4肺容量资料

4肺容量资料 第四章 肺容量检查 广州呼吸疾病研究所 李靖 一(定义 肺容量:根据肺和胸廓扩张和回缩的程度，肺内容纳的气量产生相应的改变，可分为四种基础容积和四种容量。 潮气容积(Tidal volume ，V):平静呼吸时，每次吸入或呼出的气量。 T 补吸气容积(Inspiratory reserve volume，IRV):平静吸气后所能吸入的最大气量。 补呼气容积(Expiratory reserve volume，ERV):平静呼气后能继续呼出的最大 气量。 残气容积(Residual volume，RV):补呼 气后，肺内不能呼出的留气量。 以上四种为基础容积，彼此互不重叠。 深吸气量(Inspiratory capacity，IC):图1.分次肺容积和肺活量 平静呼气后能吸入的最大气量。IC=V+IRC T 功能残气量(Functional residual capacity，FRC):平静呼气后肺内所含有的气量。FRC=ERV+RV 肺活量(Vital capacity，VC):最大吸气后能呼出的最大气量。VC=IRV+V+ERV，或VC=IC+ERV T 肺总量(Total lung capacity，TLC):深吸气后肺内所含有的总气量。TLC=IRV+V+ERV+RV，T或TLC=IC+FRC，或TLC=VC+RV 以上四种容量是由二个或二个以上的基础容积组成(图1.) 二.测定方法 (一)潮气容积、深吸气量、补呼气容积和肺活量可用肺量计直接测定。常用的为容量置换装置为主的如水封式、滚筒密封式或楔形的肺活量计。古典的水封式肺量经长期应用，仍为一精确的容量测定仪。近年来经过改进干式的滚筒密封式肺活量仪，其输出电偶直接联向记录仪，更为精确。 肺量计筒置于中位。受检者取坐立位，加鼻夹、含咬嘴，与肺量计相联，平静呼吸5次后测定肺活量。肺活量测定方法可分为一次法和分次法两种:平静呼气末作最大吸气后进行最大缓慢呼气至RV位称一次吸气肺活量。将分别测定的深吸气量和补呼气容积相加称为分次肺活量(如图2)。 17 重复测定3次，测得值的差值应<5%。此得气量均须以人体体温、大气压、水蒸气饱和状态(body temperature pressure saturated，BTPS)校正。肺活量的测定法，我国、北美与英国常用慢呼气肺活量，欧洲大陆喜用吸气肺活量。 (二)功能残气量、残气容积和肺总量为静态肺容量，其组成部分均含有无法用肺量计直接测得的残气容积，目前沿用气体稀释法的原理及体积描记法。 1.气体稀释法 (1)原理 不论密闭式或开放式气体稀释法均来源于质量守恒定律。某一已知浓度的指示气体被另一未知容量的气体所稀释，通过测定己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:C?V=C?V，C、C为起始与终末指示气体的浓度，V、V为起始与终末含有指示气体的容积。在11221212 具体应用同时需严格注意指示气体的选择，必须是机体不产生或不代谢的气体、不被肺运输或被仪器所泄漏的又是易于测定的气体。氦与氮两种气体能达到上述要求被作为理想的指示气体应用于静态肺容量的测定。 (2)测定方法 ?密闭式氦稀释法——重复呼吸法 预热热导式氦分析仪，更换硅胶及钠石灰吸收器，以空气与He浓度10%的氦—空气混合气作二点定标。肺量仪筒先以空气冲洗二三次后灌入定量氦—空气混合气，纯氧自动补偿仪的准备。 肺量仪三向阀通向室内空气。受检者取坐位，加鼻夹、含咬嘴待呼吸平衡后于平静呼吸末，三向阀转向肺量仪开始测定。重复呼吸期间根据氧消量，自动补偿适量纯氧保持呼吸基线水平状态。持续7至10min，氦浓度保持不变达1min时，位于平静呼气末可终止测定。