呼吸类医学交流课件：慢性阻塞性肺疾病的肺功能检查

1、1 慢性阻塞性肺疾病的肺功能检查 Pulmonary function test in COPD 一、慢阻肺的定义和病理生理学 I. The definition and pathophysiology of COPD 慢阻肺定义 The definition of COPD 慢阻肺是一种可以预防和可以治疗的常见 疾病，其特征是持续存在的气流受限。气 流受限呈进行性发展，伴有气道和肺对有 害颗粒或气体所致慢性炎症反应的增加。 急性加重和合并症影响患者整体疾病的严 重程度。 正常 Normal 慢阻肺 COPD *本定义不应用慢性支气管炎和肺气肿的术语 慢性阻塞性肺疾病全球策略（GOLD 201

2、5年） Global initiative for chronic Obstructive Lung Disease (GOLD 2015) 4 慢阻肺的气道重塑 Airway remodeling in COPD 正常气道 normal airway 哮喘 asthma 慢性支气管炎 chronic bronchitis 肺气肿 emphysema 慢阻肺合并 气道重塑 COPD with airway remodeling 慢阻肺合并 肺气肿 COPD with emphysema 慢阻肺气流受限的机制 Global Strategy for Diagnosis, Management a

3、nd Prevention of COPD Mechanism of airflow limitation in COPD 气流受限 小气道疾病 small airway disease 肺实质破坏 Destruction of lung parenchyma 6 气流受限和过度充气 Airflow limitation and Pulmonary hyperinflation ： * 动态性过度充气是活动受限主要因素之一。 * 气流受限用肺功能仪测量，诊断慢阻肺关键。 -呼气气流受限（持续存在气流受限）是典型生理特点。 -气流受限的部位是直径小于 2 mm 的传导气道，原因气 道重塑（纤维化

4、和狭窄）。 -加重气流受限因素： 弹性回缩消失（肺泡壁破坏），肺 泡支撑（肺泡附着) 的破坏，炎性细胞的聚集，支气管内粘液和浆液渗出， 及平滑肌收缩和运 动时肺动态性过度充气. -动态性过度充气：活动受限主要因素之一 -气流受限用肺功能仪测量，诊断慢阻肺关键 7 正常人的肺泡排空 Normal alveolar deflation 8 l COPD患者中, 由于肺泡弹性的丧失、支持组 织的破坏和小气道狭窄等，气流发生受限。 In COPD, airflow is limited due to loss of alveolar elasticity, damage to supporting t

5、issue and small airway stenosis. COPD患者的肺泡排空 Alveolar deflation in COPD 9 正常人呼吸 Breath in the normal state 正常人的吸气和呼气循环 Cycle of deflation and inflation in the normal state COPD患者呼吸 Breath in COPD COPD患者呼吸时气流受 限，导致气体陷闭 In COPD, airflow limitation leads to air trapping 正常人的吸气和呼气循环 Cycle of deflation a

6、nd inflation in the normal state 二、慢阻肺的肺功能检查 II. Pulmonary function test in COPD 前言 Preface l 慢阻肺诊断、严重程度和疗效的肺功能指标：时间肺活 量（FEV）、深吸气量（IC）、呼气峰流速（PEFR）、 呼气中期最大流速（MMFR）气道阻力和弥散功能等。 Lung function indices for diagnosis of COPD, severity and efficacy: forced expiratory volume (FEV), inspiratory capacity (IC),

7、 peak expiratory flow rate (PEFR), maximal midexpiratory flow rate (MMFR), airway resistance and diffusion function. l 常用指标是时间肺活量： 以第1秒用力呼气容积(FEV1), 以及 FEV1与用力肺活量(FVC)之比(FEV1/FVC)降低程度来确定的。 l FEV1/FVC是一项敏感指标，可检出轻度气流受限。 l FEV1占预计值的百分比是判断气流受限程度的良好指标，变 异性小，为慢阻肺肺功能检查的基本项目。 1. 慢阻肺的肺功能测定 Pulmonary function

