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韩纪昌

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医学科普

临床肺功能测定

发表者:韩纪昌 27308人已读

一、肺功能测定的内容

(一)静息肺功能:指在静息状态下,对受试者的肺通气功能(肺容积、肺通气量、小气道功能、呼吸动力学、吸入气体分布、呼吸肌功能)和肺换气功能(弥散功能、通气血流比值)进行测定和评估。

(二)、心肺运动试验:指在负荷运动中对受试者的能量代谢、心、肺功能进行同步测定和综合评估。河南大学淮河医院呼吸内科韩纪昌

(三)其它:呼吸调节功能、气道反应性测定、肺血流量测定等。

   二、常用肺功能指标

  (一)、肺通气功能

肺通气指肺与外界环境所进行的气体交换。

1.肺容积

    肺容积指肺在不同呼吸水平所能容纳的气体量。由八部分构成,即潮气量(TV)、补呼气量(ERV)、补吸气量(IRV)、残气量(RV)、深吸气量(IC)、功能残气量(FRC)、肺活量(VC)和肺总量(TLC)。

  (1)肺活量(VC):指最大吸气后所能呼出的最大气量。正常VC%>80%。反映肺脏的扩张能力。降低见于:肺扩张受限(如间质性肺疾病)、胸廓扩张受限(如脊柱侧突)、呼吸肌疲劳(如重度COPD)和神经肌肉病变(如脊髓灰质炎)等。

  (2)残气量(RV):指最大呼气后剩余在肺内的气量。正常RV%为80%~120%。增加见于阻塞性肺疾病(如COPD),降低见于限制性肺疾病(如间质性肺疾病)。

(3)肺总量(TLC):指最大吸气后肺内所含的气体量。正常TLC%为80%~120%。增加见于阻塞性肺疾病,降低见于限制性肺疾病。

  4.残总比值(RV/TLC):指残气量与肺总量的比值,正常RV/TLC<35%。肺气肿时RV/TLC增加。

  2.通气量:

(1)用力肺活量(FVC) 、一秒量(FEV1.0)和一秒率(FEV1.0%):FVC指最大吸气后以最大的努力和最快的速度呼气所得到的呼气肺活量。FEV1.0指做FVC时第一秒内所呼出的气量,实测值与预计值之比>80%为正常。FEV1.0与FVC之比为一秒率(FEV1.0%),FEV1.0%是反映气道是否阻塞的指标,正常〉70%,降低见于气道阻塞和/或肺气肿。

  (2)最大自主通气量(MVV):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到的通气量。正常MVV%>80%。它是反映肺通气功能的综合指标,降低见于:肺扩张受限、胸廓扩张受限、呼吸肌疲劳、神经肌肉病变、气道阻塞和肺气肿等。

3.小气道功能

小气道功能的主要测定方法为最大呼气流量-容积曲线。即受试者在最大用力呼气过程中,将其呼出的气体容积和相应的呼气流量描记成的一条曲线。它主要反映在用力呼气过程中,胸内压、肺弹性回缩压、气道阻力对呼气流量的影响。曲线升支的最大呼气流量与受试者的呼气用力有关,降支的最大呼气流量则取决于肺泡弹性回缩力和周围气道阻力,而与用力无关。

根据曲线形态和不同肺容积水平的呼气流速评价小气道功能。正常流速-容量曲线升支陡直,降支斜行下降,最大流量逐渐降低。小气道病变时,曲线降支凹向容量轴,坡度变小。在COPD患者,随慢支→肺气肿→肺心病的发展,最大呼吸流量进行性降低,曲线降支的坡度进行性减小。常用指标为:①.V50:呼出50%肺容积时的最大呼气流量。②.V75:呼出75%肺容积时的最大呼气流量。其实测值与预计值之比>80%为正常。V50和V75降低提示小气道功能减退,见于吸烟、COPD早期、职业病早期和空气污染等。

4.呼吸力学

呼吸力学测定呼吸过程中的压力、容积和流量,从而研究呼吸过程中的动力和阻力。

(1)呼吸肌功能

呼吸的动力来自呼吸肌。常用最大吸气压(MIP)和最大呼气压(MEP)评价呼吸肌功能。正常男性MIP最低值为7.25kPa,MEP最低值为9.67 kPa;正常女性MIP最低值为4.84kPa,MEP最低值为7.74kPa。其中,MIP是评价吸气肌功能的指标,当其小于正常预计值的30%时,易于出现呼衰。此外,它也是机械通气撤机的重要指标之一。MEP可评价咳痰能力。二指标降低提示呼吸肌功能减退或呼吸肌疲劳,常见于COPD。

