1、呼吸生理和肺功能呼吸生理和肺功能呼吸生理和肺功能 呼吸的生理功能：肺是進行氣體交換，從外環境攝取O2，排出CO2的場所。外呼吸是指肺循環與肺泡之間的氣體交換；內呼吸則是體循環與組織細胞之間的氣體交換肺的呼吸功能主要指外呼吸而言。呼吸生理和肺功能 呼吸的生理功能：肺功能的臨床意義確定并量化呼吸系統功能的缺陷與異常；危重病患者的肺功能監測；應用范圍涵蓋臨床醫學各個領域；航空/航天醫學、潛水醫學、高原醫學；職業病的勞動力鑒定；體育運動員的選拔等。肺功能的臨床意義確定并量化呼吸系統功能的缺陷與異常；歷史1679年，Borelli進行肺容積測量，在室溫下測得成人肺容積為3.3-4.9L；1800年，Da

2、vy嘗試應用氣體稀釋法測定肺殘氣量；1813年，Hutchinson率先應用水封式肺量計，并提出肺活量的概念；發現肺活量與身高相關，并可隨著年齡增長，體重增加與肺內疾病而改變。1915年，Krogh嘗試應用單次呼吸法檢查肺彌散功能。歷史1679年，Borelli進行肺容積測量，在室溫下測得成歷史1919年，Strold提出測定用力肺活量；1932年，Jansen等建立最大呼吸量的測定方法；1947年，Tiffaneace首先提出第一秒時間肺活量的概念和測定方法。1979年，美國胸科學會(ATS)召開了肺功能的專題討論會，擬定了肺功能檢查的操作規范，并于1987/1995年對該操作規范加以補充修

3、正。歷史1919年，Strold提出測定用力肺活量；國內1939年，蔡翹等首先報告大學生及中學生的肺活量測定。1951年，吳錦秀測定6414名健康學生的肺活量。1956年，吳紹青等發表了國人通氣功能的數據。吳紹青、張中揚、汪士、高啟文等許多醫學工作者對肺功能的研究和臨床應用做了大量工作1961年，吳紹青等編著了我國第一部肺功能檢查的專著-肺功能測驗在臨床上的應用。國內1939年，蔡翹等首先報告大學生及中學生的肺活量測定。國內1979年，衛生部在杭州舉辦了“全國肺功能學術講座”。20世紀90年代，穆魁津等編寫了全國肺功能正常值匯編和肺功能檢測原理與臨床應用兩本專著。2004年，朱蕾等編寫了臨床肺

4、功能。廣州呼吸病研究所鄭經平等建立專業網站、華南地區國人及兒童的正常值數據庫。國內1979年，衛生部在杭州舉辦了“全國肺功能學術講座”。肺通氣量測定小氣道功能測定肺彌散功能測定通氣/血流比值測定通氣功能測定換氣功能測定動脈血液酸堿度測定及氣體分析肺容積測定肺功能測試肺通氣量測定小氣道功能測定肺彌散功能測定通氣/血流比值測定通肺通氣功能檢查的項目肺通氣量檢查小氣道功能檢查支氣管激發與舒張試驗肺容積測定肺通氣功能檢查的項目肺通氣量檢查肺通氣功能肺通氣是常規肺功能檢測的基本內容。由于呼吸肌的驅動作用，使胸廓擴張和收縮，從而改變肺容量的大小而產生通氣。通氣的作用是使新鮮空氣進入肺泡，排出經過氣體交換的

5、肺泡氣。肺通氣功能肺通氣是常規肺功能檢測的基本內容。肺通氣功能的項目肺通氣量(靜息狀態)；用力肺活量-時間曲線(FVC-T曲線)；最大呼氣流量-容積曲線(MEFV曲線)；最大通氣量(MVV或MBC)肺通氣功能的項目肺通氣量(靜息狀態)；肺通氣量在安靜狀態下，測定一次呼吸所出現的氣體容積變化，是最基本的肺功能檢查項目。通過測定不同的肺容積參數，反映了肺內在不同呼吸狀態下所容納的氣體容積，反映了外呼吸的空間。肺通氣量在安靜狀態下，測定一次呼吸所出現的氣體容積變化，是最潮氣量(tidal volume, VT)：平靜呼吸時每次吸入或呼出的氣量。正常成年人約為10-15ml/kg。補吸氣量(inspi

6、ratory reserve volume, IRV)：平靜吸氣后尚能吸入的最大氣量。補呼氣量(expiratory reserve Volume, ERV)：平靜呼氣后尚能呼出的最大氣量。肺通氣量潮氣量(tidal volume, VT)：平靜呼吸時每次吸肺通氣量肺活量(vital capacity,VC)：指深吸氣后最大呼氣所能呼出的氣體容積。 VC=IRV+VT+ERV正常男性約3470ml，女性約2440ml。殘氣量(residual volume, RV)：最大呼氣后殘留在肺內的氣體容積。肺總量(total lung capacity, TLC)：深吸氣后肺內所含的總氣體容積。由VC

