默沙东 诊疗手册

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流速、肺容积和流速-容量环

作者:

Karen L. Wood

, MD, Grant Medical Center, Ohio Health

医学审查 4月 2022
看法 进行患者培训
主题资源

流速和肺容量的测定能用于鉴别阻塞性肺病和限制性肺病,评价病情严重程度及随访治疗效果。通常这些测定值是以流速和容量的绝对值及占预计值的百分比来表示的,而预计值是通过大样本正常人群所测定的。预测正常值的变量包括年龄,性别、种族和身高。

是否纠正种族问题存在争议。例如,主要由美国和欧洲成年人组成的历史队列显示,多个非白人种族(例如,黑人、西班牙裔、亚洲人)的肺容量低于白人。然而,在解释这些差异时,一些人认为环境和其他非遗传因素与遗传差异同等或更重要。研究发现,未经调整的流量和容积值比种族调整值更能预测患者的预后,这表明这些调整可能导致对非白人个体肺功能真正下降的认识不足(因此治疗不足)。

PFT 预测值

流速

通过肺量计定量测定吸气和呼气流速,鼻夹用于夹闭鼻孔。

测定呼气流速时,病人先尽可能地深吸气,将面罩完全包裹住嘴唇,尽可能完全用力将全部气体吹进仪器中,仪器会记录此时的呼气量(用力肺活量[FVC])和第一秒呼气量(第一秒用力呼气量[FEV1]—见图 正常肺活量 正常肺量图 正常肺量图 图)。如今大多数的仪器仅测定流速,在整合时间的基础上估计呼气容量。

在测量吸气流速和容量时,病人先尽力深呼气,然后用力吸气。

这些功能锻炼提供了几种措施:

  • FVC:最大吸气后可以快速用力呼出的最大气体量

  • FEV1:第一秒钟呼出的气量

  • 呼气峰流速(PEF):患者呼气时气流的最大速度

FEV1 and FVC可用于阻塞性和限制性肺疾病严重度分级如果 FEV1正常,基本不会是不可逆的阻塞性肺部疾病,如果FVC正常,基本不会是限制性疾病

正常肺量图

FEF25–75%= 用力肺活量取25%~75%时的用力呼气流速;FEV1=在进行用力肺活量检测时第1秒内的用力呼气量;FVC = 用力肺活量(最大吸气后用力呼出的最大气体量)。

正常肺量图

较FEV1而言,在FVC的25%~75%间测得的呼气流速在诊断轻度小气道阻塞方面更为敏感,但是重复性较差。

这些测量值的解释依赖于患者测量过程中的积极配合,通常经过实际操作指导可以改善。 合格的肺量图显示

  • 良好的测试起始阶段(如,快速有力的开始呼气)

  • 没有咳嗽

  • 曲线平滑

  • 没有提前终止呼气(如呼气时间至少6秒,最后1秒无容量变化)

重复测量的结果变异小于5%或100mL如检查结果达不到这个标准,在解释结果时需谨慎。

肺容量

肺容量通过功能残气量(FRC)测定。FRC是正常呼气后剩余的肺部气体体积。 总肺容量(TLC)是在最大吸气末肺内所含的气体总量。

正常肺容量

ERV = 补呼气量;FRC =功能残气量;IC =吸气量;IRV =补吸气量;RV = 残气量;TLC = 肺总量;VC = 肺活量;VT=潮气量。

FRC = RV + ERV;IC = VT + IRV;VC =VT+ IRV + ERV。

正常肺容量

FRC是通过气体稀释法或者体描仪(在气流受限和气道陷闭的病人中更为准确)来测定的。

气体稀释法包括

  • 氮气洗脱

  • 氦气平衡

氮气洗脱后,患者呼气达到FRC位,然后从一个含纯氧的肺量计中呼吸。当呼气中氮气的浓度为零时实验终止。收集到呼出气中氮气体积等于初始FRC的81%。

应用氦气平衡法时,病人呼气达到FRC水平,然后从一个含有已知容积的氦气和氧气的密闭系统中呼吸。当吸入和呼出的氦气浓度一致时开始对其进行测量,提示它已与肺内相同体积的气体达到了平衡,通过氦气浓度的改变而估算出FRC。

