第二节 肺功能的应用
肺功能(pulmonary function testing,PFT)是了解呼吸系统疾病的重要手段,它可以测定气流受阻的类型和气道受阻的部位。肺功能可作为病情变化和治疗效果的监测工具。它包括在完整的深吸气后流量的测定和压力容积和完整的呼气后残余容积(residual volume,RV)的测定。临床实践中流速-容量环现已基本取代容积-时间曲线,可提供阻塞性和限制性肺疾病的一个更快速和直观的概念。然而,一起描述和分析这两个图形的结果会更优化。
测定大多数肺功能参数时,需要受试者的配合。一个可靠的、持续的呼气产生需要临床医生指导和受试者协调和注意力集中,这样才能获得稳定可靠的结果。学龄期小儿经配合训练后,可采取目前临床常规应用的肺功能检查方法,做较全面的肺功能检查。而在6岁以内的儿童是无法获得的。
肺功能测定包括吸气时流量和体积的测定。肺功能测定的解释取决于所影响的那些参数的,一般来讲,阻塞性疾病影响流体参数,而限制性疾病影响体积参数。在儿童阻塞性肺部疾病,如哮喘、囊性纤维化(cystic fibrosis,CF)和支气管肺发育不良等疾病,一秒用力呼气量(forced expiratory volume,FEV1)可作为有效的评估方法,如FEV1可作为CF的死亡率的预测指标、进而具有判断预后的价值。慢性肺疾病的儿童也可以通过比较所得结果与先前访问测量值比较来监测病情[1]。
学龄前小儿和婴幼儿由于不能很好配合,应采用该年龄段适用的肺功能检查方法如脉冲震荡、婴儿肺功能。2013年美国胸科学会制定了婴幼儿的儿童间质性肺疾病的分类、评估和治疗的指南也推荐了婴儿肺功能的检查[2]。肺功能的作用:①协助诊断;②建立疾病的严重程度;③确定预后;④监测对治疗和疾病进展的反应。在婴儿、学龄前儿童、6岁以上儿童的肺功能检测方法不同分别叙述如下。
一、婴幼儿肺功能检查
婴幼儿并不会主动配合,一般在药物睡眠状态下进行检查,药物选用水合氯醛。目前有多种检测方法如潮气呼吸法、阻断法、体描法及胸腹腔挤压法,分别从流速-容量曲线、顺应性、阻力及功能残气量等方面反映了肺功能情况。主要参数为潮气量、达峰时间比(TPTEF/TE)、达峰容积比(VPEF/VE)、流速-容量环(TFV环)。临床应用的2600型肺功能仪或婴幼儿体描仪检测婴幼儿潮气呼吸,是一项无创技术,操作简便,测值准确,重复性好[3-4]。
【流速-容量曲线】
1.潮气呼吸流速-容量环
潮气呼吸流速-容量环(tidal breathing flow volume loop,TBFV)是指在一次潮气呼吸过程中,呼吸流速仪感受呼吸过程中压力、流速的变化,以流速为纵轴,容量为横轴描绘出的流速-容量曲线。环的下半部代表吸气相,上半部代表呼气相。气体流速与气道阻力成反比,与驱动压力成正比。正常婴幼儿潮气呼吸过程中气道阻力有3种变化形式:在整个呼吸过程中气道阻力恒定;在呼吸中段气道阻力增高;随潮气量增加气道阻力逐渐增大。而在潮气呼吸过程中驱动压力近似正弦波。因此,正常婴幼儿流速-时间曲线应近似正弦波,TBFV环应呈近似圆形或椭圆形。呼吸道疾病的婴幼儿,气道阻力、肺容量有改变,TBFV环的形状改变。上气道阻塞,TBFV环呼气支或吸气支出现平台。限制性患者,TBFV环变窄[5-6]。小气道阻塞的患者如闭塞性细支气管炎、哮喘时,TBFV环呼气降支凹陷,阻塞越重,向内凹陷越明显,见图3-6。与婴幼儿支气管哮喘比较,闭塞性细支气管炎患儿的呼吸系统阻力显著增高,小气道阻塞程度显著加重,呼吸系统顺应性相对减低,应用婴幼儿肺功能评估可在一定程度上为鉴别婴幼儿支气管哮喘和闭塞性细支气管炎提供帮助[7]。
