一、肺容积测定

　　肺容量各组成的定义

　　肺内气体的容量，由于呼吸肌的运动随胸廓扩张和收缩而改变，平静呼吸时，胸廓运动的幅度较小，故肺内气体容积的改变也较小;深吸气时，肺脏扩张较大，因而吸人的气体也较多。

肺的总气体量可分为以下4个基础容积:

　　潮气量(VT)：平静呼吸时，每次呼出或吸入的气体容量。

　　补吸气量(IRV)：于平静吸气末行最大限度深吸气所能吸入的气量。

　　补呼气量(ERV)：于平静呼气末行最大限度深呼气所能呼出的气量。

　　残气量(RV)：最大呼气末肺内仍有的气量。

　　由2个或2个以上的基础容积组成以下4个肺容量。

　　深吸气量(IC)：于平静呼气末行最大限度深吸气所能吸入的气量，由潮气量和补吸气量组成。

　　肺活量(VC)：于最大限度吸气末行最大深度呼气所能呼出的气量(等于深吸气量加补呼气量)，亦可测定于最大限度呼气末行最大限度深吸气所能吸入的气量，前者又称为呼气肺活量，后者又称吸气肺活量。

　　功能残气量(FRC)：平静呼气末肺内所含的气量，由补呼气量和残气量组成。

　　肺总量(TLC)：最大限度吸气后肺内所含的气量，等于肺活量加上残气量。

　　肺容量与年龄、性别和身高有关，肺容量的大小对气体交换有一定的影响。

　　测定方法

　　潮气量、深吸气量、补呼气量和肺活量可直接通过肺量计测得，而残气量测定则要应用气体稀释法或体容积描记法测定。气体稀释法包括氮冲洗法和氦稀释法，体容积描记法测定原理则采用了玻义尔气体方程定律(Boyle’s law)，在密闭的体描箱内测定。

　　临床应用

　　肺容量的测定通常可以反映胸廓的活动情况及肺和胸廓的弹性变化。因此，胸、肺部疾病引起的呼吸生理机制的改变常反映为肺容量的变化。肺活量表示肺脏最大扩张和最大收缩的呼吸幅度，在临床上无论何种情况，凡使得这一呼吸幅度受到限制时，肺活量即会降低，这种情况可出现胸腔外、胸膜及肺内等部位的病变。

　　例如胸廓畸形、气胸、胸腔积液、胸膜炎、肺问质性疾病及肺内占位性病变。残气量和功能残气量的增多表示肺内充气过度，主要见于肺气肿和支气管部分阻塞及胸廓畸形等情形。肺总量是肺活量和残气量的总和。肺总量的增加主要见于肺气肿;肺总量的降低见于一些肺胸限制性疾病及广泛肺部疾患，如肺水肿、肺充血、肺不张、肺部肿瘤等。

　　二、通气功能测定

　　通气指肺脏吸入外界含氧量较高的新鲜空气，同时将肺泡内含氧量较低而CO2较高的气体排出体外。它是机体与外界气体交换过程中的重要一环。

　　静息通气量

　　所谓静息通气量(VE)就是在静息状态下，每分钟所呼出气量的总和，也就是维持静息状态下代谢所需要的每分钟通气量，它等于潮气量乘以呼吸频率。通常正常男性10L左右，女性为9L左右。

　　由于通气功能有巨大的储备，故除非为严重通气障碍，一般静息通气量不会出现异常。静息通气量增加为过度通气，可造成呼吸性碱中毒;静息通气量降低为通气不足，可造成呼吸性酸中毒。

　　最大自主通气量

　　最大自主通气量(MVV)指在单位时间内，用最大的力量进行深而快的大呼吸所得的通气量。它反映的是呼吸动态功能，是通气功能测定中较有意义的一项指标，用来衡量肺组织的弹性、气道阻力、胸廓弹性和呼吸肌的力量，并能反映肺脏通气的储备功能和代偿能力的大小。

　　测定方法为在限定的时间内(12s或15s)做深而快的大呼吸，将所测得的呼出气量乘以5或4，即为每分钟的最大自主通气量值。

　　正常的最大自主通气量取决下列各项因素：

　　①胸廓的完整及正常呼吸肌的健全;

　　②气管、支气管的通畅;

