肺通气功能测定（原理、适应证、禁忌证、监测方法、意义）、肺功能判定
【适应证】
外科手术前，内科疾病的诊断、鉴别、疗效评估。
【禁忌证】
活动性咯血、活动性肺结核、未引流的气胸，严重的心血管疾病，重要脏器的血管瘤。
【临床意义】
（1）用于检测呼吸道的通畅程度、肺容量的大小，鉴别通气功能障碍的类型。
（2）鉴别气道梗阻的类型。
（3）用于胸腹部外科手术的术前评估。
（4）支气管激发试验用于确诊支气管哮喘。
（5）支气管舒张试验确定支气管阻塞的可逆程度。
（6）弥散功能测定是诊断肺换气功能的金指标。
（一）肺容量判定
1.简介
肺容量是指肺容纳的气体量。在呼吸周期中，肺容量随着进出肺的气体量而变化，吸气时肺容量增大，呼气时减小。其变化幅度主要与呼吸深度有关，可用肺量计测定和描记。肺容量是基本肺容积中两项或两项以上的联合气量。肺中含有的空气量称为肺容量。平静呼吸时每次的呼吸气量，称为潮气量（Tidal Volume），成年人为350～600mL，通常约为500mL。平静吸气终了后，再尽力吸入的最大空气量，称为补吸气量（Inspiratory Reserve Volume），平均为1500mL。另外，在平静呼气之后，再尽力呼出的最大气量，称为补呼气量（Expiratory Reserve Volume），也是平均为1500 mL。以上三者合在一起称为肺活量。最大的呼气也不能把肺内的气体全部呼出，仍残留有1000 mL左右，此称为余气量（Residual Volume）。余气量与补呼气量之和，称为机能性余气量（Functional Sesidu al Capacity），余气量与肺活量之和称为肺总容量（Total Lung Capacity，Total Lung Volume），约为4500 mL。另外，补吸气量与潮气量之和，称为吸气容量（Inspiratory Capacity），从而和机能性余气量加在一起即为肺总容量。潮气量乘以每分呼吸数，称为每分通气量（Respiratory Minute Volume），通常成年人为4～8L/min，运动时可达60L/min。
2.内容
（1）深吸气量：从平静呼气末做最大吸气时所能吸入的气量为深吸气量（Inspiratory Capacity），它也是潮气量和补吸气量之和，是衡量最大通气潜力的一个重要指示。胸廓、胸膜、肺组织和呼吸肌等的病变，可使深吸气量减少而降低最大通气潜力。
（2）功能余气量：平静呼气末尚存留于肺内的气量为功能余气量（Functional Residual Capacity，FRC），是余气量和补呼气量之和。正常成年人约为2500mL，肺气肿患者的功能余气量增加，肺实质性病变时减小。功能余气量的生理意义是缓冲呼吸过程中肺泡气氧和二氧化碳分压（PO2和PCO2）的过度变化。由于功能余气量的稀释作用，吸气时，肺内PO2不至于突然升得太高，PCO2不至于降得太低；呼气时，肺内PO2则不会降得太低，PCO2不至于升得太高。这样，肺泡气和动脉血液的PO2和PCO2就不会随呼吸而发生大幅度的波动，以利于气体交换。
（3）肺活量：肺活量（Vital Capacity）是潮气量、补吸气量、补呼气量三者之和。最大吸气终末时再由肺尽力呼出气体的总量，乃作为测定肺功能的指标。
（4）时间肺活量：时间肺活量（Timed Vital Capacity）也叫用力呼气量（Forced Expiratoty Volume），即最大吸气终末开始进行尽可能快速而用力的呼气至呼完为止。计算呼出气量及所需时间。通常以第1s所呼出气量为指标。也分别用第1、2、3s内呼出气量与肺活量百分比为指标。