TBFV是用潮气呼吸法测得的,主要是通过面罩上的流速传感器,对其平静呼吸时的容量、呼气流速和胸腹腔运动进行分析。2600肺功能仪测得参数%V-PF指到达潮气呼气峰流速时呼出的气量与潮气量之比,25/PF指呼出75%潮气量时的呼气流速与潮气呼气峰流速之比。%V-PF和25/PF是反应小气道阻力的敏感指标。
婴幼儿体描仪测得参数还有达峰时间比(TPTEF/TE)、达峰容积比(VPEF/VE)。tPTEF/tE指到达呼气峰流速的时间与呼气时间之比,VPTEF/VE指到达呼气峰流速的容积与呼气容积之比。它们是反映气道阻塞(主要是小气道阻塞)的重要指标。在阻塞性患者,其比值下降。阻塞越重,比值越低。婴幼儿闭塞性细支气管炎患儿的肺功能通常表现为严重的气流受阻、顺应性降低、对支扩剂反应性下降。饶小春等[8]通过婴幼儿体描仪对46例闭塞性细支气管炎患儿进行肺功能的测定,46例患儿的达峰容积比(VPEF/VE)、达峰时间比(tPTEF/tE)均有不同程度的下降,可作为评价小气道阻塞的指标。
2600肺功能仪测得参数ME/MI,婴幼儿体描仪测得参数TEF50/TIF50指潮气呼气中期流速与吸气中期流速之比,简称中期流速比,是反映气道阻塞(主要是大气道、上气道阻塞)的重要指标。与TBFV环结合起来,可区分胸内外上气道阻塞情况。
图3-6 TBFV环
A.正常TBFV环;B.BO患儿的TBFV环。男孩,2岁,感染后闭塞性毛细支气管炎(bronchilitisobliterans,BO),可见呼气降支明显凹陷。Ti/Te 0.53,呼气时间延长,VPTEF/VE:11.4%,tPTEF/tE:6.6%,明显下降,提示小气道阻塞性通气功能障碍
2.用力呼气流速-容量曲线
测定婴幼儿用力呼气流速的主要方法是快速胸腹挤压法。检查时,受检者穿上一件与压力充气囊相连的可充气膨胀的胸腹马甲,在潮气吸气末迅速加压,从而产生用力呼气流速。通过一个与面罩相连的呼吸流速仪测得在功能残气量下面的部分呼气流速-容量(part of the expiratory flow capacity,PEFV)曲线及相应各点的最大呼气流速[9]。Turner等在此基础上发展了增高肺容量胸腹挤压法,测定时先用泵设置一定压力,使肺快速充气,肺容量很快增加,再同快速胸腹挤压法一样使胸腹马甲快速充气,迅速加压,从而获得用力呼气流速-容量曲线[10]。
【呼吸系统顺应性、阻力】
顺应性指单位压力变化时所引起的肺容积改变(ml/cmH2O)。呼吸系统顺应性反映了呼吸系统的弹性特征。分为静态顺应性和动态顺应性两种。其中,静态顺应性是指在呼吸周期中,气流暂时阻断,呼吸肌松弛时测得的顺应性,代表了肺组织的弹力。小儿呼吸系统的顺应性较成人为差,为1~2ml/(kg·cmH2O)。限制性肺疾病如肺纤维化、肺萎缩等顺应性下降,而肺气肿、婴幼儿哮喘等引起肺总量增加时,则顺应性增大。
气道阻力为流经气道的单位流量所需的压力差。其大小取决于气道管径大小和气流速度。用维持单位时间内流速改变所需的压力[cmH2O/(ml·sec)]来表示。按阻力的存在部位不同,可分为气道阻力、肺组织阻力及胸廓阻力。按阻力的物理性质不同,可分为弹性阻力、黏性阻力和惯性阻力。通常所说的阻力是指气流产生的黏性阻力。
有多种方法可测定婴幼儿呼吸系统顺应性和阻力,如体积描记法、食道气囊测压法、强力振动技术、重量肺量法、多次阻断技术及被动流速容量技术等,其中,以体积描记法及被动流速容量技术应用较广。研究表明,应用单阻断法和双阻断法联合能够更全面评价婴幼儿的肺功能状态[11]。
呼吸系统静态顺应性可作为辅助判断儿童呼吸系统疾病严重程度及监测病情变化的简便方法。正常儿童顺应性随年龄增长而增加,与身高呈明显正相关,这与肺容积增加有关。气道管径随发育而增大,气道阻力随年龄而递减。阻断技术是一项简单、非侵入性的测定阻力和顺应性的方法。
