肺功能試驗(yàn)包括簡單的肺量計(jì)和復(fù)雜的生理測試。

　　生理學(xué)

　　正常情況下，腦干呼吸中樞的神經(jīng)沖動(dòng)決定了通氣的容量和類型。該神經(jīng)沖動(dòng)受頸動(dòng)脈（PaO2 ）和中樞（PaCO2 ，［H+］）化學(xué)感受器，肌肉，肌腱，關(guān)節(jié)本體感受器和大腦皮質(zhì)層傳來的沖動(dòng)影響。神經(jīng)沖動(dòng)從呼吸中樞發(fā)出，通過脊髓和外周神經(jīng)到達(dá)肋間肌和膈肌。如果吸入氣流可通過結(jié)構(gòu)上正常，無阻塞的氣道到達(dá)通暢，灌注適當(dāng)?shù)姆闻輹r(shí)，即產(chǎn)生正常氣體交換。正常情況下，肺泡通氣（VA）和灌流（Q）匹配良好，并且與代謝率呈比例，動(dòng)脈血?dú)鈴埩S持在一個(gè)窄小的范圍內(nèi)（見下文動(dòng)脈血?dú)鉁y定）。

　　靜息肺的容量和氣量

　　靜息肺容量反映了肺和胸壁的彈性。肺活量（VC或"slow VC"）是指最大吸氣后，能緩慢呼出的最大氣量。因其操作簡單，故肺活量是肺功能試驗(yàn)中最有價(jià)值的指標(biāo)之一。因?yàn)閂C隨肺限制性功能障礙加劇而下降（如肺水腫，肺間質(zhì)纖維化），結(jié)合彌散功能可隨訪此類限制性功能障礙的病程以及對(duì)治療的反應(yīng)。VC也反映了呼吸肌力，經(jīng)常用于監(jiān)測神經(jīng)肌肉疾病的病程（見下文最大通氣量，最大吸氣和呼氣壓的討論）。

　　用力呼氣肺活量（FVC），與VC相似，是指盡力吸氣后，盡力最快呼出的氣體容量。FVC通常與呼氣流速一起用簡單的肺量計(jì)測定（見下文動(dòng)態(tài)肺容量和流量）。氣道阻塞病人VC明顯大于FVC.在測定用力呼氣肺活量時(shí)，終末小氣道提早關(guān)閉（在達(dá)到真正殘氣量之前），遠(yuǎn)段氣體陷閉，使得肺量計(jì)無法測出。

　　肺總量（TLC）是指深吸氣至最大限度時(shí)肺內(nèi)的氣體容量。

　　功能殘氣量（FRC）是指當(dāng)所有呼吸肌放松時(shí)，平靜呼氣后留在肺內(nèi)的氣量。生理情況下，它是最主要的肺容量，因?yàn)樗咏３睔夂粑秶Ｐ乇谙蛲獾膹椥曰乜s力增加肺容量，但肺的向內(nèi)的彈性回縮力減少肺容量，兩者互相平衡；正常情況下這些彈性回縮力在40%TLC處大小相等，方向相反。肺氣腫病人肺彈性降低從而增加了功能殘氣量。相反，肺水腫，間質(zhì)性肺纖維化和其他限制性通氣障礙使肺硬性增加，從而降低了功能殘氣量。脊柱后側(cè)凸使胸壁強(qiáng)直低順應(yīng)性限制了肺的膨脹，從而降低功能殘氣量和其他肺容量。深吸氣量是TLC與FRC的差值。

　　功能殘氣量由兩部分組成：殘氣量（RV）是指用力呼氣肺內(nèi)殘留的氣量；補(bǔ)呼氣量（ERV），ERV＝FRC-RV.正常情況下，RV約占TLC的25%（圖64-1）。RV的改變與FRC改變相平行，除了兩種情況：限制性肺胸壁障礙，此時(shí)RV降低少于FRC，TLC的降低（圖64-2）；小氣道病變，呼氣時(shí)小氣道提早關(guān)閉導(dǎo)致氣體陷閉，從而使得RV升高，但FRC，F(xiàn)EV1 接近正常。COPD和哮喘病人，RV升高比TLC明顯，導(dǎo)致VC某種程度上的降低（圖64-3）。肥胖病人的異常處是由于FRC的明顯下降，但RV相對(duì)不變，從而導(dǎo)致ERV的下降。

