肺功能测定与临床评价

肺功能测定与临床评价

肺功能测定与临床评价

生理功能研究的迅速进展是近代医学科学成就的一个重要内容，疾病的诊断从病理诊断、病因诊断进一步深入至机体器官、组织的功能诊断而更趋完善。生理功能的维护与恢复是疾病治疗的重要环节。各种生理功能检查(如肺功能、肾功能、肝功能等)在探索发病机理，

了解疾患病理及明确诊断、指导治疗等各方面都发挥了积极的作用。

肺脏的呼吸功能是维持人体生命的重要环节，人体组织、细胞必须不断地进行氧化代谢，并不断产生大量的CO2， 因此肺脏必须不断地进行呼吸，从外界摄入O2，及排出机体内过多的CO2，吸入氧， 排出二氧化碳的过程称为气体交换，是呼吸系统的重要生理功能。 呼吸功能与血液循环功能密切配合，肺循环进行着血液与外环境的气体交换，称为外呼吸；

体循环进行组织细胞与血液间的气体交换，称为内呼吸。

呼吸生理主要研究外呼吸过程(即肺的呼吸功能)的各环节，包括肺容量、通气、换气、呼吸动力学，血液运输、呼吸节律控制及通气调节等。目前呼吸生理在气道反应性、呼吸肌肉(膈肌)功能、睡眠呼吸生理、运动呼吸生理、 核素肺通气/灌注功能检测等方面的研究取得了较大的发展，但本文将重点讨论与临床关系最为密切的肺通气功能及换气功能。

一．肺容量

肺容量(lung volume):反映外呼吸的空间，是呼吸道与肺泡的总容量，为具有静态解剖意

义的指标，由以下几部分组成(图1):

1、潮气量(tidle volume, VT):平静呼吸时每次吸入或呼出的气量，正常值约500ml。 2、补吸气量(inspiratory reserve volume, IRV): 平静吸气后所能吸入的最大气量，正

常值:男性约2000ml，女性约1500ml。

3、补呼气量(expiratory reserve volume, ERV):平静呼气后能继续呼出的最大气量，正

常值:男性约900ml，女性约560ml。

4、残气量(residual volume, RV): 补呼气后肺内不能呼出的残气量，正常值:男性约1500ml，女性约1000ml， 其与肺总量的比值是判断肺内气体潴留的主要指标。

以上四种称为基础容积，彼此互不重叠。

5、深吸气量(inspiratory capacity, IC):平静呼气后能吸入的最大气量，由VT+IRV组成，

判断吸气代偿的能力，正常值:男性约

2600ml，女性约1600ml。

6、肺活量(vital capacity, VC):最大吸气后能呼出的最大气量，由IC+ERV组成，判断肺

扩张能力的主要指标，正常值:男性约3500ml，女性约2500ml。

7、功能残气量(function residual capacity, FRC): 平静呼气后肺内含有的气量，由ERV+RV

组成。是判断肺内气体潴留的主要指标，正常值:男性约2300ml，女性约1500ml。 8、肺总量(total lung capacity, TLC):深吸气后肺内所含有的总气量，由VC+RV组成，

正常值:男性约5000ml，女性约3500ml。

胸肺部疾患引起呼吸生理的改变常表现为肺容量的变化。

二．肺通气量

肺通气量为单位时间进出肺的气量，显示时间与容量的关系，并与呼吸幅度、用力大小有

关，是一个较好的反映肺通气功能的动态指标。

1、每分钟通气量(minute ventilation, VE):静息状态下每分钟所呼出的气量，即维持基

础代谢所需的气量，正常值:男性约6700ml，女性约4200ml。

每分钟通气量＝潮气量×呼吸频率

2、肺泡通气量(alveolar ventilation, VA):静息状态下每分钟吸入气能达到肺泡进行气体交换的有效通气量，为潮气量(VT)与生理死腔量(VD)之差，即VA＝（VT－VD）*f，潮气量包括可在肺内进行气体交换的肺泡气量、不能在肺内进行气体交换的肺泡死腔量及在气道内未能进行气体交换的解剖死腔量。肺泡死腔加上解剖死腔合称生理死腔量(VD)，肺泡通气正常情况下解剖死腔量与生理死腔量基本一致，生理死腔量的增加可反映通气功能的异常。临床上通过测定呼出气CO2分压(PECO2)及动脉血CO2分压(PaCO2)可间接求出死腔

气量。

VD PaCO2－PECO2 VT PaCO2

肺泡通气量能确切反映有效通气的增加或减少。

3、最大自主通气量(maximal voluntary ventilation, MVV):是指在单位时间内以尽快的速度和尽可能深的幅度重复最大自主努力呼吸所得的通气量，是一项简单而实用的负荷试验，用以了解肺组织的弹性、气道阻力、胸廓的弹性和呼吸肌的力量，常用于胸腹部手术

