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第三节 肺功能测定
肺功能测定是呼吸系统疾病必要检查项目之一，可了解肺的功能性变化，对肺、气道病变的早期确诊、疾病严重程度及预后评估、治疗方案的评估、呼吸困难原因的鉴别、肺功能对手术的耐受力或劳动强度耐受力及对危重患者的监护等方面有重要的指导意义。包括肺容积、通气、换气、血流和呼吸动力项目的检查。
一、肺通气功能检查
肺通气功能检查是呼吸功能检查中最主要、最基本的检查项目，包括肺泡含气量（即肺容积）、气流在气道中的流速及其影响因素的检查。
（一）肺容积
肺容积是指安静状态下，测定一次呼吸所出现的容积变化，不受时间限制，具有静态解剖学意义。肺容积的变化可反映肺和胸廓扩张和回缩的程度，与年龄、性别和体表面积有关，其大小对气体交换有一定影响。包括深吸气量、功能残气量、肺活量、肺总量、潮气量、补吸气量、补呼气量、残气量等（图2-3-1）。
1.基础肺容积
包括潮气容积、补吸气容积、补呼气容积和残气量。4种基础肺容积彼此之间互不重叠，其组成、定义与临床意义见表2-3-1。
图2-3-1 肺容积及其组成
表2-3-1 肺容积的定义与临床意义
2.基础肺容量
包括深吸气量（潮气容积+补吸气容积）、功能残气量（残气容积+补呼气容积）、肺活量（深吸气量+补呼气容积）、肺总量（肺活量+残气容积），其定义与临床意义见表2-3-2。
表2-3-2 肺容积的定义与临床意义
续表
（二）肺容积的测定
肺容积的测定方法有肺量计测定法、肺功能残气（FRC）和残气量（RV）测定法，具体的测定方法详见表2-3-3。
表2-3-3 肺容积的测定方法
（三）呼吸系统疾病时肺容量的变化
呼吸系统发生结构改变或疾病时，可引起肺容量的改变，通过肺功能检查，根据肺功能指标的变化诊断、评估病情，具体见表2-3-4。
表2-3-4 呼吸系统疾病与肺容量的变化
二、通气功能测定
通气功能又称为动态肺容积，指单位时间内随呼吸运动进出肺的气量和流速，主要反映气道的状态，不反映肺的弹性。肺通气功能是衡量空气进入肺泡及废气从肺泡排出过程的动态指标，含有时间概念。常用的分析指标有静息通气量、肺泡通气量、最大通气量、时间肺活量及一些流速指标。临床可用于某些疾病诊断参考及严重程度的评估，判断通气功能障碍类型及程度，进行劳动能力鉴定和评价疾病治疗效果。
（一）通气功能与相应指标
有关肺通气功能的相应指标、测定方法及临床意义详见表2-3-5。
表2-3-5 肺通气功能相关指标的测定方法及临床意义
续表
（二）临床应用 1.通气功能的判断
根据肺功能检查的各项指标，可对通气功能作出初步判断，并可判断肺功能状况和通气功能障碍类型。
（1）肺功能不全分级：
见表2-3-6。
表2-3-6 肺功能不全分级
（2）通气功能障碍分型：
通气功能主要反映大气道（内径＞2mm）的通气状况，阻塞性通气功能障碍的特点以流速（FEV 1/FVC）降低为主，限制性通气障碍则以肺容量（VC）减少为主，其分型见表2-3-7。
表2-3-7 通气功能障碍分型
注：气速指数＝（MVV实测值/预计值%）/（VC实测值/预计值%）
2.阻塞性肺气肿的判断
可根据RV/TLC%结合肺泡氮浓度的测定，对阻塞性肺气肿的程度作出判断，见表2-3-8。
表2-3-8 肺功能不全分级
3.气道阻塞的可逆性及药物疗效的判断
通过支气管舒张试验来判断有无可逆性及药物疗效。
测定方法：测定前24小时患者停用支气管舒张药物，再行常规肺功能测定。当结果提示FEV 1或FEV 1/FVC降低时，给患者吸入沙丁胺醇0.2mg后15～20分钟重复测定FEV 1与FEV 1/FVC，然后按下列公式计算通气改善率来判断：