8、 test in COPD 肺功能术语 pulmonary function term 阻塞性通气功能障碍 obstructive ventilation dysfunction 备注 Notes FEV1 (% 预计值)综合评估中的肺功 能分级 VC (% 预计值) 或者 FEV1/FVC 比例FEV1/FVC 80为正常。 第1秒用力呼气容积(FEV1)：最大吸气至肺总量位后1 秒内的快速呼 出量.FEV1占预计值百分数的降低程度可判断慢阻肺严重度。 1秒率(FEV1/FVC、FEV1/VC)：是FEV1与FVC或VC的比值，常用百 分数()表示。如在吸入支气管舒张剂后1秒率仍低于70考虑

9、气流 受限。 最大吸气最大吸气 从开始尽快呼气从开始尽快呼气 容量容量 Tid(s) FVC FEV1 Tid(s) FVC 第第 1 秒秒 用力肺活量( FVC ) Forced Vital Capacity (FVC) 容量容量 Tid (s) FVC FEV1 5.2 L 4.15 L 用力肺活量 ( FVC ) l 慢阻肺患者的FEV1自然波动为 160 ml。 The natural fluctuation of FEV1 in COPD patients is 160 ml. 17 FEV1 的临床意义 Clinical significance of FEV1 l评价 支气管扩张

10、剂反应时，应设安慰剂对照组。 lFEV1检测方便，结果准确，慢阻肺患者每年FEV1的下降 值可显示患者肺通气功能的下降。 l正常人非吸烟者，每年 FEV1 将下降 255 ml。 吸烟对肺功能（FEV1)的影响 The influence of smoking on pulmonary function (FEV1) 10 0 75 50 25 年龄(岁) Age (year of age) 255075 死亡death 丧失劳动力 labor bereaved FEV 1(% of value at age 25) 规律吸烟者 regular smokers 从未吸烟或对吸烟不敏感者 nev

11、er smoke or not sensitive to smoke 45岁时戒烟 stop smoking at 45 65岁时戒烟 stop smoking at 65 2. 肺功能的应用：慢阻肺的诊断 The application of lung function: the diagnosis of COPD l诊断(Diagnose) ：任何患有呼吸困难、慢性咳嗽或多痰的患 者，并有暴露于危险因素的病史，临床上需要考虑慢阻肺的 诊断。 l慢阻肺诊断(Diagnosis of COPD) ：需行肺功能检查，吸入支气 管扩张剂后(吸入 400g 沙丁胺醇或等价药物15 分钟后), 测量

12、FEV1/FVC 0.7 即明确存在气流受限，可诊断慢阻肺 。 l肺功能检查(Pulmonary function test)：慢阻肺诊断的金标准。 20 暴露于危险因子 risk factors 烟草 tobacco 职业 occupation 室内/室外污染 Indoor/outdoor pollution 肺功能测定 pulmonary function test 症状 Symptoms 咳嗽 cough 咳痰 expectoration 呼吸困难 dyspnea 慢阻肺诊断：肺功能检查 The diagnosis of COPD: pulmonary function test 吸入支

13、气管扩张剂后: FEVlFVC70:确定为持续存在的气流受限 正常人 肺功能: 正常人和慢阻肺患者FEV1 和 FEV1/FVC Pulmonary function: normal and COPD FEV1 45: 879905 25 FEV1 的局限性 The limitations of FEV1 lFEV1不能反映慢阻肺全部临床病程： 许多慢阻肺患者无症状； 持续咳嗽、咳痰常早于气流受限的发生，另外，首发 症状可表现为以前能耐受的活动下出现呼吸困难； 慢阻肺临床过程中，常发生全身性症状：体重减轻、 外周肌肉萎缩和功能障碍。 lFEV1与呼吸困难、生活质量及一些长期的预后指标如死 亡率

14、等相关性不强。 FEV1 can not reflect the whole clinic course of COPD: FEV1 is not tightly correlated with dyspnea, life quality and long-term prognostic indicators, such as mortality rate, etc. Pulmonary function tests use fixed ratio and tests are performed after bronchodilators. Airflow limitation is iden