　　③肺组织的健全和正常的弹性。

　　任何临床情况或病理变化，凡能影响以上三个因素，均可引起最大自主通气量降低，常见者如下：

　　1、肺活动度受限 如肺间质纤维化、大量胸腔积液、肺水肿及肺实质病变等。

　　2、气道阻力增加 如慢阻肺、哮喘、支气管肿瘤以及上呼吸道狭窄、梗阻。

　　3、呼吸肌力量减弱或丧失 如脊髓灰质炎和重症肌无力。

　　4、胸廓畸形如脊柱侧凸等。

　　最大自主通气量被认为是胸部手术前预计肺合并症发生风险的重要预测指标。有学者指出胸部手术患者的死亡率与MVV有关，其中50％的死亡者MVV<50％预计值，至今MVV仍被临床外科医师用作COPD患者能否进行胸部手术的主要指标。

　　用力肺活量和第一秒用力肺活量

　　用力肺活量(FVC)指最大吸气至肺总量位后用最大的力量、最快的速度呼气至残气位所能呼出的气量，其中第一秒用力肺活量(FEV1)是测定气道有无阻塞的常用指标，大部分正常人的第一秒用力肺活量可以达到FVC的70％～80％，一般用FEV1/FVC表示。

　　其临床意义主要是反映支气管有无阻塞，FEV1/FVC降低说明气道阻塞。正常人3s内几乎可以呼出全部肺活量，而阻塞性通气障碍的患者则需5～6s甚至更长的时间才能全部呼出。

　　FEV1/FVC除可以测定支气管有无阻塞外，还可以对判断有无限制性通气障碍提供佐证，例如在某些使肺泡扩张受到限制的疾病中，由于呼吸幅度的降低，使得用力肺活量可以在1～2s内全部呼出，有的甚至可以在1s内全部呼出，使得FEV1/FVC为100％。在可逆性支气管阻塞中，如支气管哮喘，在应用了支气管扩张剂后，可以使FEVl/FVC得到改善，并能让FEV1值提高。

　　用力呼气中段流速(FEF25％～75％或MMEF)将FVC平均分为四等份，除掉开始和结束的两份，测定中间50％的肺容量并计算它与呼出这段肺容量所用的时间之比，即得到FEF25％～75％。FEF25％～75％主要取决于FVC的非用力依赖部分，因为在开始用力呼气时，呼气流速可以很快达到峰值，这时流速与用力的大小有关;但是当继续用力呼气时，流速开始下降，并随着肺内容积的减小而降低，直至流速为零。此段肺容量的流速与用力无关。

　　用力呼气中段流速的测定有助于早期发现小气道阻塞。

　　峰值呼气流速(PEF)峰值呼气流速指用力肺活量测定过程中，呼气流速最快时的瞬间流速，此流速主要用以反映呼吸肌有无力量及气道有无阻塞。

　　正常人1日内不同时间点：PEF值可略有差异，但一般不超过20％。哮喘患者该差异可明显增大，若1日内不同时间点PEF、值差异大于30％，即可作为诊断不典型哮喘的主要依据。哮喘患者应长期监测PEF的变化，若发现PEF、测定值明显降低，或PEF一日内的变异增大，均提示病情加重，须行相应处理。

　　通气功能测定的评价

　　通气功能障碍有三种类型：

　　1、限制性肺通气功能障碍 即由于肺泡扩张受到限制而引起的通气功能障碍。

　　常见于：

　　①肺间质性疾病，如问质性肺炎、肺纤维化、肺水肿、矽肺等;

　　②肺内占位性病变或肺叶切除后，如肺部肿瘤、肺囊肿等;

　　③胸膜疾病，如胸腔积液、气胸、胸膜肿瘤等;

　　④胸壁脊柱疾病，如脊柱畸形、强直性脊柱炎、胸廓成形术后等;

　　⑤其他，如肥胖、腹水、妊娠及神经肌肉疾病等。

　　2、阻塞性肺通气功能障碍指由于气道狭窄或堵塞而引起的肺通气功能障碍。

　　常见原因有：

　　①气管及支气管疾病，如气管肿瘤、狭窄、支气管哮喘、慢支等;

　　②肺气肿、肺大疱;

　　③上呼吸道疾病，如咽喉感染、肿瘤等。

　　3、混合性肺通气功能障碍 即阻塞性通气功能障碍和限制性通气功能障碍同时存在。

　　现将不同类型通气功能障碍的肺功能检测指标的变化特点归纳于表3―47―1中。

　　表3-47-1 不同类型通气功能障碍的肺功能检测指标变化特点

　　VC RV TLC FEV1/FCV MVV

　　限制性通气功能障碍 ↓ 正常 ↓ ↓ 正常 ↑ 正常 ↓ 不定

　　阻塞性通气功能障碍 不定 ↑ 正常 ↑ ↓ ↓ ↓

　　混合性通气功能障碍 ↓ 不定 不定 ↓ ↓ ↓

　　三、小气道功能测定

　　小气道是指直径小于2mm的支气管和细支气管。由于气道阻力与气管的横截面积成反比，而小气道的总横截面积比直径大于2mm的气道的总横截面积大得多，因此，小气管阻力仅占气道总阻力的10％～20％，其异常变化不易为常规肺功能测定方法检出。

