肺功能測驗的臨床應(yīng)用

1、肺功能測驗的臨床應(yīng)用肺功能測驗的臨床應(yīng)用 廣東省人民醫(yī)院廣東省人民醫(yī)院呼吸內(nèi)科呼吸內(nèi)科黃思賢黃思賢王首紅王首紅 一、呼吸生理一、呼吸生理 二、肺容量二、肺容量 三、通氣功能三、通氣功能 四、換氣功能四、換氣功能 五、小氣道功能五、小氣道功能 六、氣體分布六、氣體分布 七、外科手術(shù)與肺功能七、外科手術(shù)與肺功能 八、呼吸動力機(jī)制八、呼吸動力機(jī)制 九、運(yùn)動心肺功能測驗九、運(yùn)動心肺功能測驗 一、呼吸生理一、呼吸生理( (通氣功能與換氣功能通氣功能與換氣功能) ) 氣體交換在兩個地方進(jìn)行（圖氣體交換在兩個地方進(jìn)行（圖1 1） 【外呼吸外呼吸】 環(huán)境氣體肺泡，形成PAO2，為通氣功能(長距離氣體運(yùn)輸) 肺

2、泡和血液間氣體交換，形成PaO2(短距離氣體運(yùn)輸)為換氣功能， 取決于 氣體彌散 肺泡的氣體分布與毛細(xì)血管的血流分布 和兩者關(guān)系即通氣/血流比率。 血液中氣體運(yùn)輸(長距離運(yùn)輸) 【內(nèi)呼吸內(nèi)呼吸】 體循環(huán)毛細(xì)血管血液和細(xì)胞線粒體之間 的氣體交換形成PvO2。(短距離運(yùn)輸) 肺功能主要研究肺功能主要研究外呼吸外呼吸 支氣管樹（圖支氣管樹（圖2 2） 二、肺容積和肺氣量（二、肺容積和肺氣量（Lung volume and CapacityLung volume and Capacity） 肺活量（肺活量（VCVC） 潮氣容積（潮氣容積（TVTV） 補(bǔ)吸氣容積（補(bǔ)吸氣容積（IRVIRV） 深吸氣量（深

3、吸氣量（ICIC） 補(bǔ)呼氣容積（補(bǔ)呼氣容積（ERVERV） 殘氣容積（殘氣容積（RVRV） RV是指在用力呼氣之后， 肺內(nèi)遺留的不能再呼出的氣體容積。 RVFRCERV 功能殘氣量（功能殘氣量（FRCFRC） 肺總量肺總量TLCTLCVCVCRVRV （圖（圖3 3） Y(aY(ab)b)(c(ce)e)100100 79.1%FRC + 79.1%d +e = y%(x+d)+(a-b) c FRC79.1%FRC + 79.1%d +e = y%(x+d)+(a-b) c FRC - d - d 79.1 79.1Y Y a = a = 肺量計中充入的氧量（肺量計中充入的氧量（mlml）

4、b = b = 重復(fù)呼吸重復(fù)呼吸 7 min 7 min 后氧的吸后氧的吸 收量（收量（mlml） c = c = 重復(fù)呼吸重復(fù)呼吸7 min7 min后身體內(nèi)后身體內(nèi) 排出的氮量為排出的氮量為8080mlml d = d = 肺量計通路的死腔容量（肺量計通路的死腔容量（mlml） e = e = 肺量計中氧氣的含氮量肺量計中氧氣的含氮量 y = y = 重復(fù)呼吸重復(fù)呼吸 7 min7 min后肺量計后肺量計 中氣體的氮濃度中氣體的氮濃度 密閉式氮稀釋法密閉式氮稀釋法（重復(fù)呼吸7分鐘）（見圖4） 開放式氮稀釋法開放式氮稀釋法（吸氧7分鐘沖洗法）（圖5） N2(終末)呼出氣容積 FRC N2（肺

