肺功能测定

顺应性(Compliance)

?压强-容积曲线的斜率，即单位压强下容积的变化

C=△V/△P

?弹性阻力(Elastic Resistance)

物体对抗外力作用所引起的变形的力

与顺应性呈反比

R=1/C

人肺顺应性大约0.2L/cmH2O

肺泡表面张力(Surface Tension)

肺顺应性由肺组织弹性回缩力和表面张力决定。

?主要发生在鼻（约占总阻力50%）、声门（约占25%）及气管和支气管（约占15%）

等部位，仅10%的阻力发生在口径小于2mm的细支气管。

R=△P/ν

ν=Pπr4/8nl R=8nl/πr4

?健康人，平静呼吸时的总气道阻力为

1-3cmH20/L·S-1

肺容量及其组成

1、潮气量(tidle volume, V T):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(inspiratory reserve volume, 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(expiratory reserve volume, 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(residual volume, 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(inspiratory capacity, IC):平静呼气后能吸入的最大气量，由V T+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(vital capacity, 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(function residual capacity, 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(total lung capacity, 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。

RV不能直接测量出

平静呼吸基线PEEP=0

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(minute ventilation, V E):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(alveolar ventilation, V A):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(V T)与生理死腔量(V D)之差，即V A＝（V T－V D）×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(V D)，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。临床上通过测定呼出气CO2分压(P E CO2)及动脉血CO2分压(PaCO2)可间接求出死腔气量。

V D PaCO2－P E CO2

V T PaCO2

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(maximal voluntary ventilation, 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。

4、用力呼气量(forced expiratory volume, FEV):

指用力呼气时容量随时间变化的关系，见图2。

（1）用力肺活量(forced vital capacity, 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(forced expiratory volume in one second, 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。

（3）最大呼气中期流量(maximal midexpiratory flow, MMEF)，又称用力呼气中期流速(FEF25～％):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75

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-volume curve)图3，本节重点讨论其呼气相(maximal expiratory flow-volume curve, 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:

①最高呼气流速(peak expiratory flow, 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。

②用力呼气25％肺活量的瞬间流速(余75％肺活量)(forced expiratory flow after 25％ of the FVC has been exhaled, FEF25％,V75％):反映呼气早期的流速指标。

③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。

④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。

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。

肺换气功能

（一）弥散功能

弥散功能是肺换气功能的重要组成部分及主要测定指标。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，呼吸膜由肺泡上皮细胞及其基底膜，毛细血管上皮细胞及其基底膜及二膜间的结缔组织所构成。通过弥散，O2从肺泡进入毛细血管，而CO2则从肺毛细血管进入肺泡。

1、肺内气体弥散的决定因素:

（1）呼吸膜两侧的气体分压差：弥散方向由高分压区向低分压区方向移动，要保证这种压力梯度，需有正常的通气功能及正常的气体分布，以维持PaO2及PaCO2在正常范围，及时间常数(＝气道阻力×肺顺应性)正常。

（2）气体的溶解度：气体在肺泡内弥散至液体的相对速率与气体的密度及气体在液体中的溶解度有关，后者是气体在液体中弥散的重要因素，CO2的弥散能力比O2大20倍，临床上非至终末期不会发生CO2弥散障碍，故弥散实际上指O2的弥散是否正常。

（3）弥散距离：气体在肺内的弥散路程包括表面活性物质层、呼吸膜、毛细血管中血浆层、细细胞膜及红细胞内血红蛋白，其中呼吸膜的厚度对弥散功能有重要影响，呼吸膜任何部分的病变(如增厚、渗透等)均可使弥散距离增加进而影响肺弥散。

（4）弥散面积：是指与有血流通过的毛细血管相接触的具有功能的肺泡面积，任何损害肺血流(如肺栓塞)或肺泡功能( 如肺气肿时的肺泡结构破坏)的因素均可使弥散功能下降。

2、测定技术和方法:

目前临床上多应用CO进行弥散(DL)测定以替代O2，因DLO2的测定技术上有困难，而CO气体具有以下优点:① CO透过呼吸膜及与红细胞血红蛋白反应的速率与O2相似；②除大量吸烟外正常人血浆内CO含量几乎为零，便于计算；③CO与血红蛋白的结合力较O2大210倍，因此生理范围的O2分压不是一个主要干扰因素。

弥散功能的测定方法有一口气法，稳态法及重复呼吸法，临床上大多采用一口气法，在测定时要求屏气10秒且VC>1升，屏气时间过短及肺活量减少(肺泡通气量减少)可影响弥散值的测定。

3、常用的测试指标:

（1）肺一氧化碳弥散量(DL CO):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(DL CO/V A): 由于弥散量受肺泡通气量影响，肺泡通气量减少可致DL CO减少，故临床上常以DL CO/V A比值作矫正，一口气测定法该比值判断较DL CO 更有意义。

（3）一氧化碳弥散量与血红蛋白的比值(DL CO/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。因而亦常以DL CO/Hb比值矫正，有作者报道Hb每下降1g，肺弥散量约下降7％。

