呼吸与危重症医学专科医师培训精要
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第2章 肺功能

培训目标:
(1) 掌握肺功能检查的注意事项与禁忌证。
(2) 掌握肺功能检查的结果判读。
(3) 掌握容积-时间曲线和流量-容积曲线的意义和解读。
(4) 掌握肺通气功能障碍的类型与诊断标准。
(5) 掌握肺弥散功能的校正。
(6) 掌握支气管激发试验的数据解读。
(7) 掌握支气管舒张试验的数据解读。
一、肺功能检查注意事项
(一)肺功能检查的绝对禁忌证
1.近3个月急性心肌梗死、休克及脑卒中者。
2.近4周内严重心功能不全、严重心律失常、不稳定型心绞痛、大咯血、癫痫大发作者。
3.未控制的高血压(收缩压>200mmHg,舒张压>100mmHg)。
4.主动脉瘤患者、严重甲状腺功能亢进者。
(二)肺功能检查的相对禁忌证
1.心率>120次/min。
2.气胸、巨大肺大疱。
3.妊娠期患者。
4.近4周严重呼吸道感染或其他未控制的呼吸道传染性疾病(如结核、流行性感冒)等。
二、通气功能检查(肺量计检查)
(一)用力肺活量
用力肺活量(forced vital capacity,FVC)是指最大吸气至肺总量(total lung capacity,TLC)位后,做最大努力,以最快速度呼气,直至残气量(residual volume,RV)位所呼出的气量。用力呼气时,单位时间内呼出的气量又称为时间肺活量。
FVC检查所得测试曲线和指标:
(1)容积-时间曲线(V-T曲线):
是呼气时间与容积变化的关系曲线(图2-1)。
图2-1 容积-时间曲线
(2)流量-容积曲线(F-V曲线):
是呼出气体流量随肺容积变化的关系曲线(图2-2)。
图2-2 流量-容积曲线
(3)V-T曲线和F-V曲线上的常用指标
1)FVC:
即用力肺活量,概念见本页上部分内容。
2)t秒用力呼气容积(FEV t):
指完全吸气至TLC位后在t秒以内的快速用力呼气量。
3)一秒率(FEV 1/FVC):
是FEV 1与FVC的比值,常用百分数(%)表示,是判断气流阻塞的主要指标。在严重气流阻塞的情况下,推荐以FEV 1/VC(肺活量)、FEV 1/FEV 6取代一秒率来评价气流阻塞。
4)最大呼气中期流量(maximal mid-expiratory flow, MMEF):
是指用力呼出气量为25%~75%肺活量间的平均呼气流量,亦可表示为FEF 25%~75%
5)呼气流量峰值(peak expiratory flow, PEF):
亦称最大呼气流量(MEF),是指用力呼气时的最高气体流量,是反映气道通畅性及呼吸肌肉力量的一个重要指标。
6)用力呼出x%肺活量的呼气流量(FEF x%):
根据呼出肺活量的百分率不同,可衍生出FEF 25%、FEF 50%、FEF 75%,分别表示用力呼出25%、50%、75%肺活量时的最大瞬间呼气流量,单位是L/s。
(二)最大自主通气量
最大自主通气量(maximal voluntary ventilation,MVV)是指1分钟内以尽可能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,即潮气量与呼吸频率的乘积。
1.MVV检查的程序
平静呼吸4~5次,待呼气容量基本平稳后,以最大呼吸幅度、最快呼吸速度持续重复呼吸12秒或15秒。休息5~10分钟后重复第2次检查。
2.MVV检查结果的选择
选择呼吸幅度基本一致、呼吸速度均匀的曲线。将12秒或15秒的通气量乘以5或4,即为MVV。重复测试应当选取MVV的最大值进行报告。
MVV与FEV 1呈良好的线性关系,故临床上可用FEV 1换算MVV。常用的公式有:MVV(L/min)=FEV 1(L)×35。
(三)肺量计检查结果的评价
1.肺通气功能障碍类型 依通气功能损害的性质可以分为阻塞性、限制性及混合性通气障碍,各类型通气功能障碍的判断及鉴别见表2-1,F-V曲线如图2-3所示。
