成人常规肺功能参数及其临床意义

成人常规肺功能参数及其临床意义

成人常规肺功能包括肺容积、通气功能和一氧化碳弥散量，可以较完善地反映气道阻塞、胸肺组织病变及其他相关组织病变的存在、性质和严重程度。由于环境条件、地域、个体因素等皆可影响测定结果，故需进行标准化校正和预计值计算。常规肺功能测定时校正为生理条件(body temperature and ressure，saturated，BTPS)，即正常体温、标准大气压及饱和水蒸气状态。呼吸包括吸气和呼气两个时相，若无特别说明，一般指呼气相的变化。

一、肺容积

机体呼吸运动及其幅度的变化将导致肺容积的变化，包括4项基础肺容积(basal lung volume)和4项基础肺容量(basal lung capacity)参数。容积或容量是指安静状态下，一次呼吸的气量变化，不受时间限制，具有静态解剖学意义。基础肺容积彼此互不重叠，包括潮气容积(tidal volume，VT)、补吸气容积(inspiratory reserve volume，IRV)、补呼气容积(expiratory reserve volume，ERV)和残气容积(residual volume，RV)。基础肺容量是由两个或两个以上的基础肺容积所组成，包括深吸气量(inspiratory capacity，IC)、肺活量(vital capacity，VC)、功能残气量(function residual capacity，FRC)和肺总量(total 1ung capacity，TLC)。

1．潮气容积：习惯上称为潮气量，指静息呼吸时，每次呼出的气量。在安静状态下潮气容积大致是稳定的，约为10ml/kg。在阻塞性通气功能障碍的患者，为了降低气流阻力，减少呼吸功，常代偿性采用深慢呼吸形式，潮气容积较大；但在严重阻塞性通气功能障碍患者，不仅气流阻力增加，FRC也显著增加，胸-肺组织的弹性阻力明显增大，即伴随限制性通气功能障碍，且可出现内源性呼气末正压(PEEPi)，此时机体无法代偿，常出现浅而略快的呼吸，潮气容积减小，PaCO2升高。在限制性通气障碍的患者，为克服显著增加的肺弹性阻力，常代偿性采用浅而快的呼吸，潮气容积减小；在急性肺组织病变，由于各种机械性感受器和化学性感受器过度兴奋，不仅呼吸频率(RR)显著增快，潮气容积也较大，每分钟通气量(VE)显著增加，常伴随PaCO2的下降。

2．IRV：习惯上称为补吸气量，指平静吸气末用力吸气所能吸人的最大气量。较少用。

3．深吸气量：平静呼气末用力吸气所能吸入的最大气量。深吸气量=潮气容积+IRV，一般占肺活量的2/3，最大通气量(maximal voluntary ventilation，MVV)主要由深吸气量部分完成。

在大多数限制性通气功能障碍患者，其容量下降主要是深吸气量的下降。在轻、中度阻塞性通气功能障碍患者，深吸气量的变化不明显，可有ERV的下降；若出现严重阻塞，则深吸气量

也将下降，并最终出现肺活量的下降。深吸气量=肺总量一功能残气量，故可间接反映呼气末肺容积的变化，且测定简单、方便，近年来常用于反映COPD患者的过度充气，判断病情的严重程度和评估治疗效果，与FEV1、FEV1/FVC结合可较好地反映COPD患者的实际肺功能状况。

4．ERV：平静呼气末用力呼气所能呼出的最大气量。在健康人群中，ERV的变动范围较大，尤其与体位有关，如从站立位改为仰卧位时，ERV可下降600～900 ml。

一般情况下，ERV占肺活量的1/3；在严重阻塞性疾病，ERV占肺活量的比例可显著减小；在部分限制性疾病，如肥胖、腹水等也明显减小。精神紧张或配合不佳的患者呼气基线常上移，该比例可增大。总体而言，ERV的临床价值不大，较少用。

