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1、常规肺功能测定,中山医院呼吸病研究所 蔡映云,概述(1),呼吸防御肺的功能代谢免疫肺功能测定是建立在临床生理学基础上的呼吸功能的测定,概述(2),呼吸过程：是由呼吸系统、循环系统及血液密切配合完成外呼吸：为肺功能测定研究对象 通气功能 换气功能内呼吸：组织细胞呼吸,肺功能测定的目的(1),探讨疾病的发病机制了解胸部或胸外疾患所引起的肺功能损害的性质和程度协助疾病的诊断胸部或胸外疾患治疗的疗效评估,肺功能测定的目的(2),分娩或手术的安全性评价以及术后肺功能预测指导疾病的康复重症抢救的监测劳动力鉴定,肺功能测定的内容,肺容量通气功能换气功能通气动力机制动脉血气分析,肺容量(1),基础肺容积(ba
2、sal lung volume)不能再分割的容量潮气量(tidal volume，VT)补吸气量(inspiratory reserve volume，IRV)补呼气量(expiratory reserve volume，ERV)残气量(residal volume，RV),肺容量(2),基础肺容量(basal lung capacity)可再分割的容量深吸气量(inspiratory capacity，IC)肺活量(vital capacity，VC)功能残气量(functional residual capacity，FRC)肺总量(total lung capacity，TLC),肺容量
3、的测定方法,潮气量 补吸气量直接测量的参数 补呼气量 深吸气量 肺活量测量方法-肺量计,肺容量的测定方法,残气量间接测量的参数 功能残气量 肺总量 稀释平衡法测量方法 氮清洗法 体容积描记法,一期肺活量和分期肺活量,一期肺活量 深吸气末用力呼出的气量分期肺活量 深吸气量与补呼气量的总和临床应用 正常人两者相同 阻塞性肺病前者低于后者,Copd患者,肺容量测定的临床意义,影响肺容量的因素 年龄 性别 身高 体重根据年龄、性别、身高、体重计算预计值，测定值高于或低于预测值20为异常,肺容量测定的临床意义,影响深吸气量因素胸廓畸形胸水气胸胸膜肥厚肺纤维化呼吸肌无力、体力衰竭,肺容量测定的临床意义,影
4、响补呼气量因素 肥胖 妊娠 腹水 巨大腹腔肿瘤,通气功能,分钟静息通气量肺泡通气量最大通气量用力肺活量,通气功能分钟静息通气量(expiratory minute ventilation),测定方法肺量计法开放通路测定法,分钟静息通气量的临床意义,是呼吸频率及静息潮气量乘积与年龄、性别、身高、体重有关正常人婴儿浅而快成人经常参加体育活动者深而慢疾病时限制性肺病患者浅而快阻塞性肺病患者深而慢,通气功能肺泡通气量,指每分钟进入呼吸性细支气管及肺泡的气量 解剖无效腔 生理无效腔 肺泡无效腔,通气功能肺泡通气量(alveolar ventilation),测定方法 死 腔肺泡气PCO2混合呼出气PCO
5、2潮气量肺泡气PCO2吸入气PCO2肺泡气PCO2=PaCO2吸入气PCO2=0肺泡通气量=潮气量(1死腔量/潮气量)呼吸频率,肺泡通气量的临床意义,肺泡通气量是真正有效的通气量肺泡通气量降低的后果PACO2+PAO2 当分钟通气量不变时 深慢呼吸的肺泡通气量浅快呼吸时,通气功能最大通气量(maximal ventilatory volume),MVV=15秒内最大潮气量、最快呼吸频率的通气量4影响因素肺容量气道阻力肺胸顺应性呼吸肌力量,通气功能最大通气量(maximal ventilatory volume),正常人阻塞性限制性,通气功能最大通气量(maximal ventilatory v