1.体积描记法
这项技术是利用体积描记仪,通过仓内压力变化推断出肺泡压(即驱动压力),流速用呼吸流速仪直接测得或由容量变化计算出,从而得出气道阻力[12]。此方法的优点是能同时测量肺容量、阻力和压力-流速曲线,可看出整个呼吸周期阻力变化情况;缺点是设备昂贵,在呼吸周期的某部分,气流可能不是层流而是涡流,影响测值的准确性,而且不适用于重症监护病房。
2.被动流速容量技术
应用气道阻断技术,在吸气末阻断气道,通过诱发黑-伯反射,使吸气抑制转为呼气,吸气肌与呼气肌均完全松弛而得出被动呼气流速-容量曲线,将曲线降支中后段线性部分分别延至流速和容量轴得出最大被动呼气流速及总被动呼气容量。计算机根据呼吸道闭合压力,总被动呼气容量及最大被动呼气流速计算出:呼吸系统静态顺应性=总被动呼气容量/呼吸道闭合压力,呼吸系统阻力=呼吸道闭合压力/最大被动呼气流速[13]。
【功能残气量】
功能残气量(functional residual capacity,FRC)指平静呼气后肺内所含有的气量。在生理上起缓冲肺泡气氧分压和二氧化碳分压过度变化的作用,减少通气间歇对肺泡内气体交换的影响。常用测量方法有体积描记法及气体稀释法。前者是以波义耳定律(Boyle’s law)为基础;后者的测定原理为“质量守恒”定律,所选气体必须是机体不产生、不代谢、不被肺运输、不易被仪器泄漏,而又易于测定的气体,氦和氮能满足这些要求而被使用,分别为氦稀释法和氮冲洗法。
1.体积描记法
波义耳定律可解释为在气体温度和质量均恒定时,气体的容积和压力如发生变化,则变化前的压力(P1)和容积(V1)的乘积等于变化后的压力(P2)和容积(V2)的乘积,即P1 V1=P2 V2=常数。实际测定时,将受检者置于密闭仓即体积描记仪中(分为压力型、容量型、流量型三种基本类型),通过测出仓内压力、容量的变化计算出胸腔气体容量,从而评估功能残气量[14]。
2.氦稀释法
原理为“质量守恒”定律。某一已知数量的指示气体被另一未知容量的气体所稀释,通过测定已被稀释的气体中指示气体的浓度,即可获得该未知的容量,如公式(3-1)所示。
C1、CF为起始与终末指示气体的浓度,V1、VF为起始与终末含有指示气体的容积。
测定时将受检者与肺量计呼吸环路相连,在稳定呼气末水平使其气道与肺量计呼吸环路相通(含有已知容积和浓度的氦),直到完全达到气体平衡[15-16]。
3.氮冲洗法
原理与氦稀释法相同。包括密闭式和开放式两种,前者由于准确性差并易引起不良反应,很少应用。小儿开放式氮冲洗法与成人基本相同,均需收集计算呼出气体体积,并测量冲洗出的氮容量。后者大多是通过收集袋内的呼出气体,或通过对呼出气体的氮浓度的连续积分而测得。计算时需用特殊的公式,方法较复杂。1985年Gerhardt等在此基础上发展了一种简便的开放式氮气洗出法,无需收集呼出气体。其特点为采用恒定流速氧气开放冲洗,用2个已知容积建立定标曲线(低容量定标和高容量定标),再实际测定小儿,计算机就通过定标曲线及冲洗出的肺泡氮的浓度积分计算出功能残气量。测量过程中应注意确保冲洗氧流速真正恒定,并在受检者吸气峰流速之上[17]。
功能残气量是婴幼儿唯一能测的肺容量指标,在婴幼儿哮喘、闭塞性细支气管炎患儿往往多表现为功能残气量的增高,而婴幼儿哮喘的功能残气量的增高是可逆的,治疗后可以消失,闭塞性细支气管炎患儿功能残气量的增高往往持续存在。
二、脉冲振荡肺功能测定
【基本原理】