结果判断：改善率＞15%，判定为阳性；15%～24%为轻度可逆；25%～40%为中度可逆；＞40%为高度可逆。
4.最大呼气流量（PEF）
指用力肺活量测定过程中，呼气流速最快时的瞬间流速，亦称峰值呼气流速，主要反映呼吸肌的力量及气道有无阻塞。正常人一日内不同时间点的PEF值可有差异，称为日变异率或昼夜波动率。
PEF日变异率一般＜20%。≥20%对支气管哮喘有意义。若PEF日变异率明显增大，提示病情加重。
5.支气管激发试验
详见本章第四节内容。
三、小气道功能测定
（一）概述
小气道（small airway）指吸气状态下直径≤2mm的气道，包括全部细支气管和终末细支气管，是许多慢性阻塞性肺疾病早期容易受累的部位。呼吸道阻力与气管的横截面积成反比，小气道阻力仅占气道总阻力的20%以下，因此当发生病变时临床可无任何症状和体征，其异常变化亦不易被常规肺功能检测方法检出。小气道功能检查对发现小气道早期病变具有重要的临床意义。
（二）检测指标
检查方法有闭合容积测定法、频率依赖性顺应性测定方法、最大呼气流量-容积曲线测定法、用力呼气中、后期瞬间流量测定法等，后两者是目前最常用的小气道功能测定方法。
1.闭合容积（CV）
指平静呼气至残气位时，肺下部小气道开始闭合时所能继续呼出的气体量；而小气道开始闭合时肺内留存的气体量则称为闭合总量（CC），CC＝CV+RV（残气量）。
正常成人的参考值及临床意义：判定指标有闭合容积与肺活量的比值（CV/VC%）、闭合总量与肺总量的比值（CC/TLC%）。CV/VC%因性别而异，随年龄增加而增加，正常值为男：0.3856×年龄-2.3081，女：0.3569×年龄-0.688。CV/VC、CC/TLC高于正常预计值可见于吸烟者、大气污染环境中受试者、哮喘缓解期、早期肺气肿、早期尘肺和慢性阻塞性肺病患者。可用于早期阻塞性肺部疾病的诊断、吸烟或大气污染等环境因素对呼吸道危害的研究。
2.最大呼气流量-容积曲线（MEFV）
是深吸气至肺总量后，用力快速呼气至残气位，用X-Y记录仪所描绘出肺容积与相应气流速度的相关曲线。测定时受试者立位平静呼吸数次后深吸气至肺总量位，以最快速度用力呼气至残气量位，总呼气时间应达4秒以上，用X-Y函数记录仪描绘出呼气量与相应气流速度的相关曲线。间隔5～10分钟后重复1次，至少测3次。两次测定的FVC值差应＜5%或者100ml，选择最大值曲线测算（图2-3-2）。
图2-3-2 肺阻塞性疾病的流量-容积曲线
判定指标及临床意义：常用VC 50%和VC 25%时的呼气瞬时流量（V max 50和V max 25）作为检测小气道阻塞的指标，两指标的实测值/预计值＜70%，且V 50/V 25＜2.5即认为有小气道功能障碍。通过观察MEFV曲线的下降斜率的形状可判断阻塞的部位，特别是上气道阻塞，更有特征性，见图2-3-3。
3.频率依赖性肺顺应性
也称动态肺顺应性，平静呼吸时小气道病变者肺的顺应性正常，随呼吸频率增加，当小气道狭窄或阻塞时，气体进出发生困难，肺容积变化减少，肺顺应性逐渐下降；当呼吸频率增加到60次/分时，其肺顺应性显著下降。该法是最敏感的小气道功能测定方法。
图2-3-3 不同呼吸系统疾病的流量-容积曲线
四、肺换气功能测定
（一）概述
外呼吸进入肺泡的氧通过肺泡毛细血管进入血液循环，血中二氧化碳通过弥散排到肺泡，这个过程称为“换气”，也称为“内呼吸”。肺有效的气体交换不仅要求有足够的通气量与血流量，而且吸入气体在肺内分布状况、血流状态、两者的比例关系以及弥散膜对气体通过的影响均对肺的气体交换效率产生影响。