这两种方法都可能低估FRC,因为只测量了与气道相通的体积,在有严重气流受限的病人中,有相当多的陷闭的气体几乎不参与交换。

人体体积描记法应用Boyle定律来测量胸腔内可压缩气体的体积,它较气体稀释法更为精确。当病人坐于气体密闭的箱子中时,他从FRC位开始尽力经密闭咬嘴吸气。当胸壁扩张时,气密箱中的压力升高。已知吸气前气密箱容积和吸气前后气密箱中的压力就可以计算出气密箱中体积的变化,而这等同于肺容积的变化。

知道FRC后,可将肺容积分割为各种更小的容积单位,这些指标可通过肺量计或计算得出(见图 正常肺容量图 正常肺容量 正常肺容量 )。 正常情况下,FRC占肺总量(TLC)的40%。

流速-容积环

肺量图显示流量(升)相对于时间(秒)的变化,流速-容积环而流速-容积环显示的是从完全呼气(残气位)到最大吸气和从最大吸气(肺总量位)到最大呼气的流速(L/S)与肺容量(L)的关系。流速-容积环的一个最根本的优势就在于它能显示在特定的肺容量时,流速是否合适。例如,流速在低肺容量时会更慢,因弹性回缩力在低肺活量时更低。因为肺纤维化的病人肺容量减小,如果只测量流速,那么流速就会变慢,然而,当流速与肺容量结合起来,就会发现流速其实高于正常(由于纤维化肺弹性回缩力增加)。

流速-容积环

(A) 正常。环的吸气肢对称且凸出。呼气支呈线性。常测定吸气和呼气容量中点时的流速。由于气道动态压缩发生于呼气时,因此50%用力肺活量时的最大吸气流速(MIF50%FVC)高于50%FVC时的最大呼气流速(MEF50%FVC)。

(B)阻塞性疾病(如,肺气肿、哮喘)。尽管所有流速均降低,但明显延长的是呼气过程,并且MEF<MIF。有时使用呼气峰流速来估计气道阻塞的程度,但测量准确的程度取决于病人配合的程度。

(C)限制性疾病(如,间质性肺病,脊柱后凸侧弯)。由于肺容量减少所以此环呈缩窄状,但其与正常容量肺的形状大致相同。因为肺弹性回缩力增加将气道保持在气道开放状态,因此在相同肺容量下流速较高。

(D)固定上气道阻塞(如,气管狭窄、甲状腺肿)。此环的顶部和底部均呈平坦状,其外形类似长方形。固定阻塞在吸气和呼气时对气流的限制相同,MEF = MIF。

(E)可变性胸外气道阻塞(如,单侧声带麻痹、声带功能障碍)。当单侧声带麻痹时,它会按跨会厌压力梯度被动运动。在用力吸气时,它被拉向内侧,导致吸气流速降低、形成一个平台。用力呼气时,它被被动地推向外侧,因而呼气流速不受影响。因此,MIF 50% FVC < MEF 50% FVC。

(F)可变性胸内气道阻塞(如气管软化症)。在用力吸气时,胸膜腔内负压能维持“松软”的气道开放。而在用力呼气时,由于失去了气道的支撑结构,导致气管塌陷内径变窄和流速降低形成平台。流速仅能在气道被压缩前得以维持。

FVC = 用力肺活量; MEF = 最大呼气流量; MIF = 最大吸气流量; PEF = 峰值呼气流量; RV = 残留量; TLC = 总肺活量。

流速-容积环
流速-容积环

流速-容积环需要先测定肺绝对容量,然而遗憾的是很多实验室只对FVC做流速图,流速-FVC环没有吸气支,因而也就不能提供很多信息。

各种异常表现

根据流速和肺容量,大多数常见的呼吸系统疾病可以分为阻塞性或限制性(见表 与肺部疾病相关的特征性生理变化 与肺部疾病相关的生理学特征变化 与肺部疾病相关的生理学特征变化 )。

表格

阻塞性疾病

阻塞性肺病的特征在于流速下降,尤其是FEV1和FEV1占FVC(FEV1/FVC)的百分比。FEV1占预计值的百分比的减少程度能够判定阻塞的程度(见表 阻塞性和限制性肺疾病严重度分级 阻塞性和限制性肺疾病严重度分级* 阻塞性和限制性肺疾病严重度分级* )。阻塞性缺陷原因包括

