一、肺通气功能
肺通气功能检查是呼吸功能检查中最主要也是最常用的部分，它包含着肺泡的含气量（即肺容积或肺容量）、气流在气道里通过时的流速等。
（一）静态肺容量
肺容量是指呼吸道和肺泡内容纳的气体量，其大小随呼吸运动而改变。肺容量的大小直接影响到肺的通气和换气功能。包括四种基础容量和四种复合容量（图7-1）。
图7-1 肺容量示意图
基础肺容量：潮气量、补吸气量、补呼气量和残气量。
复合肺容量：深吸气量（潮气量+补吸气量）静态容量功能残气量（残气量+补呼气量）、肺活量（深吸气量+补呼气量）、肺总量（肺活量+残气量）。
1.主要静态肺容量。
（1）潮气量（TV）：平静呼吸时每次吸入或呼出的气量。
（2）补吸气量（IRV）：平静吸气后，用力吸气所能吸入的最大气量。
（3）补呼气量（ERV）：平静呼气后，用力呼气所能呼出的最大气量。
（4）残气量（RV）：用力呼气后肺内不能呼出的残留气量。其大小受肺弹性回缩力的影响，肺气肿时肺弹性回缩力减低，RV增加，而结节病、肺间质纤维化等病变时肺弹性回缩力增强，RV减少，与其他肺容量的减少不成比例。
以上四种称为基础容积，相互不重叠。
（5）深吸气量（IC）：平静呼气后所能吸入的最大气量，等于潮气量加补吸气量。
（6）肺活量（VC）：为尽力吸气后做最大呼气所呼出的气量，即包含潮气量、补吸气量、补呼气量三种基础容积，是肺功能测定中简单易行而又很有价值的参数之一。
（7）功能残气量（FRC）：平静呼气后肺内含有的气量，等于补呼气量加残气量。FRC测定时只需要被测者平静呼吸，反映了呼吸肌松弛情况下，正常呼气末时肺内的空气含量。
（8）肺总量（TLC）：深吸气后肺内含有的总气量，它由肺活量和残气量所组成。
以上四种称为混合容积，是部分基础容积的叠加，利于临床描述和理解。
2.静态肺容量的测定方法。
（1）肺量计测定法：受试者在测定前先安静休息15min，受试者口含口器，夹好鼻夹。肺量计最初以低速度开始运转，当潮气曲线稳定时，让受试者从平静呼气末做深吸气，得出深吸气量。以后恢复平静呼吸，当基线平稳后，让受试者从平静呼气末做深呼气，得出补呼气量。最后，让受试者最深吸气后继以最大呼气，得出肺活量。
（2）肺功能残气量和残气量测定法：目前通常应用惰性气体或人体体积描记法测定功能残气。功能残气减去补呼气量即为残气量，而功能残气加深吸气量为肺活量。
惰性气体常用测定方法有两种，即氮冲洗法和氦稀释法。
氮冲洗法：受试者吸入100%氧以冲洗出肺内氮气，收集呼出气以测定其体积，并测定呼出气的氮浓度，由此计算出功能残气量。功能残气量可以通过以下公式计算：
V1C1=V2C2 V1=V2C2/C1
其中V1=功能残气量；C1=试验开始时肺内氮浓度（呼吸空气时假定为79%）；V2=试验结束时测得肺量计内气体体积；C2=试验结束时测得肺量计内氮浓度。
氦稀释法：测验系统内含有已知体积和浓度的氦气，应用吸附剂吸收CO2，并根据受试者消耗情况补充O2。受试者在测验系统内进行呼吸，通过一定时间使肺内与测验系统氦气完全达到平衡后，试验即告终止。功能残气量可以通过下式计算：
V1C1=V2C2 V2=V1C1/C2
其中V1=肺量计内气体体积；C1=试验开始时肺量计内氦浓度；V2=待计算的肺量计和肺内气体体积总和，C2=试验结束时测得肺量计内氦浓度。
3.影响肺容量的生理因素。
（1）年龄：幼年肺活量较小，成年期以后，肺活量随年龄增长而逐渐下降，功能残气量与残气量随年龄增长而增加，肺总量则无明显变化。
（2）性别：同等年龄、身高、体重的男性，其肺活量大于女性。
（3）身高：为影响肺容量的重要因素，成正相关。
（4）体重：体重与肺容量关系不密切。
（5）体位：卧位时肺活量较立位时减少。
4.肺容量临床意义。
（1）肺活量减少，主要见于以下几种情况：①肺部肿瘤、胸腔积液、胸膜炎或重度胸膜肥厚，使肺组织受压、萎陷或肺泡扩张受限。②肺间质纤维化使肺弹性回缩力增强，肺泡扩张受限。③呼气性空气滞留，如支气管引流不畅的肺囊肿、重症支气管哮喘以及阻塞性肺气肿。④胸廓活动障碍，如脊髓灰质炎、类风湿性脊柱炎、脊柱畸形等影响胸廓扩张或收缩的疾患。⑤大容积肺叶切除术后。
（2）肺功能残气增加，原因主要有：①肺组织弹性回缩力减弱，如肺气肿。②气道部分阻塞，特别是呼气时，如哮喘，使肺泡过度充气，这是一种可逆性改变，有别于肺气肿。③肺叶切除术后代偿性肺气肿。④严重的胸廓、脊柱畸形也可以引起肺泡过度膨胀及肺气肿。