　　動(dòng)態(tài)肺容量和流量

　　動(dòng)態(tài)肺容量反映了氣道的口徑和完整性。肺量計(jì)（圖64-1）記錄了FVC測定過程中的時(shí)間肺容量。1秒用力呼氣容量（FEV1 ）是指盡力吸氣后，盡力最快將氣體呼出時(shí)第一秒所呼出的氣體容量，正常情況下＞75%的FVC.此指標(biāo)可用絕對(duì)數(shù)或占FVC的百分比（FEV1 %FVC）表示。用力呼氣肺活量中段的平均用力呼氣流量（FEF25%~75%）是指肺量圖曲線上FVC25%和75%兩點(diǎn)連線的斜率。FEF25%~75%與FEV1 比較，較少用力依賴，是早期氣道阻塞的一個(gè)更敏感指標(biāo)。

　　呼氣流量的減慢情況因支氣管痙攣（哮喘），分泌物阻塞（支氣管炎）和肺彈性回縮力降低（肺氣腫）而增加。在上呼吸道固定阻塞情況下，流量主要由狹窄段的口徑?jīng)Q定，而不是由于動(dòng)態(tài)壓迫，結(jié)果導(dǎo)致吸氣和呼氣流量的同等降低。

　　在限制性肺疾病中，組織彈性回縮力的增加維持大氣道的管徑，使得在可比的肺容量下，流量經(jīng)常高于正常（但小氣道功能試驗(yàn)可能不正常）。

　　在病人吸入支氣管擴(kuò)張氣霧劑（如沙丁胺醇，異丙阿托品）后，再行肺功能檢查，可提示阻塞過程的可逆性（即哮喘的成分）。FVC或FEV1 （L）改善大于15%~20%通常認(rèn)為有意義。在氣道阻塞病人，在單次支氣管擴(kuò)張劑接觸下無反應(yīng)，并不排除對(duì)維持劑量的有效反應(yīng)。在支氣管激發(fā)試驗(yàn)中，吸入乙酰甲膽堿（一種膽堿能藥物）后流量明顯下降，可能提示為哮喘。

　　最大通氣量（MVV）系鼓勵(lì)病人盡最大努力，醫(yī)學(xué)教育網(wǎng)，收集，整理在最大潮氣量和呼吸頻率下呼吸12秒進(jìn)行測定；呼出氣體容量通常以L/min來表示。MVV總體上與FEV1 平 行，能用于測驗(yàn)內(nèi)在一致性和評(píng)估病人的合作程度。MVV可從肺量圖中，通過FEV1 （L）X40估計(jì)。

　　當(dāng)病人合作但MVV不呈比例下降時(shí)，要懷疑神經(jīng)肌肉疲勞。除了重癥神經(jīng)肌肉疾病，大部分病人能產(chǎn)生相當(dāng)好的單次呼吸動(dòng)作（如FVC）。因?yàn)镸VV需較多做功，它能反映呼吸肌力減弱后降低的儲(chǔ)備能力。MVV隨呼吸肌力的逐漸減弱而進(jìn)行性下降，伴隨最大吸氣壓和呼氣壓的減弱（見下文），它可能是中重度神經(jīng)肌肉疲勞病人中，唯一可表明肺功能不良的指標(biāo)。

　　MVV在術(shù)前準(zhǔn)備中尤其重要，因?yàn)樗坏从沉藲獾雷枞潭?，同時(shí)又反映了病人的呼吸儲(chǔ)備能力，肌力和呼吸動(dòng)力。

　　流量-容積環(huán)

　　流量-容積環(huán)連續(xù)記錄了在電子肺量計(jì)測定用力吸氣和呼氣過程中的流量和容量。環(huán)的形態(tài)反映了整個(gè)呼吸周期肺容量和氣道狀態(tài)。在限制性和阻塞性肺疾病時(shí)，呈現(xiàn)特征性改變。流量-容積環(huán)在檢測咽，氣管損傷時(shí)特別有效，它可區(qū)別固定阻塞（如氣管狹窄）和上氣道可變性阻塞（如氣管軟化，聲帶麻痹）。圖64-4闡明了一些典型的不正常的流量-容積環(huán)。

　　肺動(dòng)力學(xué)

　　氣道阻力（Raw）可由體容積描計(jì)器直接測定，它決定了要產(chǎn)生某量的壓力。更普遍的是，Raw可從動(dòng)態(tài)肺容量和呼出氣流量推算得到，后兩者更易于得到。