脉冲振荡(impulse oscillometry,IOS)肺功能测定方法的基本原理是由外部发生器产生矩形电磁脉冲,通过扬声器转换成包含各种频率的机械声波,然后施加在受试者的静息呼吸上,将矩形脉冲信号经过快速转化个正弦波,连续记录自主呼吸时通过气道的压力与流速,经过计算得出各种振荡频率下的测定值。IOS测定内容为呼吸阻抗,根据其不同物理特性,将呼吸阻抗中黏性阻力、弹性阻力和惯性阻力区分开来,从而判断气道阻力和肺顺应性是否存在异常。IOS需要患儿配合较少,对3岁以上患儿可进行检查[18-19]。脉冲振荡肺功能测定对外周气道的阻塞、显示支气管系统的不稳定性及监测和鉴别胸外的受阻较为敏感。
【主要参数】
1.Zrs
代表呼吸总阻抗。Z5代表5Hz时的呼吸总阻抗,为黏性阻力、弹性阻力和惯性阻力的总和。理论上,弹性阻力和惯性阻力的反方向相反,互相抵消,因此,正常情况下,Zrs反映的是黏性阻力的大小,单位是kPa/(L·s)。
2.R
代表阻抗或阻力的黏性阻力部分。其中,R5代表的是在5Hz时的总气道阻力,R20代表在20Hz时的中心气道阻力,其单位kPa/(L·s)。
3.X
代表电抗,反映的弹性阻力和惯性阻力,低频率时反映弹性阻力,高频率是反映惯性阻力。X5代表在5Hz时的周围电抗,其单位kPa/(L·s)。X5为周边弹性阻力。X5<预计值-0.2Kpa/(L·s)为异常。
4.Fres
代表共振频率,动态的弹性阻力和惯性阻力相同时的频率,因此,反映的是黏性阻力的大小,其单位是Hz。
在IOS中,中心部位(C或Z)和周边部位(P)如下:中心部位(C或Z)是指大气道和胸廓的黏性阻力,而周边则包括小气道和肺组织。
目前多数医院采用的正常值为R5<120%预计值;R20<120%预计值;X5>预计值-0.2Kpa/(L·s);Fres<预计值+10Hz。Castro-Rodriguez等[20]通过脉冲震荡的方法对18名腺病毒肺炎后闭塞性细支气管炎患儿进行了长达5年的随访,发现闭塞性细支气管炎患儿的Zrs、R5、X5水平升高。
阻塞性通气功能障碍,以哮喘为例,R5可增高,R20基本正常,R5与R20差值加大,X5绝对值增大,Fres后移,提示周边小气道阻力增高,肺顺应性减低[21],见图3-7。限制性通气功能障碍时,X5绝对值增大,Fres后移非常明显,而R5、R20基本正常,提示病变以肺顺应性减低为主,是限制性通气功能障碍的主要特征。
图3-7 间质性肺炎Fres
男,4岁,肺功能示X5增高(A),治疗后2年X5正常(B)
三、肺功能测定
肺功能测定包括吸气时流量和体积的测定。肺功能测定的是肺容积和流速,一般要求最大的吸气,然后,以最快最长的时间用力呼气,呼气时间至少6秒,至少3次结果可重复可靠。常规肺功能可得到容积-时间曲线和流速容量环,可以计算出FEV1和FVC,还有FEV1/FVC,PEFR。
【肺容量测定】
肺内气体的含量即为肺容量。在呼吸运动过程中,胸廓和肺发生不同程度的扩张和回缩,肺容量随进出肺的气体量而改变,据此可分为4种基础肺容积和4种基础肺容量。基础肺容积是在安静状态下一次呼吸所出现的呼吸气量变化,彼此互不重叠,包括以下4项。
1.潮气容积(tidal volume,VT)
平静呼吸时每次吸入或呼出的气量。
2.补吸气容积(inspiratory reserve volume,IRV)
平静吸气后能继续吸入的最大气量。
3.补呼气容积(expiratory reserve volume,ERV)
平静呼气后能继续呼出的最大气量。
4.残气容积(residual volume,RV)
补呼气后,肺内仍不能呼出的残留气量。
肺容量是由2个或2个以上的基础肺容积组成,包括以下4项。
1.深吸气量(inspiratory capacity,IC) 平静呼气后能吸入的最大气量,由VT+IRV组成。
2.肺活量(vital capacity,VC) 最大吸气后能呼出的最大气量,由IC+ERV组成。
3.功能残气量(functional residual capacity,FRC) 平静呼气后肺内所含有的气量,由ERV+RV组成。