5．肺活量：尽力深吸气后作深呼气，所能呼出的最大气量。肺活量=深吸气量+ERV=潮气容积+IRV+ERV。(1)肺活量的意义：肺活量表示肺脏最大扩张和最大收缩的幅度，其大小受呼吸肌力、胸肺弹性及气道阻力等因素的综合影响。导致肺活量下降的疾病大体可分为5类：①肺外疾病，如胸廓、胸腔、纵隔、横膈或膈下疾病，大量腹水或腹部肿块，上腹部手术。②肺内孤立性病变，如肺内巨大肿块或大泡及多发性肺囊肿。③肺实质病变，如肺炎、肺损伤、肺水肿和肺问质纤维化。④肺部分切除术，若切除范围不大，通过正常肺组织的代偿，肺活量可无明显变化；若切除范围较大，正常肺组织不能有效代偿时，则出现肺活量的下降。⑤气道阻塞或陷闭，各部位的气道阻塞或气流受限都会导致阻塞性通气功能障碍，一般对肺活量的影响不大，但若为严重阻塞，则肺组织回缩受限，即使缓慢呼气，气体也不能全部呼出，将出现肺活量的下降，并出现PEEPi。⑥呼吸肌无力，主要见于神经．肌肉疾病或呼吸肌疲劳，若肌力恢复，肺活量可恢复正常。(2)肺活量的应用：肺活量作为单一指标具有较高的诊断价值。肺活量可较准确地反映正常，人和限制性肺疾病患者的最大肺容量，

/FVC表是判断限制性通气障碍程度的主要指标，这与阻塞性通气用FEV

1

表示阻塞程度明显不同。在正常或限制性通气功能障示阻塞、MVV或FEV

1

碍患者，肺活量图形的线迹陡直；在阻塞性通气功能障碍患者，肺活量图形的线迹弯曲，阻塞越严重，线迹越弯曲，甚至接近反抛物线。

肺活量对判断治疗效果也有较大价值。在限制性肺疾病患者，肺活量下降，说明病情加重；反之则说明治疗有效，病情改善。在COPD急性发作期的患者，肺活量下降说明存

在呼吸肌疲劳，容易发生呼吸衰竭或呼吸衰竭加重，治疗后肺活量增大则说明呼吸肌疲劳改善。

6．FRC：平静呼吸时，每次呼气末肺内残留的气量。适当FRC有重要

意义。(1)适当的FRC是保持Pa0

2、PaCO

2

和pH稳定的主要因素：FRC、残

气容积过大或过小都将产生不良影响。倘若不存在FRC，肺泡气PO

2

在呼

气末将会降低到静脉血水平，而在吸气时会接近于空气中的PO

2，结果PaO

2

随每次呼吸而发生较大幅度的波动，发生间歇性分流和严重低氧血症；

PaCO

2

也会出现类似变化，容易发生呼吸性碱中毒，临床上主要见于急行肺损伤(Au)/ARDS和严重肺水肿。相反，如果FRC过大，则吸入的新鲜气体被其过度稀释，从而减少肺泡毛细血管膜两侧的气体分压差，也不利于

氧和CO

2

的交换，发生低氧血症和高碳酸血症，临床上主要见于COPD和支气管哮喘；但若吸人高浓度氧气使氮气被稀释，尽管通气量可能不足，但氧的交换将顺利进行，因此比较容易纠正低氧血症。(2)FRC反映呼吸力学的变化：FRC的大小主要取决于肺的弹性回缩力和气道阻力。FRC增大表示肺过度充气，主要见于严重气道阻塞(如支气管哮喘)和气道陷闭(如肺气肿)时。当然轻、中度气流受限，通过代偿性深慢呼吸，FRC保持不变。不适当机械通气则主要通过人工气道阻力和呼气时间缩短导致FRC 的增大和肺过度充气的发生。FRC减小表示肺容积减少、肺弹性阻力增大，常见于肺炎、肺水肿、肺损伤和肺间质纤维化。气胸、胸腔积液、胸廓畸形、横膈或膈下疾病也导致FRC的减小。