（二）检测指标 1.气体分布
肺泡是气体交换的基本单位，只有吸入气体均匀地分布于每个肺泡，才能发挥最大的气体交换效率。
测定方法：采用测定氮浓度法，分为单次呼吸法和重复呼吸法，一般采用单次呼吸法。受试者深呼气到残气位后吸入纯氧到肺总量位，然后缓慢呼气至残气位。操作者将呼出气持续引入快速氮分析仪，连续测定呼出气中氮浓度，并描记肺泡氮浓度，得出4相曲线。Ⅰ相为先排出无效腔纯氧，此时氮浓度为零；Ⅱ相为肺泡与气道混合气，氮浓度上升；Ⅲ相为肺泡持续排气，各部肺泡氮浓度相对稳定；Ⅳ相为下肺区小气道关闭，含氮较高的上肺区肺泡继续呼出时，氮浓度明显上升。
正常参考值与临床意义：以呼气至750～1250ml的瞬间氮浓度差为准，正常者＜1.5%。吸入气体分布不均匀主要是由于不均匀的气流阻力和肺顺应性造成的。支气管痉挛、受压可出现不均匀的气道阻力；间质肺炎、肺纤维化、肺气肿、肺淤血、肺水肿等可降低肺顺应性；阻塞性气道病变时，由于气道阻力不一致，吸入气体容易进入气道阻力低的肺内。
2.通气/血流比值（V/Q）
静息状态下，健康成人每分钟肺泡通气量（V）约4L，血流量（Q）约5L，则V/Q为0.8换气效率最佳。该值受重力、体位和肺容积的影响，所以肺内不同区域的V/Q值存在很大差异。病理状态下，局部血流障碍时，进入肺泡的气体由于未能充分进行血流交换，V/Q＞0.8，出现无效腔气增加；反之，局部气道阻塞，V/Q＜0.8，成为无效灌注，而导致静-动脉分流效应。这两种异常情况都可造成换气功能障碍，导致缺氧（PaO 2降低）。
测定方法：通过生理指标间接判定V/Q。常用公式计算无效腔比率（V D/V T）、用动脉血气分析计算肺内分流（Q S/Q T）、肺泡-动脉氧分压差[P （A-a）O 2]等。
临床意义：V/Q比值失调是肺部疾病产生缺氧的主要原因。临床上常见于肺实质、肺血管疾病，如肺炎、肺不张、呼吸窘迫综合征、肺栓塞和肺水肿等。临床意义详见表2-3-9。
表2-3-9 通气/血流比值的临床意义
3.肺泡弥散功能
肺泡弥散是指气体分子通过肺泡膜（肺泡-毛细血管膜）进行交换的过程，以弥散量（diffusing capacity，D L）为衡量指标，是指肺泡膜两侧气体分压差为1.0mmHg时，每分钟所能透过（或转移）的气体量（ml）。影响弥散的因素有肺泡膜的面积、厚度（距离）、膜两侧气体分压差、气体分子量、气体在介质中的溶解度、肺泡毛细血管血流以及气体与血红蛋白的结合能力等。CO 2的弥散速率为O 2的21倍，所以临床上弥散障碍是指氧而言，其后果是缺氧。
测定方法有3种，临床常用单次呼吸法。
正常成人参考值：男性为18.23～38.41ml/（mmHg·min）；女性为20.85～23.9ml/（mmHg·min）。
临床意义：D L值与年龄、性别、体位、身材等有关。弥散量＜正常预计值的80%，提示有弥散功能障碍。D L的临床意义详见表2-3-10。
表2-3-10 弥散功能障碍的临床意义
五、肺顺应性测定
（一）概述
肺顺应性（C）是单位压力改变时所引起的肺容积的改变，其单位为L/kPa，代表了胸腔压力改变对肺容积的影响，是呼吸力学的重要内容之一。肺顺应性、胸壁顺应性和总顺应性合称呼吸顺应性。
肺顺应性又分为静态肺顺应性（C stat）和动态肺顺应性（C dyn）两种。静态肺顺应性是指在呼吸周期中，气流暂时阻断时所测得的肺顺应性，相当于肺组织的弹性；动态肺顺应性是指在呼吸周期中，气流未阻断时所测得的肺顺应性，受肺组织的弹性和气道阻力的双重影响。