4.肺总量(total lung capacity,TLC) 深吸气后肺内所含有的总气量,由VC+RV组成。
功能残气及残气容积的检查需以氦稀释法或体积描记法测定。用力肺活量指深吸气后用最大力量最快呼出的气量为用力肺活量。FEV1为深吸气后1秒内快速呼出的气量。FEV1/FVC(%)小于70%提示气道阻塞,见于哮喘。在肺量计深吸气后用最大力量最快呼出到残气位,将曲线描记为以流速为纵坐标,肺活量为横坐标的图形,即最大呼气流速—容量曲线(maximal expiratory flow-volume,MEFV)。
各种肺功能仪通常都预置了一些有代表性的预计值公式,根据被输入的受试者性别、年龄、身高、体重等参数,自动计算出预计值及实测值占预计值的百分比。在测定之前,要对仪器进行环境校准(温度、湿度、大气压)和流速容积校准。
现代肺功能仪多为测定效率高的流速仪法,所测流速对时间的积分即为容积,可直接测定的肺容量包括VT、IRV、ERV、IC、VC共5种,6岁以上小儿经配合训练后,可进行检查,获得相应肺容量结果。RV、FRC、TLC必须通过间接法测得,属间接测定的肺容量,通常首先测定FRC,再借助直接测定的肺容量换算得出其他指标。FRC常用测量方法有体积描记法及气体稀释法,后者又分为氦稀释法和氮冲洗法。
限制性通气障碍是由于肺间质的纤维化导致肺组织弹性变小,肺僵硬不易膨胀,故肺活量减少;另外,肺泡间隔增厚和肺泡腔炎症组织填充也可导致肺容量降低。限制性通气障碍还可见于胸壁疾病、神经肌肉疾病。TLC和RV在限制性通气障碍时减少。因为,ILD患者其肺的弹性回缩力增加,其TLC、FRC、RV均减少,其中TLC减少相对更明显。TLC减少是限制性肺通气功能障碍的金标准,对肺间质纤维化程度的判定具有一定作用[22]。ILD的VC呈显著的减少,FEV1/FVC增加,符合典型的限制性通气功能障碍。有研究认为,FEV1/FVC(%)的增加与ILD的死亡率呈一定的相关性。
TLC和RV在阻塞性疾病时如支气管哮喘、肺气肿时增加。FVC在限制性肺疾病通常是减少的,但也可能是由于阻塞性功能障碍时气体滞留和过度通气引起的减低,限制性的通气功能障碍除了影响FVC、也可为较低的流动参数。当气流速指数FEV1降至FVC减少的类似程度应该考虑限制障碍。当FEV1/FVC>85%时,观察到的气流下降是由于体积减少,而不是气流阻塞,应该考虑限制性的呼吸功能障碍的存在。
【肺通气功能测定】
通气功能包括静息通气量和用力通气量,测定方法上应用最多为最大呼气流量-容积(maximal expiratory flow-volume,MEFV)曲线,它是在深吸气末作最大用力呼气过程中,呼出气体流量随肺容量变化的关系曲线。MEFV是动态肺容量的测定,它所描记的是用力肺活量测定时的时间肺容量,即在高肺容量(TLC位)用力呼气,呼气流速的大小取决于肺泡的驱动压和气道的通畅情况,而气道的通畅情况又取决于气道和肺组织的结构、肺容积和气道内外的压力。MEFV曲线的形状和各参数值反映了用力呼气过程中呼气力量、胸肺弹力、肺容积、气道阻力对呼气流速的综合影响。因此,在受试者达到对测试操作理解和配合最佳的情况下,MEFV曲线应能很好地反映呼气气流受阻的情况,MEFV曲线及动态肺顺应性的监测被认为是发现ILD小气道病变较为有用的指标。主要肺功能参数如下[23]。
1.用力肺活量
用力肺活量又称时间肺活量,受试者在深吸气末(即TLC位),作最快速度和最大力量的呼气动作,所呼出气量为FVC。
2.FEV1
最大吸气到TLC后,用力快速呼气,在呼气的第1秒钟内呼出的气体容积为FEV1,FEV1占FVC的百分比为1秒率。FEV1测定的重复性好,正常人变异系数为3%~5%,它是敏感反映较大气道阻力的重要参数。