　　最大吸氣壓（MIP）和最大呼氣壓（MEP）反映了病人通過一密封的連于一壓力計(jì)的口罩，分別用力吸氣和呼氣時(shí)的呼吸肌肌力。與MVV（見上文）一樣，最大壓力在神經(jīng)肌肉疾病中皆下降（如重癥肌無力，肌萎縮，Guillain-Barré綜合征）。這些壓力和肺活量，經(jīng)常在機(jī)械通氣病人床邊測定，用于預(yù)測機(jī)械通氣病人的撤機(jī)成功率。

　　彌散功能測定

　　一氧化碳的彌散量（DLCO）可通過單次呼吸（DLCOSB）進(jìn)行測定。病人吸入一定量的一氧化碳（CO），屏氣10秒鐘后，然后呼氣。對(duì)肺泡氣（呼氣末）樣本進(jìn)行CO分析，對(duì)這次呼吸時(shí)吸收的量進(jìn)行計(jì)算，并用ml/min/mmHg表達(dá)。

　　低CO彌散量很可能是反映疾病肺的不正常通氣/血流（V/Q），醫(yī)學(xué)教，育網(wǎng)收集，整理而不在于肺泡-毛細(xì)血管膜的物理性增厚。但是，這項(xiàng)測定依賴于Hb對(duì)CO的親和力，因此，試驗(yàn)期間肺內(nèi)血容量和未被CO飽和的Hb數(shù)量均有影響。肺泡-毛細(xì)血管膜受損（如肺氣腫和間質(zhì)性炎癥或纖維化）情況下，以及在嚴(yán)重貧血時(shí)，由于減少的Hb不足以去結(jié)合吸入的CO，CO彌散量非常低。如果病人的Hb已被CO結(jié)合（如試驗(yàn)前幾小時(shí)，病人已吸過煙），DLCO可人為降低。在紅細(xì)胞增多以及肺血流增加的情況下，DLCO可上升，這些可發(fā)生在心力衰竭的早期。

　　小氣道功能測定

　　正常肺臟，直徑＜2mm的支氣管在氣道阻力組成中僅占＜10%的比例，但它們累計(jì)的表面積很大。最初影響小氣道（外周氣道）的疾病可以很廣泛，但不影響Raw或任何相關(guān)的測驗(yàn)（如FEV1 ）。這是真正早期的阻塞性肺疾病和間質(zhì)性肉芽腫，纖維化或炎性疾病。

　　小氣道功能可從流量-容積環(huán)FEF25%~75%和FVC后25%~50%的呼氣流量中得到最佳測定。已設(shè)計(jì)出更復(fù)雜的小氣道功能測定試驗(yàn)，如肺順應(yīng)性（動(dòng)態(tài)順應(yīng)性）中頻率依賴的改變，閉合氣量和閉合容量。通常，這些試驗(yàn)對(duì)那些簡單易行的檢查補(bǔ)充甚少，在臨床實(shí)驗(yàn)中作用很小。

　　睡眠呼吸監(jiān)測

　　中樞性和阻塞性睡眠呼吸暫?？赏ㄟ^睡眠呼吸監(jiān)測來區(qū)別。耳或手指的血氧計(jì)監(jiān)測血氧飽和度，在一鼻孔內(nèi)置一導(dǎo)管以測量潮氣末CO2 分壓（PETCO2 ）和監(jiān)測氣流，胸壁運(yùn)動(dòng)通過張力計(jì)或阻抗電極監(jiān)測。在阻塞性睡眠呼吸暫停中，盡管有持續(xù)胸壁運(yùn)動(dòng)，但鼻孔內(nèi)氣流停止，血氧飽和度下降，PETCO2 上升。在中樞性呼吸暫停中，胸壁運(yùn)動(dòng)和氣流同時(shí)停止。

　　肺功能試驗(yàn)

　　作為術(shù)前一項(xiàng)常規(guī)檢查，F(xiàn)VC，F(xiàn)EV1 ，F(xiàn)EV1 %FVC，MVV的測定常常已滿足要求。對(duì)那些吸煙超過40年的病人以及有呼吸道癥狀的病人，需要作出流量-容積環(huán)。如果懷疑呼吸肌無力，則要行MVV，MIP，MEP和VC檢查。

　　當(dāng)臨床癥狀與簡單的肺量計(jì)獲得的數(shù)據(jù)不一致或需要對(duì)某一不正常的肺病理進(jìn)行較全面的特征分析時(shí)，則要求進(jìn)行整套的肺功能測定。整套試驗(yàn)包括靜態(tài)和動(dòng)態(tài)肺容量，DLCO，流量-容積環(huán)，MVV，MIP和MEP的測定。但是，全面的試驗(yàn)耗力，耗時(shí)，耗資，對(duì)大多數(shù)病人的合理評(píng)估并不完全必需。周期性測定VC，DLCO，通常足以監(jiān)測肺間質(zhì)纖維化。

