COPD肺功能特点

　　1、COPD的定义

　　慢性阻塞性肺疾病全球防治指南（ GOLD ）将COPD 定义为以气道不完全可逆性气流受限为特征的疾病。气流受限通常是渐进性的，并且伴有肺部对有毒颗粒或气体的异常的炎症反应。

　　对于有咳嗽、咳痰或气促的症状和/或有危险因素的接触史者，应考虑 COPD 的诊断，可通过肺功能的检查来明确诊断。 慢性阻塞性肺疾病防治全球倡议（GOLD）已将肺功能检测列为COPD 诊断的金标准。

　　2、病理生理特点

　　COPD 的病理特征是累及气道、肺实质以及肺血管的慢性炎症。 吸入有害颗粒和气体（特别是吸烟）可引起肺的炎症。 炎症细胞如巨噬细胞、 T 淋巴细胞（主要是CD8 ＋细胞）和嗜中性粒细胞在肺的不同部位浸润增加。活化的炎症细胞释放出各种炎性介质，包括白三烯B4（LTB 4）p白介素 8 （IL8）p肿瘤坏死因子a (TNF- a ) 以及其它可引起肺组织损伤和 / 或维持中性粒细胞性炎症的细胞因子。除了炎症以外， 肺 蛋白酶和抗蛋白酶 系统 的失衡以及氧化应激 也 被认为是 COPD 发病过程的另外两个重要的作用途径。吸入有害颗粒和气体可引起肺的炎症。吸烟可导致炎症和直接损害肺组织。 COPD 其它的危险因素也可能引发类似的肺部炎症过程。

　　COPD 的病理生理学改变包括 气道 粘液过度分泌、纤毛功能异常、气流受限、肺部过度充气 、 和 气体交换异常 、 ，后期可发展为 肺动脉高压和肺心病。 通常在疾病发展中这些病理生理的改变按照上述顺序出现。粘液的过度分泌和纤毛功能异常导致慢性咳嗽和咳痰。这些症状存在多年后，可逐渐出现其它症状或生理学的异常 。（最好以肺功能仪测定）是COPD 的特征性病理生理学改变的标志，也是诊断该病的关键。气流受限的原因主要有：气道平滑肌的痉挛收缩和增厚及肥大，导致支气管收缩过度；气道炎症致使管腔分泌物的增多，粘液堵塞管腔；肺泡结构的破坏使之对周围小气道的牵拉作用减弱，降低了维持小气道开放的能力， 而这一点也正是导致 COPD 患者气流受限的不可逆性的重要原因。

　　此外，由于 肺过度充气使对膈肌下移、降低呼吸做功效能要求增加 ，低氧血症和酸中毒使中枢驱动降低、 膈肌松弛率降低， 营养不良影响呼吸肌的结构和功能，从而导致呼吸肌肉力量下降；另外，由于肺泡结构破坏，对气道牵拉作用减弱，降低了维持小气道开放的能力，而这一点也正是导致 COPD 患者气流受限的不可逆性的重要原因。在晚期的COPD 中，外周气道的阻塞、由于肺泡实质结构的破坏和肺血管的异常导致通气/ 血流比失常和气体弥散面积的减少，使肺的气体交换能力降低下降，导致低氧血症以及接踵而来的高碳酸血症呼吸功能发生紊乱 。

　　COPD 的肺功能特点

　　（一）通气功能特点

　　通气功能检查是呼吸功能检查中最常用和最重要的检查内容，主要通过肺量计进行测定，包括时间容量曲线和流速容量曲线。

　　COPD 患者在时间－容量曲线上表现为呼气流量减少，呼气时间延长，不能达到呼气平台或达到平台时间超过6 秒， FEV1 及其与FVC 的比值 FEV1/FVC 显著下降，MMEF 等指标也有显著下降，FVC可在正常范围或下降。流速容量曲线呈典型的阻塞性通气功能障碍的特点。呼气相降支向容量轴的凹陷，凹陷越明显者气道阻塞越重。呼气流量指标PEF 、FEF50％ 、FEF75％ 等指标下降。