（3）残气/肺总量比率增加：可由于残气绝对值增加，如哮喘或肺气肿，或者肺总量减少，如限制性肺疾病或肺充血。
（4）肺总量减少：见于广泛肺部疾患，如肺水肿、肺充血、肺不张、肺部肿瘤以及限制性通气障碍疾患，也可见于气胸或胸腔积液使肺组织受压迫时。
（二）动态肺容量
动态肺容量主要反映气道的状态，但不反映肺脏的弹性。
1.用力肺活量（FVC）。过去称时间肺活量，是指最大吸气至肺总容量位后以最大的力气、最快的速度呼气至残气位所测得的肺活量。同时测定1s、2s、3s时间内呼出的气量，分别以第1秒用力呼气容量（FEV1）、第2秒用力呼气容量（FEV2）、第3秒用力呼气容量（FEV3）表示。(https://www.daowen.com)
（1）第1秒用力呼气容量（FEV1）：深吸气后用力快速呼气第1秒内呼出的气量称第1秒用力呼气容量（FEV1），1s用力呼气容量占用力肺活量的比值（FEV1/FVC）一般称为第1秒用力呼气率（或1秒率），通常以FEV1%表示。正常时应≥75%。
（2）用力呼气中段流量（FEF25%～75%）：是将用力肺活量曲线分为四等分，取中间部分（25%～75%）的呼气量与该部分呼气所需时间的比值。FEF25%是反应呼气早期的流量指标，胸内型上气道阻塞时该指标下降；FEF50%是反应呼气中期的流量指标，在气流受限或小气道下降；FEF75%是反应呼气晚期的流量指标，意义同FEF50%；它对于呼吸强度的依赖性小于FEV1，因此是早期气道阻塞较敏感的指征。
FEV1是测定有无气道阻塞的常用指标，由于测定时对患者负担不大，只需呼一口气，简便易行，适用于进行大规模肺功能检查，或用来初步筛查通气功能不正常者。临床上评价通气功能障碍主要用FEV1占FVC的百分比（即FEV1/FVC%）及FEV1占预计值的百分比（FEV1%pred）这两项指标，FEV1绝对值变化的意义则不如前二者。
FEV1的预计值是根据年龄、性别、身高和体重等参数产生的，与病情无关。当患者的FEV1随着病情的进展而降低时，FEV1%pred亦相应下降，因此在COPD中重度阶段，FEV1%pred比FEV1/FVC%能更准确地反映气流受阻的程度。
在可逆性呼吸道阻塞，应用支气管解痉药物可使用力呼气量得到改善，因此FEV1还是评价支气管解痉药物疗效的常用指标。通气改善率=（用药后测定值-用药前测定值）÷用药前测定值×100%。
2.最大通气量（MVV）。为单位时间内最大的呼吸量。一般让受试者以最深和最快的速度呼吸12s或15s，进而求得每分钟最大通气量。MVV=每次呼吸气量×R。MVV是反映呼吸肌强弱、胸廓、肺弹性回缩力以及患者体力强弱和主观努力程度等综合因素的指标，对判断能否承受胸腔手术具有重要价值。
MVV降低见于以下情况：
（1）气道阻力增加：为MVV降低的主要原因。
（2）呼吸肌功能不全：MVV的大小与呼吸肌力量有关。
（3）限制性肺胸疾病：如肺不张、肺纤维化和胸廓畸形等均可使MVV降低。
（三）小气道功能检查
小气道是指在吸气状态下内径≤2mm的细支气管，包括全部细支气管和终末细支气管，是许多慢性肺疾病早期最容易受累的部位。
1.闭合容积（CV）。是指平静呼气至接近残气位时，肺下垂部位气道开始闭合时所能继续呼出的气体量。测定方法有氮气法或一口气氮气法及氦气法。
2.最大呼气流量-容积曲线（MEFV）。是指受试者在深吸气后最大用力呼气过程中，呼出的气体容积与相应的呼气流量所描记成的曲线。反映整个用力呼气周期中肺容量和气道状态。MEFV曲线的主要用途是检测小气道病变，临床常用VC50%和25%时的瞬间最大呼气流速作为检测小气道阻塞的指标，根据曲线特点，还有助于判断气道阻塞的部位。
（四）肺顺应性
1.肺顺应性的概念。肺顺应性是单位压力改变时所引起的肺容积的改变，它表达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。
顺应性（C）=容积改变（ΔV）÷压力改变（ΔP）L/kPa
影响呼吸功能的顺应性包括肺顺应性（CL）和胸壁顺应性（CCW），可表示为：
肺顺应性（CL）=肺容积改变（ΔV）÷经肺压LkPa