5、泡氣) 體描儀測定胸腔氣容積體描儀測定胸腔氣容積 P P1 1V V1 1P P2 2V V2 2 P PB BVtgVtg(P(PB BP PA A）（VtgVtgV VA A） VtgVtg P PB BP PA A）V VA AP PA A VtgPBVAPA 在平靜呼氣末，胸腔內(nèi)肺泡壓等于大氣壓，胸腔內(nèi)容積是平 靜呼氣末胸 腔氣容積，即功能殘氣（Vtg）。其原理是根據(jù) 波義耳定律（圖6 ) 肺容量的意義（見圖肺容量的意義（見圖7 7） 1.1.肺活量的大小與年齡、性別、身高、體重即體表面積及體肺活量的大小與年齡、性別、身高、體重即體表面積及體 位有關(guān)位有關(guān)。 衡量其是否正常應(yīng)將實測值與

6、預(yù)計值比較，如減低不超過 預(yù)計值的20應(yīng)認(rèn)為是正常、因為肺活量正常約有20的 變動。 肺活量只表示肺臟最大擴(kuò)張和最大收縮的呼吸幅度，對通 氣動力的意義較小。胸部疾病引起肺活量減低大致有三點： 肺或胸廓擴(kuò)張受限的疾病 肺組織受到損害的疾病 呼吸道阻塞的疾病，但影響不顯著。 功能殘氣及殘氣的意義功能殘氣及殘氣的意義 保證呼、吸運(yùn)動間歇進(jìn)行時，氣體交換的連續(xù)性，保證呼、吸運(yùn)動間歇進(jìn)行時，氣體交換的連續(xù)性， 使使P PA AO O2 2相對穩(wěn)定。相對穩(wěn)定。 反映了胸廓彈性和肺組織彈性的反映了胸廓彈性和肺組織彈性的平衡位置平衡位置。此外，。此外， 胸廓彈性是雙相的，向內(nèi)與向外中間位置在肺活胸廓彈性是雙相

7、的，向內(nèi)與向外中間位置在肺活 量的量的6060處，呼氣末靜息時肺活量在處，呼氣末靜息時肺活量在6060以內(nèi)故以內(nèi)故 其力是向外的其力是向外的; ; 超過此限度，力是向內(nèi)的。超過此限度，力是向內(nèi)的。 (3)FRC(3)FRC大說明胸廓向外彈性大或肺組織向內(nèi)彈性減弱大說明胸廓向外彈性大或肺組織向內(nèi)彈性減弱, , 多數(shù)為后者，如肺氣腫肺彈性減弱。多數(shù)為后者，如肺氣腫肺彈性減弱。 FRCFRC小提示胸壁向外彈性小或肺組織回縮力大。如小提示胸壁向外彈性小或肺組織回縮力大。如 胸廓病變或肺纖維化等。胸廓病變或肺纖維化等。 3.3.肺氣腫考核標(biāo)準(zhǔn)肺氣腫考核標(biāo)準(zhǔn) 表1 阻塞性通氣障礙導(dǎo)致的肺氣腫考核標(biāo)準(zhǔn)* R

8、V/TLC(%) 肺泡氮濃度平均值（%） 無肺氣腫 56 8.40 *適用31-61歲者，17-31歲者RV/TLC% 正常值為271.6% 4.4.肺容量與肺氣量的評價肺容量與肺氣量的評價 v肺容量間接評價 1.彈性回縮力-最大呼氣時提供氣流的驅(qū)動壓。 2.影響氣流阻力-周圍肺實質(zhì)的彈性，牽拉氣道開放，決定氣道直徑。 彈性回縮力與氣流阻力是相互依賴的。 3.提供肺機(jī)械儲備。 v肺氣量最重要三項即TLC,FRC,RV。而RV/TLC,FRC/TLC在健康者非常近 似。 v呼吸肌的強(qiáng)度力量與彈性回縮力量在決定肺容量和它的位置 邊界起重要 作用。 v限制性通氣功能(胸壁，肺)障礙引起容量降低。VC

9、,TLC,FRC或正常。 1.肺限制性疾患VC減少主要是IC減少。 2.胸壁限制性疾患VC減少主要是ERV減少。 氣流受限引起RV,FRC,TLC增加。 混合性通氣功能障礙引起RV,TLC;或RV ,TLC正常。 三、通氣功能三、通氣功能 用力肺活量用力肺活量(FVC)(FVC)、肺活量、肺活量(VC)(VC)（見圖（見圖8 8） 時間肺活量時間肺活量 FEV1、FEV2、FEV3以及與FVC比率，以FEV1與FEV1/FVC%最為重要， FEV1/FVC不低于75%為正常， 阻塞性患者FEV1/FVC%及FEV1下降， 限制性患者FEV1/FVC%提前完成。 最大呼氣中期流速最大呼氣中期流速