　　关于 COPD 的严重程度的判断，GOLD 将 FEV1/FVC<70％ 作为诊断 COPD 的必要条件，并根据 FEV1 作出严重度分级的判断。所有 FEV1 值均是指使用支气管舒张剂后的 FEV1 。

　　（二）COPD 的支气管反应性

　　1 、支气管舒张试验

　　虽然支气管哮喘患者在发作期其通气功能也可能具有上述气道阻塞的特征，但由于其气道阻塞常为可逆性阻塞，而 COPD 患者的气道阻塞为不可逆或不完全可逆，因此，通过支气管舒张试验可对这两种气道阻塞性疾病进行鉴别。

　　常用吸入药物为β 2 激动剂 ( 如万托林气雾剂 400 μｇ ) 。比较吸入前和吸入后 (15min) 的 FEV1 的变化，并计算其改变率。 FEV1 改变率 (％)=( 吸药后 FEV1 －吸药前 FEV1)/ 吸药前 FEV1 × 100％] 。以 FEV1 改变率≥ 15％, 同时绝对值增加≥ 0.2 Ｌ为阳性标准。 COPD 患者支气管舒张试验常为阴性。

　　2 、支气管激发试验

　　COPD 患者气道反应性也可较正常人增高，特别是老年患者，其气道反应性增高与基础肺功能呈低度负相关，提示基础肺功能受到损害后，其气道反应性也随之增高。但 COPD 的气道高反应性常不如手足多汗症3明显。

　　（三） COPD 的肺容量特点

　　一般情况下，通过测定流量－容积曲线和时间－容积曲线即可对 COPD 与限制性通气功能障碍的疾病进行鉴别，但某些情况下二者均可使肺活量 VC 下降（COPD 通过使残气容积增加，限制性病变通过使肺总量减低），这时就须行肺容量测定进行鉴别。

　　测定肺容量目前应用较多的有气体稀释法和体描法。由于严重阻塞性或肺大泡病人常有气体分布不均，采用气体稀释法时间过短达不到气体平衡，故所测 TLC 值出现偏差。而体描法对于 COPD 病人测试结果更为精确，因此建议采用体描法测定 。

　　COPD 患者呈典型的阻塞性疾病的肺容量特点： TLC 、 FVC 、 RV 增加， VC 减少，流速减慢。严重程度分级见表 2 。另外，近年来有学者指出， IC 与 FRC 有高度负相关性， FRC 减少时， IC 增加。因此，当 TLC 改变不明显时， IC 可作为评估 FRC 的简单而又可靠的指标。而且由于 IC 测定方便，可动态反映肺内气体量的改变，反映治疗效果，故常用于临床监测。

　　（四）弥散功能特点

　　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、肺泡膜、肺毛细血管内血浆、红血球及血红蛋白。决定气体弥散的因素有：呼吸膜两侧气体分压差、气体溶解度、弥散面积、弥散距离。以上任何一个因素的改变均可引起弥散量的改变。严重 COPD 患者因为肺泡壁结构破坏、融合，导致肺血管床面积减少，气体交换面积减少，加上通气 / 血流比例失调，从而可能导致弥散功能下降。

　　弥散量的测试对判断 COPD 的严重程度意义不大。呼气流速及肺活量的测定对 COPD 严重程度的评价远比弥散功能准确及敏感 。然而，弥散功能有助于对肺气肿的判断。若虽一定程度的气道阻塞但弥散功能接近正常，其基础病变是慢性支气管炎，而弥散功能下降的基础病变则是上颌窦癌9。