7．胸腔内气体容积(thoracic gas volume，Vtg)：指受试者在体积描计仪的密闭舱内，于FRC位置阻断呼吸气流时测定的胸腔内气体容积大小。理论上Vtg等于FRC，事实上，在正常肺和限制性通气障碍患者，Vtg 与FRC基本相同，而在严重阻塞性通气障碍患者，FRC多小于Vtg。

8．残气容积：习惯上称为残气量。指用力呼气末肺内残存的气量。残气容积的临床意义与FRC相似，但在气流阻塞性疾病，其变化幅度常更显著。

9．肺总量：指深吸气末肺内储存的气体总量。肺总量增大反映肺组织弹性减退，主要见于COPD；肺总量正常说明肺组织的弹性正常，见于

正常肺和单纯气道病变；肺总量下降则反映肺容积减少和胸廓-肺组织的弹性阻力增大，见于各种肺实质、胸腔、纵隔、横膈和膈下疾病。理论上，肺总量是反映限制性通气功能障碍的最佳指标，但事实上并不尽然。由于影响肺总量结果的因素较多，重复性相对较差，故常与肺活量共同反映肺功能障碍的情况。两者同时下降，说明存在限制性通气功能障碍。

10．RV/TLC：习惯上称为残总百分比，即残气容积与肺总量的比值，是反映阻塞性通气功能障碍的常用指标。

11．FRC/TLC：FRC与肺总量的比值是反映呼吸力学变化和阻塞性通气功能障碍的常用指标。(1)RV/TLC和FRC/TLC升高可反映气流阻塞及其程度：一般认为RV/TLC排除了个体因素的影响，可较准确反映阻塞的程度，但实际_上也不尽然，比如在部分限制性疾病，若残气容积的下降比肺总量更显著(如肥胖、腹水)也可出现RV/TLC升高，因此用RV/TLC判断气流阻塞的程度时需同时结合残气容积、FRC和肺总量的变化。若出现残气容积、FRC和RV/TLC的

同步升高，RV/TLC可反映气流阻塞和肺气肿的程度。在不同的气流阻塞性疾病，肺总量与FRC、残气容积的变化可有较大的差异。在单纯气道阻塞性疾病(如支气管哮喘)，残气容积和FRC可显著升高，但肺总量不变或变化不大，RV/TLC显著升高；但在气道陷闭性疾病(如COPD)，肺弹力纤维破坏，不仅残气容积和FRC显著升高，肺总量也有所增大，故RV/TLC也升高，但幅度小于前者。(2)FRC/TLC反映呼吸力学的变化：尽管FRC/TLC也随年龄增大而增大，但较RV/TLC的变化幅度小得多，可较客观地反映呼吸力学变化。正常情况下FRC/TLC为40％，是肺弹性回缩力与胸廓弹性扩张力的平衡位置，胸廓的弹力是吸气的动力，在此位置呼吸或机械通气可保障最佳的力学关系、较低的跨肺压和切变力、最低的肺循环阻力以及最小的呼吸做功，并能同时维持正常的动脉血气水平，是自主呼吸或机械通气追求的最佳位置；FRC/TLC达67％时，则胸廓处于弹性零位，若肺容积继续增大，肺和胸廓皆是吸气的阻力，容易诱发呼吸肌疲劳和呼吸衰竭；若达85％～90％，将处于极其严重的过度充气状态，自主吸气或机械通气皆非常困难，常见于危重支气管哮喘，致死率较高。

二、肺通气功能

(一)用力肺活量和时间呼气容积

1．用力肺活量(forced vital capacity，FVC)：被检查者深吸气至肺总量，做最大力量、最快速度的呼气至残气容积，所呼出的气量。FVC 是否正常取决于呼吸肌功能、气道阻力及胸肺组织的弹性，是反映通气功能的常用指标。

2．第1秒用力呼气容积(forced expiratory volume in one second，)：简称一秒量，习惯上称为第1秒用力呼气量，指FVC第1秒时间FEV