3.呼气峰流速(peak expiratory flow,PEF)
为MEFV测定过程中,用力呼气瞬间最大流速。PEF发生于FVC最初的1.0秒时限内,与呼气用力程度密切相关。PEF在呼气曲线上出现早,反映大气道通畅情况,为用力依赖的指标,虽与FEV1相关性好,但由于正常值范围大,重复性较差,不能单独用于哮喘诊断。由于个体差异较大,在确定正常参考值时,通常应用个人最佳值作为参考。
4.最大中期呼气流速(maximal midexpiratory flow rate,MMEF)
MMEF是指在FVC曲线上,用力呼出气量在25%~75%的平均流量。即把FVC四等分,呼气初始1/4与用力关系太密切,流速快不予考虑;呼气末端的1/4,因肺组织弹性减退,支气管内径缩小,呼气流速非常低,也不予考虑;最后剩下中间1/2即为MMEF,其大小等于中间1/2的容积除以中间1/2的时间。可较好反应小气道阻力的变化。
用力呼气流速(forced expiratory flow,FEF),从TLC位一次用力呼气至RV位过程中,描绘出肺容量及相应气流速度的曲线,以肺活量的75%(V75或FEF25)、50%(V50或FEF50)、25%(V25或FEF75)时的流量为定量指标。即FEF25、FEF50、FEF75,为呼出25%、50%、75%肺活量时的呼气流速,FEF25反映呼气早期流速,FEF50、FEF75反映呼气中后期流速,其临床意义与MMEF相似,反应有无小气道阻塞。如果FEV1、PEF、FEF25正常,FEF50、FEF75降低可用于对小气道阻塞性疾患的早期诊断,在无症状患者和(或)一个肺部检查正常、FEV1和PEFR正常的患者,FEF25~75可以减少25%或更多。FEV1、FEF25~75和PEFR阻塞性疾病患者中降低。年长儿闭塞性细支气管炎的肺功能通常提示阻塞性通气障碍,FEV1、FEV1/FVC下降,尤其表现为FEF25%、FEF75%的显著下降,见图3-8。典型患儿可下降至小于预计值的30%。病情严重的患儿肺容量可能会增加,由于闭塞性细支气管炎患儿存在气体滞留,相应的会有残气量上升[24]。
图3-8 移植后闭塞性细支气管炎肺功能图
男11岁,骨髓移植后3年主因咳喘1年半,咳嗽、胸闷1周入院。查体:呼吸费力,肺内可闻及湿啰音、喘鸣音。移植后1年肺功能肺通气功能正常(A),移植后3年肺功能示中重度混合性通气功能障碍(B),FEV1 29%(<60%),FEV1/FVC 53.2%(<70%)
维持正常呼吸的条件是要有足够的通气量,使空气能进入肺内并呼出(通气功能),同时吸入肺泡内的气体能与血液内气体进行有效交换(换气功能)。在此过程中任何一环节的异常均将影响正常的呼吸功能。通气功能障碍包括阻塞性与限制性两类。凡气道阻塞引起的通气功能障碍属于前者,由于肺扩张受限制引起的通气功能障碍属于后者,呼吸泵的异常也可引起通气功能障碍。
在年长儿,通过最大呼气流量-容积曲线的检查,可对呼吸梗阻的部位和程度做出明确诊断,并与限制性通气障碍鉴别。
【肺弥散功能测定】
肺内气体弥散主要包括氧气和二氧化碳的弥散。肺内气体通过气相弥散、膜相弥散和血相弥散这3个连续不断的步骤完成气体交换,其中膜相弥散是影响弥散量的主要因素。弥散量的概念是当肺泡膜两侧某气体分压差为1mmHg时,在单位时间内(1分钟)由肺泡经呼吸膜到达红细胞的气体量(ml)为该气体的弥散量(diffusing capacity,DL)。由于二氧化碳的弥散率为氧的20倍,因此,临床所言的弥散功能主要指氧的弥散量。但临床检测反映呼吸膜弥散功能时,常用CO弥散量检测法来反映呼吸膜的扩散特性,用CO弥散量反映呼吸膜的特性较O2更精确。这是由于相比于O2而言,CO与血红蛋白的亲和力极大,CO通过扩散膜进入红细胞后,与血红蛋白紧密结合,从而使得血浆中的PCO基本不升高,到血液离开肺毛细血管时(0.75秒后),血液中PCO仍几乎为零,因此,扩散膜两侧的分压差可被视为一个衡量(等于肺泡内的压力),血液流经肺血管的整个过程中,扩散速率得以维持。因此,CO扩散速率与肺血流量无直接关联,仅受到扩散膜的限制。应用CO进行肺弥散功能检测的方法很多,常用测定CO弥散量的方法包括一口气呼吸法和重复呼吸法[25]。