表2-1 各种类型通气功能障碍的判断和鉴别
图2-3 各种类型通气功能障碍的F-V曲线特征
2.通气功能障碍的程度分级见表2-2。
表2-2 通气功能障碍的程度分级
注:LLN表示正常值下限
3.小气道功能障碍 当MMEF、FEF 50%、FEF 75%,该 3 项指标中有2项低于正常值下限(LLN)时,可判断为小气道功能障碍。
4.上气道阻塞
(1) 可变胸外型上气道阻塞:F-V曲线表现为吸气相平台样改变,如图2-4A所示。
(2) 可变胸内型上气道阻塞:F-V曲线表现为呼气相平台样改变,如图2-4B所示。
(3) 固定型上气道阻塞:F-V曲线吸气、呼气流量均显著受限而呈平台样改变,如图2-4C所示。
(4) 单侧主支气管不完全阻塞:F-V曲线呈双蝶样改变,如图2-4D所示。
图2-4 各种类型气道梗阻F-V曲线示意图
三、肺容量检查
(一)检查指标
肺容量指标包括4个基础容积,即潮气量(tidal volume,VT)、补吸气量(inspiratory reserve volume,IRV)、补呼气量(expiratory reserve volume,ERV)和残气量(RV)。基础肺容积的组合则构成4个常用的肺容量,即深吸气量、肺活量、功能残气量和肺总量,详见图2-5所示。
图2-5 肺容量及其各构成部分
IRV:补吸气量;VT:潮气量;ERV:补呼气量;RV:残气量;IC:深吸气量;FRC:功能残气量;VC:肺活量;TLC:肺总量
(二)检查方法
临床上,部分肺容量含有肺量计无法直接检测的残气量部分,需要通过标示气体分析或体积描记法(简称体描法)间接换算出来,包括RV、FRC和TLC。体描法测定的是胸腔内可被压缩的所有气体容积,测定肺容量的结果更为准确,是肺容量检查的“金标准”。单次呼吸气体稀释法仅适合于健康人或有轻度通气功能障碍的患者。重复呼吸气体稀释法由于气体平衡时间较长,其测定值较单次呼吸气体稀释法更为准确,但不适合有严重阻塞通气功能障碍患者。
(三)检查结果评析
1.限制性肺功能障碍
指肺扩张和回缩受限引起的肺功能障碍。特征是TLC下降,FEV 1/FVC正常,通常VC、RV和FRC等肺容量指标也下降。
2.阻塞性肺功能障碍
指呼吸气流受限引起的肺功能障碍,最大流量的下降幅度超过呼出最大容量的下降,即FEV 1/FVC下降。
3.混合性肺功能障碍
同时存在限制性和阻塞性因素的肺功能障碍,即FEV 1/FVC下降,合并TLC下降。
4.非特异性肺通气功能障碍
当FEV 1/FVC及TLC正常,但FEV 1和/或FVC下降时,可判断为非特异性通气功能障碍。
四、肺弥散功能检查
(一)概况
肺弥散功能是指肺泡气通过肺泡-毛细血管膜(由肺泡上皮及其基底膜、肺泡毛细血管内皮及其基底膜以及两个基底膜之间的结缔组织所构成)从肺泡向毛细血管扩散到血液,并与红细胞中的血红蛋白(Hb)结合的能力。一氧化碳(CO)为测定肺弥散功能的理想气体,以一口气呼吸法肺一氧化碳弥散量(D LCO single-breath method,D LCO-SB)最为常用。
(二)肺弥散功能检查指标
1.肺一氧化碳弥散量(diffusion capacity of carbon monoxide of lung, D LCO)
CO在单位时间(1分钟)及单位压力差(1mmHg)条件下从肺泡转移至肺泡毛细血管内并与血红蛋白结合的量(ml或mmol),其单位是ml/(min·mmHg),是反映弥散功能的主要指标。
2.肺泡通气量(alveolar ventilation, VA)
吸入气量中能达到肺泡并进行气体交换的容量,用于估算肺内CO能够扩散并通过肺毛细血管膜的肺容积,其单位是L,正常受试者VA近似等于TLC减去无效腔气量。
3.D LCO与VA比值(D LCO/VA)
是指单位肺泡容积的弥散量或比弥散量。
4.校正后D LCO值(D LCO C
常用血红蛋白、PiO 2和碳氧血红蛋白(COHb)进行校正。
(三)肺弥散功能检查注意事项