相关顺应性可以表示为如下公式：
其中ΔV为肺容积的变化，ΔP为经肺压的变化，经肺压为肺内压与胸膜腔内压之差，经胸廓压为经肺压与经胸壁压之和。
肺顺应性越大表示肺部在外力作用下越容易变形，反之表示肺部越不易变形。肺部还有一个参数为肺的弹性阻力（R），C与R成反比关系。肺弹性阻力是吸气的阻力但也是肺呼气的动力。
（二）测定方法 1.肺顺应性 （1）静态顺应性：
将带气囊的食管测压导管放置到受试者食管内，坐于人体体积描记仪密闭室内，夹鼻夹，含口器进行平静呼吸。呼吸基线稳定后，令受试者缓慢吸气至肺总量位，然后呼气至平静呼气基线。在呼气过程中，每一定间隔关闭连接于管道上的阻断器，每次持续1～2秒。受试者每次呼出气量约500ml，直至接近残气量位，同步测定肺体积和肺内压力改变。胸腔压可通过食管测压导管测定，由此可计算出特定肺容积时静态肺顺应压，一般测定FRC位时静态肺顺应性。
（2）动态顺应性：
准备工作与静态顺应性相同，差别为吸气至肺总量位，再呼气至平静呼气基线，然后用潮气量以15次/分的频率呼吸。在呼吸周期中，肺内压与肺容积改变的相关曲线可在示波器上显示出来，连接呼气末与吸气末三点直径的斜率，即动态肺顺应性。然后以30和60次/分的呼吸频率重复测定，可计算出不同呼吸频率的动态肺顺应性。如图2-3-4所示。
2.总顺应性
由肺量计进行测定，受试者对着被遮断的口器，闭合口、鼻腔，将声门放开，放松呼吸肌，由口腔测得的压力可代表胸腔压。在呼吸过程的不同肺容积位重复测定，可测出静态-压力容积曲线。
图2-3-4 肺的静态顺应性曲线
（三）正常参考范围
正常成人参考值：C stat为2.0L/kPa，C dyn为1.5～3.5L/kPa。
（四）临床应用 1.肺顺应性降低
见于：①限制性肺疾病，包括各种类型的肺纤维化、胸膜纤维化等；②肺泡充填性疾病，如肺水肿、肺充血、肺泡出血、肺泡蛋白沉着症等；③急性呼吸窘迫综合征。
2.小气道疾患的频率依赖动态顺应性改变
肺泡根据其吸气时充盈的快慢可分为“快速肺泡”和“慢速肺泡”。“快速”肺泡为低阻力低顺应性，而“慢速”肺泡系高阻力高顺应性。在慢速呼吸时，各肺单位有充分时间吸入或呼出气体，因此虽然各肺单位时间常数不一，但对肺泡扩张程度不均所起的影响较小；而当快速呼吸时，由于吸气时间短，有病变的肺单位不能及时充盈，因此肺泡扩张受限制。所以在小气道疾患，肺顺应性受到呼吸频率的影响，呼吸频率增快时顺应性减低，称为频率依赖性顺应性。
3.肺气肿
由于肺泡壁破坏，弹力组织减少，故静态顺应性增加。但肺气肿时由于肺弹性减弱，对支气管环状牵引力也减弱，病变部位支气管常易塌陷甚而闭锁，以至肺单位充气不均，出现动态肺顺应性减低。
4.机械通气和呼吸衰竭监护
产生最大肺顺应性的PEEP压力为最佳PEEP压力，并与心肺功能一致，可产生最大的氧转运和最小死腔。
六、气道阻力测定
（一）概述
气道阻力（Raw）为单位流量所需要的压力差，通常指呼吸过程中气流通过呼吸道时产生的黏性阻力。一般以每秒内通气量为1L时的压力差表示。可用公式表示：气道阻力（Raw）＝（气道通口压－肺泡压）/流量[kPa/（L·s）]。测定方法有通气阻断法和人体体积描述仪法。正常成人参考值：呼气阻力为1.27kPa/（L·s）±0.24kPa/（L·s）；吸气阻力为1.23kPa/（L·s）±0.22kPa/（L·s）。
（二）临床意义
可引起气道阻力增高的疾病见表2-3-11。肺通气功能障碍时FVC、MVV等通气功能参数降低，若测出气道阻力增加，可有助于气道病变的诊断。
表2-3-11 气道阻力增高的相关疾病
（王静 孙治国）