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。

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。

特殊类型的通气功能障碍:

①小气道病变

小气道是指吸气末管径≤2mm的支气管，是许多慢性疾病早期的病变部位，其数量多，总横截面积大，但对气流的阻力仅占总阻力的20％以下，因此，当它早期发生病变时，临床上可无症状和体征，通气功能改变也不显著，随着呼吸生理研究的深入，目前已有一些方法可对其作出判断:

a. 呼气流速的改变

当发生小气道病变时，时间容量曲线的MMEF及流速－容量曲线的V50，V25均有显著下降，但FVC，FEV1及FEV1/FVC比值尚在正常范围，反映该病对通气功能的影响主要为呼气中、后期的流速受限，呼气流速的改变是目前小气道功能检测中最常用而简便的方法。

b. 闭合气量(CV)及闭合总量(CC)测定

小气道病变时CV↑，(CC↑)，CV/VC↑,(CC/TLC↑)提示气道过早闭合。

c. 动态肺顺应性测定

平静呼吸时小气道病变者肺的顺应性正常，但当呼吸频率增加到60次／分钟时，其肺顺应性显著下降，故亦称频率依赖性肺顺应性，这是检测小气道病变的标准方法及最敏感指标，但因操作麻烦临床工作中较小应用。

小气道病变是气道阻塞的早期表现，其病变部分是可逆的，常见于慢性阻塞性肺部疾病早期、哮喘或吸烟者。

②上气道梗阻(upper airway obstruction, UAO) 是阻塞性通气障碍的一种特殊类型，上气道是指气管隆突以上的气道，气管异物、肿瘤、肉芽肿、淀粉样变、气管内膜结核、喉头水肿、声门狭窄等均可发生UAO。

依位于胸廓入口以内或胸外的上气道梗阻部分可分为胸内型或胸外型，依梗阻时受吸气或呼气流速的影响与否可分为固定型或可变型。

当发生可变胸内型UAO时，由于吸气时胸内压下降，胸内压低于气道内压，肺因扩张而向外牵拉致气道扩张。吸气相气流受限可能不甚明显，但呼气时胸内压增加高于气道内压，使气管趋于闭陷，气道阻力增加因而阻塞加重，表现为呼气流速受限，尤为呼气早中期， FEF200－1200，FEV0.5等反映呼气早中期的流速显著下降，流速容量曲线表现为呼气相平台样改变。

可变胸外型UAO则相反，由于梗阻发生于胸廓入口以外，吸气时气道内压下降低于大气压，使气管壁趋于闭陷，吸气阻力增加致吸气流速受限明显，但呼气时因气道内压高于大气压而使气道趋于扩张，故气流受限可不明显，流速－容量曲线上表现为吸气相平台样改变， FEV50/FIF50比值>1。

由于胸外型UAO表现为吸气性呼吸困难，临床上出现三凹征，喉头部可闻哮喘音，临床上较易发现及处理，但胸内型UAO临床上不易诊断，易被误诊断慢阻肺或支气管哮喘等疾病而延误治疗，应引起临床重视。

当UAO病变部位较广泛或因病变部位较僵硬，气流受限不受呼吸相的影响时，则为固定型UAO，吸、呼气流速均显著受限而呈平台样改变，FEF50/FIF50比值接近1。

上气道梗阻者其MVV下降较FEV1下降更甚，有作者提出MVV/FEV1≤25时应考虑UAO可能。

③单侧(左或右)主支气管完全阻塞:此时因只有健侧肺通气，而患侧肺无通气，形同虚设，故肺功能检查可表现如限制性通气障碍，肺容量VC(FVC)、TLC等显著下降，应与引起限制性障碍的其他疾病鉴别。

④单侧主支气管不完全性阻塞: 流速－容量曲线表现为双蝶型改变，这是因为健侧气流不受

限而患侧气流受限，因而吸/呼出相早中期主要为健侧通气，患侧气则在后期缓慢吸/呼出所致，此类型病者的呼气相曲线易与一般的阻塞性通气障碍混淆，应结合吸气相改变及临床资料分析。

（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(图5)，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。

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β2激动剂，如Salbutamol MDI 200ug或Salbutamol Sol.1mg,Turbutalin MDI 500ug等。

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。阴性可能有三种原因: ①气道阻塞是不可逆的；②病者对该种舒张药物不敏感，但其它舒张药物(如茶碱等)仍可能有效，③病者在作舒张试验前已使用了支气管舒张剂，痉挛的气道已得到部分缓解或已达到病者的最好值，此时再作舒张试验可能表现为阴性结果。因此，作舒张试验前4小时内应停用β激动剂吸入，12小时内停用普通剂型的茶碱或β激动剂口服，24小时内停用长效或缓释剂型的舒张药物。

气道反应性测定──支气管激发试验

气道反应性(bronchial reactivity)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(bronchial hyperreactivity) (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。

支气管激发试验通过吸入激发剂刺激气道平滑肌，观察肺通气功能的改变，可判定气道反应性。

1、激发试验程序及其结果判断:

激发前先作肺功能测定(基础值)，然后吸入用作稀释激发剂的稀释液( 常用生理盐水)，以作吸入方法的训练与适应，再测定肺功能 (对照值)。观察稀释液是否对肺通气功能有所影响，若对照值与基础值变异<5％者，取其最大值为基础参考值，否则以对照值为参考值，接着吸入起始浓度的激发剂(起始激发浓度常为乙酰甲胆碱0.075mg/ml，组胺0.03mg/ml，抗原1:1,000,000)再测定肺功能，继续吸入下一浓度的激发剂和测定肺功能，直至肺功能指标达到阳性标准或出现明显的临床不适，或吸入最高浓度的激发剂仍呈阴性反应时，停止激发剂吸入，若激发试验阳性且伴明显气促、喘息，应予支气管扩张剂吸入以缓解病者症状。

支气管激发试验阳性的肺功能诊断标准见表3，其中以一秒量 (FEV1)，比气道导气性(sGaw)及最高呼气流速(PEF)较为常用， FEV1重复性好，sGaw敏感性高，PEF测定简便。

激发剂量( PD)或激发浓度(PC)可定量测定气道反应性。如PD20－FEV1是使FEV1下降(20％)时累积吸入刺激物的剂量。其计算方法见下公式。由于吸入刺激物的剂量(或浓度)呈几何级递增，故以对数／反对数形式计数。

(LgX2-LgX1)·(20-Y1) ( LnX2-LnX1)·(20-Y1)

LgX＝──────────＋ LgX1 X＝antilg [ ────────＋LnX ]

(Y2-Y1) (Y2-Y1)

BHR依PD20－FEV1 (组胺)可分为四级:<0.1umol(0.03mg)为重度BHR；0.1～0.8umol(0.03～0.24mg)为中度BHR；0.9～3.2umol(0. 25～0.98mg)为轻度BHR；3.3～7.8umol(0.99～2.20mg)为极轻度BHR。

当FEV1下降15～20％，无气促喘息发作，诊断为可疑阳性，应2～3周后复查，必要时2月后复查:当FEV1下降<15％判断为阴性，但应排除影响气道反应性的因素。

2、影响气道反应性的因素:

激发剂；雾化颗粒；吸入方法及测定指标；昼夜节律性变化；季节性变化；影响气道反应性的药物；呼吸道感染；近期过敏原接触；运动等可使气道反应性增高。

因此，影响气道反应性的药物及其他因素应予避免，如β受体兴奋剂(舒喘灵等)应停用12小时以上，缓释型停用24小时以上；甲基黄嘌呤类(茶碱)普通型停用12小时以上，缓释型停用24小时以上，抗胆碱能类药(阿托品等)停用12小时以上；抗组织胺类药停用48小时以上；糖皮质激素停用12小时以上；避免剧列运动、冷空气吸入2小时以上；避免吸烟、咖啡、可乐饮料等6小时以上。

3、适应症、禁忌症、注意事项和激发试验过程中的症状及注意事项:

适应症: (1)不能解释的咳嗽、呼吸困难、喘鸣、胸闷或不能耐受运动等，为排除或明确哮喘的可能性；(2) 因临床征象不典型或不能取得预期疗效的未被确诊的哮喘病人；(3) 对临床诊断哮喘病人提供客观依据及作随访疗效的评价；(4) 其它疑有气道高反应性的各种疾病，并为科研提供数据。

禁忌症:对诱发剂吸入明确超敏；肺通气功能损害严重(FEV1/FVC<50％, FEV1<1.5升)；心功能不稳定；有不能解释的荨麻诊或血管神经性水肿；妊娠(妊娠者作支气管激发试验有可能引起早产或流产)。

测定过程中的症状可有（1）气道痉挛:咳嗽、胸闷、喘鸣、伴通气功能下降；（2）非气道痉挛:咳嗽、声嘶、咽痛(咽部受刺激所致)、头痛、面红等。

注意事项:由于支气管激发试验可诱发气道痉挛，因此在进行本试验时应注意备有支气管扩张剂(β受体兴奋剂)，最好备有雾化吸入装置；备有吸氧及其它复苏药和器械；试验中应有富有经验的医生在场，以利必要时的复苏抢救。

4、气道反应性测定的意义:

（1）诊断:气道反应性增高(BHR) 是确诊支气管哮喘的重要指标之一，其剂量反应曲线比正常人敏感2～100倍，与支气管炎等亦有较大差异，尤其对隐匿型哮喘病者的诊断，气道反应性测定是主要的诊断条件之一。

（2）评估疾病严重程度及预后: BHR的严重程度与哮喘的严重程度呈正相关，重度BHR者通常其症状较明显，且极易发生严重的喘息发作；轻度BHR哮喘者病情较稳定；濒临死亡的患者有严重的气道反应性升高。

（3）评价疾病的治疗效果:治疗前后的比较能为治疗效果的评价提供准确的依据。

（4）研究哮喘的发病机理。

（5）流行病学调查。