1.检测过程中先呼气至残气量位,然后快速均匀吸气。吸气不完全会影响CO的摄入,建议吸气容量不少于85%的肺活量;吸气时间不超过2.5秒(健康受试者)或不超过4秒(气道阻塞者)。吸气速度过慢会影响测试气体在肺内充分平衡和弥散而导致弥散量下降。
2.肺总量位屏气时间通常为10秒。屏气时间过短使气体在肺内弥散时间不足而致弥散量下降。
3.呼气时间应控制在2~4秒,建议不超过4秒。呼气过快或过慢会影响呼出气体的采样。
4.屏气过程中,应无漏气,无Muller(在声门关闭情况下用力吸气,使胸腔内负压增加)和Valsalva呼吸动作(在声门关闭情况下用力呼气,使胸腔内正压增加)。
5.血红蛋白、吸入气氧分压(PiO 2)和COHb等异常可影响肺弥散功能的结果,因而需要校正,并应以D LCO校正值来判读正常与否。
(四)肺弥散检查结果判读
1.肺弥散功能损害严重程度分级见表2-3。
表2-3 肺弥散功能损害严重程度分级
2.肺弥散功能增加的病理生理状态或疾病 久居高原、运动、平卧体位、肥胖、部分左向右分流的先天性心脏病、部分早期的左心衰竭、早期红细胞增多症及部分弥漫性肺泡出血等均可以引起D LCO增加。
3.肺弥散功能减少的病理生理状态或疾病 弥散距离增加,如间质性肺疾病、肺水肿;肺泡破坏引起肺毛细血管床减少导致弥散面积减少,如肺气肿、肺叶切除术后等;肺血管壁改变,如肺动脉高压、肺血管炎、肺栓塞等;贫血等引起血红蛋白水平下降。此外,一些肺外疾病,如糖尿病、肾功能不全、甲状腺功能亢进、化疗药物及抗心律失常药物的长期使用也会造成D LCO降低。
五、支气管激发试验
(一)概况
支气管激发试验是通过化学、物理、生物等人工刺激,诱发气道平滑肌收缩,并借助肺功能指标的改变来判断支气管是否缩窄及其程度的方法,是检测气道高反应性最常用、最准确的临床检查。
(二)支气管激发试验的适应证和禁忌证
1.适应证
①临床怀疑哮喘,特别是症状不典型者;②慢性咳嗽查因;③反复发作性胸闷、呼吸困难;④对哮喘治疗效果的评估。
2.禁忌证
(1)绝对禁忌证:
①曾有过严重哮喘发作,或近3个月内曾有因哮喘发作需要机械通气治疗者;②对吸入激发剂有明确超敏反应;③基础肺通气功能损害严重,FEV 1<60%预计值,或成人FEV 1<1L;④不能解释的荨麻疹;⑤有其他不适宜用力通气功能检查的禁忌证。
(2)相对禁忌证:
①基础肺功能呈中度以上损害(FEV 1占预计值<70%),但如严格观察并做好充足的准备,则FEV 1占预计值>60%者,仍可以考虑行支气管激发试验;②肺通气功能检查已诱发气道痉挛,在未吸入激发剂的状态下FEV 1下降已≥20%;③基础肺功能检查配合不佳,不符合质量控制要求;④近期呼吸道感染(<4周);⑤哮喘发作或急性加重期;⑥妊娠、哺乳期妇女;⑦正在使用胆碱酯酶抑制剂(治疗重症肌无力)的患者不宜行醋甲胆碱(乙酰甲胆碱)激发试验,正在使用抗组胺药物的患者不宜行组胺激发试验。
(三)支气管激发试验的方法和流程
临床上主要有两种方式,一种是传统方法,采用高压气源射流雾化器进行,定量雾化吸入醋甲胆碱;另一种是采用Astograph气道反应检测仪进行支气管激发试验。
1.传统定量雾化吸入法
第一,检测基础肺功能,指标包括FEV 1、呼气流量峰值(PEF)和比气道传导率(sGaw)等,以FEV 1最常用。受试者休息15分钟后取坐位,夹鼻,检测FEV 1至少3次,最佳2次之间差异<150ml,取高值作为基础值。
第二,吸入生理盐水重复检测肺功能,观察稀释液生理盐水能否对肺通气功能有影响,作为后面吸入激发剂的对照。若吸入生理盐水后FEV 1下降≥10%,则其本身即可增加气道反应性,或受试者经数次深吸气诱发气道痉挛,其气道反应性较高,此时应采用最低浓度的激发剂做起始激发,但需严密观察,谨慎进行,同时在报告中注明。
第三,吸入激发剂,从低浓度开始,按不同程序吸入激发剂(表2-4),吸入后重复肺功能,直至FEV 1较基础值下降≥20%,或出现明显不适和临床症状,或吸入最高浓度为止。
表2-4 定量雾化吸入醋甲胆碱的给药程序