　　動(dòng)脈血?dú)鉁y定

　　PaO2 和PaCO2 反映了肺和靜脈血?dú)怏w交換的適合和有效。正常情況下，Pa-CO2 維持在一狹窄范圍35~45mmHg.CO2 產(chǎn)生量（VCO2 ）增加，正常情況下，導(dǎo)致通氣驅(qū)動(dòng)力增加和肺泡通氣量（VA ）增加，從而避免PaCO2 的上升。VA 與 PaCO2 在任一VCO2 水平上都呈負(fù)相關(guān)（即：VA XPaCO2 ＝KXVCO2 ）。

　　PaO2 明顯低于吸入氣PO2 （PiO2 ），并且一定程度低于PA O 2 .圖64-5顯示了當(dāng)吸入氣被運(yùn)至肺泡時(shí)PO2 的變化。吸入氣O2 分壓根據(jù)吸入氣O2 百分比（FiO2 ）X大氣壓（PB ）計(jì)算。在海平面的室內(nèi)空氣，PiO2~=0.21X760mmHg160mmHg.當(dāng)吸入氣體進(jìn)入上呼吸道時(shí)，吸入氣被水蒸氣飽和。在海平面和正常體溫（37℃）下，水蒸氣產(chǎn)生47mmHg的分壓，經(jīng)水蒸氣飽和后，PO2 被輕度稀釋；PO2 ~=0.21X（760-47）149mmHg.實(shí)際應(yīng)用時(shí)，在進(jìn)入肺泡時(shí)的吸入氧分壓可由公式FiO2 X7近似得到（如室內(nèi)空氣，21X7~=147mmHg；40%O2 濃度下，40X7＝280mmHg）。

　　因?yàn)榉闻輧?nèi)總的氣體張力維持恒定，所以進(jìn)入肺泡的CO2 量越多，肺泡氣O 2 分壓越低。合理飲食的病人，呼吸商（VCO2 /VO2 比值）并不單一，約為0.8.因此，每1mm肺泡氣CO2 分壓有效替代1.25mm的肺泡氣O2 分壓（呼吸商受飲食中脂肪和碳水化合物的相對(duì)數(shù)量影響，高碳水化合物飲食可使其大約增至1，而高脂肪飲食可使其大約降至0.7）。臨床應(yīng)用中，PA CO2 被認(rèn)為與PaCO2 相等。因此，PA O 2 計(jì)算可根據(jù)等式：PA O 2 ＝FiO2 （PB -PH 2 O ）-1.25PaCO2 。

　　室內(nèi)空氣時(shí)，當(dāng)PaCO2 為40mmHg，PA O 2 ＝147-50＝97mmHg.正常肺泡通氣量大約為5L/min，灌流（Q）也一樣。如果VA 與Q匹配恰當(dāng)（即V/Q＝1），PA O 2 與PaO2 則相等。然而，正常肺的總體V/Q比值大約為0.8，該V/Q比值的失衡，結(jié)果使PaO2 比PA O 2 低5~15mmHg，相當(dāng)于2%肺動(dòng)脈血（混合靜脈血）分流，即直接進(jìn)肺靜脈血循環(huán)而未參與氣體交換。PA O 2 與PaO2 （A-aDO2 ）的差值直接反映了V與Q失衡程度，也就是，內(nèi)在肺疾病的嚴(yán)重性。

　　一名健康20歲年輕人，呼吸室內(nèi)空氣所得的動(dòng)脈血氧分壓大約為90mmHg.70歲的正常PaO2 大約為75mmHg，隨年齡而發(fā)生的生理性PaO2 下降是因?yàn)榉螐椥曰乜s力的下降（老年性肺氣腫），導(dǎo)致小氣道在潮氣呼吸范圍內(nèi)關(guān)閉，進(jìn)一步使肺的V/Q總比值下降。

　　低通氣量單獨(dú)可導(dǎo)致低氧血癥，甚至也可發(fā)生在無內(nèi)在肺疾病情況下。如果PaCO2 從40mmHg增至80mmHg，正如在過量鎮(zhèn)靜劑時(shí)，PaO2 可減少50mmHg（即40X1.25），從90mmHg到40mmHg：當(dāng)通氣不足成為低氧血癥主要原因（即A-aDO2 正常下的低氧血癥）。

