肺功能测定的临床应用 - 呼吸科.doc

肺功能测定及临床应用首都医科大学附属北京友谊医院 呼吸科 徐秋芬一、 通气功能测定及临床应用（一）肺活量肺活量（VC）测定是一个最简单、应用最广的肺功能测定。方法是：1) 受试者吸气到最大即肺总量（TLC），再全部呼出。2) 测量呼出气的容积和速度。3) 慢慢呼出的气体得出VC。VC具有可重复性和相对的敏感性，但无特异性，因为VC降低可见于限制性肺疾病（TLC减小）或阻塞性肺疾病。如果用力以最快的的速度进行呼气，就得出容积与时间的关系曲线，此时全部呼出的气体即是用力肺活量（FVC）。与时间有关的参数包括FEV1，是指第1秒钟呼出的气体容积。平均用力呼气流速是指呼出25VC到75VC之间的呼气流速（FEF2575）。为了获得具有重复性的可靠结果，受试者应采用坐位或站位，令其充分吸气后，用力并尽快地充分地呼气（至少6秒和/或出现平台），要求至少记录三个合格的用力呼气曲线，2次最大的FVC相差0.2升，2次最大的FEV1相差1.5，MVV/FEV125图2、不同部位气道阻塞引起的流量-容积环的改变（虚线为正常环）（三）气流阻力一个健康成人的气道阻力分布是：鼻、口腔和上呼吸道占50%，气管和支气管占30%，小气道占20%。临床上，测定呼吸阻力主要采用2种方法：体积描记法和强迫震荡技术。前者是直接测定气流阻力（Raw），正常值=0.6-2.4cmH2O/L/sec，气道传导率（Gaw）是Raw的倒数，即Gaw=1/Raw，正常值=0.42-1.67L/sec/cmH2O,比气道传导率（SGaw）为Gaw除以肺容积，以排除肺容积对气流阻力的影响，SGaw0.1-0.15 L/sec/cmH2O/L提示气流阻力增加。通气功能也能间接反映气流阻力的变化。（四）肺容量肺容量的组成包括(图3)：1) 潮气容积(TV) : 平静呼吸时每次呼出或吸入的气体量。2) 深吸气量(IC) : 平静呼气末尚能吸入的最大气量。等于潮气量加补吸气量。3) 补吸气容积(IRV) : 平静吸气末尚能吸入的最大气量。4) 补呼气容积(ERV) : 平静呼气末尚能呼出的最大气量。5) 肺活量(VC) : 从最大吸气末所能呼出的最大气量或从最大呼气末所能吸入的最大气量。6) 残气容积(RV) : 最大呼气末肺内所含的气量。7) 功能残气量(FRC) : 平静呼气末肺内所含的气量。8) 肺总量(TLC) : 最大吸气末肺内所含的气量。 图3 肺容量组成肺量计可测量FVC，但不能测出尽力呼气后肺内的残余气量（RV或者TLC）。测定RV和TLC需要另外的技术。 有二种方法测量肺容量气体稀释法、体积描记法。肺容量的正常预计值变化较大，正常TLC=预计值的85-125%，35%见于RV增加（肺气肿）或VC减小导致的TLC减小；如RV/TLC增加，TLC增加见于充气过度（hyperinflation）；如RV/TLC增加，TLC正常见于气道陷闭（air trapping）。比较两种方法测定的FRC具有临床意义，正常情况下，FRCbox/FRCgas=1，比值1，提示存在气道陷闭。肺容量测定是判断肺限制性通气功能障碍的最好指标。肺间质疾病、肺部占位、肺叶切除、胸膜疾病、腹水以及呼吸肌力减弱等均可使肺容量减小。在对肺间质病的研究发现，TLC与肺部的病理改变无显著相关，单独肺容量的测定不能精确预计组织的受损程度，因此随访肺间质病应综合临床、放射线和肺功能检查进行连续的监测来评价对治疗的反应。（五） 呼吸肌力呼吸肌功能是通过测定最大吸气压（MIP）和呼气压（MEP）来反映的。检测时需受试者主动努力，这对于获得可靠的结果非常关键。测定MIP时，让受试者最大呼气，再对一阻塞的气道最大吸气，并保持这一压力约1-3秒钟，这时达到的最大负压为MIP，健康成人的MIP应高于-60cmH2O，MIP减低见于神经肌肉疾病或累及膈肌、肋间肌或辅助肌；肺气肿患者由于残气增加，造成膈肌扁平，也会使MIP减低；胸壁疾患或脊柱畸形MIP减低。MIP常用于评价需要呼吸机支持的患者的呼吸肌功能，还可用于评价呼吸肌康复训练的效果。MEP的测定是让受试者先最大吸气，再对一阻塞的气道最大呼气，并保持这一压力约1-3秒钟，所能达到的最大压力。长时间呼气会造成胸内压增高，引起心排量下降。健康成人的MEP大于80-100cmH2O，成年男性可达到200cmH2O。MEP取决于腹肌、辅助呼吸肌及肺和胸廓的弹性回缩力，神经肌肉疾病可引起MEP减低；肺气肿患者MEP降低常伴有残气增加。