肺功能测验的临床应用2.ppt

1、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、无效腔测定与静-动脉分流测定 六、小气道功能 七、呼吸阻力与顺应性 八、临床应用 九、6分钟步行试验 ,一、呼吸生理(通气功能与换气功能) 气体交换在两个地方进行（图1） 【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

2、成PvO2。(短距离运输) 肺功能主要研究外呼吸, 支气管树（图2）,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度 左5cm, 40-50度 3.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、肺容积和肺气量（Lung volume and Capacity） 肺活量（VC） 潮气容积（TV） 补吸气容积（IRV） 深吸气量（IC） 补呼气容积（ERV） 残气容积（RV） 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

3、量（FRC） 肺总量TLCVCRV （图3）, Y(ab)(ce)100 79.1%FRC + 79.1%d +e = y%(x+d)+(a-b) c FRC - d 79.1Y,a = 肺量计中充入的氧量（ml） b = 重复呼吸 7 min 后氧的吸收量（ml） c = 重复呼吸7 min后身体内 排出的氮量为80ml d = 肺量计通路的死腔容量（ml） e = 肺量计中氧气的含氮量 y = 重复呼吸 7 min后肺量计中气体的氮浓度, 密闭式氮稀释法（重复呼吸7分钟）（见图4）, 开放式氮稀释法（吸氧7分钟冲洗法）（图5）,N2(终末)呼出气容积 FRC N2（肺泡气) ,体描仪测定胸

4、腔气容积,P1V1P2V2 PBVtg(PBPA）（VtgVA） Vtg PBPA）VAPA VtgPBVAPA,在平静呼气末，胸腔内肺泡压等于大气压，胸腔内容积是平静呼气末胸 腔气容积，即功能残气（Vtg）。其原理是根据波义耳定律（图6 ),肺容量的意义（见图7） 1.肺活量的大小与年龄、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。 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

5、吸道阻塞的疾病，但影响不显著。, 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60处，呼气末静息时肺活量在60以内故 其力是向外的;超过此限度，力是向内的。 (3)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。,P-V曲线胸廓弹性和肺组织弹性的平衡位置,3.深吸气量（IC）,因FEV1不能完全评估支气管扩张剂 疗效,近来有提出采用IC指标,前者反映

6、呼气流速,后者反映肺容积。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)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。,4.肺气肿考核标准 表1 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%,5.肺容量与肺气量的评价,肺容量间接评价 1.弹性回缩力-最大呼气时提供气流的驱动压。 2.影响气流阻力-周围肺实质的弹性，牵拉气道开放

7、，决定气道直径。 弹性回缩力与气流阻力是相互依赖的。 3.提供肺机械储备。 肺气量最重要三项即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。 1.肺限制性疾患VC减少主要是IC减少。 2.胸壁限制性疾患VC减少主要是ERV减少。 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,三、通气功能 用力肺活量(FVC)、肺活量(VC)（

8、见图8） 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。 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。,图8

9、 用力肺活量示意图,图9 最大主动通气示意图, 最大主动通气(MVV) （见图9） 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，属于动态的功能，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。 有作者指出MVV120L肺气肿不可能存在；120L40L者肺气肿难以肯定；40L者，肯定有明显肺气肿。体力衰弱不能胜任MV

10、V者可用FEV135或FEV140计算。,（五） 通气障碍分型 （见表3） 表3 通气障碍分型评定 阻塞性 限制性 混合性 通气测定 FVC N或 FEV1.0% N或 MMF N或 MVV 或N 肺容量测定 VC N或 FRC 不等 TLC N或 RV/TLC N或 不等 FEV1.0 其他 气速指数 1.0 0.95-1.05 气道阻力 正常 气体分布（氮清洗率） 正常 ,(六)美国医学会肺功能不全分级标准（2000年）,表1. 美国医学会肺功能不全分级标准（2000年） 肺功能指标 一级 二级 三级 四级 （功能减损 （功能减损 （功能减损 （功能减损 0%9%） 10%25%） 26%

11、50%） 51% 100%) FVC 正常低限 6079 5159 50 FEV1 正常低限 6079 4159 40 DLco 正常低限 6079 4159 40 VO2/kg 25 2025 1520 15,四、换气功能 肺弥散功能（转移因子） 肺弥散量（DL） 在肺泡与肺毛细血管之间当气体分压为1mmHg时，每分钟 进入血液的气体量（ml）。 弥散障碍同时有气体分布不均及通气/灌注比率失调。极 少是单一的生理异常。二氧化碳一般不存在弥散障碍，弥散 障碍是指氧而言。 PAO2易测，PcO2存在技术上的困难。,临床上用一氧化碳（CO）来测，因为 CO与血红蛋白的结合力比O2大210倍，其次