7、RV構成。肺通氣量肺活量(vital capacity,VC)：指深吸肺通氣量與肺總量潮氣殘氣殘氣補呼氣功能殘氣量補吸氣深吸氣量肺活量肺總量肺通氣量與肺總量潮氣殘氣殘補功能殘氣量補深吸氣量指靜息狀態下，每分鐘呼出或吸入的氣體容積， VE=VT RR。正常值為5-8升，男性約6.6升，女性約5.0升。VE 10升示通氣過度，3L示通氣不足。分鐘通氣量(minute ventilation, VE )指靜息狀態下，每分鐘呼出或吸入的氣體容積，分鐘通氣量肺泡通氣量(minute alveolar ventilation, VA)單位時間每分鐘進入呼吸性細支氣管及肺泡的氣量，只有這部分氣量才能參與氣體

8、交換。解剖無效腔：即死腔氣(VD)，約150ml。在呼吸性細支氣管以上氣道中的氣量僅起傳導作用，不參與氣體交換。肺泡無效腔：進入肺泡中氣體，若無相應肺泡毛細血管血流與之進行氣體交換，也同樣會產生死腔效應。肺泡通氣量(minute alveolar ventila肺泡通氣量 生理無效腔：是解剖死腔與肺泡死腔的總稱，因此肺泡通氣量等于每分鐘通氣量減去生理無效腔通氣量， VA(VTVD)RR；正常情況下解剖無效腔與生理無效腔基本一致，正常無效腔量/潮氣量比值為0.13-0.40；當VE不變時，深慢呼吸的死腔比例較淺快呼吸為小，因此大潮氣量、低呼吸頻率，有利于提高肺泡通氣量。肺泡通氣量 最大通氣量(m

9、aximal voluntory ventilation, MVV)以最快呼吸頻率和最大呼吸幅度呼吸1分鐘取得的通氣量。MVV測定時間一般為12-15sec，換算獲得。正常男性約1042.71L，女性約82.52.17L；MVV低于70%預計值為異常，50%為胸科手術應慎重考慮或列為禁忌。最大通氣量(maximal voluntory venti最大通氣量(maximal voluntory ventilation, MVV)最大通氣量(maximal voluntory venti最大通氣量(maximal voluntory ventilation, MVV)臨床意義： 氣道阻塞和肺組織彈

10、性減退，如 COPD； 呼吸肌力降低和功能不全； 胸廓、胸膜、肺間質疾病與大面積肺實質疾病,如肺不張、胸腔積液。 最大通氣量(maximal voluntory venti用力肺活量(forced vital capacity, FVC)指深吸氣至肺TLC位后以最大用力,最快速度所能呼出的全部氣體容積。正常人FVC=VC，有通氣阻塞時，FVCVC。用力肺活量(forced vital capacity, 時間-容積曲線主要參數用力肺活量(FVC)；第一秒用力呼氣容積(FEV1)：深吸氣后用力快速呼氣，第一秒鐘呼出的氣體容積。FEV1/FVC；臨床意義：FEV1(%預計值)和FEV1/FVC用于

11、評價阻塞性通氣障礙。時間-容積曲線主要參數用力肺活量(FVC)；FEV1/FVC正常值： FEV1/FVC: 83% FEV2/FVC: 96% FEV3/FVC: 99%呼出氣流受限 (expiratory flow limitation, EFL): 70%FEV1FVCFEV1/FVC正常值：FEV1FVC最大呼氣流量-容積曲線(MEFV)呼氣峰流速(PEF)； 25%肺活量時的呼氣流速 (FEF25)；50%肺活量時的呼氣流速 (FEF50)；75%肺活量時的呼氣流速 (FEF75)；吸氣峰流速(PIF)。最大呼氣流量-容積曲線(MEFV)呼氣峰流速(PEF)；流速容量 正常阻塞限制混

12、合不同類型通氣功能障礙的MEFV RVTLC流速容量 正常阻塞限制混合不同類型通氣功能障礙的MEFV R典型胸外型上氣道阻塞流速容量典型胸外型上氣道阻塞流速容量典型胸內型上氣道阻塞流速容量典型胸內型上氣道阻塞流速容量典型固定型上氣道阻塞流速容量典型固定型上氣道阻塞流速容量MEFV的臨床意義PEF： 可作為支氣管激發/舒張試驗的評價指標； 用于判斷支氣管哮喘的嚴重程度，正常時24小時PEF波動率8%； 判斷大氣道阻塞性病變及程度。評估小氣道功能的參數(FEF50/25)： 低于70%(預計值)反映外周氣道阻塞。 MEFV的臨床意義PEF：肺容積肺活量(VC)；功能殘氣量(FRC)；殘氣量(RV)