MEP减低提示不能有效咳嗽。MIP和MEP尤其对于不稳定的神经肌肉状况如多发性肌炎、格林巴利综合征和重症肌无力的监测有一定价值，在这些疾病里，常常监测FVC和呼吸肌力，当FVC低于1015ml/kg或MIP低于-20cmH2O时，应考虑行机械通气治疗。MEP低于40cmH2O预计咳嗽无力及 呼吸并发症的发生率增高。能够提示呼吸肌无力的肺功能包括：FVC降低、RV/TLC降低（同时TLC降低）、MVV相对于FEV1不成比例的降低。二、 弥散功能测定及临床应用弥散是一个被动过程，其结果使不同浓度的分子最终达到平衡。O2从肺泡进入血管需经过肺泡表面层肺泡上皮基底膜间质毛细血管内皮，最后还需进入红细胞才完成弥散的过程。健康人的肺泡-毛细血管膜厚度为0.1um。影响气体弥散的因素主要包括肺泡膜和肺毛细血管血容量。 肺弥散总阻力：1/DL=1/Dm+1/Vc。一氧化碳因其在血液中的溶解度高于肺组织及与血红蛋白的高亲合力（是氧的210倍），而被采用。一氧化碳（DLCO）即是衡量气体从肺泡弥散到肺毛细血管的能力。测定DLCO需要测量每分钟由肺泡转移到血液中的CO量、肺泡CO分压和肺毛细血管CO平均压。 CO从肺泡弥散至血的ml/min 平均肺泡CO分压平均毛细血管CO分压测定方法：1) 单次呼吸法（single breath method, DLCOSB). 不需抽血，但屏气10秒不是正常的呼吸形式，不适用严重患者。2) 恒定状态测定法（steady state method, DLCOSS) 在正常呼吸状态下测定，并可用于运动中，但需做动脉穿刺。3) 重复呼吸测定法(rebreathing method，DLCORB) 精确性高，但操作较困难。单次呼吸法应用最广。试验中，受试者先呼气至残气量（RV），然后快速吸入由21%O2、10%He、0.3%CO和平衡N2构成的混合气体至肺总量（TLC），屏气10秒钟，这期间CO弥散至毛细血管，随后将气体充分呼出以冲洗机械性死腔和解剖死腔。然后根据肺泡容积（VA）、屏气时间、最初和最终CO浓度算出DLCO。本方法具有适用范围广、简便易行、对毛细血管内的CO相对不敏感等优点。正常成人休息状态下，单次呼吸法测得的DLCOSB约25ml CO/min/mmHg，实测的DLco。占预计值的80%为正常。由于肺毛细血管膜总面积取决于受试者的肺容量，所以这一参数是导致DLCO变异的一个主要因素。因此DLCO经常被肺泡通气量（VA）所校正，即DLCO/ VA。这一参数比单独应用DLCO更有意义。DLCO减低常见于间质性肺疾病，如特发性肺间质纤维化、结节病、结缔组织病引起的肺损害等。有毒气体或有机粉尘的吸入能引起肺泡炎症，使DLCO降低。正常肺组织减少如肺叶切除、肿瘤占位、肺水肿也使DLCO下降。放射治疗或某些药物（如胺碘酮）可引起肺间质纤维化，使DLCO减低。阻塞性肺气肿由于肺泡和肺毛细血管的破坏，使气体交换面积减少，并且因肺泡对终末细支气管的支持作用的减弱，气道阻力增高，气体陷闭，导致通气/血流比例失衡，DLCO减低。因此，DLCO可用来帮助鉴别肺气肿和慢性气管炎及哮喘患者，慢性气管炎或哮喘的早期没有肺组织的破坏，DLCO是正常的。肺血管疾病如肺栓塞、肺动脉高压患者的DLCO通常降低。三、 气道高反应性测定及临床应用（一）支气管激发实验激发实验是评价气道高反应的一种方法，而气道高反应是哮喘的一个很重要表现，因此在临床上激发实验主要是用于诊断不典型哮喘。组织胺和乙酰甲胆碱是最常用的激发实验的药物。支气管反应分类PC20（mg/ml） 支气管反应类别16 正常4.0-16 临界1.0-4.0 轻度(实验阳性)1.0 中到重度*在使用此表之前必须符合以下情况：（1）基础状态下无气道阻塞（2）肺量计操作质量良好（3）激发实验后FEV1显著恢复支气管激发实验常用于诊断支气管哮喘。气道高反应性诊断支气管哮喘是敏感的，但缺乏特异性，因为其他一些因素及疾病（如呼吸道感染、吸烟、COPD、囊性纤维化、充血性心力衰竭、结节病）也可引起气道高反应。在临床上根据PC20诊断哮喘还需参考临床表现和既往病史，即实验前哮喘的可能性（per-test probability），当这种可能性在30-70%之间时，支气管激发实验最有用（图4），如PC2016，基本可以排除哮喘。 图4、PC20与支气管哮喘诊断可能性为了实验的安全性，其禁忌症包括中重度气流受限或合并其它系统疾病等情况。