肺功能检查指标
肺的基础容积,潮气量(VT)。平静呼吸时,每次吸入或呼出的空气量。补充吸气量(IRV)。平静吸气后能吸入的最大空气量。呼气量(ERV)。平静呼气后能继续呼出的最大气量。残气量(RV)补充呼气后肺部无法呼出的残气量。
四肺容积:深吸气量(IC)。平静呼气后能吸入的最大空气量。它由潮气量和补充吸气量组成。肺活量。吸入后能呼出的最大空气量。它由深吸气量和呼气量组成。功能剩余容量。平静呼气后肺部所含的空气量。它由呼气量和残余气量组成。总肺容量(TLC)。深呼吸后肺中所含的空气总量。它由肺活量和残气量组成。潮气量、深吸气量、呼气量和肺活量可以用肺活量计直接测量,而功能性残气量和残气量不能用肺活量计直接测量,只能用间接方法。总肺活量的确定可以通过肺活量和残气量相加得到。
胸腔可见肺活量下降,肺扩张受限,肺组织损伤,气道阻塞。功能性残气量的变化往往与残气量的变化同时存在,阻塞性肺疾病如支气管哮喘、肺气肿等都有残气量增加。限制性肺疾病如弥漫性肺间质纤维化、肺占位性疾病、全肺切除术后肺组织压迫等残余气量减少。临床上以残气/总肺容积的%作为评估指标。肺通气功能的度量是肺在单位时间内吸入或呼出的空气量。
每分钟的静息通气量是潮气量和呼吸频率的乘积。正常成年人每分钟呼吸次数约为15次,潮气量为500ml,通气量为7.5L/min。没有气体交换的气道内潮气量有140ml气体,称为解剖死腔,所以肺泡通气量只有5.5L/min。
如果呼吸浅而快,解剖死腔通气会相对增加,影响肺泡通气。由于局部血流量不足,进入肺泡的气体量不能与血液进行交换。这部分气体称为肺泡死腔。肺泡死腔加上解剖死腔的量称为生理死腔。
肺泡通气量=(潮气量-生理死腔容积)×呼吸频率
肺泡通气不足常见于肺气肿;过度通气综合征中肺泡通气量增加很常见。
最大换气量(MVV)单位时间内尽可能快、尽可能深的呼吸所获得的换气量。一般指导患者快速深呼吸12秒,每分钟最大通气量乘以5。这是一种简单的负荷试验,用于测量气道通畅性、肺部和胸部弹性以及呼吸肌强度。通常作为是否可以进行胸外科手术的指标。
用力肺活量(FVC)以最快速度呼气肺活量。可以计算1秒的呼气容积和1秒的呼气容积与用力肺活量的比值。用力肺活量是目前最好的测量项目,可以反映较大气道的呼气阻力。可作为慢性支气管炎、支气管哮喘、肺气肿的辅助诊断方法,也可用于评价支气管扩张剂的疗效。
当最大呼气流量(PEFR)达到肺总容量水平时,向最大呼气流量计吹气,观察最大呼气流量。该测定方法简单易行。广泛用于呼吸系统疾病的流行病学调查,尤其是判断支气管哮喘的病情和疗效。在对哮喘患者的24小时动态观察中发现,最低呼气峰流量往往出现在凌晨0 ~ 5点。
到达肺泡后,以肺通气血流量比吸入的空气与肺泡毛细血管中的血液交换氧气和二氧化碳。肺组织和血流受重力影响,使肺上下两部分通气和血流不完全一致。如果平均每分钟肺通气量和血流量能保持一定的比例(4 ∶ 5),就能正常进行气体交换。
反映气体分布不均匀的肺功能测量是氮清除率和ⅲ相斜率。正常人肺泡氮浓度在纯氧冲洗7分钟后低于2.5%。第三阶段斜率是指剩余气体吸入纯氧呼出750ml和1.250ml时,气体增加的平均氮浓度小于1.5%。小气道功能障碍、长期吸烟者或肺气肿患者可引起气体分布不均匀。