6、olume),阻塞性与限制性通气障碍的鉴别 最大通气量占预计值百分比 气速指数=肺活量占预计值百分比 正常人=1 阻塞性通气障碍1,通气功能用力肺活量(forced vital capacity),吸足气后用最大力量以最快速度所能呼出的最大气量VolumeAABFEV1BACFEV2C ADFEV3D 0 S1 S2 S3 Time,通气功能用力肺活量(forced vital capacity),最大呼气中段流速(MMEF)容量(升)A MMEF=AB/CDB C D时间(秒),用力肺活量的临床意义,正常人呼气通畅，图迹陡直阻塞性呼气困难，图迹平坦正常人FVC=VC阻塞性FVCVC FEV1
7、/FVC FEV1 阻塞性 限制性 支气管扩张试验,换气功能,弥散功能吸入气分布肺血流分布通气和血流比例(V/Q),换气功能弥散功能,弥散：气体通过肺泡毛细血管膜 从高分压向低分压运动的物 理现象弥散量：肺泡毛细血管膜两侧气体分 压差为1mmHg时每分钟通过 的气体量,换气功能弥散功能,测定测定O2弥散量有困难，常测定CO弥散量，再换算为O2弥散量测定方法一口气法重复呼吸法稳态法,弥散功能的临床意义(1),影响弥散量的因素 弥散面积、距离肺气肿、肺纤维化、矽肺及肺水肿 肺血流量、血球压积和血红蛋白浓度肺郁血、红细胞增多症弥散量贫血弥散量通气/血流比例失调弥散面积 弥散量,弥散功能的临床意义(2
8、),不同气体的弥散系数不同 弥散量与气体分子量平方根成反比，与溶解度 成正比 尽管CO2的分子量大于O2，但溶解度明显高于O2，故CO2的弥散量O2的弥散量（20倍）弥散量与弥散膜两侧气体分压差有关FiO2PAO2 弥散量增加,换气功能吸入气分布测定方法,一口气法氮冲洗法放射性气溶胶通气显象,换气功能吸入气分布测定方法,一口气法 吸纯氧到肺总量，缓慢呼气至残气位，测量呼出气容量和氮浓度。呼气相氮浓度上升的坡度反映吸气分布情况,换气功能吸入气分布测定方法,氮冲洗法 通过单向活瓣吸氧清洗肺泡中氮气，7分钟时用力呼气，测定呼气末残余氮浓度。当吸入气分布均匀，纯氧清洗肺泡中氮气比较彻底，呼出气中氮气浓
9、度很低。,换气功能吸入气分布测定方法,放射性气溶胶通气显象 吸入放射性锝标记的气溶胶，由于气溶胶沉积到肺泡和气道，记录肺野各部分放射性即可显示吸入气分布情况。意义：正常人存在吸入气分布不完全均匀病人气道阻力不同，肺组织顺应 性不同，吸入气分布更不均匀,换气功能肺血流分布测定方法,通过核素显象测定。经静脉注入锝标记的巨聚颗粒人白蛋白，白蛋白可栓塞在肺毛细血管中，用照相机测定肺部不同部位核素的放射性活性即可显示肺血流的分布,换气功能肺血流分布临床意义,正常人受体位、重力的影响疾病状态肺气肿肺栓塞肺血流充盈缺损通气显象无缺损,换气功能通气和血流比例测定方法,直接测量法：6种不同溶解系数的气体与生理盐
10、水平衡后 静脉滴注入体内，测定动脉和呼出气中上述 6种气体的含量，通过公式计算通气/血流比 例优点：较精确缺点：操作复杂，仪器要求高，费时,换气功能通气和血流比例测定方法,间接测量法测定死腔和分流量死腔肺泡气PCO2混合呼出气PCO2潮气量肺泡气PCO2吸入气PCO2肺泡气PCO2=PaCO2吸入气PCO2=0,换气功能通气和血流比例测定方法,间接测量法动静脉分流量的测定：患者通过单向活瓣吸入纯氧20分钟，然后测动脉血气，依据公式计算动静脉分流量0.0031PA-aO2(动脉-混合静脉血氧含量差)0.0031 PA-aO2,换气功能通气和血流比例测定方法,间接测量法动静脉分流量的测定：PA-a
