小儿肺功能检查及其临床意义.doc

婴幼儿肺功能检查及临床意义复旦大学儿科医院 张皓呼吸系统疾病是小儿时期的最常见疾病, 发病率和死亡率均居儿科疾病的首位，其中2/3发生在小于3岁的婴幼儿。肺功能测定是重要的临床检测与生理研究的手段之一，在成人中应用广泛，已成为肺部疾患及外科手术术前必须的检查之一。尤其是胸外科，它是患者能否胜任手术，术后能否撤机的依据，关系到手术的成败。由于常规肺通气功能的检查需患者的理解和配合。故以往儿童肺功能开展得非常少。随着越来越新的肺功能测试仪不断问世，目前不需小儿配合的肺功能测试已可进行，包括潮气呼吸、阻断，强迫震荡，体描仪或SF6气体测功能残气和快速胸腹腔挤压等方法。小儿呼吸系统解剖和生理特点一 解剖特点：1 上呼吸道：婴幼儿鼻腔短，无鼻毛，后鼻道狭窄，黏膜柔嫩，血管丰富，易于感染。2 下呼吸道：A 气管和支气管管腔较狭小，软骨柔软，黏膜柔嫩而富有血管及淋巴组织，纤毛运动较差,清除能力弱，易因感染而充血、水肿、分泌物增加，导致呼吸道阻塞。在呼气过程中，随肺容量减少，在潮气呼气末小气道发生不同程度的塌陷，使呼气阻力增大，流速受限。B 肺的弹力纤维发育差，支撑不力，因此维持小气道开放的力量较弱。在炎症情况下，气道管腔由于痉孪，分泌物阻塞，气道管腔更狭窄。C 肺间质发育旺盛，肺泡数量较少，造成肺含血量丰富而含气量相对较少，易于感染，并易引起间质性炎症、肺气肿和肺不张等。3 胸廓：呈桶状，胸腔较小而肺相对较大，呼吸肌发育差，呼吸时胸廓活动范围小，肺不能充分地扩张，影响通气和换气；纵隔相对较大，因而吸气时肺扩张受到限制。二 生理特点：1 呼吸频率和节律：小儿代谢旺盛，需氧量高，但因其解剖特点，潮气量受到限制，一般通过增加呼吸频率来满足机体代谢所需。年龄越小，呼吸频率越快。婴儿由于呼吸中枢发育尚未完全成熟，易出现呼吸节律不齐，尤以早产儿和新生儿最为明显。2 呼吸型：婴幼儿呼吸肌发育不全，胸廓活动范围小，呼吸时肺向膈肌方向移动，呈腹膈式呼吸。随年龄增长，呼吸肌逐渐发育，开始行走后，膈肌和腹腔脏器下降，肋骨由水平位逐渐倾斜，遂出现胸腹式呼吸。3 呼吸功能特点：A 肺活量：50-70ml/kg。婴幼儿测定肺活量难度较大，有人提出用哭吵肺活量，但不准确。而且对于婴幼儿其实际意义并不大。相对潮气量而言，肺活量虽有510倍的代偿潜力，但在病理情况下，婴幼儿的残气量增高加上死腔大、基础呼吸快、气道易堵塞等因素使肺活量很难发挥应有的代偿效果。因此临床上婴幼儿肺炎呼吸衰竭的发生率远远高于年长儿。B 潮气量：6-10ml/kg。年龄越小，潮气量越小，足月儿可低至5ml/kg。胸廓加强运动时可增加20-50%的潮气量。C 每分通气量：按体表面积计算与成人近似，约3500-4000ml/m2。D 气体弥散量：单位肺容积计算则与成人近似。E 气道阻力大于成人，约为成人的10倍。三 呼吸的控制和调节1 中枢神经系统，交感，付交感神经。2 化学感受器：3 外周化学感受器即颈动脉窦和主动脉体，中枢化学感受器在延髓腹侧。4 牵张感受器:A Hering Breuer吸气时相限制反射：即在吸气末阻断气道，小儿可以迅速变换到呼气相，在早产儿较明显，可应用此原理进行阻力和顺应性的测定B Head反常吸气反射肺功能测试的条件1、 试验室必需具备的条件：急救设备和人员；消毒；温度控制。2、 婴儿的准备：预先测身高（精确到0.5CM），体重，记录性别，出生年月（这些均与预计值有关）； 3、 所有测试在进食后15-20分钟进行。