15、tified as FFEV(1)/FVC ratio 0.7. Using fixed ratio (FEV1/FVC) leads to more diagnosis of COPD in older population. Lung volume and air flow may be affected with the increase of age under normal circumstances, some old people may be diagnosed with mild COPD. On the contrary, it may cause underdiagnos

16、is of COPD in adults younger than 45 year old. Gold suggested that age-related normal value available is used as reference so as to avoid over diagnosis in old age. 26 l使用固定的比值，应用支气管扩张剂后测定肺功能，FEV1/FVC 0.7 定义为气流受限。 l应用固定比值（FEV1/FVC）可在老年人中导致较多地诊断慢阻肺。 l因为正常情况下随着年龄的增长，肺容积和气流可能受到影响，某些 老年人有可能被诊断为轻度的慢阻肺。 l

17、相反，年龄小于45岁的成人可能导致慢阻肺的诊断不足。 lGOLD指出：如果可能应使用年龄相关的正常值作为参考，以避免在 老年人中出现过度诊断。 3. 支气管舒张试验 Bronchial dilation test 支气管舒张剂* Bronchodilators 剂量 dose 支气管舒张剂前FEV1与支气管 舒张剂后FEV1的测定间隔时间 intervals between FEV1 before and after Bronchodilators 沙丁胺醇 Salbutamol 200 400 g 通过大容量储雾罐 15 分钟 特布他林 Terbutaline 500 g通过 Turboha

18、ler 15分钟 异丙托溴胺 Ipratropium bromide 160 g* 通过储雾罐 45分钟 *一些指南建议雾化给药，但没有标准剂量。 There is no consensus on the drug, dose or mode of administering a bronchodilator in the laboratory * 通常8喷，每喷20g Ref: ATS/ERS Task Force : Interpretive strategies for Lung Function Tests ERJ 2005;26:948 慢阻肺患者支气管舒张剂可逆试验 Bronchi

19、al dilation test for COPD patients 结果 lFEV1 绝对值增加大于 200 ml 且较应用支气管舒张剂前 的FEV1（基础值）改善大于12% 认为有意义 l临床经常同时报告FEV1绝对值的改变(ml)和由基础值改 善的百分比，帮助评价改善情况 FEV1改善率改善率=(吸药后吸药后 FEV1 - 吸药前吸药前 FEV1)/吸药前吸药前 FEV1 100% The absolute value of FEV1 increasd more than 200 ml and improved over 12% compared to FEV1 (base values

20、) before bronchodilator, which is seen as significant Clinical reports cover both the change of FEV1 absolute value (ml) and the improvement over base values in percentage to assist assessing improvement FEV1 improvement%=（post-dose FEV1 - pre-dose FEV1）/pre-dose FEV1 100% differential diagnosis 不主张

21、应用气流受限的可逆程度鉴别慢阻肺和哮喘 Not recommended: assessing the reversibility of airflow limitation for differential diagnosis * 支气管舒张试验不再推荐用于判断气流受限的可逆程度（即：支 气管舒张试验）。 * 气流受限的可逆程度没有纳入慢阻肺的定义及用于哮喘和慢阻肺 的鉴别诊断，或预测支气管扩张剂或激素长期治疗的效果。 * 既往，慢阻肺和哮喘的鉴别诊断： 2011 年全球策略修订版中，关于气流受限的可逆程度的论述 已完全删除。 大部分慢阻肺为不完全可逆性气流受限，而哮喘气流受限大部分可逆。 I

22、ncomplete reversible airflow limitation is seen in most COPD; while airflow limitation in asthma is mostly reversible. 慢阻肺与哮喘鉴别诊断的更新 The updates to differential diagnosis of COPD and asthma 旧版GOLD关于“慢阻肺大部分为不可逆性气流受限、 哮喘气流受限大部分可逆”的论述被删除 慢阻肺 慢阻肺 differential diagnosis 今年4月ATS/ERS声明：“慢阻肺的研究问题”，重 申“哮喘气流受