如果肺通气正常,肺毛细血管血流减少或受阻,肺泡死腔增加,通气/血流比增加;如果肺细支气管堵塞,局部血流得不到充分氧合,形成生理性分流,通气/血流比降低。反映通气/血流比的肺功能检查包括生理死腔测量、肺泡动脉氧分压差测量和生理分流测量。生理死腔的增加可见于红色哮喘性肺气肿或肺栓塞等疾病。生理性分流的增加见于紫绀性浮肿性肺气肿或成人呼吸窘迫综合征。
小气道通气功能吸气状态下内径≥ 2 mm的细支气管称为小气道,小气道阻力仅占气道总阻力的20%。很难通过反映气道阻力的常规肺功能测量来检测。小气道阻力可在低肺量时测得;小气道病变在早期是可逆的。有两种常用方法来检查小气道的功能:
最大呼气流量-容积曲线(MEFR)是观察从总呼气容积到剩余气体容积的每一时刻的呼气流量。小气道功能受损时,呼出肺活量的流速受影响50%以上,尤其是呼出肺活量为75%时。
闭合式容积(CV)是用来衡量肺总容积匀速时,达到残气水平,肺底部小气道开始关闭时,能继续呼气的容积。闭合容积/肺活量%的增加说明肺底部小气道闭合早。可由小气道疾病或肺弹性回缩力下降引起。
小气道功能障碍常见于空气污染、长期大量吸烟、长期接触挥发性化学物质、早期尘肺、毛细支气管炎病毒感染、哮喘缓解期、早期肺气肿、肺间质纤维化等患者。从力学角度分析呼吸运动。
柔度单位压力的变化引起的单位容量的变化是所有弹性物体的相同性质。呼吸系统顺应性按其成分可分为总顺应性、胸壁顺应性和肺顺应性。总顺应性是肺泡与大气压力差引起的肺活量变化;胸壁顺应性是胸廓与大气压力差引起的肺活量变化;肺顺应性是由肺泡和胸腔之间的压力差引起的肺活量的变化。肺顺应性可分为静态顺应性和动态顺应性。在呼吸循环中,气流暂时阻断时测得的肺顺应性为静态肺顺应性,在呼吸循环中,气流未阻断时测得的肺顺应性为动态肺顺应性。前者反映了肺组织的弹性,后者也受气道阻力的影响。肺顺应性下降主要见于肺纤维化、肺水肿、肺不张、肺炎等肺部疾病,限制了肺的扩张。肺气肿时,由于肺泡壁弹性纤维丧失,肺弹性下降,所以肺容积扩张到一定程度所需的压力变化低于正常肺,所以肺顺应性增加。
肺顺应性测量的另一个临床应用是测量呼吸频率增加时(一般为30次/分和60次/分或更快)的动态肺顺应性,可作为小气道功能障碍的指标。由于病变小气道的阻塞,当呼吸频率增加时,肺顺应性下降。这种顺应性的变化受呼吸频率的影响,称为频率依赖性顺应性。
气道阻力是每单位流量所需的压差。一般用通气量为1升/秒时的压差(单位为厘米)来表示。气道阻力的增加可见于慢性支气管炎、支气管哮喘的急性发作、癌症、疤痕组织或其他阻塞性通气障碍。肺气肿时,由于肺弹性对支气管的周向牵引减弱,呼气时支气管容易陷住,导致气道阻力增加。
空气进出呼吸道时,为克服肺、胸壁和腹部器官的阻力而消耗的能量。肺和胸壁的阻力包括弹性阻力和非弹性阻力。安静呼吸时,吸气时基本用的是呼吸肌收缩所做的功,而呼气时肺的弹性回缩力足以克服空气和组织的非弹性阻力。安静呼吸时,正常人的总耗氧量为200 ~ 300 ml/min,呼吸器官的耗氧量占总耗氧量的5%以下。当每分钟通气量增加时,呼吸器官的耗氧量占总耗氧量的百分比也增加。