胸壁顺应性（CCW）=肺容积改变（ΔV）÷经胸壁压（ΔP）L/kPa
总顺应性（CRS）=肺容积改变（ΔV）÷经胸廓压（ΔP）L/kPa
肺顺应性又可分为静态肺顺应性和动态肺顺应性两种。静态肺顺应性是指在呼吸周期中，气流暂时阻断时测得的肺顺应性。动态肺顺应性则是指在呼吸周期中，气流未阻塞时测得的肺顺应性。前者相当于肺组织的弹力，后者还要受气道阻力的影响。
2.肺顺应性的影响因素。
（1）肺容积：不同肺容积时，肺顺应性测定值并不完全一致。在高肺容积时，肺顺应性最低，而当肺容积接近残气量位时，顺应性最高。由于肺顺应性受肺容积的影响，所以要将肺顺应性实测值除以肺容积，才能真正表示肺组织弹性，常表示为顺应性/FRC。
（2）呼吸的不同阶段：在相同静肺压之下，呼气相肺容积改变要较吸气相为大，这是由于呼气动作发生在吸气之后，所以呼气相肺容积改变仍然受吸气相肺容积改变过程的影响，这种现象物理学上称为滞后现象，是弹性物体的共同特征。在正常呼吸频率和潮气量情况下，这种滞后现象可以忽略不计，当呼吸频率减慢或深呼吸时，就变得明显。
3.肺顺应性测定的临床意义。
（1）肺顺应性减低：①限制性肺疾病，包括肺纤维化、胸膜纤维化等。②肺水肿、肺充血。③急性呼吸窘迫综合征（由于肺泡表面活性物质减少）。
（2）小气道疾患的频率依赖顺应性：存在小气道疾患，肺顺应性受呼吸频率的影响，呼吸频率增快时，顺应性减低，称为动态顺应性的频率依赖，通过观察，认为是较敏感的小气道功能测定指标。
（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，因而病变部位支气管常易塌陷甚至闭锁，以致肺单位充气不均，出现动态顺应性降低。
（4）机械通气：可用以协助确定最佳的呼气末正压水平，产生最大肺顺应性的呼气末正压为最佳的呼气末正压力。
（五）气道阻力
呼吸时所做的功是用以克服呼吸器官弹性和非弹性阻力。非弹性阻力包括气道阻力和肺、胸廓和横膈等组织的摩擦阻力。按阻力的物理性质不同可分为黏性阻力、弹性阻力和惯性阻力，它们之和称为呼吸阻抗。通常所说的呼吸阻力即为黏性阻力，按存在部位的不同又可分为气道阻力、肺组织阻力和胸廓阻力。气道阻力与肺组织阻力之和称为呼吸总阻力。
气道阻力定义为单位流量所需要的压力差。一般为每秒钟通气量为1L时的压力差。气道阻力增加可引起通气功能如呼气流量、最大通气量的减低，由于气道阻力不受主观影响，因此气道阻力的测定有助于了解通气功能减低是由于气道阻力增加或是其他原因引起。
1.测定方法。测定气道阻力需要两个数据：肺泡压和气道通口压力差、流量。流量可以用流量仪测定，气道压力差可以通过以下几种方法测定。
2.气道阻力测定的临床意义。
（1）气道阻力增加：常见于下列疾患：①支气管哮喘。②肺气肿。③气道器质性阻塞。④人工气道阻塞。
（2）气道阻力测定与其他通气功能的关系：通气功能障碍时FVC、MVV等通气功能参数降低，这时如果测得的气道阻力增加，即有助于判断通气功能障碍是由于气道阻力增加所致，因为气道阻力测定不受主观意志的影响。
（六）肺通气功能障碍的评价
通气功能障碍的类型：临床上通气功能障碍包括阻塞性通气障碍、限制性通气障碍及混合性通气障碍。
1.阻塞性通气障碍。是指由于气流受限引起的通气障碍，主要表现为FEV1及其与FVC的比值FEV1/FVC%的显著下降，该比值与年龄呈负相关，年龄越大FEV1/FVC%越低，一般情况下少年儿童＞85%，青年＞80%，中年＞75%，老年＞70%。MVV、MMEF、FEF50%等指标也有显著下降，但FVC可在正常范围内或轻度下降。RV、FRC、TLC和RV/TLV%可增高。
2.限制型通气障碍。是指肺容量减少，扩张受限引起的通气障碍，TLC、VC、RV减少，RV/TLC%可以正常或增加。流量容积曲线显示肺容量减少。众多指标中，以TLC下降为主要指标。常见疾病肌肺纤维化、肺泡蛋白沉积症、硅沉着病、胸廓受限疾病（胸腔积液、胸膜粘连、胸廓畸形）、腹部受压致膈肌活动受限、呼吸肌无力等疾病。
3.混合型通气障碍。兼有阻塞性及限制性两种表现，主要表现为TLC、VC及FEV1/FVC%的下降，而FEV1降低更明显。流量容积曲线显示肺容量减少及呼气相降支向容量轴凹陷，气速指数则可正常，大于或小于1。常见于慢阻肺及哮喘病者，做肺残气量测定或支气管舒张试验可鉴别。