　　1、闭合容积(CV)，因测定方法繁杂，现已少用，故略。

　　2、最大呼气流量一容积曲线(V-V曲线)的低肺容量段的呼气流量与用力无关，而主要受小气道口径和肺泡弹性回缩力的影响。用以检测小气道功能的指标通常为FEF50％和F'EF75％，如以上两指标小于正常值80％以下，则可以认为此流量降低，提示小气道有阻塞。通过观察MEFV线的下降支斜率的形状对判断小气道功能也有很大的意义。

　　四、肺弥散功能测定

　　原理

　　弥散指分子由高浓度区向低浓度区移动，是一被动过程，不需要消耗能量。肺的弥散是肺泡气体中的氧和二氧化碳和肺泡壁毛细血管中的氧和二氧化碳，通过肺泡壁毛细血管膜进行气体交换的过程。影响肺泡毛细血管弥散的因素有：弥散面积、弥散距离、肺泡与毛细血管的氧分压差。弥散量是指气体在单位时间(1min)和单位压力差0.133kPa(1mmHg)条件下所能通过的气体量。临床上弥散功能是指氧而言。测定时则通常采用一氧化碳气体。

　　测定方法

　　弥散的测定方法有三种：单次呼吸法、恒定状态法和重复呼吸法。单次呼吸法是临床上较为常用的一种测定方法。受试者在残气位吸入0.3％CO、10％He、20％O2(以N2为平衡气体)的混合气体至肺总量位，屏气10s后呼气至残气位。在此过程中连续测定CO和He的浓度，然后计算出肺弥散量(不同的仪器，其所用的混合气体的浓度及比例不尽相同)。

　　肺弥散量与年龄、性别、体位、身材等相关，男性大于女性，青年人大于老年人。

　　临床意义

　　1、弥散量如小于正常预计值的80％，则提示有弥散功能障碍。

　　弥散量降低常见于：

　　①弥散距离增加，如肺间质纤维化、石棉肺等;

　　②肺泡毛细血管容积减少，如肺气肿、肺结核、气胸、肺部感染、肺水肿等;

　　③循环系统障碍，如先天性心脏病、风湿性心脏病、贫血等。

　　2、弥散量增加可见于红细胞增多症(因红细胞摄取CO增加)、肺出血(血管外血液中血红蛋白可摄取一定量的CO)等。

　　五、肺顺应性测定

　　原理

　　顺应性是指单位压力改变时所引起的容积变化，用以反映肺组织的弹性，通常包括肺顺应性、胸壁顺应性和总顺应性。

　　肺容积改变△V

　　肺顺应性CL=经肺压

　　单位为L/kPa。

　　测定方法

　　肺顺应性可以分为静态顺应性和动态顺应性。静态顺应性指在呼吸周期中气流被短暂阻断时测得的肺顺应性，动态顺应性则是呼吸周期中气流未被阻断时测得的肺顺应性。静态顺应性反映了肺组织的弹性，而动态顺应性则还受到气道阻力的影响。保持肺脏于某容积所需要的压力称为弹性回缩力，弹性回缩力增加，则顺应性降低，反之则顺应性增加。

　　临床意义

　　(一)肺总量增加的疾病

　　1、肺气肿肺气肿患者的静态顺应性增加，而动态顺应性降低。

　　2、支气管哮喘有时表现为静态顺应性降低。

　　3、肢端肥大症 伴有肺容积增加，静态顺应性成比例增加，而肺弹性回缩压正常。

　　(二)肺总量降低的疾病(限制性肺疾病)