23、限大部分可逆”但无“慢阻肺大部分 为不可逆性气流受限”的论述 Eur Respir J 2015; 45: 879905 differential diagnosis 慢阻肺患者随访支气管舒张试验的变化 The change of bronchial dilation test in the follow-up of COPD patients 慢阻肺患者支气管舒张试验变异性大，重复性差： 1. 基础肺功能差，阳性率增加； 2. 慢阻肺加重期易出现阳性； 3. 慢阻肺患者年龄大、配合差。 仅应用支气管舒张试验鉴别 哮喘和慢阻肺是不恰当的！ 慢阻肺列数慢阻肺列数 4. 慢阻肺流速容量曲线 Flo

24、w-volume curve of COPD 正常 慢阻肺 volume (litre) 容量 (升) 呼气流速 (升/分) 10 5 0 01234 l 流速容量曲线（MEFV) l 慢阻肺: 曲线降支凹向肺 容积轴。 l V75; V50; V25(用力肺 容积75；50：25 最大呼气流速）明显下降。 l PEF 提前出现； l FVC显著降低。 Maximum Expiratory Flow Volume (MEFV) COPD: the curve descending concave to the axis of lung volume V75; V50; V25(forced e

25、xpiratory lung volume75；50：25 PEF）decreased significantly. PEF appeared earlier FVC decreased significantly IRV 正常人 EILV EELV TLC IC IC 0 20 40 60 80 100 120 140 肺容积 (% 肺总量预计值) 慢阻肺 Vt FRC 5. 慢阻肺的其他肺功能指标 Other pulmonary function indicators of COPD TLC = 肺总量; Vt = 潮气量; IC = 深吸气量 ;EILV = 吸气末肺容量 EELV =

26、呼气末肺容量;IRV = 补吸气量; FRC=功能残气量 气流受限(airflow limitation) 肺总量、功能残气量、残气量 、残气量/肺总量增加， EILV 增加、EELV 增加， 深吸气量(IC)、肺活量下降 弥散功能受损 impaired diffusion function 一氧化碳弥散量(DLCO) DLCO /VA比单纯DLCO更敏感 肺容量: 正常人 Lung volume: normal TLC=肺总量; Vt=通气量; IC=深吸气量 EILV: 吸气末肺容量； EELV：呼气末肺容量； IC TLC EILV EELV RV 静息 状态 Vt 运动状态 容量 压力

27、 l正常人运动时： 吸气末肺容量（EILV）增加； 呼气末肺容量（EELV）下降 During exercise: End-inspiratory Lung Volume （EILV）increase End-expiratory Lung Volume （EILV）decrease 36 慢阻肺患者的肺容量 Lung volume of COPD TLC=肺总量; Vt=通气量; IC=深吸气量 EILV: 吸气末肺容量； EELV：呼气末肺容量； 容量 压力 TLC EILV EELV RV 静息 状态 Vt IC 慢阻肺患者：TLC增加； RV和EELV增加 准确评测支气管扩张剂疗效，应

28、检 测FEV1 及IC(深吸气量) To accurately evaluate the efficacy of bronchodilator, its necessary to test FEV1 and IC (inspiratory capacity) 6. 慢阻肺患者运动时的肺容量 Lung volume of COPD patients during exercise TLC=肺总量; Vt=通气量; IC=深吸气量 EILV: 吸气末肺容量； EELV：呼气末肺容量； 容量 压力 TLC EILV EELV RV 静息 状态 Vt IC 运动 状态 慢阻肺患者运动时， EELV增加 IC 下降；EILV更接近TLC 38 慢阻肺患者的动态过度充气 Dynamic hyperinflation of COPD patients IRV:补吸气量；EELV：呼气末肺容量； ODonnell at al. Am J Respir Crit Care Med.2001;164:770-777. 慢阻肺的动态过度充气 Dynamic hyperinflation of C