第四,吸入支气管舒张剂,若支气管激发试验阳性且伴有明显气促、喘息,应给予支气管舒张剂以缓解受试者症状,经10~20分钟肺功能等指标恢复后终止试验。
2.Astograph气道反应检测仪
该仪器让受试者连续潮气吸入醋甲胆碱溶液,同时采用强迫振荡技术连续检测呼吸阻抗。醋甲胆碱10个递增的浓度依次为0.049、0.098、0.195、0.39、0.781、1.563、3.125、6.25、12.5、25g/L。每一浓度的吸入时间为1分钟,然后自动转入下一个浓度继续吸入,直至呼吸阻力升高2倍以上或吸至最高浓度停止,转为沙丁胺醇吸入舒张支气管。
其主要技术指标为最小诱发累积剂量(D min),它是对应于Grs(Rrs的倒数)线性下降转折点的累积剂量。D min单位定义为,以1mg/ml的醋甲胆碱每吸入1分钟为1个浓度单位(1U)。
(四)支气管激发试验结果判断
1.传统定量雾化吸入法
定性判断:在检测过程中,FEV 1、PEF较基础值下降≥20%或sGaw下降≥35%,即激发试验阳性,气道反应性增高。如果吸入最大剂量或最高浓度激发剂后,以上指标仍未达上述标准,则支气管激发试验阴性,气道反应性正常。
定量判断:累积激发剂量(PD)或激发浓度(PC)可用于定量判断气道反应性。PD 20-FEV 1是指使FEV 1较基线下降20%时累积吸入激发剂的剂量。PC 20-FEV 1是使FEV 1较基线下降20%的激发浓度。依据PD 20-FEV 1或PC 20-FEV 1对气道高反应性的严重程度进行分级(表2-5)。
表2-5 气道高反应性分级
续表
2.Astograph气道反应检测仪
关于D min诊断哮喘的临界值有一定争议。90%哮喘患者D min<1,80%咳嗽变异性哮喘患者D min<3。如果D min≥7,哮喘可能性不大。
六、支气管舒张试验
(一)概况
给予支气管舒张药物后,观察阻塞气道舒张反应的方法,称为支气管舒张试验。
(二)支气管舒张试验的适应证和禁忌证
1.适应证
(1) 有合并气道阻塞的疾病,如支气管哮喘、慢性阻塞性肺疾病、过敏性肺泡炎、闭塞性细支气管炎、弥漫性泛细支气管炎等。
(2) 有气道阻塞,需排除非可逆性气道阻塞。
2.禁忌证
(1) 对已知支气管舒张剂过敏,禁用该类舒张剂。
(2) 有严重心功能不全者慎用β 2受体激动剂;有青光眼、前列腺肥大排尿困难者慎用胆碱能受体拮抗剂。
(3) 有肺量计检查禁忌证。
(三)支气管舒张试验流程
先测定基础肺功能,然后吸入支气管舒张剂,再复查用药后的肺功能。
(四)支气管舒张试验结果判断
1.阳性判断标准
FEV 1用药后较用药前增加≥12%,且绝对值增加≥200ml,则为支气管舒张试验阳性。
2.阴性结果分析
(1) 轻度气流阻塞者,因其肺功能接近正常,用药后气道舒张的程度较小。
(2) 气道内有较多的分泌物堵塞气道,如重症哮喘患者支气管腔内常有大量黏液栓,影响吸入药物在气道的沉积和作用。
(3) 药物吸入方法不当,致使药物作用不佳。为保证药物的吸入,采用定量气雾剂吸入时可辅助用储雾罐,或可采用雾化吸入方法。
(4) 使用药物剂量不足。为了保证支气管的充分舒张,常用较大剂量的支气管舒张剂,如400μg沙丁胺醇。
(5) 气道对该种支气管舒张剂不敏感,但并不一定对所有的舒张剂都不敏感,此时可考虑改用其他舒张剂再做检查,如由沙丁胺醇转为异丙托溴铵。
(6) 试验前数小时内已使用了支气管舒张剂,气道舒张反应已达到极限,故此时再应用支气管舒张剂效果不佳,但不等于气道对舒张剂不起反应。
(7) 一次支气管舒张试验出现阴性结果时,并不表示气流阻塞一定是不可逆的或者支气管舒张剂治疗无效,需仔细分析原因,必要时重复检查。另外,可强化临床治疗,如口服糖皮质激素1~2周或规律使用长效支气管舒张剂2~4周后再复查肺功能,如FEV 1增加≥12%且绝对值增加≥200ml,仍可以认为支气管舒张试验阳性。
(赵 静)
参考文献
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