10、MMEF(MMF) MMEF(MMF) 將FVC曲線分為四等分，呼氣開始1/4，因速度極快，不易掌握； 呼氣末段1/4 因肺組織彈性減低，氣道直徑縮窄，呼氣速度減低， 均以摒棄，只留中期兩個部分25%75%的容量與時間的關(guān)系以分析。 圖8 用力肺活量示意圖 圖9 最大主動通氣示意圖 最大主動通氣最大主動通氣(MVV) (MVV) （見圖（見圖9 9） 單位時間內(nèi)所能呼吸的最大氣量，故測試者要以最快呼吸速度 和最深呼吸幅度連續(xù)呼吸15秒，所得呼出或吸入的氣量乘4(或12秒 乘5)，即為每分鐘的 MVV，相當(dāng)于負(fù)荷試驗，屬于動態(tài)的功能，其 正常取決于: 胸廓的完整及其彈性，氣管的通暢，肺組織的彈性

11、和呼吸肌的力量。 代表通氣能力，反映通氣儲備。低于80預(yù)計值視為異常。因而 胸廓畸形或呼吸肌損害， 呼吸道痙攣或部分阻塞， 肺組織損害等均可致MVV減低。 有作者指出MVV120L肺氣腫不可能存在；120L40L者肺氣腫難以肯 定；40L者，肯定有明顯肺氣腫。體力衰弱不能勝任MVV者可用 FEV135或FEV140計算。 無效腔測定無效腔測定 解剖死腔解剖死腔 相當(dāng)本人體重的磅數(shù)（公斤體重2.2）。 生理死腔生理死腔 解剖死腔量肺泡死腔量 （PaCO2PeCO2）VT VD = PaCO2 VD PaCO2-PeCO2 = VT PaCO2 正常值0.35左右 （六）（六） 通氣障礙分型通氣障

12、礙分型 （見表（見表3 3） 表表3 3 通氣障礙分型評定通氣障礙分型評定 阻塞性阻塞性 限制性限制性 混合性混合性 通氣測定通氣測定 FVC N FVC N或或 FEVFEV1.0 1.0% N % N或或 MMF N MMF N或或 MVV MVV 或或N N 肺容量測定肺容量測定 VC N VC N或或 FRC FRC 不等不等 TLC N TLC N或或 RV/TLC N RV/TLC N或或 不等不等 FEVFEV1.0 1.0 其他其他 氣速指數(shù)氣速指數(shù) 1.0 0.95-1.051.0 0.95-1.05 氣道阻力氣道阻力 正常正常 氣體分布（氮清洗率）氣體分布（氮清洗率） 正常

13、正常 四、換氣功能四、換氣功能 肺彌散功能（轉(zhuǎn)移因子）肺彌散功能（轉(zhuǎn)移因子） 肺彌散量（肺彌散量（DLDL） 在肺泡與肺毛細(xì)血管之間當(dāng)氣體分壓為1mmHg時，每分鐘 進(jìn)入血液的氣體量（ml）。 彌散障礙同時有氣體分布不均及通氣/灌注比率失調(diào)。 極 少是單一的生理異常。二氧化碳一般不存在彌散障礙，彌散 障礙是指氧而言。 PAO2易測，PcO2存在技術(shù)上的困難。 臨床上用一氧化碳（CO）來測，因為 CO與血紅蛋白的結(jié)合力比O2大210倍，其次 血漿內(nèi)不含CO，故具有一定優(yōu)點，測定 DLCO后，再乘以1.23換算為DLO2。 CO 彌散過程包括膜彌散過程(DM),與血 紅蛋白結(jié)合過程(Vc)。即反映