（5）肺总容量：肺总容量（Total Lung Capacity）是四项基本容积之和，即最大吸气终末时肺内气体总容量，代表肺内所能容纳气体总量。
肺活量是反映了肺一次通气的最大能力，在一定程度上可作为肺通气功能的指标。但由于测定肺活量时不限制呼气的时间，所以不能充分反映肺组织的弹性状态和气道的通畅程度，即通气功能的好坏。例如，某些患者肺组织弹性降低或呼吸道狭窄，通气功能已经受到损害，但是如果延长呼气时间，所测得的肺活量是正常的。因此，提出时间肺活量（Timed Vital Capacity），也称为用力呼气量的概念，用来反映一定时间内所能呼出的气量。时间肺活量为单位时间内呼出的气量占肺活量的百分数。测定时，让受试者先做一次深吸气，然后以最快的速度呼出气体，同时分别测量第1、2、3s末呼出的气量，计算其所占肺活量的百分数，分别称为第1、2、3s的时间肺活量，正常人各为83%、96%和99%肺活量。时间肺活量是一种动态指标，不仅反映肺活量容量的大小，而且反映了呼吸所遇阻力的变化，所以是评论肺通气功能的较好指标。阻塞性肺疾病患者往往需要5～6s或更长的时间才能呼出全部肺活量。
（6）肺总量：肺所能容纳的最大气量为肺总量（Total Lung Capacity，TLC），是肺活量和余气量之和。其值因性别、年龄、身材、运动锻炼情况和体位而异。成年男性平均为5000mL，女性3500mL。
3.意义
（1）潮气量：指平静呼吸时每次吸入或呼出的气量，成人正常值约为500mL。
（2）补吸气量：指平静吸气末，再用力做最大吸气所能吸入的气量，正常值约1500mL。
（3）补呼气量：指平静呼气后，再用力做最大呼气所能呼出的气量，正常值约1500mL。
（4）残气量：深呼气后，残留在肺内的气量，也叫余气，即功能残气量减去补呼气量。正常人为500～1000mL。
（5）功能残气量：平静呼气时肺内残存的气量，正常成人值为2000～2500mL。
通常所说的肺活量，指最大吸气后，做最大呼气所能呼出的气量，即包括潮气量、补吸气量和补呼气量三部分。它在一定意义上反映了呼吸功能的潜在能力。其正常平均值约3500mL。但这与个体的年龄、性别和锻炼等有关。一般地说，健康状况愈好的人，肺活量愈大，反之亦然。在病理情况下，肺组织的损害都可伴有不同程度的肺活量减少。可见肺活量明显减少是限制性通气障碍的表现。但肺活量有个体差异，一般降低20%以上才可认为不正常。一个人的肺活置若为正常值的60%，那么，做轻微的劳动就会引起呼吸困难，如肺气肿的患者。
4.测定正常值
（1）潮气容量（VT）：这是指平静呼吸时，每次吸入或呼出的气量。
正常参考值：500mL（成人）。
（2）补吸气量（IRV）：指平静吸气后再用力吸入的最大气量。
正常参考值：M（男）：2.16L左右；F（女）：1.5L左右。
（3）补呼气量（ERV）：指平静呼气后再用力呼出的最大气量。
正常参考值：M（男）：0.9L左右；F（女）：0.56L左右。
（4）残气量（RV）：为补呼气后，肺内不能呼出的残留气量。
正常参考值：M（男）：1.380+0.631L；F（女）：1.301+0.466L。
（5）深吸气量（IC）：指平静呼气后能吸入的最大气量（潮气量+补吸气量）。
（6）肺活量（VC）：最大吸气后能呼出的最大（全部）气量（潮气量+补吸气量+补呼气量）。
正常参考值：M（男）：3.5L左右；F（女）：2.4L左右。