前肺功能的评价。

4、用力呼气量(forced expiratory volume, FEV): 指用力呼气时容量随时间变化的关系，见图2。

(1)用力肺活量(forced vital capacity, FVC):指最大吸气至TLC位后以最大的努力、最

快的速度呼气至RV位的呼出气量，正常情况下与肺活量一致。

(2)一秒量(forced expiratory volume in one second, FEV1):指最大吸气至TLC位后1秒内的最快速呼气量，既是容量测定，也是一秒之内的平均流速测定，是肺功能受损的主

要指标，判断气道阻塞常以FEV1/FVC％或FEV1/VC％表示。

(3)最大呼气中期流量(maximal midexpiratory flow, MMEF)， 又称用力呼气中期流速(FEF25～75％):指用力呼气25％～75％肺活量时的平均流速，是判断气道阻塞(尤为小气道

病变)的主要指标。

(4)流速与容量的关系:容量的时间微分即为流速，流速与容量的关系见流速－容量曲线(flow-volume curve)图3，本节重点讨论其呼气相(maximal expiratory flow-volume

curve, MEFV)。

流速－容量曲线的特点是呼气相早期流速迅速增至最高值( 最高呼气流速，PEF)，峰值点

约位于肺总量位至75％肺总量位之间，其值与受试者的努力程度有关(高肺容量呼气流速用力依赖性)，在呼气相中后期，即低肺容量时呼气流量与用力无关( 低肺容量呼气流速用力非依赖性)，流速容量曲线随肺容积降低而缓慢下降， 逐渐向下倾斜至残气位，这种现象

可用等压点学说阐明。

用力呼气时，由于气流阻力的作用，肺内气体沿周围气道呼出至气管开口端的过程中，气道内压逐渐下降，当气道内压降至与胸内压相等的某一点，称为等压点，依等压点学说气道可分为二段: 自等压点至肺泡侧的较小气道称为上游段；等压点至气道开口的较大气道为下游段。在上游段气道内压>胸内压，管腔不会被压缩； 在下游段气道内压<胸内压，故气道被压缩，管腔变小，但等压点在用力呼气过程中并非固定位置不变，它所反映的是动态生理变化，从动力学角度而言，肺泡弹性回缩力是肺泡等压点气道内产生流量的驱动力，而气道阻力则决定肺泡回缩力能有效作用于气道壁上保持通畅的长度(即上游段的长度)。驱动力愈大，气道阻力愈小，则等压点离肺泡愈远，这见于高肺容量用力呼气时，等压点移至大气道，其下游段气道因有气管软骨环支持而不被压缩，气道阻力小。因而高肺容量时气流量具有用力依赖性，随呼气肺容积减少驱动力下降，等压点渐向周围气道移动，这时下游段气道在胸内压作用下被挤压，管腔狭小，气道阻力增大，抵消了胸内压作用于肺泡增加呼气流量的作用力，表现为流量自我受限，即低肺容量下呼气流速的非用力依赖性。

MEFV的几个常用指标:

①最高呼气流速(peak expiratory flow, PEF):用力呼气时的最高流速，是反映气道通畅

性及呼吸肌肉力量的一个重要指标，与FEV1呈高度直线相关。

②用力呼气25％肺活量的瞬间流速(余75％肺活量)(forced expiratory flow after 25％

of the FVC has been exhaled, FEF25％,V75％):反映呼气早期的流速指标。 ③用力呼气50％肺活量的瞬间流速(余50％肺活量)(FEF50％，V50):反映呼气中期的流速

指标。

④用力呼气75％肺活量的瞬间流速(余25％肺活量)(FEF75％，V25):反映呼气末期的流速

指标。

V50，V25的下降反映有气道阻塞或小气道病变等。

(5)用于判断肺通气量的其他常用指标:

①气速指数

air velocity index, AVI): 是反映气道阻塞或肺扩张受限的指标。 最大通气量占预计值百分比(MVV％) 气速指数＝ ───────────────── 肺活量占预计值百分比(VC％)

正常值为1左右， 气道阻塞时最大通气量百分比的降低较肺活量下降更显著，故气速指数<1；肺扩张受限则肺活量百分比更为明显降低，气速指数>1；气道阻塞和肺扩张受限均存

在时由于MVV％及VC％均降低，AVI可在正常范围，须结合其它指标判定。

②通气储量百分比(ventilation reserve％, VR％)

MVV－VE VR％＝───────×100％

MVV

VR％作为通气储备功能的指标，用于胸腹部外科手术术前肺功能评估。正常值>95％。

(三)影响肺通气功能的因素:

1、呼吸中枢及其支配神经通路；2、呼吸肌肉功能(主要为膈肌)； 3、气道通畅性；4、肺

顺应性(肺泡可扩张及可回缩性)；5、 胸廓顺应性。

三．肺换气功能 (一)弥散功能

弥散功能是肺换气功能的重要组成部分及主要测定指标。气体分子(有呼吸生理意义的主要为O2及CO2)通过弥散膜(呼吸膜) 由高浓度区移向低浓度区的过程称为弥散，是气体的被动扩散过程，呼吸膜由肺泡上皮细胞及其基底膜，毛细血管上皮细胞及其基底膜及二膜间的结缔组织所构成。通过弥散，O2从肺泡进入毛细血管，而CO2则从肺毛细血管进入肺泡。