11、DO2=PAO2-PaO2肺泡氧分压=大气压水蒸汽分压肺泡气PCO2PaO2可直接测定动脉-混合静脉血氧含量差=5,换气功能通气和血流比例临床意义,有效的气体交换取决于通气与血流在数量上的协调正常人 肺泡通气量4L/min肺血流量5L/min通气/血流比例=0.8疾病状态通气或血流单项指标异常时，机体通过代偿调节，可基本保持通气/血流比例正常,通气和血流比例失调的代偿,疾病状态 气道阻塞或肺顺应性局部通气不足小血管收缩，毛细血管血流量降低,换气功能通气和血流比例失调的临床意义,通气/血流比例失调对动脉血气的影响 通气不足肺泡低氧血症，CO2潴留 通气过度肺泡高氧血症，低CO2(通气过度肺泡的氧
12、分压可提高，但肺毛细血管氧含量因Hb携带氧能力的限制增加不多，因此不能完全代偿通气不足肺泡的低氧血症。而通气过度肺泡能代偿通气不足肺泡的高碳酸血症),换气功能通气和血流比例失调的临床意义,通气/血流比例失调主要影响动脉血氧分压，对CO2分压影响不大,换气功能通气和血流比例失调的临床意义,通气/血流(V/Q)比例失调典型病例 肺梗塞局部血流阻塞，V/Q无穷大，死腔 肺不张局部气道阻塞，V/Q为零，静脉血分流量,通气动力机制,通气动力机制又称呼吸动力机制主要研究肺通气的动力肺通气的阻力通气 外环境与肺泡之间的气体交换 需产生肺泡和外环境之间的压力差 由呼吸中枢、神经传导、呼吸肌和呼吸器官 参与,影
13、响通气动力的疾病,呼吸中枢脑炎、脑外伤、脑血管意 外、脑水肿、麻醉药过量神经肌肉传导膈神经损伤、运动神经原 病变、格林巴利综合征呼吸肌重症肌无力、进行性肌营 养不良症、低钾血症,通气动力测定,呼吸中枢的反应性高CO2反应性低氧反应性呼吸肌功能的测定最大口腔吸气压(MIP)最大口腔呼气压(MEP)经膈压,通气阻力,部位分类气道阻力肺组织阻力胸廓阻力物理特性分类弹性阻力 肺顺应性 胸廓顺应性 呼吸系统总顺应性非弹性阻力粘性阻力惯性阻力,弹性阻力,弹性阻力吸气时必须克服的肺和胸廓 容积变化所产生的弹性回缩力可用顺应性表示,弹性阻力,弹性阻力常用顺应性表示顺应性是单位压力变化所引起的容量改变肺顺应性肺
14、容量改变(V)/经肺压经肺压是胸腔内压与肺泡内压之差胸壁顺应性肺容量改变(V)/经胸壁压经胸壁压是胸腔内压与体表压之差胸廓总顺应性肺容量改变(V)/经胸廓压经胸廓压经肺压经胸壁压,非弹性阻力,粘性阻力维持气体流动所需克服阻力 包括：气道粘性阻力 肺组织粘性阻力惯性阻力引起气流加速度所克服的阻力,通气阻力,平静呼吸时的阻力弹性阻力 非弹性阻力 惯性阻力粘性阻力 100 70 0 30 肺脏 气道 1/5 4/5,气 道 阻 力(层流),8lP=V r4为气体粘度系数l为管道长度为圆周率r为半径V为流速,气 道 阻 力(涡流),KlP=V2 r2K为常数 为气体质量l为管道长度 为圆周率r为半径
15、V为流速,涡 流 系 数(RN),2 VRN=rRN2000形成涡流,小气道阻力,小气道是指直径小于2mm的气道。小气道的口径虽然较小，但数量很多，因此总的横截面积远大于大气道，故小气道的阻力只占总气道阻力的一小部分，用常规肺功能检查不易检出小气道阻塞。,闭合气量测定,N2HeCV/VC%CC/TLC%,动脉血气分析,为什么要测量动脉血气 不同部位动脉血气的结果是相同的，而不同部位静脉血气可以不同。测量指标pH、PaO2、PaCO2SaO2、CaO2、T-CO2SB、AB、BB、BE,动脉血氧含量(arterial content of O2,CaO2),CaO2指每100ml血液中所携带氧的