1

内所呼出的气量，是判断通气功能损害程度、判断气道阻塞可逆性以及指导手术治疗的最常用指标。

可直接换算为MVV，且测定简单、方便，重复性好，患者容由于FEV

1

易耐受，故临床应用远较MVV多，比如在COPD、支气管哮喘的诊治指南和目前ATS/ERS关于肺功能的指南中，皆以FEV，而不是MVV判断肺功能减退的程度。

)：指FVC开始后2 s时间内所呼出的气量。

3．2 S用力呼气容积(FEV

2

临床少用。

)：指FVC开始后3 s时间内所呼出的气量。

4．3 s用力呼气容积(FEV

3

正常FEU/FVC可达98％，气流阻塞时降低，限制性疾病增大，可达100％，甚至部分患者FEV，/FVC即达100％。

5．6 s用力呼气容积(forced expiratory volume in six second，)：指FVC开始后6 s时间内所呼出的气量。健康人6 s内能呼出全FEV

6

部FVC，故作为判断FVC完成质量的指标。由于严重气流阻塞患者充分完成FVC的时间明显延长，甚至达20 s以上；但呼气时间过长，患者又难以忍受，甚至出现危险，因此可用FEV。取代FVC进行一秒率的计算。

6．第1秒用力呼气容积与用力肺活量的比值：简称一秒率(forced

/FVC)：expiratory volume in one second/forced vital capacity，FEV

1

是最常用的判断有无气流阻塞的指标。在气流阻塞的情况下，给予充足的呼气时间，患者可充分呼出气体，FVC可基本正常或轻度下降，但呼气速

度减慢，FEV

1/FVC下降；随着阻塞程度的加重，FEV

1

/FVC进一步下降；但

严重气流阻塞的情况下，患者难以完成充分呼气，FVC也明显下降，

FEV

l /FVC反而有所升高，因此FEV

1

/FVC可反映气流阻塞的存在，但不能

准确反映阻塞的程度。

在严重气流阻塞的情况下，为避免患者完成FVC时出现的问题，推荐

用FEV

1/VC、FEV

l

/FEV

6

反映气流阻塞的存在；但其他情况不宜应用，否则

容易导致误诊。

7．呼气中期流量(forced expiratory flow25％-75％，FEF笛w25％-75％)：习惯上称为最大呼气中期流量(maximal midexpiratory flow，MMEF或MMF)，指FVC曲线上，呼出气量在25％一75％之间的平均流量。MMF主要取决于FVC的非用力依赖部分，可较好反映小气道阻力的变化。

(二)最大呼气流量．容积曲线(maximal expiratory flowvolume curve，MEFV)

MEFV是在肺总量位置用最大力量、最快速度呼气时的流量-容积曲线，是判断气流受限的最常用图形。常用的参数有：呼气流量峰值(peak expiratory flow，PEF)、用力呼出25％肺活量时呼气流量(forced expiratory flow at 25％of FVC exhaled，FEF

25

)、用力呼出50％肺活

量时呼气流量(FEF

75)、用力呼出75％肺活量时呼气流量(FEF

75

)。MEFV曲

线的形状和各种参数的大小取决于用力呼气过程中的呼气力量、胸肺弹力、肺容积及气道阻力对呼气流量的综合影响，常用来反映多种通气功能的异常。在曲线的起始部分，呼气肌的长度最长，收缩力最大，流量也最大，在图形上表现为流量迅速升高至峰值，其后呼吸肌长度线性缩短，收缩力线性减弱，流量也线性下降，故称为用力依赖部分。在曲线终末部分，呼吸肌长度显著缩短，呼气肌收缩力显著降低，流量的大小与小气道的通畅程度更密切，故称为非用力依赖部分。

1．呼气流量峰值：也称为最大呼气流量或峰流量，是指被检查者从肺总量位置用最大力量、最快速度呼气所产生的最大流量，是综合反映通气能力的常用指标，主要用于支气管哮喘的动态随访和判断患者的咳痰能力。