令受试者于坐位进行两次吸气肺活量为计算肺总量用。间隔20min后重复7次，两次容量差异〈5%。 计算方法: (氦初始读数–终末读数)×(筒内容量+仪器死腔量) FRC = 氦终末读数 ?密闭式氦稀释法——一口气法 通常用于弥散功能一次呼吸法测定过程中肺总量的副检测。以氦10%、CO0(3%与空气混合气为指示气体，由RV位进行快速吸气肺活量达TLC位后屏气10秒钟，由呼出肺泡气中氦浓度计算获得TLC和RC。 ?密闭式氮稀释法——重复呼吸法 肺量计用空气充分冲洗后充入纯氧5000ml。受检者取坐位，加鼻夹、含咬嘴待呼吸平稳后，于平静呼气末与肺量计接通，重复呼吸7min，使肺量计内的氧浓度与肺内氮达到平衡。取肺量计中的气样测定氮的浓度，按下列公式计算出功能残气量。 C(V-V)-(V+V) N2终O2始O2体耗O2体排O2终 FRC= , V 计腔 79(1-CN2终 18 其中V始=5000ml V体排=80ml O2O2 ?开放式氮稀释法——重复呼吸法 五向阀各与氧气供给装置、Donglas储气囊、肺泡气采样瓶、肺量计相接。先用氧气将Donglas囊，肺泡气采样瓶和所有通路充分冲洗，使其中的氮气洗净，再将Donglas囊内气体吸尽并预热氮分析仪。 受检者取坐位，加鼻夹、含咬嘴，呼吸平静后五向阀转向肺量仪。待平静呼气基线平稳后，平静呼气末将五向阀转向氧供给装置。此时受检者开始吸入纯氧，呼出气储于Donglas囊内。如此吸氧7min，肺内氮不断被冲洗排入Donglas囊，于平静呼气末将五向阀转向肺泡气采样瓶，令受检者作一次最大深呼气储入采样瓶后测定终止。用氮气分析仪测定Donglas氏囊内气体氮浓度和肺泡气氮浓度。间隔20—30min后可重复测定。 计算方法: (FRC = V+V)(C-C)-V EDSFSTIS C-C AIAF V=吸氧7min后Donglas囊内储气量 E V=仪器死腔量(包含通道，五向阀与咬嘴) DS C=Donglas囊内气体含氮浓度(%) F C=氧气筒内含氮浓度(%) S 1/2 V=测定期间体内排出的N量(ml) V=(0.1209 t-0.0665)(W/70) TIS2TIS C=吸氧前肺泡气N浓度为79%或80%(非禁食者) AI2 C=吸氧7min后肺泡气N浓度(%) AF2 ?开放式N稀释法——一口气法 2 通常用于闭合容积测定过程中肺总量的副检测。 2.人体体积描记仪 (1)原理 根据波义耳定律气体的温度和质量均恒定时，其容积和压力成反比关系，即: P?V=K 或 P=K/V 式中P代气体压力，V代表气体容积，K代表测定条件下的测定常数。 19 波义耳定律也可以理解为在气体温度和质量均恒定时，气体的压力和容积如发生变化，则变 化前的压力(P)和容积(V)的乘积等于变化后11 的压力(P)和容积(V)的乘积。即:P?V=P?V 221122 体描仪有三种基本类型:压力型、容积型和 流量型，目前所应用的体描仪在测定胸腔气容积 方向多用的是压力型体描仪。故主要介绍压力型 体描仪的测定原理。 在平静呼吸末，胸腔内肺泡压等于大气压 (P)，胸廓内空气容积为“平静呼气末胸腔气容B 积”(Vtg)，即功能残气。这时，如果阻断气道出 口处，在保持会厌开放的情况下，进行呼吸动作， 胸腔内空气容积和肺泡压随呼吸动作而发生周期 性变化。在吸气相时，胸廓内空气容积增加(ΔV)，而肺泡压减少(ΔP)。根据波义耳定律: AA P?Vtg=(P-ΔP)?(Vtg+ΔV) BBAA 经演算 ΔVA Vtg=(P-ΔP)? BAΔP A 在实际测定时，阻断气道后是以浅快方式呼吸，因此胸廓内容积变化小，肺泡压变化也小， ΔP与P相比，可以忽略不计，对测定结果的准确性影响不大。因此: AB Vtg=P?