16、毫升数包括物理溶解的氧与血红蛋白结合的氧量CaO2=0.00315PaO2+1.39 SaO2 Hb氧的溶解系数是指100ml血液中每1mmHg氧分压有0.00315ml物理溶解状态的氧氧的溶解系数为0.00315ml/mmhg/100ml正常人100ml动脉血物理溶解氧大约为0.3ml,动脉血氧含量,氧气在血液中运输的主要形式是与血红蛋白结合的氧结合的氧量与血红蛋白含量、SaO2有关1.39是1g血红蛋白在100氧饱和状态下所能结合氧的毫升数（理论值）实际测量血红蛋白结合氧能力为1.34ml/g原因变性血红蛋白的存在,动脉血氧含量,在SaO2为95，Hb为15.5g状态下 正常人动脉血红蛋白
17、结合氧量为1.34(ml/g)9515.5g=19.7ml/100ml 血氧含量为19.7ml/100ml+0.3ml/100ml=20ml/100ml,动脉血氧含量,在大气压下呼吸空气时物理溶解氧量(0.3ml)明显低于血红蛋白结合氧量(19.7ml)物理溶解氧量与血氧分压成正比1个大气压下空气中物理溶解氧量约0.3ml/100ml血3个大气压纯氧下物理溶解氧量约6ml/100ml血(可满足机体对氧需求),动脉血氧分压,大气压=PN2+PO2+PCO2+P其他气体血氧分压为氧气所占的部分压力，即溶解状态的氧所占的压力平原正常值95100mmHg（年轻人）高原大气压PaO2,动脉血氧分压,氧气
18、在体内运输的途径大气肺泡 肺泡毛细血管左心和动脉系统 组织、器官 静脉PAO2=PIO2-1.25PACO2PACO2=0.863VCO2 VAPA-aDO2 受弥散、通气血流比例和静脉血分流的影响正常人呼吸空气时PA-aDO2为515mmHg病理情况下PA-aDO2可明显增大,动脉血氧分压,PaO2与吸入气氧分压、通气功能、换气功能及机体氧耗量有关空气、肺泡、动脉血和混合静脉血氧和二氧化碳分压的比较（mmHg)空气 肺泡 动脉血 混合静脉血PO2150 102 9340PCO20.340 4046,动脉血氧饱和度(arterial saturation of Hb with O2,SaO2)
19、,SaO2是血红蛋白与氧结合的程度 即氧合血红蛋白占总血红蛋白的百分比SaO2=HbO2/(HbO2+Hb)100正常值为9598,血红蛋白氧离解曲线,血红蛋白氧离解曲线,曲线右移曲线左移影响因素PaCO2 pH 体温 2,3-DPG,血浆CO2总量(total plasma CO2 content,T-CO2),T-CO2指存在于血浆的一切形式的CO2的总量包括物理溶解的二氧化碳与蛋白质氨基结合HCO3、CO32、H2CO3HCO3是血浆中CO2运输的主要形式，占95其次为物理溶解的CO2 H2CO3量为前者的1/800 CO32含量极少，可忽略不计,血浆CO2总量,动脉血浆中各种形式CO2
20、的含量（mmol/L)H2CO3 0.0017 CO320.03氨基甲酰CO20.17 HCO324溶解的CO21.20,动脉血CO2分压,CO2分压是血液中溶解状态的CO2所占的压力CO2排出途径体内产生的CO2 经静脉血 右心 肺血管 肺泡 经呼气 排出体外VCO2恒定时，PACO2与肺泡通气量成反比PaCO2的正常值35-45mmhgPaCO2增高，通气不足PaCO2降低,通气过度,动脉血CO2分压二氧化碳离解曲线,血浆碳酸氢盐(standard bicarbonate,SBactual bicarbonate,AB),SB血液在37、血红蛋白充分氧合及PCO240mmHg条件下，血浆的