(2)呼吸阻力(R)

  按物理性质,将呼吸阻力分为粘性、弹性和惯性阻力,三者之和称为呼吸总阻抗。其中,粘性阻力来自气道和肺组织,以气道阻力为主;弹性阻力分布于肺组织和可扩展的细支气管。惯性阻力主要分布于大气道和胸廓。按解剖部位将呼吸阻力分为气道阻力、肺阻力和胸廓阻力。

    气道阻力通常用体描仪法测定。正常值为0.0196~0.196kPa/L/s 。呼吸总阻抗及其组成成分通常用脉冲震荡法测定。正常人呼吸总阻抗(Zrs)和气道总阻力(R5)的实测值与预计值的百分比〉120%;上气道阻力(R35)的实测值与预计值的百分比〉130%。

粘性阻力或气道阻力增高见于各种原因所致气道阻塞或狭窄及肺气肿。肺弹性阻力增高见于各种原因所致的肺扩张受限和肺气肿。上述任一种阻力增高均可致呼吸总阻抗增高。

    (3)顺应性(C)

呼吸器官的顺应性指单位压力改变所引起的肺容积的改变。包括肺顺应性、胸壁顺应性和总顺应性。临床常测定肺顺应性,它是指经肺压的单位压力变化引起的肺容积变化,通过同步测定呼吸流速和食道内压而测得。其中,在呼吸周期中,气流暂时阻断所测的的肺顺应性称为静态肺顺应性。气流未阻断时所测得的肺顺应性称为动态肺顺应性。正常男性动态肺顺应性为1.7±0.6L/kPa,静态肺顺应性为2.3±0.6L/kPa;正常女性动态肺顺应性为1.1±0.3L/kPa,静态肺顺应性为1.5±0.6L/kPa。肺顺应性反映肺的弹性状况。肺气肿时,静态肺顺应性增加,动态肺顺应性降低。弥漫性肺纤维化时,动、静态肺顺应性均降低。

(二)、肺换气功能

肺换气功能指肺泡与肺毛细血管间所进行的气体交换。

1.肺弥散功能

弥散是指分子从高浓度区移向低浓度区的一种倾向。肺弥散指氧和二氧化碳通过肺泡毛细血管膜的过程。

常用评价指标为:①DLCO:指单位时间内、单位压力差下通过肺泡毛细血管膜进入毛细血管血液中的CO量,实测值与预计值的百分比>80%为正常。②弥散系数(DLCO/VA):一氧化碳弥散量与肺泡气量之比,实测值与预计值的百分比>80%为正常。

肺弥散功能的正常与否主要取决于下列因素:

    ①呼吸膜的厚度:其增厚使弥散距离延长,导致DLCO和DLCO/VA均降低。常见于间质性肺疾病。

②呼吸面积:其减少使弥散面积减少,导致DLCO降低,DLCO/VA可正常。常见于肺切除术后、损毁肺等。

③血红蛋白量:血红蛋白减少使其与CO或O2的结合量减少,导致DLCO和DLCO/VA均降低。见于贫血。

④通气血流比值:通气血流比值失调或通气血流分布不均时,可使肺泡膜两侧的CO或O2压力差增加,导致DLCO和DLCO/VA均降低。常见于阻塞性肺疾患。

⑤肺毛细血管血容量:肺毛细血管血容量减少,使呼吸面积减少,从而导致DLCO和DLCO/VA均降低。常见于肺动脉栓塞。

  2.通气血流比值(V/Q)

  通气血流比值指肺通气量与肺血流量的比值,正常值为0.8,也有文献报道接近于1。临床上,一般通过生理死腔和分流量的测定间接评价通气血流比值。

(1).生理死腔:指进入呼吸道和肺泡内但不能与肺毛细血管血液接触从而得不到气体交换的气量。分为解剖死腔和肺泡死腔,前者指存留在气道内不能进行气体交换的气量,正常约为150ml,支气管扩张时增加;后者指已经进入肺泡但因局部血流量不足不能进行气体交换的气量,肺动脉栓塞等时增加。一般用生理死腔与潮气量之比(VD/VT)表示生理死腔的大小,正常为0.25~0.35。其增高提示V/Q增高。就健康人而言,VD/VT反映解剖死腔量的多少;而对V/Q增加的患者而言,VD/VT增高意味着肺泡死腔量增加。