ΔV/ΔP BA A 呼吸时，空气进入气道和肺泡后，即被水蒸气所饱和，其饱和水蒸气分压值不受大气压的影 响。而受温度的影响，在正常体温下(37C)，肺内水蒸气分压(P)为6.28Kpa(47mmHg)。因H2O 此在计算肺泡压时要减去水蒸气分压，则上式变为: Vtg=(P-6.28)?ΔV / ΔP (1) BAA 从式(1)中可看出，只要能测出ΔV和ΔP，并根据当时的大气压，就可以计算出平静呼AA 气末胸腔内气量，即功能残气量(FRC)。 ?测定ΔV A 压力型体描仪的密闭仓连有一个非常灵敏的压力传感器，测定中用它感受仓内容积变 化而引 起的仓内压力的变化。由于容积的改变和压力改变成线性关系，因此ΔV和ΔP之比为一常数 C，即:C=ΔV/ΔP (2) 当受试者在仓内进行测定，关闭气道口后继续呼吸时，胸廓内空气容积变化为ΔV，引起仓内A容积变化为ΔV和压力变化为ΔP，故其容积压力常数为C，则C=ΔV/ΔP subsubA 即ΔV=C?ΔP (3) Asub 而密闭仓定标和推算后得出C=C?(V-W/1.07) subboxbox V (4) box 20 其中C是密闭仓本身的容积压力常数,V为仓的容积,W为受试者的体重,人体比重平均为1.07,boxbox把式(4)代入式(3)得ΔV=ΔP?C?(V-W/1.07) Aboxbox V (5) box? 测定ΔP A 测定时受试者通过仓内的呼吸流量描记仪呼吸。该描记仪的远端有一个电动阀门，在受试者平 静呼气末，由测试者启动关闭阀门，阻断气道气流，并且口腔压和肺泡压相等，因此可以取口腔压 的变化(ΔP)代表肺泡压(ΔP)的变化。这口腔压的变化是通过与呼吸流量描记仪相连的另一个mA 压力传感器直接测定，即 ΔP=ΔP (6) Am ? 测定平静呼气末胸腔量容积公式的进一步演算 将式(5)、(6)代入式(1)得 V=(P-6.28)?ΔP?C?(V-W/1.07) (7) tgBboxbox ΔP V mbox 若把ΔP和ΔP分别引入到X-Y座标的X轴和Y轴，便m 可以得到一个几乎近似一直线的封闭窄环(图3)，其长轴和X轴之间的夹角为, 角，则可以得出 ΔP =K? 1 (8) 图3. TGV测定 ΔP tan, m K为定标后的常数，再将式(8)代入式(7)得: V=(P-6.28)?C?K 1 ?(V-W/1.07) tgBboxbox tan, V (9) box 又因为C和K都是定标后得的常数,可以及K代表得 boxT K=C?K (10) Tbox 将式(10)代入式(9)得 V=K?(P-6.28)? 1 ?(V-W/1.07) tgTBbox tan, V (11) box 测定前需做好各项定标工作,并了解当时大气压(P)和受试者的体重(W),测定后测出口腔压__B仓压关系曲线之长轴与X轴之间的夹角(,),并算出tan,,就可以计算出平静呼气末胸腔气容积,即功 能残气。式中测定仓的容积(V)由厂家提供。现代产品多采用电子计算机自动采集数据，计算并box 打印出测定结果。 (2)测定方法 ?定标 每测试日，应按机器的说明书的要求做好仓压传感器、口腔压传感器和呼吸流量描记 仪的定标工作，以及它们在记录仪或显示器上的振幅。此外还要检查体描仪的密闭性，定标工 作的质量将影响测定结果的准确性。 21 ?测定 测定前要做好受试者的指导工作，说明测定过程。受试者进入测定仓坐定后，调好呼吸流量描记仪的高度，以便使受试者保持坐直，并保持头颈部的直立位，不可前倾或后仰。带上鼻夹，令其用双手分别按住两颊部，并关好仓门。让受试者尽可能地放松呼吸，这样容易使平静呼气末正好是在功能残气位，在呼气末令受试者做浅快呼吸，频率为1—2H，流量不超过2L/S?Z 0.5—1.0L/s为好。