（7）功能残气量（FRC）：指平静呼气后肺内所含气量（补呼气量+残气量）。
正常参考值：M（男）：2.77+0.8L；F（女）：1.86+0.5L。
5.临床意义
医学上以肺活量实际测定值占理论预计值百分比表示，低于80%为异常。患有胸畸形、胸肺扩张受限、气道阻塞、肺损伤、慢性气管炎、肺气肿、肺炎等疾病时，肺活量均降低。如肺活量、肺总量同时降低，多表示通气量减少。健康人随年龄增加肺泡老化，因弹性减退而扩张，残气、功能残气量相应增加。如两者同时异常增加，则表示气道阻塞性通气不良，如慢性阻塞性肺气肿。
（二）肺通气功能判定
（1）潮气量：即平静呼吸时，每次吸入或呼出的气量，其大小决定于体内耗氧量的大小及二氧化碳产生的多少。正常成年人的潮气量为400～500mL。
（2）补吸气量和深吸气量：平静吸气后，再做最大的吸气动作时，增添吸入的气量即补吸气量。正常成年人约为男2.16L，女1.50L。补吸气量与潮气量之和，称为深吸气量。胸廓、呼吸肌、胸膜腔、肺组织的结构和功能异常时，深吸气量降低。
（3）补呼气量：平静呼气后，再做最大的呼气动作所能呼出的气量，即补呼气量。正常成年人为1500mL。补呼气量的大小，决定于膈肌活动幅度、胸廓和肺的弹性回缩力及细支气管的关闭倾向。
（4）肺活量：在最大吸气后，尽力呼气时所能呼出的气量，称为肺活量。它等于深吸气量与补呼气量之和。肺活量的大小与性别、年龄、身高、呼吸肌的强弱、肺和胸廓的弹性有关。一般情况下，男性肺活量大于女性（男性为3.50L，女性为2.40L）；肺活量和身高成正相关，随年龄的增加而逐渐减小；呼吸肌的力量愈强，肺和胸廓的弹性愈大，肺活量愈大，反之则愈小。在病理情况时，限制性通气障碍可引起肺活量减小，这主要见于：①肺组织炎症、纤维化、肿瘤、胸腔积液，引起肺组织受压、萎陷，或正常肺组织被病变代替。②支气管哮喘、阻塞性肺气肿或分流不畅的肺囊肿，引起呼气性空气滞留。③类风湿性脊柱炎、脊髓灰质炎、脊柱后侧凸等致胸廓活动受限的疾患。肺活量正常值范围很大，通常即使极准确的预计值，也可有±20%的误差，所以，只有肺活量较预计值减少20%以上，才能认为肺活量减低。
（5）残气量：指最大呼气后残留在肺内的气体。它和最大呼气末细支气管特别是呼吸性细支气管关闭有关。正常成年人，男性平均1.53L，女性平均1.02L。支气管哮喘、肺气肿患者残气量明显增加。
（6）肺总量：指肺所能容纳的最大气量，即肺活量与残气量之和。成年人，男性为3.61～9.41L，女性为2.81～6.81L。肺总量大小与肺及胸廓的弹性、呼吸肌收缩力的大小有关。
（7）每分钟肺通气量：指每分钟进入肺的气体总量，等于潮气量与呼吸频率的乘积。其大小与机体状况有关。劳动、体育运动时较静息时大。成年人，安静时每分钟通气量为4～8L；重体力劳动或剧烈运动时，可达60L。
（8）每分钟肺泡通气量：每分钟肺泡通气量＝（潮气量-死腔气量）×呼吸频率。其大小和呼吸深度、潮气量有关。
（三）肺换气功能判定
肺换气功能正常与否取决于肺弥散功能和通气血流比值，弥散是指分子从高浓度区移向低浓度区的一种倾向。肺弥散指氧和二氧化碳通过肺泡毛细血管膜的过程。目前，国外倾向于用“气体转运（T）”的概念替代“肺弥散”，它是指气体（O2）进入气道直至与肺毛细血管血液中血红蛋白结合的全过程（CO2与之相反）。但国内仍沿用“肺弥散”的概念。常用肺弥散量（D）作为评价肺弥散功能的指标，它是指某种气体在肺泡膜两侧单位压力差下、单位时间内通过肺泡毛细血管膜进入肺毛细血管血液中的量。