2．用力呼出25％肺活量时呼气流量：指完成FVC初始25％容积时的最大呼气流量，是综合反映通气能力的指标。习惯上称为75％用力肺活量呼气流量(maximal expiratory flow at 75％of forced vital

capacity，V

75)，指FVC 75％容积时的呼气流量。所以FEF

25

和V

75

有相同

的含义，前者是目前ATS/ERS指南的术语，后者是习惯用术语，下同。

3．用力呼出50％肺活量时呼气流量：指完成FVC 50％容积时的最大呼气流量，是反映小气道功能的常用指标。习惯上称为50％用力肺活量呼气流量(V

50

)，指FVC 50％容积时的呼气流量。

4．用力呼出75％肺活量时呼气流量：指完成FVC 75％容积时的最大呼气流量，是反映小气道功能的常用指标。习惯上称为25％用力肺活量呼气流量(V筋)，指FVC 25％容积时的呼气流量。

如上述，PEF和FEF

25

取决于呼气力量、大小气道通畅程度和胸肺弹

性的共同作用，而FEF

50和FEF

75

更主要取决于小气道的通畅程度。在小气

道或肺组织弹性轻微受损时，常仅有FEF

50和FEF

75

的下降，PEF和FEF

25

无变化，此时FEF

50和FEF

75

是反映小气道功能的指标。在严重小气道病变

时，不仅有FEF

50和FEF

75

的显著下降，也有PEF和FEF

25

的下降，因此PEF、

FEF

25和FEF

50

、FEF

75

结合可较好反映小气道功能的轻微和严重异常。(三)最大自主通气量

简称最大通气量，即在单位时间内以最快的速度和尽可能深的幅度所

呼出的气量。一般先测定并计算出呼吸12 s或15 s的通气量，再乘以5

或4即为MVV，而不直接呼吸1min。因为呼吸极度增强必然伴随CO

2

的过度排出，以及动脉血和脑脊液pH的显著下降，从而导致呼吸抑制，因此患者很难坚持1 min的最大通气。

MVV的测定比较困难，但其和FEV

1

呈非常好的线性关系，故可用FEV，

换算，该换算值即为MVV的计算值。如前述，目前多直接用FEV

1

的实测值评价通气功能，而不再进行换算。

三、换气功能

1．肺一氧化碳弥散量(diffusion capacity of carbon monoxide in the lung，D

L

CO)：指单位一氧化碳分压差(1 mmHg或1 kPa)时，每分钟由肺泡经肺泡毛细血管膜到达红细胞内、与血红蛋白结合的一氧化碳量(ml)。一般用一氧化碳弥散量代表氧弥散量。

2．每升肺泡容积的一氧化碳弥散量(diffusion capacity for carbon

monoxide per liter of alveolar volume，D

L CO/V

A

)：习惯上称为比弥散

量(specific diffusing capacity，KCO)，是D

L CO与肺泡气容积(V

A

)的比

值，以排除肺容积对弥散量的影响。

各种影响肺泡毛细血管膜面积和厚度、一氧化碳弥散能力以及一氧化

碳与血红蛋白反应的因素均能影响一氧化碳弥散量，使测定值减低。肺容积降低、气体分布不均、通气血流比例失调、静动脉分流、肺血管病变均可导致一氧化碳交换面积的减少和D

L

CO下降。临床上弥散功能障碍极少

是惟一的生理学异常，故与其说D

L

CO是反映弥散功能的指标，不如说是

反映换气功能的指标。在肺实质或周围气道疾病，常同时有D

L CO和D

L

CO/V

A

的下降；在肺实质疾病，

D L CO/V A下降常更明显，甚至在影像学改变、肺容量改变、甚至是PaO2下降前即可出现。在单纯肺外结构病变、肺内孤立性病变、肺部分切除术患者中，可出现肺容积减少和D L CO的下降，但由于通通气肺组织的结构正常或基本正常，D L CO/V A多基本正常。