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第一节 肺功能检查常用项目及指标
肺功能检查项目众多,包括肺容积检查、通气功能检查、弥散功能检查、气道反应性检查、气道阻力检查、心肺运动试验(或运动心肺功能测试)、影像肺功能检查、呼出气体成分分析等。每一检查项目也可有多种方法加以检测,并且检测的指标也多少不一,反映的临床意义各不相同。这些检查从不同的角度去分析呼吸生理的改变以及疾病对呼吸功能的影响。当然,肺功能检查并不仅限于这些项目,检查技术不断推陈出新。肺功能检查的发展,是肺功能检查指标、检查技术、检查方法的不断创新和完善的过程,是临床应用经验不断积累的结果,更是检查技术和临床应用结合越来越紧密的体现。
一、肺容积检查
肺容积是指胸腔内肺组织容纳的气体容积,反映了外呼吸的空间。在呼吸运动中,呼吸肌肉运动、胸及肺的固有弹性回缩力及肺泡表面张力等的作用,引起胸廓的扩张和回缩,并进一步导致胸腔内肺组织容纳的气量发生相应的变化。肺容积是肺功能检查中最早开展的检查项目,也是最重要的肺功能指标之一。
肺量计可用于直接检测部分呼吸容积,但用力呼气后残余在肺内的容积需通过体积描记或气体稀释等方法进行检查。
常用的肺容积指标包括潮气容积(tidal volume,VT)、补吸气容积(inspiratory reserve volume,IRV)、补呼气容积(expiratory reserve volume,ERV)与残气容积(residual volume,RV)等4个基础容积,以及由2个或2个以上的基础容积组成的4种叠加容量:深吸气量(inspiratory capacity,IC)、肺活量(vital capacity,VC)、功能残气量(functional residual capacity,FRC)与肺总量(total Lung capacity,TLC)。这些指标常用于判断限制性通气障碍及肺过度充气改变。
二、肺通气功能检查
肺通气功能是指单位时间随呼吸运动进出肺的气体容积的能力,显示时间与肺容积变化的关系,并与呼吸幅度、用力大小有关,是一个较好地反映肺通气能力的动态指标。凡能影响呼吸频率、呼吸幅度和气体流量的生理、病理因素均可影响肺通气功能。肺通气功能包括时间肺活量、通气量、肺泡通气量、最大自主通气量等,以前者最为常用。
肺量计检查(spirometry)是临床上最常用的肺通气功能检查方法。肺量计是指用于检测肺的气体容积或流量的仪器,是肺功能检查中最为常用的仪器。早期的肺量计仅能记录呼吸容积的改变,现代的肺量计则结合了电子计算机技术,可同步记录肺容积变化相应的时间改变。除肺泡通气量外其余通气功能参数均能以肺量计直接检测。
肺量计的工作原理:依物理学定律,设某一瞬间的体积流量为 ,一定时间 t内流过的流体的体积为 V,则有 或 ,而体积流量 是流体流量为 与流经截面积为 A的乘积,即 ,可见流量与容量可相应转换,通过检测吸入/呼出气体的流量及吸入/呼出气体的时间可求出吸入/呼出气体的容量。反之亦然。肺量计检测的基本物理参数为:①容积或流量;②时间。通过它们的组合,可对大多数肺容积指标及肺通气功能指标进行检测。因而肺量计检查亦是临床上最常用的检查方法。在肺量计的基础上结合气体分析仪、压力计等尚可组合成多功能的肺功能仪器,进行残气功能检测、弥散功能检测、气道阻力检测、心肺运动试验等。
肺量计常用指标包括用力肺活量(forced vital capacity,FVC)、第1秒用力呼气容积(forced expiratory volume in one second,FEV 1)、1秒率(forced expiratory volume in one second to forced vital capacity ratio,FEV 1/FVC)、最大呼气中期流量(maximal mid-expiratory flow,MMEF;或forced expiratory flow from 25%~75% of FVC,FEF 25%~75%)、呼气峰值流量(peak expiratory flow,PEF)等。可用于了解肺通气功能是否障碍、障碍的类型(如阻塞性通气障碍、限制性通气障碍、混合性通气障碍)、障碍的部位(如小气道功能障碍、胸廓入口外上气道阻塞或胸廓入口内上气道阻塞),以及障碍的严重程度。
三、肺换气功能检查
肺换气是指气体在肺泡内进行交换,结合肺循环提高血氧含量。临床上常通过动脉血气分析了解机体缺氧或二氧化碳潴留情况,从而间接了解肺气体交换的能力。但由于机体的巨大代偿能力,血气分析出现异常常见于较为严重的气体交换功能障碍。而肺弥散功能检查则可更为敏感地判断肺的气体交换能力。
肺弥散功能是指某种肺泡气(常用一氧化碳)通过肺泡-毛细血管膜从肺泡向毛细血管扩散到达血液内,并与红细胞中的血红蛋白(Hb)结合的能力。
肺弥散功能检查常采用弥散功能检查仪检测。弥散功能异常常见于各种肺间质性病变(如肺纤维化、肺水肿)、肺血管病变(如肺血管炎、肺栓塞)、血液病变(如贫血、血红蛋白异常)、心血管疾病(如心力衰竭)等病变。
四、支气管反应性检查
支气管反应性包括气道对外界各种刺激引起收缩的气道反应性以及对支气管舒张剂发生舒张反应的气道可逆性。分别通过支气管激发试验和支气管舒张试验进行检查。
(一)支气管激发试验
支气管激发试验通过吸入某些刺激物诱发气道收缩反应,以肺功能指标判定支气管收缩的程度,从而检测气道高反应性。磷酸组胺或醋甲胆碱(乙酰甲胆碱)现为临床上最为常用的激发剂。
在进行基础肺通气功能检查后,从低浓度(剂量)开始到高浓度(剂量)渐次吸入激发剂,继而重复检测肺功能,直至肺功能指标下降达到肺功能指标阳性标准或出现明显不适及临床症状,或吸入到最高浓度(剂量)为止。常用指标有第1秒用力呼气容积下降20%激发剂量(provoking dose which cause a fall of 20% in FEV 1,PD 20FEV 1)或第1秒用力呼气容积下降20%激发浓度(provoking concentration which cause a fall of 20% in FEV 1,PC 20FEV 1)。
支气管激发试验有助于对支气管哮喘的诊断及鉴别诊断、病情严重度的判断和治疗效果的分析;并可用于对气道疾病发病机制的研究。
(二)支气管舒张试验
支气管舒张试验是通过给予支气管舒张药物的治疗,观察阻塞气道的舒缓反应,以用于评价气道可逆性。
受检者在基础肺功能检查后吸入支气管舒张剂,再重复肺功能检查。支气管舒张试验可辅助支气管哮喘、慢性阻塞性肺疾病等阻塞性气道疾病的诊断、鉴别诊断和用药疗效评估。
目前临床常用的肺功能检查项目、方法和指标见表1-1。
表1-1 常用肺功能检查项目、方法及主要指标
续表
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注:*Krogh常数又称为K因子(Krogh's factor)是以某位学者的姓名而命名的,也可表示为KCO,其意义同D LCO/V A,或称为转移系数(transfer coefficient)