肺弥散功能

第七章 肺弥散功能广州呼吸疾病研究所李靖肺的弥散是指氧和二氧化碳通过肺泡及肺毛细血管壁在肺内进行气体交换的过程。

弥散的途径包括了肺泡气、肺泡毛细血管壁、肺毛细血管内血浆、红血球及血红蛋白。

气体沿着这个途径，根据哪一端的浓度较高进行交换，所以这个过程可以是双向的。

氧的弥散速度比二氧化碳要慢得多，这是因为氧不易溶解在体液里。

因此，当患者弥散功能发生异常时，氧的交换要比二氧化碳更易受影响，在临床上肺弥散功能的障碍可明显影响动脉血氧水平。

一.肺弥散功能的测试肺弥散功能（D L ）的测试是检查肺的某种肺泡气通过肺泡毛细血管途径到血液内与血红蛋白结合的能力。

气体交换的动力取决于该气体的肺泡（P Agas ）与毛细血管（P Cgas ）的分压差。

某种气体的弥散能力（D Lgas 或者D gas ）与在特定的分压差下该气体通过肺泡毛细血管路径的量有关，如果这个路径的条件保持不变，分压差越大，进行交换的气体便越多。

对于一个已知溶解度的气体，D Lgas 是由两个因素决定：单位时间内该气体通过肺泡及肺毛细血管进行气体交换的量（V gas ；ml/min ）；该气体沿着弥散途径的分压差（P Agas -P Cgas ；mmHg ）。

以下的公式表示了弥散能力与上述两个因素的关系：D Lgas = 其中P Agas 与P Cgas 的值为该气体在各自生理部位的平均值。

肺的弥散功能不单受上述因素的影响，肺的通气与血流灌注的比例（V/Q ）同样也可影响肺内的气体交换，另外，用于决定D Lgas 的测试过程并不能真正代表实际的肺弥散功能。

因为影响的因素很多，所以有人认为用转移因子（T gas ）来表示肺气体交换的功能比D Lgas 更为准确，但目前D Lgas 仍广泛运用。

用于测量D Lgas 的气体必须满足两种生理要求：（1） 该气体必须能够沿着肺泡—肺毛细血管途径弥散（2） 该气体必须能够与血红蛋白结合，被血红蛋白携及转运这样，仅有两种气体——氧气和一氧化碳——可被考虑。

使用氧气进行弥散功能的测定会是最有临床意义的方法，然而有许多原因限V gas （STPD ）P Agas -P Cgas制了氧的弥散能力的测定。

毛细血管氧分压（P C O2）并不是稳定的，当血流经过肺泡时，P C O2的增加为非线性的。

虽然可测定P C O2的平均值，但方法很复杂而且不准确，影响氧弥散功能测定的准确性。

一氧化碳（CO）是测定气体弥散功能的理想气体。

CO透过肺泡毛细血管膜以及与红细胞血红蛋白反应速率与O2相似；除大量吸烟者外，正常人血浆内CO含量几乎是零，因而便于计算检查中CO的摄取量；CO 与血红蛋白的结合力比O2大210倍，因此生理范围内的O2分压不是一个主要干扰因素。

另外，CO在转运过程中是几乎没有溶解在血浆中的，这样平均毛细血管的一氧化碳分压（P C CO）为0mmHg，基于这个原因PACO-P C CO之差（CO肺泡-毛细血管分压差）就可以被认为等于PACO。

应用CO进行测定时，肺CO弥散量（D L CO）系指CO 气体在单位时间（1 min）及单位压力差（1 mmHg）条件下所能转移量（ml）。

可以下式表示：V CO（STPD）D L CO = 单位是CO ml/min/mmhgP ACO二.测试方法利用CO进行肺弥散功能的测定有许多不同的方法包括CO吸入量法、单次呼吸法、恒定状态法以及重复呼吸法。

（一）CO摄取量法（Fractional CO uptake）CO摄取量（FUCO）可提供肺部有否发生弥散功能障碍的判断。

测定步骤：受试者呼吸含有少量一氧化碳（0.1%）的气体（FLCO），呼出的气体被收集到另外一个肺量仪或气袋内，几分钟过后测量呼出气袋内CO的（FECO），那么CO吸入量（FUCO）可由下式计算：FUCO= FICO-FECO ×100%FECOFUCO受受测者通气水平的影响，若受试者分钟通气量低可造成FUCO的值小，甚至在弥散功能正常人也会这样。

这种方法并不能测出DLCO，因为测试过程中没有测定PACO。

FUCO仅仅是一个简单的筛选方法，即在保持恒定的分钟通气量的基础上，如果FUCO正常，那么受试者的肺弥散功能一般来说是正常的；如果FUCO下降则表明受试者的肺弥散功能有可能受损。

（二）单次呼吸法（Single-Breath Method SB）该法最初于1915年由Krogh报告，以后于50年代由Forster与Olgilive等加以改进并应用于临床，又称改良Krogh法。

测定步骤：受试者呼气至残气位，继之吸入含有0.3%CO、10%He、20%O2以及N2平衡的混合气体。

受试者吸气至肺总量位，屏气10s 以后呼气至残气位。

在呼气过程中，气体中水蒸气被吸收，为了保证避开腔气体的干扰，测定是在呼出了头1000ml的气体后开始的，连续测定CO及He浓度。

该法测定时化波器上所描绘图形如附图示。

为了计算CO弥散量，需测定弥散开始时与屏气后肺泡气CO浓度，后者可测定呼气末CO浓度，代表肺泡气CO浓度，而前者需间接计算求得。

计算方法：弥散开始前肺泡内CO浓度分数（FACO I）可以下式计算：FACO I=FICO× FEHeFIHe公式中FICO=吸入气CO浓度分数FEHe=弥散终了时呼出肺泡气He的浓度分数FIHe=吸入气He浓度分数肺泡容积（V A）可由下式计算。