14、肺彌散的物 理特性與化學(xué)特性。 CO 彌散功能與肺泡容積（VA）改變有關(guān)， DM 但并非正比。 CO+Hb Vc DLCO與DL/VA共同作為判斷指標(biāo)。（見表4） 表4. DL與DL/VA之改變 DL伴DL/VA(VA正?；?之原因: 貧血 肺氣腫(VA) 肺血管減少 肺血管炎 DL伴DL/VA正?；?VA)的原因: 肺切除(通常DL/VA接近正常) 肺泡蛋白沉著癥(偶爾DL的減少多于VA的減少) 肺纖維化如結(jié)節(jié)病 硬皮病 系統(tǒng)性紅斑狼瘡 石棉肺 組織細(xì)胞增生癥X 間質(zhì)性肺纖維化 慢性過敏性肺泡炎 （二）通氣/血流 V/Q=0.8 V/Q 0.8 VDPaCO2-PeCO2 VTPaCO2 V

15、/Q 75 肺活量）呼氣時最大呼氣流量與胸內(nèi)壓呈正相關(guān)，呼出氣流 量隨呼吸肌用力增加而增多，屬用力依賴部分。于低肺容量（Ppl，氣 道開放;等壓點至口鼻端稱下游氣道，PplPalv，氣道傾向關(guān)閉。故上游氣道最大呼氣流量 （Vmax）與肺彈性回縮力（Pel）成正比，與上游段阻力（Rus）成反比。VmaxPelRus。故 等壓點位置決定于Pst和氣道阻力，二者均與肺容量有關(guān)。 健康者EPP處于較大氣管，該處有軟骨支持，管腔不易陷閉。75VC左右肺容量EPP處于肺葉支 氣管，隨呼氣肺容積的減少，肺彈性回縮力漸減弱，EPP向外周小氣道移動，因小氣道管徑小， 無軟骨支撐，管壁順應(yīng)性大，易受壓，因此達(dá)到E

16、PP時，盡管增加呼吸肌力量，呼氣流量不變， 即呼氣流量受限。而下游段可出現(xiàn)氣道動態(tài) 壓縮，口徑更變小，阻力增大。低肺容積時，呼 氣流量不受呼氣力量的影響。COPD患者等壓點近上游端，小氣道處。 3 3 臨床應(yīng)用臨床應(yīng)用 小氣道病變及小氣道病變及COPDCOPD（見圖（見圖1313） 圖13.限制性、阻塞性肺疾患流速容量曲線 上氣道阻塞（見圖上氣道阻塞（見圖1414） 圖14 上氣道阻塞流速容量環(huán)的特征 容量容量Vol 時間時間t流速流速V 反映大氣道阻塞及呼吸肌肌力的指標(biāo)反映大氣道阻塞及呼吸肌肌力的指標(biāo) Vmax75Vmax75，VpeakVpeak。 反映小氣道病變的指標(biāo)反映小氣道病變的指標(biāo)

17、 Vmax50Vmax50，Vmax25Vmax25。 五五. .小氣道功能小氣道功能 閉合氣量（閉合氣量（CVCV）：小氣道關(guān)閉時還能呼出的最大氣量。）：小氣道關(guān)閉時還能呼出的最大氣量。 閉合容量（閉合容量（CCCC）：小氣道關(guān)閉時肺內(nèi)尚存氣量。）：小氣道關(guān)閉時肺內(nèi)尚存氣量。 （見圖（見圖1616） 五 小氣道功能 (三) 動態(tài)順應(yīng)性 圖15 用力肺活量曲線與流速容量曲線 六、氣體分布、六、氣體分布、相斜率相斜率 圖17 氣體分布 七、外科手術(shù)與肺功能七、外科手術(shù)與肺功能 七、外科手術(shù)與肺功能七、外科手術(shù)與肺功能 （- -）流程圖）流程圖 需需 手手 術(shù)術(shù) 的的 患患 者者 病史、體檢、胸片

18、、病史、體檢、胸片、EKGEKG 非非 胸胸 部部 手手 術(shù)術(shù) 心心 肺肺 或或 胸胸 部部 手手 術(shù)術(shù) 無危險因素?zé)o危險因素 危險因素危險因素 功能檢查、血氣分析功能檢查、血氣分析 吸煙吸煙 FEVFEV1 12L 2L FEVFEV1 12L 50%MVV50%預(yù)計值預(yù)計值 MVV50%MVV6060歲歲 FVC50%FVC50%預(yù)計值預(yù)計值 FVC50%FVC50%預(yù)計值預(yù)計值 心臟疾病心臟疾病 PaCOPaCO2 245mmHg 45mmHg 45mmHg 肺臟疾患肺臟疾患 胸廓畸形胸廓畸形 肺功能檢查肺功能檢查, ,血氣分析血氣分析 治治 療療 FEVFEV1 1 1 1L L FE