12、血浆内不含CO，故具有一定优点，测定 DLCO后，再乘以1.23换算为DLO2。 CO 弥散过程包括膜弥散过程(DM),与血 红蛋白结合过程(Vc)。即反映肺弥散的物 理特性与化学特性。 弥散功能与肺泡容积（VA）改变有关， 但并非正比。 DLCO与DL/VA共同作为判断指标。（见表4）,表4. DL与DL/VA之改变 DL伴DL/VA(VA正常或)之原因: 贫血 肺气肿(VA) 肺血管减少 肺血管炎 DL伴DL/VA正常或(VA)的原因: 肺切除(通常DL/VA接近正常) 肺泡蛋白沉着症(偶尔DL的减少多于VA的减少) 肺纤维化如结节病 硬皮病 系统性红斑狼疮 石棉肺 组织细胞增生症X 间质

13、性肺纤维化 慢性过敏性肺泡炎 ,(二)通气/血流,胸内压的区域性差异,吸气至功能残气位,上下肺组织皆处于容积-压力曲线陡直段,上下肺泡同时充气,残气位,胸腔上部呈负压,肺底部受重力影响为正压,上肺区组织处于容积-压力曲线陡直段,而下肺区则处于平坦段,吸气时上肺区肺泡先扩张充气,1. 气体分布、相斜率,图17 气体分布,2. 肺血流分布,Zone 1 不能使萎陷的血管开放,无血流通过,健康人不存在 Zone 2 血流取决跨壁压, PA增加,Pa减少,均可减少血流 Zone 3 血流由Pa - Pv决定,跨壁压在接近肺底部处增加,故血管充分开放,血流阻力小,血流量增加,3. 通气/血流,V/Q =

14、 0.8,V/Q 0.8 VD PaCO2-PeCO2 VT PaCO2,V/Q 0.8 QS CcO2 - CaO2 QT CcO2 - CvO2,通气/血流比率,不同情况下V/Q与PO2-PCO2 A: 其V/Q比率0.8正常。 B: 其V/Q比率0.8为静-动脉分流,见于肺不张,ARDS。 C: 其V/Q比率0.8为死腔通气,见于肺气肿。,五、无效腔测定与 静-动脉分流测定,(一) 无效腔测定 解剖死腔 相当本人体重的磅数（公斤体重2.2）。 生理死腔 解剖死腔量肺泡死腔量 （PaCO2PeCO2）VT VD = PaCO2 VD PaCO2-PeCO2 = VT PaCO2 正常值 0

15、.35左右 ,(二)静-动脉分流测定,PO2-PCO2与VA/Q 关系图,PO2 mmHg,六、小气道功能, 最大流速容量曲线（MEFV）（见图10）, 于高肺容量（75肺活量）呼气时最大呼气流量与胸内压呈正相关，呼出气流量随呼吸肌用力增加而增多，属用力依赖部分。于低肺容量（50肺活量）的最大呼气流量，尽管呼吸肌用力，但到一定水平后，曲线变平坦即呼出的流量呈恒流量，达到相应流量极限值，曲线前段呼气流量与呼吸肌用力成正比，陡直上升;后段，随呼吸肌力增加，胸内压不断提高，但呼出流量不再增多，为非用力依赖部分。,1.等容积压力流量曲线（IVPF）（见图11）,等压点学说（EPP）（见图12）,Pav

16、l=Ppl+Pst,。,在用力呼气过程中，驱动气体从肺泡呼出的力为肺泡内压（Palv）。Palv等于胸内压（Ppl）与肺泡弹性回缩压（Pst）之和。在呼气过程中，需克服气流阻力，因而气道内压逐渐下降，直至降到与胸内压相等Pavl=Ppl，该点即为等压点。等压点-肺泡端称上游气道， PalvPpl，气道开放;等压点至口鼻端称下游气道，PplPalv，气道倾向关闭。故上游气道最大呼气流量（Vmax）与肺弹性回缩力（Pel）成正比，与上游段阻力（Rus）成反比。VmaxPelRus。故等压点位置决定于Pst和气道阻力，二者均与肺容量有关。 健康者EPP处于较大气管，该处有软骨支持，管腔不易陷闭。75