分别录下三个流量一仓压关系曲线。在浅快呼吸的呼气末，关闭气道口阀门，并鼓励受试者继续保持浅快呼吸，录下三个口腔压一仓压关系曲线。打开气道阀门，立即进行肺活量测定，先测定深吸气量，然后测定呼气肺活量，用于进一步计算肺总量和残气容积。 重复测定步骤3次，打开仓门，让受试者出来。 ?计算 用体描仪测定胸腔气容积时，绝大多数都可以得到满意的口腔压一仓压关系曲线。该曲线呈窄扁的闭合曲线。画一直线通过曲线的两端，该直线和水平轴的夹角极为,角，可用3次测得的а角的平均值带入公式中计算出平静呼气末胸腔气容积。也有先用3个,角分别计算出对应的平静呼气末胸腔气容积，然后再求其平均值作为最后结果。残气便等于平静呼气末的腔气容积减去补呼气量。 三(正常值 略 四(临床应用 (一)体描法测定平静呼气末胸腔气容积与气体稀释平衡法测定功能残气的比较 体描法对比气体稀释平衡法有3个优越性: 1( (1)平静呼气末胸腔气容积的测定不受肺通气质量的影响，即肺部气体容积的测量不受气 道阻塞后滞留气量(Trapping gas volume)的影响。 (2)体描法测定平静呼气末胸腔气容积的速度远比气样稀释平衡法快，前者以秒计算，而 后者则以分钟计算。 (3)体描法测量完成一次后可马上重复测试，而气体稀释法则需等到肺内测试气体浓度恢 复到测试前的水平;方可进行下一次测试。 2(体描法对比气体稀释平衡法又有2个不足之处: (1)体描仪设备费用高、占地面积大，设备之间连接复杂。 (2)测试者因需被关闭在密闭仓内可能会引起情绪紧张。 (二)测量结果的临床意义 正常的肺容量值都与测试者的身高、年龄和性别有关，容量值与身高成正比，与年龄成反比，男性要比女性大，种族与体重也会影响测量值。而反应肺部异常最有意义的指标是VC、FRC、RV与TLC。因为IC与ERV随着测试者的VC而改变，不是敏感的指标。 残气容积(RV)与肺总量(TLC)的比值(RV/TLC%)对评价肺总量是非常有意义的。如在正常健康青年RV/TLC%应在20%与35%之间，比值超过35%提示阻塞引起的气体滞留。值得注意的是当TLC与VC都低于正常值时，可能是测试者配合不当引起的。 22 肺部病变引起的肺容量改变通常有两个类型:限制型和阻塞型。 限制型通常表现为所有肺容量值的下降，而阻塞型表现在某些肺容量值的上升(图4、表1—表4) 表1 限制型与阻塞型肺部病变引起的肺容量的改变 阻 塞 型 肺容量 限制型 气体滞留 过分充气 TLC ? N ? VC ? ? N FRC ? ? ? RV ? ? ? RV/TLC% N ? ? N=正常;? 增大;? 减少 表2 限制型的肺部病变 胸腔病变:胸腔积液、胸腔肿瘤等 肺部病变:肺炎、肺部巨大占位性病变、肺叶切除等 肺脏弹性回缩力增高、特发性肺间质纤维化、石棉肺、 肺等 胸部畸型:脊柱后侧凸，胸廓成形术等 其他:神经肌肉疾患引起呼吸肌力量减弱，麻痹性疾患时肌肉功能丧失等 表3 阻塞型的肺部病变 气道炎症病变:慢性支气管炎、支气管哮喘等 肺弹性回缩力下降:慢性阻塞性肺气肿、老年性肺气肿等 表4 肺容量异常的程度评价 异 常 程 度 肺容量 正常 类型 轻度 中度 重度 TLC 80%—120% 限制 70—80 60—70 〈60 预计值 阻塞 120—130 130—150 〉150 VC 〉90% 限制 70—90 50—70 〈50 预计值 阻塞 70—90 50—70 〈50 FRC 65—135% 限制 55—65 45—55 〈45 预计值 阻塞 135—150 150—200 〉200 RV 65—135% 限制 55—65 45—55 〈45 预计值 阻塞 35—150 150—250 〉250 23