19、VFEV1 11L50% MVV50%預(yù)計值預(yù)計值 MVV50%MVV50%預(yù)計值預(yù)計值 PaCOPaCO2 245mmHg 45mmHg45mmHg 治療治療 運(yùn)運(yùn) 動動 試試 驗驗 運(yùn)運(yùn) 動動 試試 驗驗 AT11AT11* * AT11 VO AT20max/Kg20* * VOVO2 2max/Kg15max/Kg20 VOmax/kg20 VO2 2max/kg11 AT11 max/kg11 AT11 PVR19 PVR19 PVR19# # 預(yù)防措施預(yù)防措施 預(yù)防措施預(yù)防措施 手術(shù)手術(shù) 手術(shù)手術(shù) 高危手術(shù)高危手術(shù) 手術(shù)手術(shù) 考慮手術(shù)考慮手術(shù) 不宜手術(shù)不宜手術(shù) * *單位單位 ml

20、.kgml.kg-1 -1.min .min-1 -1 # #單位單位 kPakPa.s/L(10dyn.s/cm.s/L(10dyn.s/cm5 5) ) （二）預(yù)計術(shù)后（二）預(yù)計術(shù)后FEVFEV1 1(PPO-FEV(PPO-FEV1 1) ) PPO-FEV1 = 術(shù)前FEV11 (S 5.26)/100 Kearney 1994年提出此公式是根據(jù)全肺共19個肺段，每個肺段相當(dāng) 全肺的5.26%。S = 切除的支氣管肺段數(shù)。 右全肺切除相當(dāng)于減少術(shù)前FEV1的55%， 左全肺切除相當(dāng)45%。 單個楔狀切除相當(dāng)1個支氣管肺段即5.26%。 PPO-FEV1 1L 是預(yù)測術(shù)后并發(fā)癥的最好指標(biāo)

21、。 右肺（肺段數(shù)） 左肺（肺段數(shù)） 上葉 3 上葉 4 中葉 2 下葉 5 下葉 5 八.呼吸動力機(jī)制呼吸動力機(jī)制 （一）氣道阻力（一）氣道阻力 壓力差(cmH2O） 氣道阻力氣道阻力RawRaw 氣流速度（l/sec） 正常值 0,2 2.0 cmH2OL-1s-1 （壓力差指肺泡內(nèi)與氣道口間壓力差） 機(jī)械通氣時機(jī)械通氣時 峰壓力平臺壓(cmH2O） 氣道阻力氣道阻力RawRaw 氣流速度（l/sec） 健康成人 23cmH2OL-1sec-1（見圖18） （二）靜態(tài)順應(yīng)性（二）靜態(tài)順應(yīng)性 機(jī)械通氣時機(jī)械通氣時 呼出潮氣容積V 靜態(tài)順應(yīng)性靜態(tài)順應(yīng)性 CstCst 平臺壓PbPpeep 正常值

22、100ml/cmH2O左右 潮氣容積 動態(tài)順應(yīng)性動態(tài)順應(yīng)性 CdynCdyn 峰壓Ppeep 正常值5080ml/cmH2O， 較Cst低1020 （三）呼吸功（三）呼吸功 九九.運(yùn)動心肺功能運(yùn)動心肺功能(CPX) 細(xì)胞呼吸細(xì)胞呼吸( (內(nèi)呼吸內(nèi)呼吸) )和肺呼吸和肺呼吸( (外呼吸外呼吸) )的氣體運(yùn)輸機(jī)制。的氣體運(yùn)輸機(jī)制。( (見圖見圖2121） 圖21 心-肺-肌肉耦聯(lián) 1.最大攝氧量VO2max （Maximal Oxygen Uptake）： 指在運(yùn)動的最后階段，即竭盡全力階段，循環(huán)和呼吸系統(tǒng)發(fā)揮最大 作用時每分鐘所能攝取的氧量。此時隨著功率的增加，VO2不再增加 而形成一個平臺，相