在有食道返流的婴儿可在进食后30分钟再测。4、 体位：体位与呼吸机制、肺容量、食道压、气体交换和通气均有关。一般体位有仰卧位，侧卧位，俯卧位。仰卧位和侧卧位在呼吸过程中食道压的改变相近。必需强调对任何一个做连续测试监测的孩子，需同一体位。5、 镇静剂：新生儿可自然睡眠，1月小儿必须用药。一般用氯的衍生物(如水合氯醛等)。催眠剂量：30-50mg/kg,如要做多项或较复杂的检查，可以加量到100mg/kg。若有呕吐，可再给原剂量的半量，因为水合氯醛可通过口腔黏膜吸收。测试完毕，睡着的孩子需能叫醒或能吞咽后才能离开。6、 睡眠状态，对呼吸功能的影响各种报道不少，但观点各不相同。按神经生理和行为标准(behavior criteria)，在新生儿阶段，睡眠可分为三个期（4）：快动眼期（REM sleep）;慢动眼期（NREM sleep）,不确定期（indeterminate sleep）。FRC在从慢动眼期（NREM sleep）转到快动眼期（REM sleep）会有轻微下降，当然在健康儿童20-40秒内会迅速恢复，但很多不同的研究结果不同，有的发现变化很大，有的没有变化，主要与方法有关。平静呼吸肺功能检测一 潮气呼吸测定的参数：1 潮气量：潮气量是平静呼吸状态下每次吸入或呼出的气量。小儿潮气量一般为6-10ml/kg。安静时儿童潮气量仅占肺活量的12.5%，而婴儿则为30%左右，这也就是婴幼儿肺炎时易致呼吸衰竭的原因。肺的通气储备极大，只有当通气功能严重受损或通气调节障碍时才会出现潮气量减低。2 每分通气量：为潮气量与呼吸频率的乘积，每分通气量为3500-4000ml/m2,与成人相似。3 时间：A 呼吸频率：年龄越小，呼吸频率越快，病情严重或呼吸衰竭时也可导致呼吸频率的增快。B 吸呼比：周围气道阻塞病人呼气时间延长。正常小儿吸呼比为1:1-1:1.5, 阻塞性病人可至1:2甚至更长。在吸气性呼吸困难的小儿，如先天性喉喘鸣，其吸气时间明显延长。限制性通气障碍病人因肺容量减少，故呼气时间缩短，这两种病人均会出现吸呼比大于1。4 流速：A 吸气流速：吸气为负压式，吸气流速取决于吸气肌力和气道阻力。当呼吸肌收缩乏力时，如重度营养不良、格林巴利综合症和重症肌无力等均可使吸气峰流速和平均吸气流速下降。B 呼气流速：平静呼气一般是被动的。呼气流速与肺弹性回缩力以及气道阻力有关。呼气峰流速与身高关系最为密切。5 流速-时间曲线：在X-Y轴上同步记录潮气呼吸时流速和时间的变化,即得到流速-时间曲线，该曲线显示流速随时间的变化。l 达峰时间比（TPTEF/TE）：TPTEF/TE是指到达呼气峰流速的时间与呼气时间之比，是反映气道阻塞的一个重要指标。阻塞性通气障碍病人，达峰时间比下降。阻塞越重，比值越低。限制性通气障碍病人达峰时间比可正常或增高。混合性通气障碍病人此值可正常或下降。6 流速-容量曲线: 在X-Y记录仪上同步记录潮气呼吸流速和容量的变化,即得到流速-容量曲线,。A 达峰容积比（VPEF/VE）：VPEF/VE是到达呼气峰流速的容积与呼气容积之比，是反映气道阻塞的另一个重要指标。阻塞性通气障碍病人VPEF/VE下降。阻塞越重，比值越低。限制性通气障碍者达峰容积比可正常或增高。混合性通气障碍病人此值可正常或下降。B 流速-容量环的形态：峰流速及潮气量变化影响环的形态，气道阻力影响气流速度，使TFV环呼气相的下降支形态发生变化。阻塞性通气障碍病人图形呈矮胖型。阻塞越重，呼气降支的斜率越大，甚至呈向容量轴凹陷。限制性病人TFV环呈瘦长型，系潮气量减少所致。