支气管激发实验禁忌征绝对禁忌：严重气流受限（FEV1预计值的50%或1.0L) 近3个月内有心脏病发作或休克 未控制的高血压，收缩压200或舒张压100 已知的主动脉瘤相对禁忌：中度气流受限（FEV1预计值的60%或1.5L)不能进行质量满意的肺量计测定妊娠哺乳期 目前应用胆碱酶抑制药物（重症肌无力） 试验前6周内有上或下呼吸道感染 前1周内接触过特异抗原 前1周内曾暴露于严重的大气污染下 无法停用影响气道反应性的药物，包括 12小时内用过2-肾上腺素能受体兴奋剂 12小时内用过抗胆碱能气雾剂 8小时内用过色苷酸钠 12小时内口服过2-受体兴奋剂 48小时内用过氨茶碱 72-96小时内用过H1-受体拮抗剂 B阻断剂（可能提高反应性） 摄入含咖啡因、可可碱的物质（colas、咖啡等）（二）支气管扩张实验 支气管扩张实验是通过测定患者吸入支气管扩张剂前后FEV1的变化来判断气道阻塞的可逆性，临床上主要用于诊断支气管哮喘。对于FEV1 70%预计值的患者，当临床上怀疑哮喘时，可进行扩张实验。实验前12小时，停用2 激动剂和茶碱类药，对于茶碱缓释片及色苷酸钠应停用24小时，阿托品类药应停用8小时，已用激素的可继续用维持量。 支气管扩张剂可以通过雾化、间隙正压呼吸或定量法给药。定量吸入装置（MDI）给予支气管扩张剂的重复性好，受试者先测定基础FEV1，然后用MDI吸入200400g2 激动剂（如舒喘灵），MDI应稍离开患者张开的口腔，当患者吸气开始时，钦MDI，患者应缓慢吸气至肺总量，屏气35秒。如果患者不能很好配合，应采用雾化或加用一个spacer给药，以保证吸进的药物量恒定。吸入后15分钟重复测定FEV1。吸药后FEV1- 吸药前FEV1FEV1改善率吸药前FEV1 100%如改善率12%，并且用药后的FEV1较用药前FEV1增加200ml以上，为阳性。SGaw 增加30-40%有意义。变化小于8%或FEV1增加150ml可能是由于测定时的误差造成，并非有临床意义。支气管扩张实验阳性有助于哮喘的诊断，但结果阴性则不足以据此否定哮喘的诊断，尤其是晚期重症患者或合并慢性支气管炎的哮喘患者。部分患者扩张实验后，FEV1无明显变化，但症状改善，运动耐量提高，可能是由于RV减少、VC增加、弥散功能和通气/血流比的变化原因，故扩张实验阴性不能排除支气管扩张药治疗的益处。此外约10%的COPD患者支气管舒张实验可为阳性。术前肺功能评价据临床调查，上腹部手术后肺部并发症约20%，心脏术后90%的患者发生肺不张，冠状动脉搭桥手术的肺部并发症约7.5%，肺切除的住院死亡率是3.8-11.6%。因此，术前进行肺功能评价是一项重要检查。肺功能测定临床上常用的肺功能测定项目包括：通气功能、弥散功能、血气分析、心肺运动试验。（一）通气功能主要包括用力肺活量（FVC）、一秒量（FEV1）、最大分钟通气量（MVV）。FEV1/ FVC的降低提示气道阻塞性疾病，FEV1%反映气道阻塞程度，FVC降低的患者由于手术后即刻出现的VC减低，造成咳嗽无力。MVV反映了肺实质、气道功能、呼吸肌功能和患者的配合。如患者存在气流阻塞，应进行气道扩张实验，如气流阻塞是可逆的，将大大减少术后并发症的风险，此时，术前给予支气管扩张剂治疗是有益的。（二）弥散功能一项回顾性研究发现，弥散功能测定是预计肺叶切除手术术后并发症和死亡率最好的指标，如DLCO24%。（三）血气分析血气分析是肺功能的总体反映。动脉氧分压（PaO2）并不能很好的预计术后风险，但PaO2减低常提示肺功能受损，部分手术因切除了病变的肺，V/Q比例改善，术后PaO2得到提高。PaCO2是预计术后风险的重要指标，当PaCO245mmHg，术后并发症和死亡率明显增加。（四）心肺运动试验心肺运动试验是反映心、肺、血管、肌肉等器官的潜能，运动时，可暴露这些脏器功能的轻度受损，以便预计手术过程中及术后的风险，当最大摄氧量(VO2max)20ml/min/kg，心肺并发症的风险很小，当VO2max15ml/min/kg，常常出现并发症。 术前肺功能评价正常情况下，胸部或上腹部手术后，肺活量(VC)降低50%以上，患者易发生肺不张和肺炎，功能残气量(FRC)的降低和闭合气量(CV)的增高导致通气/血流（V/Q）比例失调和低氧血症。术前肺功能评价的目的是预计手术患者行手术后，其发生呼吸系统并发症的风险（见表1）。具体来说，第一、估计患者行肺病变或肺叶切除后剩下的肺功能；