23、鄰兩次（1分鐘內(nèi)）VO2 差值 150ml/min-1或公 斤攝氧量VO2max /kg 11ml/kg.min-1（單位下同）和11為界對心力衰 竭分級，發(fā)現(xiàn)AT11者病死率為0.8%；11者為18%。ECG已有心肌缺血者， AT11者病死率為4%，差異顯著。 氧的供需在外科手術(shù)負(fù)荷與運(yùn)動負(fù)荷之間主要區(qū)別在于全身氧的提 取率（global oxygen extraction ratio，OER即（CaO2-CvO2）/CaO2。 老年患者運(yùn)動時OER為50%時是在近無氧閾處。外科大手術(shù)OER罕見越過 35-46%，通常在30%左右。在相同攝氧量情況下，外科手術(shù)后心排出量 比運(yùn)動負(fù)荷下多65-

24、70%，即外科手術(shù)低OER需高心排出量。 大手術(shù)后平均攝氧量（VO2 max/kg）約4.5-5，也達(dá)6-7。因此運(yùn)動 負(fù)荷下AT不能達(dá)到8.5-11.5就不能滿足大手術(shù)需氧量增加和繼之引起的 心排出量增 加，以適應(yīng)手術(shù)時高代謝狀態(tài)和術(shù)后的組織修復(fù)。 6. 6. 呼吸困難的鑒別診斷呼吸困難的鑒別診斷 （見表7） 表7 運(yùn)動心肺功能的特征性反映 心臟病 慢阻肺 肺間質(zhì)纖維化 肺血管疾患 VO2max HRR N N or (VO2/HR)max BR N N or AT N VT/IC N N N RRmax N N N PaO2 N P(A-a)O2 N P(a-et)CO2 N VD/VT

25、N EKG Abn N N N 一、呼吸生理一、呼吸生理( (通氣功能與換氣功能通氣功能與換氣功能) ) 氣體交換在兩個地方進(jìn)行（圖氣體交換在兩個地方進(jìn)行（圖1 1） 【外呼吸外呼吸】 環(huán)境氣體肺泡，形成PAO2，為通氣功能(長距離氣體運(yùn)輸) 肺泡和血液間氣體交換，形成PaO2(短距離氣體運(yùn)輸)為換氣功能， 取決于 氣體彌散 肺泡的氣體分布與毛細(xì)血管的血流分布 和兩者關(guān)系即通氣/血流比率。 血液中氣體運(yùn)輸(長距離運(yùn)輸) 【內(nèi)呼吸內(nèi)呼吸】 體循環(huán)毛細(xì)血管血液和細(xì)胞線粒體之間 的氣體交換形成PvO2。(短距離運(yùn)輸) 肺功能主要研究肺功能主要研究外呼吸外呼吸 支氣管樹（圖支氣管樹（圖2 2） 二、肺

26、容積和肺氣量（二、肺容積和肺氣量（Lung volume and CapacityLung volume and Capacity） 肺活量（肺活量（VCVC） 潮氣容積（潮氣容積（TVTV） 補(bǔ)吸氣容積（補(bǔ)吸氣容積（IRVIRV） 深吸氣量（深吸氣量（ICIC） 補(bǔ)呼氣容積（補(bǔ)呼氣容積（ERVERV） 殘氣容積（殘氣容積（RVRV） RV是指在用力呼氣之后， 肺內(nèi)遺留的不能再呼出的氣體容積。 RVFRCERV 功能殘氣量（功能殘氣量（FRCFRC） 肺總量肺總量TLCTLCVCVCRVRV （圖（圖3 3） 圖8 用力肺活量示意圖 圖9 最大主動通氣示意圖 臨床上用一氧化碳（CO）來測，因為 CO與血紅蛋白的結(jié)合力比O2大210倍，其次 血漿內(nèi)不含CO，故具有一定優(yōu)點，測定 DLCO后，再乘以1.23換算為DLO2。 CO 彌散過程包括膜彌散過程(DM),與血 紅蛋白結(jié)合過程(Vc)。即反映肺彌散的物 理特性與化學(xué)特性。 CO 彌散功能與肺泡容積（VA）改變有關(guān)， DM 但并非正比。 CO+Hb Vc DLCO與DL/VA共同作為判斷指標(biāo)。（見表4） （二