健康婴幼儿TFV环近似椭圆形。图1：正常 图2：阻塞性 图3： 限制性图4：混合性阻力和顺应性有很多方法可测定自主呼吸婴儿肺阻力和顺应性。阻断技术最早是在1927年由Von Neergaard K和Wirz K提出的，认为在呼吸过程中给予一个短暂的阻断，阻断末的口腔压力即近似等于肺泡内压，用此时的口压除以气流速度即得气道阻力(R=P肺泡/V)。现在最常用的方法是可引起Hering-Breuer反射的阻断测试及体积描记法,另外还有强迫振荡技术也已开始在婴幼儿应用。一些老的方法，比如通过测量食道压来表示胸膜压的方法已不受欢迎。（1）、引起Hering-Breuer反射的方法：在吸气肌和呼气肌完全放松的情况下，阻断气道外口，使肺泡压和气道开口的压力达到平衡。此时测定的气道开口压即反映肺泡内压的大小。阻断法主要有两种。多阻断中，在呼气过程中多次阻断气道，在口腔处测压。描绘出V-P曲线，最合适的线的斜率就是呼吸系统顺应性。（图2）图2 用多阻断方法测定呼吸系统顺应性图：FRC: 功能残气，V：容积，Vocc：阻断时的容积， P：压力，Pao：口腔压力，Slope: 斜率, Crs: 顺应性单阻断中，于吸气末瞬间阻断气道，其随后的呼气是被动的，通过被动呼气可描绘出流速容量曲线及得出一条斜率。通过气流阻断时的呼气量除以呼吸道开口处的压力，即得顺应性。被动呼气流速-容量曲线的斜率等于呼气时间常数的倒数。阻力=时间常数/顺应性。（图3）图3 用单阻断方法测定顺应性和阻力：FRC：功能残气，Vol：容积，P：压力，Pao：气道开口处压力，Slope：斜率，Crs：顺应性，Trs：时间常数，Rrs：阻力，Total exhaled volume：总呼气容量。这项技术的关键是确保呼吸肌放松且肺泡压与气道开口压平衡。通常气道开口处的压力平台的出现提示这些条件已符合。至于应保持多久的压力平台，还没有明确的规定。最近有研究显示：气道阻断时间的长短会影响顺应性的测定结果。即每增加0.1秒的阻断时间可使顺应性降低0.15ml/cmH2O。故阻断时间应标准化,未达到压力平台的数据都应丢弃.这项技术在婴儿尤其是在新生儿和瘫痪儿童是一项简单，非侵入性而且准确的测定阻力和顺应性的方法。而且与用力呼气和脉冲振荡法测定结果相关性很好。功能残气功能残气（FRC）是指平静呼气后肺内所含的气量，功能残气位时，吸气肌和呼气肌都处于松弛状态，此刻胸廓向外的弹性力与肺泡向内的弹性回缩力以及表面张力平衡，肺泡内压为零。功能残气在生理上起着稳定肺泡气体分压的作用，减小了通气间歇对肺泡内气体交换的影响。FRC一般是肺总量的50%左右,足月儿20-30ml/kg，相当于出生时肺液的含量(20ml)。出生后最初几次呼吸时的压力-容积变化可以反映FRC的形成。RDS时应用肺表面活性物质（PS）或机械通气后期的肺恢复期体内自行产生的PS，可以提高FRC。机械通气时应用呼气末正压（PEEP）也可以提高FRC。很多学者的研究表明在婴幼儿，功能残气与体表面积，身高，体重，及胸围均明显相关，尤其与身高呈直线相关。而与性别无相关。肺气肿，婴幼儿哮喘等可引起功能残气量的上升，而肺不张、脓胸等限制性疾病可导致下降。FRC的过度增高或减少均可使换气效率降低。若RV、FRC明显减少，则肺泡内气体缓冲能力减弱，呼吸周期内肺泡中的PaCO2和PaO2将有较大波动。且呼气时由于肺内没有充分的剩余气体与肺毛细血管血液进行持续的气体交换，可造成肺内动静脉分流，引起低氧血症。当RV、FRC增高时，吸入的新鲜空气将