　　到目前為止，低氧血癥的最常見原因是V/Q比值失衡。COPD病人，組織彈性回縮力的喪失，支氣管痙攣和濃縮的分泌物聯(lián)合作用使肺的V/Q比值惡化。低V/Q比值的區(qū)域?qū)е碌脱跹Y；高V/Q比值區(qū)域則導(dǎo)致無效通氣（死腔），增加了呼吸功，導(dǎo)致高碳酸血癥。只要?dú)獾牢赐耆枞?，低氧血癥可憑借FiO2 的增加易于糾正，因?yàn)樵诜闻萑毖鯀^(qū)域存在大的彌散梯度，典型的是，24%~28%的FiO2 即適宜于糾正V/Q比值失衡造成的低氧血癥。

　　局部區(qū)域完全無通氣（因?yàn)榉闻萃耆莼虺錆M液體），但仍有灌流，則可導(dǎo)致血液從右至左的分流。分流導(dǎo)致的低氧血癥頑固難以糾正，因?yàn)镺2 不能達(dá)到氣體交換的表面，從而加大了吸入氣氧濃度，這些情況需要機(jī)械通氣和呼吸末正壓來增加功能殘氣量和開放關(guān)閉的氣道。

　　氧通過肺泡-毛細(xì)血管膜的彌散功能受損可能不是靜息低氧血癥的主要原因，除了在高處。

　　通氣/灌注功能分解掃描

　　手術(shù)前定量通氣/灌注肺掃描（功能分解掃描）是預(yù)測肺部分切除術(shù)后肺功能的一種非創(chuàng)傷性檢查，它在肺癌病人中非常有用，這些病人肺功能不對(duì)稱。在常規(guī)的肺掃描中，一種放射性同位素注入（灌注）或吸入（通氣）。在達(dá)平衡后，可計(jì)算出每側(cè)肺的同位素百分比，通常病人仰臥，后位投影。肺部分切除術(shù)后FEV1 預(yù)計(jì)值等于非癌肺放射性核素?cái)z取百分比X術(shù)前FEV1 （L）。FEV1 ＜0.8L（或小于該病人預(yù)計(jì)值的40%），表明嚴(yán)重的肺功能損害和有難以預(yù)料的高圍手術(shù)期的疾病發(fā)生率和病死率的可能。

　　跨膈壓測定

　　跨膈壓測定可進(jìn)行膈肌無力嚴(yán)重程度的定量評(píng)估，該過程可用于診斷雙側(cè)膈肌麻痹。測壓氣囊置于食管的遠(yuǎn)段和胃內(nèi)，測定跨膈壓。此方法間接測定了一次吸氣動(dòng)作中膈肌的張力，正常情況下，肺總量時(shí)跨膈梯度＞25cmH2 O.

　　根據(jù)X線表現(xiàn)出來的患側(cè)膈肌不對(duì)稱抬高，提示單側(cè)膈肌麻痹的診斷，可通過透視證實(shí)。在用力吸氣過程（鼻吸氣試驗(yàn)），非患側(cè)膈肌用力下降，從而腹內(nèi)壓上升，麻痹側(cè)膈肌被推向頭側(cè)（矛盾運(yùn)動(dòng)），但是，對(duì)雙側(cè)膈肌麻痹的診斷，透視并不能明確診斷。

　　運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)

　　在運(yùn)動(dòng)時(shí)或運(yùn)動(dòng)后重復(fù)生理測定，可幫助判斷在呼吸困難病因上心肺疾病各占的地位，幫助殘疾障礙的評(píng)估和監(jiān)測康復(fù)過程是否有效。懷疑哮喘但靜息檢查和肺功能試驗(yàn)正常的病人，在運(yùn)動(dòng)時(shí)，尤其當(dāng)吸入冷空氣時(shí)，可表現(xiàn)出喘鳴，VC或FEV1 下降＞15%，認(rèn)為不正常，表明氣道高反應(yīng)性。在運(yùn)動(dòng)中，DLCO或 氧合能力下降表明氣體交換不正常，可能是反映肺血管或間質(zhì)性肺疾病的最早生理指標(biāo)。

　　有心臟疾病的病人，心搏量并不隨運(yùn)動(dòng)而適當(dāng)增加。因而，心率增加與VO2 不呈比例——這是VD /VT （死腔通氣）增加，低氧血癥或呼吸肌疲勞的結(jié)果。