  • 气道腔内病变(如肿瘤、分泌物、黏膜增厚)

  • 气道壁变化(如平滑肌收缩、水肿)

  • 弹性回缩力(如肺气肿时肺实质的破坏)

在流速降低情况下,呼气时间较平时延长且呼出不完全,空气就可能残余在肺中导致肺容量增加(如TCL、RV)。

表格

应用200mL支气管扩张剂后,FEV1升高和/或FVC≥12%能够诊断 哮喘 哮喘 哮喘是由多种刺激因素引起部分或完全可逆性气道阻塞的弥散性气道炎症性疾病。症状和体征包括呼吸困难、胸闷、咳嗽和喘鸣。诊断基于病史、体检和肺功能检查。治疗包括控制诱发因素和药物治疗,最常用的是吸入beta-2 受体激动剂和糖皮质激素。治疗积极则预后良好。... Common.TooltipReadMore 或气道高反应性。然而,某些哮喘病人在发作间歇期肺功能和各项测量值可正常。当肺功能测定结果正常,但高度怀疑哮喘时,可用乙酰甲胆碱(乙酰胆碱的一种合成类似物,是一种非特异性支气管刺激物)进行 激发试验 肺功能测定 哮喘是由多种刺激因素引起部分或完全可逆性气道阻塞的弥散性气道炎症性疾病。症状和体征包括呼吸困难、胸闷、咳嗽和喘鸣。诊断基于病史、体检和肺功能检查。治疗包括控制诱发因素和药物治疗,最常用的是吸入beta-2 受体激动剂和糖皮质激素。治疗积极则预后良好。... Common.TooltipReadMore ,以检测或排除支气管收缩。在乙酰甲胆碱激发实验中,要测定基础和吸入不同浓度乙酰甲胆碱后的各项指标。导致 FEV1EV1下降20%的乙酰甲胆碱浓度被称为 PC20.不同实验室关于气道高反应性的定义不同,但一般说来如果乙酰甲胆碱使病人的FEV1从基线水平降低20%(PC20)的激发浓度<1mg/mL可以诊断哮喘,且PC20>16 mg/mL可以排除哮喘的诊断。PC20 值介于1~16mg/mL之间意义不确定。

运动激发实验 运动试验 用于评价肺部疾病的两个最常用运动试验项目是。 6分钟步行试验 心肺运动试验 它主要是测定病人以其步行速度在6分钟内所能行走的最大距离。它能大略地评估病人的活动能力但不能精确评估运动中所牵涉的各个系统(心、肺、血液、骨骼肌肉)功能,也不能评估病人自身的配合程度。 肺移植 和肺减容手术病人术前、术后进行本检查以监测疗效和 肺康复的情况。本试验也用于预测心肺血管疾病病人的发病率和死亡率。... Common.TooltipReadMore 用来发现运动诱发的支气管收缩,但相对于乙酰甲胆碱激发试验来说,在诊断普通气道高反应性方面不够敏感。病人在踏板或自行车测力计上持续运动6~8分钟,运动强度为使其心率达到预测最高心率的80%。在运动前及运动开始后5、15、30分钟时测量FEV1和FVC。运动诱发的支气管收缩病人在运动后FEV1和FVC降低15%。

等CO2过度通气实验(EVH)也可用于诊断运动诱发的支气管狭窄。EVH涉及5%二氧化碳和21%氧气的混合气体中, 在85%最大自主通气量下过度通气6分钟。然后在特定的时间间隔测定FEV1。与其他支气管激发实验类似,各个实验室应用FEV1下降的程度来诊断运动诱发支气管收缩的标准不同。

限制性疾病

限制性疾病的根本特征在于肺容量的下降,即TLC小于80%预计值。然而,在早期限制性疾病中,TLC 可能是正常的(由于强烈的吸气努力),唯一的异常可能是 RV 降低。TLC的降低能够判断限制性通气障碍的严重程度(见表 )。肺容量减少导致流速降低(FEV1降低——见图 )。然而相对于肺容量来说,流速是上升的,因此FEV1/FVC正常或增加。

限制性肺疾病的病因包括:

上述病变的共同特点是肺顺应性降低或胸壁顺应性降低或两者均降低。

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