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】环境气体肺泡，形成PAO2，为通气功能(长距离气体运输)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 气体弥散 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。 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, 40-503.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,型肺细胞,间质腔,内皮细胞,红细胞,肺泡,二、肺容积和肺气量（Lung volume and Capacity） 肺活量（VC）3.4-4.5 L 潮气容积（TV） 补吸气容积（IRV） 深吸气量（IC）2.3-3.0 L 补呼气容积（ERV） 残气容积（RV）1.5-1.9 L 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。 RVFRCERV 功能残气量（FRC）2.6-3.4 L 肺总量TLCVCRV 4.9-6.4 L,1.功能残气及残气的意义 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。 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。 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。,(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 56 8.40 *适用31-61岁者，17-31岁者RV/TLC% 正常值为271.6%,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 0.3L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,是最佳的临床预测值。 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、体重即体表面 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： 肺或胸廓扩张受限的疾病 肺组织受到损害的疾病 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 弹性回缩力-最大呼气时提供气流的驱动压。 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。 提供肺机械储备。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。 肺限制性疾患VC减少主要是IC减少。 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 两个部分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，反映通气储备。低于80预计值视为异常。因而胸廓畸形或呼吸肌损害，呼吸道痉挛或部分阻塞，肺组织损害等均可致MVV减低。 MVV120L肺气肿不可能存在； 120L40L者肺气肿难以肯定； 0.8,静-动脉分流V/Q0.8,正常通气/血流V/Q 0.8,VD PaCO2PeCO2VT PaCO2,Qs CcO2 CaO2QT CcO2 CvO2,VA 4.2L(R2.1, L2.1)Q 5.0L(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应,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,肺泡型细胞产生表面活性物质减少,使顺应性和通气量降低(肺泡收缩),1.无通气 有灌注 V/Q 0,2.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, 用力依赖部分, 反映大气道和呼气用力的 大小 V50, V25 非用力依赖部分, 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,1.x-y记录仪描记2.流速容量, 瞬时流速3.图形反映通气能力,通气储备,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Johnson BD，Chest 1999；116：488-503.略作修改） MVV vs extFVL 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佳部位下进行，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PpPpeep 正常值 100 ml/cmH2O左右。正常插管患者约 50-70 ml/cmH2O； 25 ml/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 5080 ml/cmH2O 较 Cst低 1020,六、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 段则否，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8-12 cmH2O 。在LIP以下，肺循环阻 力显著增加,一旦达到LIP后肺循环阻力下降。4.UIP 则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 35-50 cmH2O 的位 置。机械通气时相当 35 cmH2O平台压,吸气 末肺容积 20ml/kg的水平。平台压35 cmH2O 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35 cmH2O。,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 2.0 cmH2OL-1s-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 23cmH2OL-1sec-1 15cmH2OL-1sec-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 呼吸功能的评价：肺功能损害程度、类型 呼吸困难原因的鉴别：阻塞型、限制型、混合型 疾病的诊断、鉴别诊断、病情评估、治疗反应和 预后的判断2.外科手术方面的应用 MVV占预计值% 70%手术无禁忌；69%50%应严格考虑； 49%30%应尽量保守或避免；30%以下者禁忌 预计术后FEV1(PPO-FEV1) PPO-FEV1 = 术前FEV11(S 5.26)/100 PPO-FEV1 0.7 80轻度 0.7 80中度 0.7 50-80重度 0.7 30-50极重度 0.7 30,(三) COPD诊断2006版慢性阻塞性肺疾病全球倡议(GOLD),COPD 病情严重程度分级(吸入支气管扩张剂后) 分级 FEV1/FVC FEV1% pred级: 轻度 0.7 80级: 中度 0.7 50 FEV1% pred 80级: 重度 0.7 30 FEV1% pred 50级: 极重度 0.7 30 或2L FEV150%预计值 MVV60岁 FVC50%预计值 FVC45mmHg 肺脏疾患 胸廓畸形 肺功能检查,血气分析 治 疗 FEV11L FEV150%预计值 MVV45mmHg 治疗 运 动 试 验 运 动 试 验 AT11* AT20* VO2max/Kg20 VO2max/kg11 AT19# 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),1.流程图,2.预计术后FEV1(PPO-FEV1) PPO-FEV1 = 术前FEV11 (S 5.26)/100 Kearney 1994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,MVVVE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避免。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 分钟步行试验具有安全性、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VO2 1.Cahalin LP（Chest 1996；110：325-332）报告有症状的心力 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.Cahalin L（Chest 1995；108：452-459）报告终末期肺疾患 患者6分钟步行距离与峰值VO2 关系: PeakVO2 =0.006距离（ft）+7.383.我院6MWT 53例健康人, 年龄19岁-65岁;男性27例, 女性24例, PeakVO2/kg =0.05距离(m) -6.331,(五) 6 MWT 正常参考值,1.Enright PL等报告（1998年）健康男性117例,女性173例;年龄 40岁-80岁;步行距离中数男性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.Cooper CB等提出 一般正常人放松步行速度约67-80m/min(2.5-3.0 mph), 故 6 MWD 在400m以上，或40岁接近600m；每10年递减50m,至 80岁应达到400m。3.我院6 MWT 53例健康人, 年龄19岁-65岁; 男性27例,平均步行距离731m49m, 女性26例, 平均步行距离654m43m。4.Redelmeier等1997年报告COPD患者平均6MWD达到371m(119m-705m)。,(六)施行6分钟步行试验的一般准则,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,4.建议使用以下标准语言：1分钟后“ 干得好，还剩下5分钟 ”2分钟后“ 继续走，您还有4分钟 ”3分钟后“ 干得很好，您已经完成一半了 ”4分钟后“ 继续坚持走，只剩下2分钟了 ”5分钟后“ 干得非常好，剩下最后1分钟了 ”Sciurba FC 准则中使用“尽力”语言，如“走快点，只剩2分钟了”、“剩下最后1分钟了，尽全力”。ATS 指南不提倡使用类似语言，因为强调初始速度会导致过早出现疲乏，对心