即：肺弥散量＝通过肺泡膜的气体量/肺泡膜两侧的气体分压差
从上式可见，氧弥散量的测定在理论上是可行的，但由于很难采取肺毛细血管血液的样本测定氧分压，临床上很少测定氧的弥散量。而是采用一氧化碳（CO）测试弥散功能，因为一氧化碳（CO）透过肺泡膜的弥散系数以及与血红蛋白的反应速率均与氧相似，并呈线性相关，且CO与血红蛋白的亲和力比O2大210倍，血液中的CO 分压接近于0，可忽略不计，仅测定单位时间内通过肺泡毛细血管膜的 CO 量（CO）和肺泡气一氧化碳分压（P2CO），即可得到CO 弥散量（DCO）。
（四）小气道功能判定：
小气道是指直径≤2mm的小支气管，是许多肺部疾病病变早期发生的部位。其数量多，总的横截面积巨大，但其阻力仅占气道总阻力的20%以下，常用的肺功能检查往往不能发现异常，小气道功能检查可以早期诊断。
（1）闭合容积（Closing Volume，CV）为小气道在呼气过程中开始闭合的肺容量。
测定方法有两种：①用氮气作为指示气体的固有气体法（Resident Gas Technique），又称氮气法。②用稀有气体作为指示气体的弹丸法（Bolus Technique）。氮气法的呼出曲线在X-Y记录仪上是一条上扬型曲线。曲线分为4个部分或4个相。
第Ⅰ相来自解剖死腔的呼出气，不含指标气体，氮为零。
第Ⅱ相为肺泡与死腔的混合气，指示气体浓度急剧上升，曲线斜行向上。
第Ⅲ相为各区域肺铴呼出气，由于各区域气体同步呼出，呼出气中的指示气体浓度大致相同，曲线呈高浓度上的水平线，有肺泡坪（Alveolar Plateau）之称。
第Ⅳ相下肺小气道开始闭合，从上肺呼出含较高浓度的指示气体，曲线徒然上升成上扬型。
第Ⅲ相与第Ⅳ相相连接点是下肺小气道开始关闭的标记，该点至呼气终点的肺容量称闭合容积（CV），闭合容量与残气之和称闭合容量（Closing Capacity，CC），一般用闭合容积/肺活量百分比（CV/VC%）及闭合容量/肺总量百分比（CC/TLC%）方法来表示，以实测占正常预计值加以判断。CC/TLC＜45%。
临床意义：小气道有阻塞性病变时，在呼气中小气道容易闭合，使闭合容积量增加，可用作早期诊断；在肺纤维性病变、小儿肺囊肿、肺水肿等疾病时CV亦可增加。Ⅲ相斜率氮浓度差（ΔN2/L）的增高提示气体分布不均，见于肺气肿患者。
（2）最大呼气流量－容积曲线（Maximum Expiratory Flow-volume Curve，MEFV）是指在最大用力呼气过程中，呼出肺容量与相应的气流速度的相关曲线图。
测定方法：嘱受检者于深吸气后，以最快的速度用力呼气至残气位，在X-Y记录仪上记录出一个流量-容积环。
正常人当肺容量大于肺活量之80%时，在用力呼气过程中，流量迅速增加，曲线徒然上升达最高点，称为最大呼气流量（max），容易受受检者主观努力的影响，可作为小气道阻塞早期诊断依据。分别代表呼气75%、50%、25%肺活量时的最大呼气流量，以作为常用判断指标。以正常预计值作为对照判断，减低提示小气道功能障碍。MEFV的曲线形状对诊断有意义，正常人下降支呈直线，下降支徒峭；肺气肿时曲线中段凹向容积轴，严重时曲线低平。
预计值回归方程式：
男：6.3779-（0.055×年龄）±1.334
女：5.4943-[0.0032×身高（cm）]-（0.0436×年龄）±1.0592
男：3.6138-（0.0458×年龄）±0.9049
女：[0.0158×身高（cm）]-（0.031×年龄）+0.1037×0.6967