　　1、肺切除、肺不张肺容积减少，肺顺应性降低。

　　2、弥漫性肺间质纤维化静态、动态顺应性均降低。

　　3、肺外疾病脊髓灰质炎、脊柱畸形等肺顺应性和胸壁顺应性降低。

　　4、ARDS、肺水肿等 由于正常肺泡气腔的减少，使肺容积减少，肺顺应性降低。

　　(三)小气道疾患的频率依赖性

　　在小气道疾患时，肺顺应性受呼吸频率的影响，呼吸频率增加时，顺应性降低，称为动态顺应性的频率依赖性。

　　(四)在机械通气和呼吸衰竭监护上的应用

　　有助于确定最佳PEEP水平，产生最大顺应性的PEEP压力为最佳的。PEEP压力。

　　六、气道阻力测定

　　原理和测定方法

　　平静呼吸时，肺内气体在气道内流动时所产生的摩擦力，通常用产生单位流速所需的压力差来表示。气道阻力一般采用体容积描记法或强迫脉冲振荡法测定。

　　气道阻力=压力差/流量(kPa?s/L)

　　临床应用

　　由于气道阻力与气道的半径的4次方成反比，又由于小气道的总横截面积显著大于大气道的横截面积，故气道阻力的80％以上来自大气道的阻力。

　　(一)气道阻力增加见于下列疾患

　　1、支气管哮喘 哮喘发作时气道阻力增加，缓解期气道阻力可正常。哮喘发作时气道阻力增加可以被支气管舒张剂缓解。

　　2、肺气肿 呼气时气道萎陷可引起气道阻力增加;或呼气时胸内压过高，压迫气道，致使气道阻力增加。

　　3、阻塞性通气功能障碍慢支、肿瘤以及其他原因引起的阻塞性通气障碍，也可以使气道阻力增加。

　　4、医源性气道阻力增加如气管插管或气管切开等。

　　(二)气道阻力与其他通气功能的关系

　　气道阻力增加，可以引起用力呼气流速、吸气流速、MVV等的降低。

　　七、运动肺功能试验

　　原理

　　运动肺功能试验检查肺功能在运动状态下的动态变化，临床上有助于了解其在静息状况下所不能表现出的生理和病理情况。运动时会使死腔通气/潮气量比值下降，通气量增加，二氧化碳排出加快，氧摄取和氧耗量加大，当然也会增加心血管的负担。

　　检测方法

　　运动肺功能试验通常采用平板踏跑进行检查，即在有一定坡度和转速的活动平板上行走，同时还监测心电图和血压变化等。运动方案采用改良Bruce方案。运动试验一般以受试者达到亚极量心率作为试验终点，达到亚极量心率后仍持续慢走，逐渐恢复至基础心率。在检查过程中出现明显呼吸困难、心肌缺血、心律失常或血压增高或降低应停止试验。

　　准备工作

　　开始运动试验之前，要给受试者讲清楚整个运动过程中各个步骤的注意事项，要受试者尽量放松，不要紧张，同时预备好急救药品及氧气等，以防发生意外。

　　常用测试指标

　　最大摄氧量或耗氧量(VO2 max)：VO2 max是反映人体在极量运动时心肺功能水平的一个主要指标。它表示氧转运系统能力的总和。

　　呼吸交换率：指肺内每分钟CO2排出量和每分钟O2摄取量的比值。

　　最大通气量(MVV)与运动时最大通气量VEmax之比(VEmax/MVV)为呼吸困难指数，是判断呼吸困难严重程度的一项客观指标。

　　无氧阈：指在运动负荷递增过程中，血乳酸急剧增加的起点所对应的运动强度，用以反映无氧代谢能力。当超过无氧阈时，继续增加运动强度将导致代谢性酸中毒。

　　代谢当量：是能量消耗的实用指标，一个代谢当量相当于每分钟、每千克体重3.5ml的摄氧量，是在未达到无氧阈时衡量运动强度的重要指标。

　　临床应用

　　人体的心肺功能具有较大的储备能力。在静息状态下有些功能的降低不易表现出来，仅在功能出现严重障碍时才会表现出临床症状。故运动试验可以检测出静息时所不能检查出的病理生理机制，可以从运动量受限制的因素、运动时出现的有关症状中找出规律，早期发现心肺功能异常。

　　1、运动诱发哮喘 运动FEV l较运动前降低10％即为阳性，是诊断运动性哮喘的重要指标。

　　2、预测胸部手术后并发症的风险 若VO2 max明显降低，则术后出现合并症的风险较大。

　　3、在心血管疾病中的应用 在运动负荷状态可以了解心肌供血情况及心律变化，有助于诊断冠心病及心律失常情况。

　　4、通过观察无氧阈可以预计人体运动耐力。

　　5、可以对胸闷、气短、呼吸困难者进行鉴别诊断。

　　禁忌证

　　1、心脏病、高血压等。

　　2、肺功能已受损，例如FEVl小于预计值的70％。

　　3、哮喘发作期。

　　4、年老、体弱、行动不便者。