(2).生理分流:指静脉血中未经动脉化直接进入体循环动脉段的血流。分为解剖分流和肺内分流,前者如心最小静脉和支气管静脉等直接进入体循环的血流;后者指静脉血流经通气不良的肺泡时不能被动脉化,其与已动脉化的血液相混时就形成静-动脉分流。一般以分流量与心输出量之比(Qs/Qt)表示。正常为3.65± 1.69%。肺不张、严重的慢性支气管炎等Qs/Qt增加。Qs/Qt增加意味着V/Q降低。就健康人而言,Qs/Qt 反映解剖分流量的多少;而对V/Q降低的肺部疾病患者而言,Qs/Qt 增高意味着肺泡分流量增加。

   (三)、运动心肺功能测定

    运动心肺功能试验是指在运动负荷下对受试者的心肺功能进行联合测定和综合评估。它综合应用呼吸气体监测技术、电子计算机技术、活动平板或踏车技术,实时检测运动中12导联心电图、血压、能量代谢、肺功能和心功能。其生理基础为心肺耦联转运O2和CO2所介导的细胞线粒体内的氧化反应,为运动提供能量。其中,任一个环节异常,均可致受试者运动能力下降、运动心肺功能异常。常用评价指标为:

1.能量代谢参数

  (1)最大氧耗量(VO2max):指负荷递增运动中,达最大负荷时每分钟被吸入体内并被机体所利用的最大氧量,实测值与预计值之比>84%为正常。反映机体气体运输系统(心血管、肺、血红蛋白)及肌肉细胞有氧代谢是否正常,机体气体运输系统中任何一个环节异常,均可使VO2max降低。

   (2)公斤氧耗量(VO2/kg):指单位体重的最大氧耗量。正常>20ml/min/kg。>15ml/min/kg可行肺切除术。

(3)代谢当量(MET):表示作功量的基本单位,1MET相当于3.5ml/min/kg的VO2/kg,正常〉7MET。常作为评价心功能的指标。

(4)无氧阈(AT):运动中,血乳酸浓度急剧升高之前的最大氧耗量。正常大于最大氧耗量预计值的的40%。到达无氧阈时,有氧代谢已不能满足运动肌肉的能量需求,需要动用无氧代谢补充有氧代谢的能量不足,心肺功能异常均可致无氧阈提前出现。

2.心功能参数

    (1)心率储备(HRR):指运动中预计最大心率与受试者达最大负荷时的最大心率的差值。正常情况下,HRR〈15次/分。冠心病、肺部疾病等因提前终止运动,HRR增高。病-窦综合症的患者HRR也增高。

    (2)氧脉搏(VO2/HR):指VO2与HR的比值。代表心脏每次射血的供氧能力和心脏的储备功能,间接反映心输出量。正常实测/预计〉80%。心脏病变、严重的肺部病变、代谢异常的病变均可使VO2/HR降低。

3.肺功能参数:

(1)运动中的通气量(VE):指运动中的每分通气量。最大负荷运动时可达100L/min。VE的增加取决于肺的代偿能力,因而VE是呼吸疾病患者运动受限的关键指标。

(2)呼吸储备(BR):指MVV与运动中VE的差值。正常BR应〉15ml/min。肺部疾病患者BR降低。

(3)呼吸频率(f):在最大负荷运动中,正常〈50次/分。限制型肺疾患时,呼吸频率〉50次/分。

(4)呼吸困难指数(DI):指运动中VE与MVV的比值,正常<75%。

(5)血氧饱和度:正常静息时为95%,最大负荷运动无明显降低,最大负荷运动时降低〉5%为异常。

4.常见疾病的运动心肺功能特点

指标

心衰

COPD

ILD

PVD

最大氧耗量

无氧阈

正常或↓

正常或↓

最大心率

常正常

↓或正常

正常或轻度↓

氧脉搏

正常或↓

正常或↓

呼吸困难指数

正常或↓

正常或↑

正常

呼吸频率

常正常

正常或↑

>50次/分

正常

死腔/潮气量

动脉血氧分压

正常

不定

肺泡动脉氧分压差

常正常

不定,常↑

  (四)、气道反应性测定

    气道反应性是指气道对于各种物理、化学、药物或生物刺激的收缩反应。

   (一).支气管激发试验

支气管激发试验系用某种刺激使支气管平滑肌收缩,用肺功能做指标判定支气管狭窄的程度,从而测定气道反应性。临床常用乙酰甲胆碱或组织胺激发试验。气法用PC20-FEV1(使FEV1降低20%所需激发药物浓度)作为评价指标,PC20-FEV1〈8mg/ml为气道反应性增高。计量法用PD20-FEV1(使FEV1降低20%所需药物累计量)作为评价指标,组织胺PD20-FEV1<7.8μmol/L,乙酰甲胆碱PD20-FEV1<12.8μmol/L为气道反应性增高。

测定前应停用茶碱类、β2-激动剂、抗胆碱药物和吸入糖皮质激素12小时,停止口服糖皮质激素和抗组织胺药物48小时。心肺功能不全、高血压、甲亢、妊娠、FEV1≤70%预计值、哮喘症状未缓解或仍有哮鸣音者不易进行本项试验。

(二).支气管舒张试验

受试者先测定基础FEV1,然后吸入β2-激动剂,15分钟后重复测定FEV1,并计算:

FEV1改善率=吸药后FEV1-吸药前FEV1   ×100%

                  吸药前FEV1

如改善率≥15%则认为试验阳性。

三、肺功能测定的临床意义(适应征)

(一)呼吸功能的评价

利用肺功能检测结果可对受试者呼吸功能进行评价,明确其呼吸功能是否减损、减损程度、减损类型等。

表1.肺功能减退的分级标准

 

VC或MVV%

FEV1.0%

SaO2%

PaO2(mmHg)

PaCO2(mmHg)

基本正常

>81

>71

>94

>87

<45

轻度减退

80~71

70~61

>94

>87

<45

显著减退

70~51

60~41

93~90

87~75

<45

严重减退

50~21

<40

89~82

74~60

>45

呼吸衰竭

<20

 

<82

<60

>45

表2.肺通气功能障碍的类型

 

限制型

阻塞型

混合型

定义

肺扩张受限所致

气道阻塞或狭窄所致

肺扩张受限并气道阻塞所致

常见疾病

肺间质疾病、肺占位性病变、肺切除、胸膜疾病、胸壁疾病等。

COPD、哮喘、肺气肿、肺癌等。

肺结核、结节病、支扩、矽肺等。

VC

↓↓

N

RV

↓↓

↑↑

不定

TLC

↓↓

N或↑

不定

RV/TLC

不定

↑↑

不定

FEV1.0%

N或↑

↓↓

MVV%

↓↓

R

N

↑↑

C

不定

表3.肺通气功能障碍程度的分级标准

(1).限制型                              (2).阻塞型

 

TLC%

 

 

FEV1.0%

轻度

<80

 

轻度

70~60

中度

<60

 

中度

60~40

重度

<40

 

重度

<40

(二)呼吸困难原因的鉴别

呼吸困难

                  

                    通气功能

 


     正常                         异常

 


   弥散功能    VC↓FEV1.0%正常  VC正常FEV1.0%↓  VC↓FEV1.0%↓

 


正常          异常    限制型            阻塞型             混合型

 


心肺运动     间质性   间质性肺疾病      COPD              肺气肿

试验         肺疾病   肺切除术后        支气管哮喘         肺结核

         早期     气胸等            肺癌               肺癌等

正常    异常(VO2/HR)

 


焦虑    心血管病变

(三)疾病的诊断、病情评估、预后

1.慢性阻塞性肺疾病(COPD)

(1)早期诊断:根据2000年COPD的全球创议,对于慢性咳嗽、咳痰的患者,即使无呼吸困难也应该进行肺功能检查,以达到早期诊断和治疗的目的,常用指标为FEV1.0%。

(2)病情严重度分级:见表2。

表2.COPD病情严重度分级

 