21、HCO3含量去除呼吸因素影响，能反映代谢性酸碱平衡情况正常值2227mmol/L平均 24mmol/L,血浆碳酸氢盐,AB在实际PCO2及血氧饱和度情况下，血浆所含的HCO3含量受呼吸、代谢因素的双重影响正常值2227mmol/L平均 24mmol/L,pH,pH值是血液酸碱度的指标pHlgH+pH6.1+lg(HCO3-/0.03PCO2)正常值7.357.45pH变化的临床意义,酸碱平衡调节的机制 细胞内外离子交换 血液的缓冲系统 肺脏、肾脏的调节,缓冲碱(buffer base,BB),BB是血液中具有缓冲能力的负离子的总和正常值4555mmol/L(平均50mmol/L)全血缓冲碱的组
22、成血浆HCO3 35红细胞HCO3 18氧合和还原血红蛋白 35血浆蛋白7有机、无机磷酸盐5,碱剩余(buffer excess,BE),BE是在37、血红蛋白充分氧合、PCO240mmHg条件下，将1升全血的pH滴定到7.40所需的酸或碱量正常值23mmol/L能反映血液缓冲碱的变化，指导临床补酸或碱量补酸(碱)mmol量=0.3BE体重(kg)先补1/31/2，然后依据血气结果决定再次补充量,血气分析标本的采集和保存,消毒空针、肝素穿刺部位、消毒、采血、隔绝空气动脉血的判断填写申请单(注明各种治疗参数)T（）、Hb、FiO2、吸氧方法、呼吸机工作参数酸、碱使用情况立即送检、否则低温保存,肺
23、功能测定的临床应用,肺功能指标测量结果的影响因素年龄、身高和性别种族、职业、营养和生活环境不同的仪器正确使用肺功能各指标预计值,肺功能测定的临床应用,通气功能障碍的分型阻塞性COPD、支气管哮喘限制性胸廓畸形、胸膜肥厚弥漫性肺间质纤维化混合性支气管内膜结核结核性胸膜炎胸廓畸形慢支,肺功能测定的临床应用通气功能障碍的肺功能变化,肺容量指标阻塞性限制性混合性VCN或 FRC 不一TLCN或 不一RV/TLC N或 不一,肺功能测定的临床应用通气功能障碍的肺功能变化,通气指标阻塞性限制性混合性FVCN或 FEV1 FEV1/FVC N或 MMEF MVV,肺功能测定的临床应用换气功能障碍的原因,V/
24、Q比例失调死腔通气静脉血掺杂静脉血分流肺血流通过无通气功能肺泡弥散功能障碍,肺功能测定的临床应用气道阻塞性改变的可逆性,测量值FEV1PEF改善率为(吸药后值吸药前值)100%1/2(吸药前值吸药后值)可逆试验阳性 支气管哮喘,肺功能测定的临床应用,支气管哮喘的肺功能特点气道阻塞的可逆性较大肺功能昼夜波动明显气道高反应增高弥散功能正常,肺功能测定的临床应用,阻塞性肺气肿的肺功能特点RV、TLC、RV/TLC FEV1/FVC、FEV1 气体分布不均弥散功能减退,动脉血气分析结果的分析和临床意义,低氧血症(定义、分级)轻度PaO2 6080mmHg中度PaO2 4059mmHg重度PaO2 40
25、mmHg,动脉血气分析结果的分析和临床意义,低氧血症的原因吸入气氧分压低肺泡通气不足机体耗氧量增高弥散功能障碍通气血流比例失调静脉血分流,动脉血气分析结果的分析和临床意义,高碳酸血症原因(肺泡通气不足所致)原发性通气动力不足 呼吸性酸中毒 通气阻力增高 CO2产生过度继发性代谢性碱中毒的代偿,动脉血气分析结果的分析和临床意义,低碳酸血症原因(肺泡通气过度)原发性 呼吸性碱中毒发热、弥漫性肺间质纤化 左心衰竭、癔症中枢性神经系统疾患继发性 代谢性酸中毒的代偿,动脉血气分析结果的分析和临床意义,呼吸衰竭的定义呼吸衰竭的病理生理分类、PaO2 PaCO2 A-aDO2通气功能衰竭 N换气功能衰竭 N或 混合性功能衰竭,单纯性酸碱紊乱的动脉血气改变,