1、肺内气体弥散的决定因素:

(1)呼吸膜两侧的气体分压差:弥散方向由高分压区向低分压区方向移动，要保证这种压力梯度，需有正常的通气功能及正常的气体分布，以维持PaO2及PaCO2在正常范围，及时间

常数(＝气道阻力×肺顺应性)正常。

(2)气体的溶解度:气体在肺泡内弥散至液体的相对速率与气体的密度及气体在液体中的溶解度有关，后者是气体在液体中弥散的重要因素，CO2的弥散能力比O2大20倍，临床上非

至终末期不会发生CO2弥散障碍，故弥散实际上指O2的弥散是否正常。

(3)弥散距离:气体在肺内的弥散路程包括表面活性物质层、呼吸膜、毛细血管中血浆层、细细胞膜及红细胞内血红蛋白，其中呼吸膜的厚度对弥散功能有重要影响，呼吸膜任何部

分的病变(如增厚、渗透等)均可使弥散距离增加进而影响肺弥散。

(4)弥散面积:是指与有血流通过的毛细血管相接触的具有功能的肺泡面积，任何损害肺血流(如肺栓塞)或肺泡功能( 如肺气肿时的肺泡结构破坏)的因素均可使弥散功能下降。

2、测定技术和方法:

目前临床上多应用CO进行弥散(DL)测定以替代O2，因DLO2的测定技术上有困难，而CO气体具有以下优点:① CO透过呼吸膜及与红细胞血红蛋白反应的速率与O2相似；②除大量吸烟外正常人血浆内CO含量几乎为零，便于计算；③CO与血红蛋白的结合力较O2大210倍，

因此生理范围的O2分压不是一个主要干扰因素。

弥散功能的测定方法有一口气法，稳态法及重复呼吸法，临床上大多采用一口气法，在测定时要求屏气10秒且VC>1升，屏气时间过短及肺活量减少(肺泡通气量减少)可影响弥散

值的测定。 3、常用的测试指标:

(1)肺一氧化碳弥散量(DLCO):指CO气体在单位时间(1min)及单位压力差(1mmHg,≈0.133KPa)条件下所能转移的量(ml)，是反映弥散功能的主要指标。

(2)一氧化碳弥散量与肺泡通气量比值(DLCO/VA): 由于弥散量受肺泡通气量影响，肺泡通气量减少可致DLCO减少，故临床上常以DLCO/VA比值作矫正，一口气测定法该比值判断较

DLCO更有意义。

(3)一氧化碳弥散量与血红蛋白的比值(DLCO/Hb)弥散值亦受Hb影响，严重贫血时(Hb减少)，CO从毛细血管壁到红细胞Hb间的弥散距离增加，及Hb与CO的结合量减少，使CO反馈压产生而影响CO的继续弥散。因而亦常以DLCO/Hb比值矫正，有作者报道Hb每下降1g， 肺

弥散量约下降7％。 (二)血气分析

血气分析是肺功能的一项重要指标， 引起肺通气或/和换气功能下降的任何因素都可能引起血气分析的异常，而血气分析异常则说明病者的呼吸功能已处于失代偿状态，血气分析

常与酸碱平衡一并分析，详见血气分析与酸碱平衡章节。

四、临床肺功能评价与应用

表1 临床上较为常用的肺功能检查项目及指标

检查项目 指 标

通气功能:

肺容量测定 VC，TV，IC，FRC，RV，TLC，RV/TLC, 时间肺容量 FVC,FEV1,FEV1/FVC,FEF25-75％,FEF200-1200 流速容量环 PEF,FEF75％,FEF50％,FEF25％,FEF50/FIF50

通气量 MVV,VE,VA

换气功能:

弥散功能 DLCO,DLCO/VA 血气分析 pH,PaO2,PaCO2,SaCO2

辅助检查:

支气管舒张试验 △FEV1％,△FVC％,△PEF％

支气管激发试验 △FEV1％,△PEF％

肺功能检查通常包括通气功能、换气功能、呼吸调节功能及肺循环功能，临床上开展较为广泛的是肺的通气功能及弥散功能检查，其它一些辅助检查如支气管舒张试验，支气管激发试验等亦较常用(表1)，肺功能结果的判断应结合临床病史、体检及其它辅助检查( 如胸部影象学、纤维支气管镜等)综合分析， 对临床能提供极有价值信息或依据，孤立地以肺功能检查作出临床诊断乃至病情判断，则其价值有限，单就肺功能而言，应作出是否在正常范围，异常的类型，异常的程度等判断，并相应提出可能的病因或病变部位。若曾作过

多次肺功能检查，还应作出肺功能变化趋向的判断。

(一)肺功能检查的意义，适应症及禁忌症:

1、肺功能检查的意义及适应症:早期检出肺、气道病变；疾病功能及病变部位诊断；评估疾患的病情及预后；评定药物等临床疗效；鉴别呼吸困难的原因；评估肺功能对手术的耐