弥散功能肺的主要功能是气体交换,即氧气和二氧化碳的交换。肺中气体的交换位于肺泡内,它遵循扩散原理,即气体分子从高分压通过肺泡毛细血管膜(血气屏障)向低分压扩散,直至膜两侧气体压力平衡。分压是指混合气体中气体压力占气体总压力的百分比。肺泡气体中的氧分压高于肺泡膜毛细血管中的氧分压,所以氧通过肺泡膜从肺泡向毛细血管扩散,并与红细胞中的血红蛋白结合。血液中二氧化碳的分压高于肺泡中的分压,所以二氧化碳从血液向肺泡扩散。因为二氧化碳的扩散能力比氧气大20倍,一旦出现扩散障碍,主要是氧气扩散障碍,严重时可出现缺氧。弥散功能下降主要见于肺间质疾病,如弥漫性肺间质纤维化。在其他情况下,如肺气肿,由于肺泡壁破坏,弥散面积减少或贫血时血红蛋白减少,可使肺弥散能力降低。包括氧气和二氧化碳的运输。
氧的转运氧在血液中的转运有两种形式,即物理溶解和与血红蛋白结合,氧与血红蛋白结合形成氧合血红蛋白,是氧在血液中存在和转运的主要形式。氧合血红蛋白占血红蛋白的百分比称为氧饱和度。物理性溶解氧只占动脉氧含量的1.5%,但氧饱和度主要取决于血液中物理性溶解氧分压的变化,不是一条直线,而是一条S形曲线,称为氧合血红蛋白解离曲线。从这条曲线可以看出,当分压为90 ~ 100 mmHg时,动脉血氧饱和度可达95%;当氧分压降至60mHg时,氧饱和度仍可达90%;如果氧分压下降到60mmHg以下,氧饱和度急剧下降。机体组织的供氧主要取决于氧饱和度。
二氧化碳的转运二氧化碳在血液中的转运主要有三种形式:物理溶解的二氧化碳仅占全血中二氧化碳总量的5%左右,但在呼吸调节和体内酸碱平衡中起着重要作用。碳酸氢盐约占动脉血中二氧化碳总量的88 ~ 90%,其中约25%存在于红细胞中,75%存在于血浆中,是血液中二氧化碳转运的最主要形式。氨基甲酸血红蛋白,进入红细胞的一小部分二氧化碳可与血红蛋白的α氨基结合形成氨基甲酸血红蛋白,占血液中二氧化碳总量的5 ~ 7%,作用较碳酸氢盐缓慢。
呼吸运动的控制和调节通过以下三种方式进行。
呼吸的中枢控制和调节。人的呼吸是任意的、不自主的(即自主的)。自主呼吸主要由大脑皮层控制,而自主节律性呼吸来源于延髓内的一些神经结构。
呼吸的神经反射调节中枢神经系统接收各种感受器的冲动,实现其对呼吸的调节,其中机械刺激(肺容积的变化)和化学刺激最为重要。肺扩张或收缩引起的呼吸的反射性改变称为牵张反射,也称Herring-Braeuer反射。这个反射就是抑制吸气,这样就不会太深太久。
呼吸的化学调节与呼吸有关的化学感受器按位置可分为中枢型和外周型。中枢化学感受器位于对二氧化碳敏感的延髓表面。当血液中的二氧化碳浓度增加时,它刺激化学感受器,使呼吸加深和加速,从而排出更多的二氧化碳。然而,当血液中二氧化碳的浓度过高时,它会抑制中枢化学受体。位于颈动脉体和主动脉体的外周化学感受器主要对缺氧敏感。
当呼吸控制和调节受到干扰时,可引起呼吸节律异常。通过一定的运动负荷,观察心肺功能指标的变化。
人体的呼吸循环器官功能储备较大,所以在症状出现之前,心肺功能就可能受损。运动试验能更敏感地显示肺功能的早期变化。
气短是一种常见症状,运动试验可以区分气短是由心肺疾病还是精神因素引起的。前者通过运动试验可引起心肺功能的变化,后者无明显变化。
除了病史、体征和胸部x光片外,矽肺等职业病的劳动力鉴定、发病初期的肺功能检查或运动试验也是重要的客观指标。
运动试验可引起部分患者出现心肺功能障碍或症状,称为激发试验。部分哮喘患者通过运动激发试验可引起肺通气功能下降,甚至哮喘发作。早期冠心病患者可通过运动激发试验诱发心电图改变或心绞痛发作。