0:具有危险倾向

Ⅰ:轻度COPD

Ⅱ:中度COPD

Ⅲ:重度COPD

FEV1.0%

正常

<70%

<70%

<70%

FEV1.0

正常

≥80%预计值

≥30%但<80%预计值

<30%预计值或<50%预计值伴呼衰、右心衰等

2.  间质性肺疾病

(1)诊断:国内外多篇文献报道间质性肺疾病患者静息肺功能和运动心肺功能的改变,主要特点是:肺容积(VC、TLC)减少,肺顺应性降低,弥散功能减退。因症状提前终止运动,终止负荷运动时血氧饱和度、最大氧摄取量、死腔/潮气量、潮气量降低,呼吸频率>50次/分。特别是早期,当肺容积无明显降低时,DLCO已经降低,终止负荷运动时血氧饱和度、最大氧摄取量已经降低。提示弥散功能降低和心肺运动试验异常是此类疾病的重要特征。

(2).评估疾病的严重程度:有关肺功能指标与其严重程度间的关系报道不一。

(3)疗效观察:尚未见指南性的意见。

(4)预后:动态观察弥散功能和其它肺功能指标对于判定间质性肺疾病的预后非常有用,但也有作者认为,高分辨率CT在判定病变进展和预后方面优于肺功能指标。

3.支气管哮喘   

肺功能测定在支气管哮喘的诊断、病情严重程度评估、疗效观察等方面提供重要依据。

(1)诊断:中华医学会呼吸病学会于1997年制定了支气管哮喘防治指南,支气管激发试验主要用于哮喘的诊断,连续观察有助于判断触发病因、病情发展和疗效,对于哮喘的流行病学研究和平喘药的疗效评定也有重要意义。但气道反应性增高并非都是哮喘,需结合临床综合判断。支气管扩张试验在支气管哮喘的诊断中也具有较为重要的意义,支气管舒张试验阳性有助于哮喘的诊断,但结果阴性不足以否定哮喘,尤其是晚期重症患者或合并慢性支气管炎的哮喘患者。此外,10%的COPD患者支气管舒张试验可为阳性。

(2)评估严重程度:分别见表4、5。

表4.急性非发作期哮喘病情的评价

 

间歇发作

轻度

中度

重度

PEF或FEV1.0

≥80%

≥80%

60~80%

<60%

PEF变异率

<20%

20~30%

>30%

>30%

表5.急性发作期严重程度评价

 

轻度

中度

重度

PaO2(吸空气)

正常

60~80 mmHg

<60mmHg

PaCO2

<40mmHg

≤45 mmHg

>45 mmHg

SaO2(吸空气)

>95%

91~95

≤90%

(四)肺切除术适应证的选择

目前常采用的评估肺切除术适应征的流程和标准如下:

FEV1.0和DLCO

<60%

>60%      放射性核素定量肺显像

术后预计FEV1.0或DLCO

             >40%       <40%

                   运动试验VO2/kg

                >15       <15

手术适应症      手术高危

(五)康复方法的选择或运动处方的确定

静息肺功能和心肺运动试验对选择合理的运动量、运动方式、运动项目或制定运动处方具有重要意义。例如:肺量计和肺容积测定有助于定性和定量肺部疾病所致的肺功能障碍。一氧化碳弥散量有助于评估与运动有关的低氧血症。运动试验用于评估患者的运动耐力和与运动有关的血气改变,同时有助于制定安全、合理的运动处方。

(六)机械通气参数调整及监护

机械通气中的肺功能监测可保证机械通气能较为理想的符合呼吸生理,减少气压伤等。如:自主呼吸的深度和频率是反映自主呼吸能力和通气压力的综合指标。动脉血气变化可判断通气参数的设置是否合理,并判断病情变化。混合静脉血氧分压和饱和度可了解氧合和循环功能及组织利用氧的能力。氧合指数、QS/QT、VD/VT可监测肺换气功能,并综合反映病情的变化和机械通气效率。顺应性、气道阻力、压力-容积曲线的测定,可用以选择PEEP、判断病情变化、指导机械通气参数的设置等。

(七)职业病的肺功能评估

肺功能测定对职业性肺疾病的诊断、呼吸功能障碍的评价、劳动能力的评估、职业病的监测等具有重要作用。

(八)流行病学调查

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本文仅供健康科普使用,不能做为诊断、治疗的依据,请谨慎参阅

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发表于:2010-08-25 21:22

患者评价
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    n***e 2014-07-04

    叙述很清晰

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    n***e 2013-02-25

    文章很有用,对我很有帮助……

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    n***e 2011-11-20

    叙述很清晰。

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