V A应校正为STPDV A（STPD）= V VC（STPD）FEHe/FIHe公式中V VC（STPD）=吸入气容积或=测试者肺活量V C（ATPS）×STPD 平均PACO的计算比较复杂，在屏气前（T hold前）的PACO与FACO I 和P大气-P水蒸气有关，而复杂的是在屏气时因为CO的弥散而使PACO（即FACO）不是恒定的，在呼气前FACO是呈自然对数形式地下降，由以下公式来表示：FACO F=FACO I×e KTHold其中FACOF=弥散终了时呼出肺泡气CO的浓度分数K值由下式来计算K = D L CO×（P ATM-P H2O）V A×60再经过一系列复杂的演算（因为篇幅关系没有详细列出）得出最终的DLCO-SB的计算公式 DLCO-SB = V A×60 × Ln FACO I（P ATM-P H2O） FACO F公式中PATM=大气压PH2O=和水蒸气压，为47mmhgThold=屏气时间（S）60=时间单位，将S换算成minLn=自然对数FACOI=屏气前肺泡气CO浓度分数FACOF=屏气Thold后肺泡气CO浓度分数将D L CO除以VA（D L CO/VA）称弥散常数（diffusion constont）或比弥散量（specific diffusing capacity），以排除肺容积对弥散量的影响因素。

当受试者FVC〈2L时，不能收集到足够的供测定用的肺泡气，因而不能进行D L CO测定。

D L COSB的测定结果报告需要二个可接受测定值的均值（校正为STPD），二次测定时间间隔至少4min。

测定结果认为可接受的条件为：①吸入量≥90%FVC；②屏气时肺容积始终保持恒定；③屏气时间为911秒；④吸气与呼气动作均匀而速；⑤二次测定值需在5%以内。

（三）恒定状态法（Steady-State Methods，SS）受试者以潮气形式呼吸含有一定量CO的混合气体，测定CO摄取速率（V CO）浓度与肺泡气CO浓度（P A CO），并计算出D L CO。

共有三种方法，该三法在测定V CO都是相同的，不同在于测定P A CO方面。

V CO测定步骤：受试者吸入含有0.1%CO、20%O2以及N2平衡的混合气体56min。

最初呼出气弃之，数分钟后，认为达到恒定状态时，收集呼出气约2min于储存袋，分析部分呼出气中以下气体的浓度分数：CO、CO2与O2。

计算公式：1.呼出气量的计算 VE= Vcol+VsamTcol式中Vcol=于储存袋内的呼出气体积Vsam=用于分析的气体体积 Tcol=收集呼出气的时间V E（以STPD校正）V CO的计算 V CO=V E（STPD）×[（HCO× FEN2）-FECO]FIN2式中FICO=吸入气CO浓度分数，为0.1% FECO=呼出气CO浓度分数FEN2=呼出气N2浓度分数FIN2=吸入气N2浓度分数FEN2 =调整，是用于校正因为呼吸交换率引起呼气与吸气体积的差别，FIN2FEN2=1-（FEO2+FECO2），FIN2=1-（FIO2+FICO2）。

其中FEO2、FECO2为呼出气O2、CO2浓度分数，FIO2、FICO2为吸入气O2、CO2浓度分数。

肺泡气CO浓度（PACO）不能直接采取肺泡气进行测定，要通过以下三种方法进行测定计算：1.死腔估计法（Estimated-deadspace Tedmiqne）这种方法参考了计算死腔的方法来计算PACO，由于呼出气中含有肺泡气与生理死腔气两种成分，因此可根据Bohr公式求出PACO。

根据动脉血气分析中PACO2的值来计算肺泡CO2浓度分数FACO2，如下公式：FACO2 = PACO2PAtm-P H2OPAtm=大气压 P H2O=水蒸气压，47mmhg假定以CO的值和以CO2的值来推算V D/V T的结果是一样的，如下公式：V D = FACO2-FECO2 = FACO-FECOV T FACO2 FACO-FICO式中FACO2=肺泡CO2浓度分数 FACO=肺泡CO浓度分数FECO2=呼出气CO2浓度分数 FECO=呼出气CO浓度分数FICO=吸入气CO浓度分数整理以上公式得出：FACO=（FICO- FACO2）（FICO-FECO）FECO2由于PACO=（PATM-PH2O）FACO 以上述公式代入得出：PACO=（PAtm-P H2O）×[（FICO- FACO2）（FICO-FECO）]FECO 即（FICO- PaCO2）×（FICO-FECO）FECO22.假定死腔法（Assumed Deadspce Tedniqne）该法假定受试者的生理死腔仅包含有解剖死腔。

PACO可以由下式表示：FACO=（V T×FECO）-（V D×FICO）V T-V D公式中V T=潮气量V D=解剖死腔，可根据估计（每磅无脂体重为1ml）或一次呼吸N2测定法加以测定。

PACO=（PAtm-P H2O）FACO 以上式代入得：PACO=（PAtm-P H2O） V T×FECO-V D×FICOV T-V D错误估计V D可导致D L CO的计算结果错误。