　　（五） COPD 的气道阻力特点

　　气道通畅性通常以呼吸气体流速来反映，气流速度与气道管径成正比，气道管径越大，流速越通畅。反之气道痉挛、狭窄或堵塞，则气道管径小，气体流速减慢。一般情况下，上述推论是正确的，但是却忽略了一个重要的因素，气体流速尚与气体流动的驱动压有关。相同管径下，驱动压越高，则气体流速越快。因此，仅以气体流速反映气道通畅性是不全面的。此外，气体从肺外进入肺内，需要呼吸作功，而呼吸作功需要克服气体流动通过气道时因磨擦所消耗的阻力（其物理特性为粘性阻力），此外，尚需克服胸廓和肺组织扩张膨胀所消耗的阻力（其物理特性为弹性阻力，倒数即为胸廓和肺的顺应性），以及气体流动和胸廓扩张运动中产生的阻力（其物理特性为惯性阻力）。呼吸系统的粘性阻力、弹性阻力和惯性阻力之和统称为呼吸总阻力（或称呼吸总阻抗）。与气道通畅性关系最为密切的是粘性阻力，常将其称作气道阻力（ Raw ）。气道阻力等于维持一定呼吸气体流量（ V ）所耗的压力差（S P ）与该流量的比值，即： Raw ＝S P/V 。气道阻力增加提示有气道阻塞或狭窄，其敏感性远较 FEV1 为高。

　　近年来，强迫振荡技术（ IOS ）在测定气道阻力方面发展迅速。在 IOS 结果中，可区分 COPD 病变过程的中心气道阻塞和周边气道阻塞。呼吸阻抗是判断 COPD 患者气流阻塞的敏感指标。 COPD 患者 R 5 、 R 20 及 Fres 均较正常人明显增高， X 5 明显减低，并且 5 ～ 35Hz 的粘性阻力和电抗有明显的频率依赖性。电抗降低的机制是由于呼吸系统顺应性降低和 / 或因外周气道阻力增高使阻力的频率依赖性增高。 COPD Fres 与常规肺功能检测的通气功能指标，尤其是 FEV 1 呈显著负相关， Fres 是诊断 COPD 较为敏感的指标，并且随病情的加重，敏感性也增高，能反映 COPD 患者气流阻塞的程度 。

　　（六） COPD 的呼吸功和营养代谢特点

　　COPD 患者由于气道阻塞，用于克服气道阻力的呼吸功随气道阻力的增加而增加，因此，呼吸肌肉的氧耗量亦随之增加；而肺内残气量及肺总量的增加压迫膈肌位置下移，使呼吸肌肉的有效性下降，亦导致呼吸肌肉的氧耗量增加。 Brown 等指出 COPD 患者为维持呼吸，氧耗值可高达正常人的 10 倍。呼吸肌肉氧耗值的增加必然导致机体基础氧耗量及基础能量消耗的增加。郑劲平的研究发现随气道阻塞程度的增加， COPD 患者的氧耗量和基础能耗均有增加。

　　（七）运动心肺功能（ CPET ）特点

　　COPD 患者 CPET 特点主要表现为随运动负荷的增加，通气需要增加，但通气能力减低。气流阻塞的增加伴肺弹性回缩力降低，肺通气不足导致 V/Q 比率失调，部分肺区通气不足，部分肺区过度通气，致使 VD/VT 增加，因而需要增加通气排出 CO 2 ，维持血中 PCO 2 恒定。在有灌注的肺单元，因低通气引起低血氧，通过颈动脉体化学感受器也使肺通气增加。

　　由于肺泡通气量降低，氧交换减少， V/Q 降低，运动时随着功率增加， PaO 2 降低， P （ A-a ） O 2 增大。运动时心输出量增加，通过 V/Q 不均区域的血流增加，由于肺泡通气降低，故小动脉缺氧而收缩。但 V/Q 均衡区域的肺泡血流量增加，减少低氧血症的发生，运动负荷可继续增加。如果此机制失效，低氧血症加剧， P （ A-a ） O 2 加宽。此外，右房压力增加，导致分流，也使 P （ A-a ） O 2 增加。另外，在运动过程中， COPD 患者的潮气流速容量环也有特征性改变：运动中，潮气流速容量环逐渐向肺总量位靠近，且 与最大流速容量环的呼气相有明显重叠情况 。

　　总的来说， COPD 患者的 CPET 特点可归纳为以下几点： 1. 低 VO 2 max ； 2. 高 VD/VT ； 3. 高 P （ a-et ） CO 2 ； 4. 高 P （ A-a ） O 2 ； 5. 低 BR ； 6. 作功耗氧量增加，于低功率时出现乳酸酸中毒，代谢性酸中毒时不能进行呼吸补偿； 7. 高 HRR ； 8. 异常（矩形 Trapezoidal ）呼气流量型。