13、；肺總量(TLC)；殘總比(RV/TLC)。肺容積肺活量(VC)；功能殘氣量(functional residual capacity, FRC)是指在平靜呼氣后肺內所含的氣體容積。 FRC=ERV+RVFRC位時吸/呼氣肌都處于松弛狀態，此刻胸廓向外的彈性力與肺泡向內的彈性回縮力以及表面張力處于平衡，肺泡內壓為零。FRC在生理上起著穩定肺泡氣體分壓的作用，減少了通氣間歇對肺泡內氣體分壓的影響。功能殘氣量(functional residual cap功能殘氣量(functional residual capacity, FRC)功能殘氣量(functional residual cap殘氣量

14、(residual volume, RV)是指在最大深呼氣后，肺內剩余的氣體容積。RV的生理意義與功能殘氣量相同：限制性疾患殘氣量減少，阻塞性疾病殘氣量增高。臨床上以殘氣量與肺總量之比(RV/TLC)評價肺氣腫的嚴重程度。殘氣量(residual volume, RV)是指在最大阻塞性肺氣腫的判定阻塞性肺氣腫的判定肺總量(total lung capacity, TLC)TLC是指深吸氣后肺內所含的總氣體容積。TLC=VCRV =IC+FRC =IRV+VT+ERV+RV肺總量(total lung capacity, TLC)通氣功能障礙分為三種類型： 阻塞性通氣功能障礙 (obstruct

15、ion) 限制性通氣功能障礙 (restriction) 混合性通氣功能障礙 (mixed)通氣功能障礙分為三種類型：通氣功能障礙通氣功能障礙氣速指數=最大通氣量MVV(%預計值)肺活量VC(%預計值)1.0為限制性通氣功能障礙氣速指數=最大通氣量MVV(%預計值)肺活量VC(%肺功能不全分級肺功能不全分級BreakBreak氣道阻力檢查按阻力的物理性質分為： 粘性阻力(呼吸阻力) 彈性阻力 慣性阻力呼吸阻力呼吸阻抗 氣道阻力 肺組織阻力 胸廓阻力 氣道阻力檢查按阻力的物理性質分為：呼吸阻抗 氣道阻力 肺臨床意義氣道阻力增加：支氣管哮喘、COPD、肺間質纖維化、氣道器質性阻塞、人工氣道阻塞。氣

16、道阻力測定不受主觀意志影響。氣道阻力增加與其他通氣功能的關系： 反映通氣功能的參數如：FEV1、PEF等降低。 臨床意義氣道阻力增加：支氣管哮喘、COPD、肺間質纖維化、氣順應性(compliance, Crs)是指單位壓力改變時所引起的肺容積改變。是彈性阻力的倒數。呼吸器官的彈性阻力來自胸廓和肺。測定方法：導管經食管插入/氣管插管等。正常人胸壁和肺組織順應性很接近， 約為0.16-0.29L/cmH2O；呼吸系統總順應性為0.08-0.12L/cmH2O。1/Crs =1/CL +1/CCW順應性(compliance, Crs)是指單位壓力改變時順應性靜態肺順應性(Cst)：指在吸氣末，暫

17、時阻斷氣流后所測得的肺順應性。相當于肺組織的彈性。 Cst=VT/(Pplat-PEEP)正常值100ml/cmH2O左右， 70%(預計值)。禁忌癥： 嚴重心肺功能不全； FEV170%(預計值)或FEV170%(預計值)。支氣管激發試驗測試前注意： 受試前一月無呼吸道感染史； 受試前12小時停用吸入2-受體激動劑、吸入皮質激素、停止口服茶堿類藥； 24小時前停用口服2-受體激動劑、糖皮質激素； 48小時前停用抗組織胺藥或色甘酸二鈉。支氣管激發試驗測試前注意：支氣管激發試驗試驗方法： 試驗前休息20分鐘； 測定基礎 FEV1作為對照值； 受試者作平靜潮氣呼吸吸入霧化的生理鹽水2分鐘，測定FE

