共八十页PO2-PCO2与V̉A/Q̉关系(guānxì)图PO2mmHg共八十页六、小气(xiǎoqi)道功能

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㈠最大流速容量(róngliàng)曲线（MEFV）（见图10）

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于高肺容量(róngliàng)（>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（<50％肺活量）的最大呼气流量，尽管呼吸肌用力，但到一定水平后，曲线变平坦即呼出的流量呈恒流量，达到相应流量极限值，曲线前段呼气流量与呼吸肌用力成正比，陡直上升;后段，随呼吸肌力增加，胸内压不断提高，但呼出流量不再增多，为非用力依赖部分。1.等容积压力流量(liúliàng)曲线（IVPF）（见图11）

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⒉等压点学说(xuéshuō)（EPP）（见图12）

Pavl=Ppl+Pst

。

在用力呼气过程中，驱动(qūdònɡ)气体从肺泡呼出的力为肺泡内压（Palv）。Palv等于胸内压（Ppl）与肺泡弹性回缩压（Pst）之和。在呼气过程中，需克服气流阻力，因而气道内压逐渐下降，直至降到与胸内压相等Pavl=Ppl，该点即为等压点。等压点--肺泡端称上游气道，Palv>Ppl，气道开放;等压点至口鼻端称下游气道，Ppl>Palv，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。Vmax＝Pel／Rus。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。75％VC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。

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㈡闭合气量(qìliàng)（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。

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闭合(bìhé)气量(CV),闭合(bìhé)容量(CC)

共八十页(三)动态(dòngtài)顺应性共八十页七、呼吸(hūxī)阻力与顺应性共八十页（一）气道阻力

压力差(cmH2O）气道阻力Raw＝────────────气流速度（l/sec）

正常值0,2–2.0cmH2O∙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(píngtái)压(cmH2O）气道阻力Raw＝────────────气流速度（l/sec）健康成人2－3cmH2O∙L-1∙sec-1（见图18）

15cmH2O∙L-1∙sec-1脱机困难

共八十页（二）静态(jìngtài)顺应性

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呼吸器官的顺应性曲线(qūxiàn)共八十页

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机械(jīxiè)通气时呼出潮气容积V静态顺应性Cst＝──────────平台压Pb－Ppeep正常值100ml/cmH2O左右插管患者约50-80ml/cmH2O<25ml/cmH2O撤机不易成功潮气容积动态顺应性Cdyn＝────────峰压－Ppeep正常值50－80ml/cmH2O，较Cst低10％－20％





共八十页(三)呼吸(hūxī)功

共八十页八、临床(línchuánɡ)应用

共八十页(一)判断(pànduàn)COPD新指标BODE指数的变量和记分方法(fāngfǎ)(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0-1234BMI

2≤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。共八十页(二)COPD诊断(zhěnduàn)COPD肺功能分级(2004ATS/ERS)严重(yánzhòng)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共八十页

(三)流速-容量(róngliàng)曲线与COPD

图13.限制性、阻塞性肺疾患流速(liúsù)容量曲线

共八十页(四)COPD患者与正常人

运动试验(shìyàn)肺容积动变化态共八十页(五)上气道阻塞(zǔsè)（见图14）

图14上气道阻塞流速容量(róngliàng)环的特征共八十页图15用力(yònglì)肺活量曲线与流速容量曲线

共八十页共八十页(六)反映大气道阻塞(zǔsè)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基本正常情况下）

共八十页(七)外科手术与肺功能(gōngnéng)

共八十页

外科手术与肺功能

1.流程图需手术的患者

病史、体检、胸片、EKG非胸部手术心肺或胸部手术

无危险(wēixiǎn)因素危险(wēixiǎn)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ml.kg-1.min-1#单位kPa.s/L(10dyn.s/cm5)

共八十页2.预计术后FEV1(PPO-FEV1)PPO-FEV1=术前FEV1

[1–(S

5.26)/100]Kearney1994年提出此公式是根据(gēnjù)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

共八十页(八)呼吸动力(dònglì)机制共八十页1.呼吸系统顺应性增加与减低(jiǎndī)

(P－V环变化)

P－Vloop呼吸系统(hūxīxìtǒnɡ)顺应性增加与减低

共八十页2.ARDS患者PEEP治疗前后(qiánhòu)Cdyn变化

(P－Vloop)

ARDS患者PEEP治疗(zhìliáo)前后Cdyn变化(P－Vloop)共八十页3.气道阻力(zǔlì)增加之F－V环，P－V环

F－Vloop，P－Vloop气道阻力(zǔlì)增加共八十页4.支气管扩张剂治疗(zhìliáo)前后F－V环,P－V环

F－Vloop，P－Vloop支气管扩张剂治疗(zhìliáo)前后共八十页九、6分钟步行(bùxíng)试验（6MWT）

1.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2.6分钟步行试验具有安全性、可行性和可重复性。3.6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(gōnglǜ)明显相关。4.6分钟步行试验预计峰值V̉O2

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6分钟步行试验预计(yùjì)峰值V̉O2

1.CahalinLP（Chest1996；110：325-332）报告有症状(zhèngzhuàng)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）+3.932.CahalinL（Chest1995；108：452-459）报告终末期肺疾患患者6分钟步行距离与峰值V̉O2关系:PeakVO2=0.006×距离（ft）+7.383.我院6MWT53例健康人,年龄19岁-65岁;男性27例,女性26例,PeakVO2/kg=0.06517×距离(m)-13.84共八十页

6MWT步行(bùxíng)距离与V̉O2的相关性共八十页

施行6分钟步行(bùxíng)试验的一般准则

1.试验环境,最好在室内进行,步行跑道最小直线(zhíxiàn)长度以25米为限,可以30米,每5米做一标记。标起点线,备掉转方向标志物。2.设备,Borg呼吸困难评分表、卷尺。3.试验准备和解释说明共八十页6MWT正常(zhèngcháng)参考值

1.EnrightPL等报告（1998年）健康男性117例,女性173例;年龄40岁-80岁;步行(bùxíng)距离中数男性576m,女性494m。老年人,肥胖者及矮者步行距离短。提出正常人参考方程式(约40%变异)。男性6MWD=7.57高(cm）-5.02年龄-1.76体重(kg)-309m女性6MWD=2.11高(cm）-2.29体重(kg)-5.78年龄+667m2.Trooster等1999年报告51例健康人,年龄50岁-85岁,6MWD平均值631m，男性＞女性84m。3.CooperCB等提出一般正常人放松步行速度约67