17、VC左右肺容量EPP处于肺叶支气管，随呼气肺容积的减少，肺弹性回缩力渐减弱，EPP向外周小气道移动，因小气道管径小，无软骨支撑，管壁顺应性大，易受压，因此达到EPP时，尽管增加呼吸肌力量，呼气流量不变，即呼气流量受限。而下游段可出现气道动态压缩，口径更变小，阻力增大。低肺容积时，呼气流量不受呼气力量的影响。COPD患者等压点近上游端，小气道处。, 闭合气量（CV）： 小气道关闭时还能呼出的最大气量。 闭合容量（CC）： 小气道关闭时肺内尚存气量。,闭合气量(CV),闭合容量(CC),(三) 动态顺应性,七、呼吸阻力与顺应性,（一）气道阻力 压力差(cmH2O） 气道阻力Raw 气流速度（l/s

18、ec） 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（见图18） 15cmH2OL-1sec-1脱机困难,（二）静态顺应性,呼吸器官的顺应性曲线, 机械通气时 呼出潮气容积V 静态顺应性 Cst 平台压PbPpeep 正常值 100 ml/cmH2O左右 插管患者约 50-80 ml/cmH2O 25ml/cmH2O撤机不易成功 潮气容积 动态顺应性 Cdyn 峰压Ppeep 正常值 5080ml/cmH2O， 较 Cst低1020

19、,(三)呼吸功,八、临床应用,(一) 判断COPD新指标,BODE 指数的变量和记分方法(Celli, 2004) 变量 0分 1分 2分 3分 FEV1 %预计值 65 50-64 36-49 35 6MWT(m) 350 250-349 150-249 149 MMRC呼吸量表 0-1 2 3 4 BMI 2 21,注： FEV1 %预计值：根据ATS分级进行分类。 呼吸量表：0 级：无明显呼吸困难（剧烈活动除外），；1 级：当快走或上缓坡有气短；2 级：由于呼吸困难比同龄人步行得慢，或者以自己的速度在平地上行走时需要停下来呼吸；3 级：在平地上步行100m或数分钟后需要停下来呼吸；4 级

20、：明显的呼吸困难，不能离开住所或穿脱衣时出现气短。,(二) COPD诊断,COPD 肺功能分级 (2004 ATS/ERS) 严重程度 吸入支气管扩张剂后 FEV1% pred FEV1/FVC 高危 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)流速-容量曲线与COPD,图13.限制性、阻塞性肺疾患流速容量曲线,(四) COPD患者与正常人运动试验肺容积动变化态,(五)上气道阻塞（见图14）,图14 上气道阻塞流速容量环的特征,图15 用力肺活量曲线与流速容量曲线,(六)反映大气道阻塞及呼吸肌肌力的指标 Vmax75，Vpe

21、ak。 反映小气道病变的指标 Vmax50，Vmax25。 （Vmax75，Vpeak基本正常情况下）,(七) 外科手术与肺功能,外科手术与肺功能 1.流程图 需 手 术 的 患 者 病史、体检、胸片、EKG 非 胸 部 手 术 心 肺 或 胸 部 手 术 无危险因素 危险因素 功能检查、血气分析 吸烟 FEV12L 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

22、/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),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

23、数） 上叶 3 上叶 4 中叶 2 下叶 5 下叶 5,(八)呼吸动力机制,1.呼吸系统顺应性增加与减低(PV 环变化),PV loop 呼吸系统顺应性增加与减低,2.ARDS患者 PEEP治疗前后 Cdyn变化(PV loop),ARDS患者 PEEP治疗前后 Cdyn变化(PV loop),3.气道阻力增加之FV环，PV 环,FV loop，PV loop 气道阻力增加,4.支气管扩张剂治疗前后FV环,PV环,FV loop，PV loop 支气管扩张剂治疗前后,九、6分钟步行试验（6MWT）,1.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 2.

24、6分钟步行试验具有安全性、可行性和可重复性。 3.6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。 4.6分钟步行试验预计峰值VO2,6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）+3.93 2.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）+7.38 3.我院6M

25、WT 53例健康人, 年龄19岁-65岁;男性27例, 女性26例, PeakVO2/kg =0.06517距离(m) -13.84,6MWT步行距离与VO2的相关性,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,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

26、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+667m 2.Trooster等1999年报告51例健康人,年龄50岁-85岁, 6MWD 平均值631m，男性女性84m。 3.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6MWD 在400m以上，或40岁接近600m；每10年递减50m,至80岁应达到400m。 4.我院6MWT 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。 5.Redelmeier等1997年报告COPD患者平均6MWD达到371m（119m-705m）。,6分钟步行运动试验(6MWT)的临床应用,1.运动训练 2.应用6MWT预计发病率和死亡率：Enright PL报告 1年后病死的898例心力衰竭患者,其平均6MWD 374m(标准差117m)。 3.肺移植:步行距离少于400米的患者在等待肺移植时80%死亡,步行 距离少于300米者80%在移植前死亡。有