18、V1； 吸入濃度遞增誘發劑(乙酰甲膽堿或組胺)，再測定FEV1，并與對照值比較，當FEV1下降20%終止試驗。支氣管激發試驗試驗方法：支氣管激發試驗結果判定： 試驗中或實驗結束時FEV1下降20，可診斷為支氣管激發試驗陽性。支氣管激發試驗結果判定：支氣管舒張試驗用于測定氣流受限的可逆性適應征： FEV170%預計值； 且無吸入2受體激動劑的禁忌征。支氣管舒張試驗用于測定氣流受限的可逆性支氣管舒張試驗測定前注意事項： 試驗前6小時停用吸入型2受體激動劑； 試驗前12小時停用口服2受體激動劑和茶堿； 試驗前48小時停用長效茶堿和抗組胺藥； 試驗前6小時停止吸煙。支氣管舒張試驗測定前注意事項：支氣管

19、舒張試驗 試驗方法：試驗前休息20分鐘；測定基礎肺功能；吸入沙丁胺醇氣霧劑400g；吸入后20分鐘重復測定肺通氣功能。支氣管舒張試驗 試驗方法：支氣管舒張試驗 常用評定參數：FEV1、PEF 改善率=用藥后值-用藥前值用藥前值100絕對值改變用藥后值用藥前值 FEV1改善率15%(12%) 且絕對值增加200ml支氣管舒張試驗 常用評定參數：FEV1、PEF用藥后值-用藥換氣功能檢查彌散功能檢查：氣體分子通過肺泡膜(肺泡-毛細血管膜)進行交換的過程稱彌散(diffusion)；彌散量大小與肺泡膜的面積、厚度、膜兩側氣體分壓差、氣體分子量、氣體在介質中的溶解度、肺泡毛細血管血流以及氣體與血紅蛋白

20、的結合能力有關。換氣功能檢查彌散功能檢查：肺泡內紅細胞毛細血管內厚度：0.3-0.5 m總面積約70-80 m2安靜狀態下用40 m2O2血漿CO2返回肺泡膜的基本結構肺泡內紅細胞毛細血管內厚度：0.3-0.5 mO2血漿CO肺彌散量(DL)：肺泡膜兩側某氣體分壓差為1mmHg時，在單位時間(1min)內所能通過的氣體量(ml)。肺彌散功能主要指O2而言，但直接計算復雜，故多以CO作為測定呼吸膜彌散量氣體。 DLO2=1.23DLCO彌散功能肺彌散量(DL)：肺泡膜兩側某氣體分壓差為1mmHg時，在單彌散功能 肺彌散量測定方法：一口氣法彌散功能 肺彌散量測定方法：一口氣法彌散功能重復呼吸法：彌

21、散功能重復呼吸法：彌散功能一口氣法： 優點：測定簡單，省時間，適于篩查 缺點：FVC1.0L時，不能進行測定，特殊的呼吸動作，有些受試者不宜做到。 重復呼吸法： 優點：不需要屏氣，重復呼吸代償了那些肺部氣體分布不均勻的情況。 缺點：快速呼吸需要病人相當程度的配合，不符合自然狀態。彌散功能一口氣法：彌散功能彌散障礙；彌散面積減小：肺氣腫、肺切除、肺部感染、肺水腫、氣胸、脊柱側彎等；肺間質水腫，肺泡壁增厚；肺泡毛細血管纖維性變：肺間質纖維化、塵肺，結節病，彌漫性細支氣管肺泡癌。彌散功能彌散障礙；通氣/血流比例為維持有效的氣體交換，肺泡的通氣量與血流量必須保持適當的比例。正常成人在靜息狀態下，每分鐘

22、肺泡通氣量約4L，肺血流量約5L，V/Q為0.8。正常人V/Q也存在區域性差異，與肺容量變化也有關。通氣/血流比例為維持有效的氣體交換，肺泡的通氣量與血流量必須通氣/血流比例通氣/血流比例失調將引起死腔增大和靜動脈分流增加。通過測定死腔量(VD)、分流量(Qs/Qt)和肺泡氣-動脈血氧分壓差(P A-a O2)來間接反映通氣/血流比例。P A-a O2 的測定有吸空氣法和吸純氧法。通氣/血流比例通氣/血流比例失調將引起死腔增大和靜動脈分流增通氣/血流比例吸空氣時P A-a O2 計算公式為： P A-a O2PAO2-PaO2 (Patm-47)21%-PACO2/R-PaO2 R為呼吸商(0.8)正常年青人P A-a O2為8mmHg，隨著年齡的增長，60歲以上可達24mmHg。通氣/血流比例吸空氣時P A-a O2 計算公式為：通氣/血流比例吸純氧時PA-aO2計算公式為： PA-aO2PAO2-PaO2 =(Patm-47) -PACO2-PaO2 = (Patm-47) -PACO2-PaO2正常人PA-aO2(1.0)為25-75mmHg。通氣/血流比例吸純氧時PA-aO2計算公式為：通氣/血流比例V/Q比例失調是肺部疾病產生缺氧的主要原因： 肺血