肺功能相关指标分析及临床应用

肺功能相关指标分析及应用 吕会来 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 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 lungvolume 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 1 潮气量 tidlevolume 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 inspiratoryreservevolume 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 expiratoryreservevolume 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 residualvolume 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 inspiratorycapacity 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 vitalcapacity 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 functionresidualcapacity 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 totallungcapacity 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 minuteventilation 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 alveolarventilation 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 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 maximalvoluntaryventilation 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 正常男104 2 71L女82 5 2 17L判定 实测值 预计值 80 为降低 4 用力呼气量 forcedexpiratoryvolume FEV 指用力呼气时容量随时间变化的关系 1 用力肺活量 forcedvitalcapacity 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 forcedexpiratoryvolumeinonesecond 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 无论男女 均应大于80 3 最大呼气中期流量 maximalmidexpiratoryflow 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 volumecurve 本节重点讨论其呼气相 maximalexpiratoryflow volumecurve 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 MEFV的几个常用指标 最高呼气流速 peakexpiratoryflow 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 用力呼气25 肺活量的瞬间流速 余75 肺活量 forcedexpiratoryflowafter25 oftheFVChasbeenexhaled FEF25 V75 反映呼气早期的流速指标 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 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 气速指数airvelocityindex 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 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 通气储量百分比 ventilationreserve VR MVV VEVR 100 MVVVR 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 1 肺内气体弥散的决定因素 1 呼吸膜两侧的气体分压差 2 气体的溶解度 3 弥散距离 4 弥散面积 2 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 因而常以LCO 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 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 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受力或劳动强度耐受力 危重病人的监护 2 肺功能检查的禁忌症 近周内有大咯血 气胸 巨大肺大泡且不准备手术治疗 心功能不稳定者慎作需用力呼气的肺功能检查 对支气管舒张剂过敏者禁用该舒张剂 喉头或声带水肿 中度或以上通气功能异常者禁作支气管激发试验 二 肺功能障碍的评价1 肺容量改变肺组织切除可直接损害肺容量 TLC VC RV FRC等下降 其中以VC在临床上最常用 因其常与有功能的肺组织的切除量呈比例下降 且测定简便 其它引起肺实质损害的病变 如肺炎 肺部巨大占位性病变等 支气管病变 单侧主支气管或叶 段支气管完全性阻塞 胸腔病变 胸腔大量积液 胸膜广泛增厚硬化等 均可引起肺容量的减少 肺间质性病变 如肺间质纤维化 间质性肺炎等 使肺弹性回缩力增高亦可致TLC VC FRC RV等减少 而肺气肿等使肺弹性回缩力下降的疾病则TLC RV FRC等增高 2 通气功能障碍通气功能障碍的类型 临床上通气功能障碍包括阻塞性通气功能障碍 限制性通气障碍及混合性通气障碍 1 阻塞性通气功能障碍 是指由于气道阻塞引起的通气障碍 主要表现为FEV1及其与FVC的比值FEV1 FVC 的显著下降 MVV MMEF V50等指标也有显著下降 但FVC可在正常范围或只轻度下降 RV FRC TLC和RV TLC 可增高 气速指数 1 流速 容量曲线的特征性改变为呼气相降支向容量轴的凹陷 凹陷愈明显者气道阻塞愈重 引起气道阻塞的病变常见有COPD 哮喘等 2 限制性通气障碍是指肺容量减少 扩张受限引起的通气障碍 以TLC下降为主要指标 VC RV减少 RV TLC 可以正常 增加或减少 气速指数 1 流速 容量曲线显示肺容量减少 图5 常见于胸或胸膜病变 肺间质病变等 3 混合性通气障碍兼有阻塞性及限制性二种表现 主要表现为TLC VC及FEV1 FVC 的下降 而FEV1降低更明显 流速 容量曲线显示肺容量减少及呼气相降支向容量轴的凹陷 气速指数则可正常 大于或少于1 此时应与假性混合性通气功能障碍区别 后者的VC减少是由于肺内残气量增加所致 常见于慢阻肺及哮喘病者 作肺残气量测定或支气管舒张试验可资鉴别 三 弥散功能障碍指由于弥散功能下降引起的肺换气功能不全 正常LCO DLCO VA 正常预计值的95 可信限 或 80 预计值 轻度损害 在79 60 预计值之间 中度损害 在59 40 预计值之间 重度损害 40 预计值 引起弥散面积减少 弥散距离增加及通气 血流不均的疾病均可导致弥散能力下降 如肺切除或毁损肺 慢性阻塞性肺气肿 弥漫性肺间质纤维化 结节病 肺泡癌 肺栓塞 ARDS 严重贫血等 五 支气管舒张试验 对于已有阻塞性通气障碍的病人 为了了解其阻塞的气道的可逆程度 即是否可恢复至正常或接近正常 可作支气管舒张剂吸入试验 常用吸入药物为 2激动剂 吸药后值 吸药前值肺功能改变率 100 吸药前值舒张试验判断标准 阳性 FVC或FEV1增加率 15 绝对值增加 0 2升 阴性 达不到上述标准 舒张试验阳性说明气道阻塞是因气道痉挛所致 经用舒张药物治疗可以缓解 对临床治疗有重要指导意义 六 气道反应性测定 支气管激发试验 气道反应性 bronchialreactivity 是指特异性或非特异性刺激物作用于气道引起的气道平滑肌痉挛收缩的反应 当这种反应过易过强或过早出现 则称为气道高反应性 bronchialhyperreactivity BHR BHR主要见于哮喘 也可见于急慢性支气管炎 过敏性鼻炎等疾病 BHR是哮喘最典型的病理生理特征之一 它与哮喘的严重程度 症状发作频度 防治疗效观察等有密切关系 七 肺功能检测项目的选择及结果判断 肺功能检查项目繁多 但临床上最为常用的是通气及换气功能的检查 可对大多数肺部疾病作出诊断 选择肺功能检查项目时 应做到有的放矢 选择相应的项目检查 常规肺功能检查时一般先做通气功能检查 若通气功能正常 需排除气道高反应性时可作支气管激发试验 若通气功能异常 为阻塞性病变 可作支气管舒张试验 若阳性则气道阻塞是可逆的 如哮喘 或作残气量测定 若RV TLC增高 再作弥散功能测定 弥散功能减退者可判断为阻塞性肺气肿 若弥散能力正常考虑肺过度充气 如哮喘病等 若通气功能异常为限制性改变 作弥散功能测定 弥散能力正常可考虑肺外病变 如胸腔积液 胸廓畸形等 弥散能力下降则为肺间质或肺实质病变 如弥漫性肺间质纤维化 毁损肺 大叶性肺炎等 八 肺功能在外科领域的应用与评价 正常肺功能取决于胸廓完整 气道通畅 呼吸肌健全 胸廓及肺组织顺应性良好 以及肺组织血流灌注良好 胸腹部外科手术是创伤性治疗 可直接损坏胸廓完整性 损伤肺组织及损伤呼吸肌肉而影响肺功能 而术前肺功能检查 不但有助于确定手术适应症 且关系到手术及术后的安全性 疗效和术后生活质量的评价 Stein等发现术前肺功能正常者只有3 发生术后肺部合并症 但术前肺功能异常者则有70 出现肺部合并症 可见术前肺功能检查对预防术后并发症的重要 术前肺功能评价的适应症有 胸科手术病人 腹部 尤为上腹部 手术病人 重度吸烟者 已知或疑有心肺疾患者 肥胖 老年 60岁 一 外科手术对肺功