1.一口气法
受试者呼气至残气位,继之吸入含有0.3%CO、10%He、20%O2及N2的混合气体,待受试者吸气至肺总量位,屏气10秒后呼气。在呼气过程中,气体中水蒸气被吸收,连续测定CO及He浓度,然后通过公式计算出屏气阶段的CO弥散量。
2.重复呼吸法
受试者呼气至残气位后,自储存袋内重复呼吸含有0.3%CO、10%He、20%O2及N2平衡的混合气体,共30~60秒,储存袋内气体量调节至与受试者肺泡气量相等,呼吸频率30次/分,以保证储存袋内气体能与肺泡气体充分混合。呼吸深度与肺活量相等,故每次吸气时均能将袋内气体全部吸入。在不同时间测定储存袋内CO浓度,最终根据公示计算出CO弥散量(DLCO)。
肺膜弥散功能测定是近年研究的一种测定肺弥散能力的一种新技术。可用于间质性肺疾病的病情严重程度的评估。其原理是肺内气体弥散在3个水平进行,肺泡内气体弥散、气体通过肺泡毛细血管膜的弥散和气体与血红蛋白的结合,以后两者较为重要。肺泡毛细血管破坏导致气体交换面积减小,V/Q比例失调,可导致气体交换障碍,肺泡隔增厚可使弥散距离增加。肺弥散量仅反映肺总的弥散能力并不能反映弥散过程中异常的环节,只有测定肺膜弥散量及肺毛细血管血量等肺弥散量各成分才能反映弥散过程中的不同层面受累。某些ILD如肺间质纤维化等病变在早期其他肺功能尚属正常时即出现肺弥散量减低、通过膜弥散测定,能阐明肺弥散功能障碍发生的病理生理机制。
肺膜弥散功能测定主要应用于ILD的早期诊断。在经典的报告44例呼吸困难,胸片正常但活检证实的弥漫性实质性肺疾病(diffuse parenchymal lung disease,DPLD),DLCO下降73%,VC的低57%和TLC下降16%。同样,3例有呼吸道症状,开胸肺活检证实DPLD,HRCT表现正常而肺功能检查显示异常(平均FVC,72.1%的预测值;平均DLCO/肺泡体积,72.2%预测值)。因此,在有症状的患者应及时行肺功能,并进行适当时进一步评价。但是,肺功能检查在组织学和影像学的异常时可以正常。也就是说临床或影像学异常的患者,肺功能正常不能排除间质性肺疾病的诊断。
Jezek和他的同事通过研究了56例IPF证实FVC和DLCO降低与存活率降低有关。
综上所述,肺功能测定包括吸气时流量和体积的测定,慢性肺疾病的儿童也可以通过比较所得结果与先前访问测量值比较来监测病情。肺功能测定的解释取决于所影响的那些参数。一般来讲,阻塞性疾病影响流体指数,限制性疾病影响体积指数。阻塞性疾病患者中FEV1、FEF 25%~75%和PEFR降低。FEF 25%~75%的减少可以直观地注意到流量-容积的曲线的凹陷。在阻塞性肺疾患,最大呼气流速值下降,呼气曲线的中部呈凹形,FEF25和FEF50下降;限制性肺疾患时,曲线图形变窄,呼气肺容量变小,呼气曲线无凹陷。
肺功能结合临床、影像学和组织学的特点可协助间质性肺疾病的准确诊断。肺功能并不是特异性的检查,不能明确DPLD/ILD的类型,但有助于临床诊断[26]。在临床症状存在的情况下,肺功能可协助早期诊断间质性肺疾病。
(刘秀云 江载芳)
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