一、肺容積測定
肺容量各組成的定義
肺內氣體的容量，由於呼吸肌的運動隨胸廓擴張和收縮而改變，平靜呼吸時，胸廓運動的幅度較小，故肺內氣體容積的改變也較小;深吸氣時，肺臟擴張較大，因而吸人的氣體也較多。
肺的總氣體量可分為以下4個基礎容積:
潮氣量(VT)：平靜呼吸時，每次撥出或吸入的氣體容量。
補吸氣量(IRV)：於平靜吸氣末行最大限度深吸氣所能吸入的氣量。
補呼氣量(ERV)：於平靜呼氣末行最大限度深呼氣所能撥出的氣量。
殘氣量(RV)：最大呼氣末肺內仍有的氣量。
由2個或2個以上的基礎容積組成以下4個肺容量。
深吸氣量(IC)：於平靜呼氣末行最大限度深吸氣所能吸入的氣量，由潮氣量和補吸氣量組成。
肺活量(VC)：於最大限度吸氣末行最大深度呼氣所能撥出的氣量(等於深吸氣量加補呼氣量)，亦可測定於最大限度呼氣末行最大限度深吸氣所能吸入的氣量，前者又稱為呼氣肺活量，後者又稱吸氣肺活量。
功能殘氣量(FRC)：平靜呼氣末肺內所含的氣量，由補呼氣量和殘氣量組成。
肺總量(TLC)：最大限度吸氣後肺內所含的氣量，等於肺活量加上殘氣量。
肺容量與年齡、性別和身高有關，肺容量的大小對氣體交換有一定的影響。
測定方法
潮氣量、深吸氣量、補呼氣量和肺活量可直接通過肺量計測得，而殘氣量測定則要應用氣體稀釋法或體容積描記法測定。氣體稀釋法包括氮沖洗法和氦稀釋法，體容積描記法測定原理則採用了玻義爾氣體方程定律(Boyle’s law)，在密閉的體描箱內測定。
臨床應用
肺容量的測定通常可以反映胸廓的活動情況及肺和胸廓的彈性變化。因此，胸、肺部疾病引起的呼吸生理機制的改變常反映為肺容量的變化。肺活量表示肺臟最大擴張和最大收縮的呼吸幅度，在臨床上無論何種情況，凡使得這一呼吸幅度受到限制時，肺活量即會降低，這種情況可出現胸腔外、胸膜及肺內等部位的病變。
例如胸廓畸形、氣胸、胸腔積液、胸膜炎、肺問質性疾病及肺內佔位性病變。殘氣量和功能殘氣量的增多表示肺內充氣過度，主要見於肺氣腫和支氣管部分阻塞及胸廓畸形等情形。肺總量是肺活量和殘氣量的總和。肺總量的增加主要見於肺氣腫;肺總量的降低見於一些肺胸限制性疾病及廣泛肺部疾患，如肺水腫、肺充血、肺不張、肺部腫瘤等。
二、通氣功能測定
通氣指肺臟吸入外界含氧量較高的新鮮空氣，同時將肺泡內含氧量較低而CO2較高的氣體排出體外。它是機體與外界氣體交換過程中的重要一環。
靜息通氣量
所謂靜息通氣量(VE)就是在靜息狀態下，每分鐘所撥出氣量的總和，也就是維持靜息狀態下代謝所需要的每分鐘通氣量，它等於潮氣量乘以呼吸頻率。通常正常男性10L左右，女性為9L左右。
由於通氣功能有巨大的儲備，故除非為嚴重通氣障礙，一般靜息通氣量不會出現異常。靜息通氣量增加為過度通氣，可造成呼吸性鹼中毒;靜息通氣量降低為通氣不足，可造成呼吸性酸中毒。
最大自主通氣量
最大自主通氣量(MVV)指在單位時間內，用最大的力量進行深而快的大呼吸所得的通氣量。它反映的是呼吸動態功能，是通氣功能測定中較有意義的一項指標，用來衡量肺組織的彈性、氣道阻力、胸廓彈性和呼吸肌的力量，並能反映肺臟通氣的儲備功能和代償能力的大小。
測定方法為在限定的時間內(12s或15s)做深而快的大呼吸，將所測得的撥出氣量乘以5或4，即為每分鐘的最大自主通氣量值。
正常的最大自主通氣量取決下列各項因素：
①胸廓的完整及正常呼吸肌的健全;
②氣管、支氣管的通暢;
③肺組織的健全和正常的彈性。
任何臨床情況或病理變化，凡能影響以上三個因素，均可引起最大自主通氣量降低，常見者如下：
1、肺活動度受限 如肺間質纖維化、大量胸腔積液、肺水腫及肺實質病變等。
2、氣道阻力增加 如慢阻肺、哮喘、支氣管腫瘤以及上呼吸道狹窄、梗阻。
3、呼吸肌力量減弱或喪失 如脊髓灰質炎和重症肌無力。
4、胸廓畸形如脊柱側凸等。
最大自主通氣量被認為是胸部手術前預計肺合併症發生風險的重要預測指標。有學者指出胸部手術患者的死亡率與MVV有關，其中50％的死亡者MVV<50％預計值，至今MVV仍被臨床外科醫師用作COPD患者能否進行胸部手術的主要指標。
用力肺活量和第一秒用力肺活量
用力肺活量(FVC)指最大吸氣至肺總量位後用最大的力量、最快的速度呼氣至殘氣位所能撥出的氣量，其中第一秒用力肺活量(FEV1)是測定氣道有無阻塞的常用指標，大部分正常人的第一秒用力肺活量可以達到FVC的70％～80％，一般用FEV1/FVC表示。
其臨床意義主要是反映支氣管有無阻塞，FEV1/FVC降低說明氣道阻塞。正常人3s內幾乎可以撥出全部肺活量，而阻塞性通氣障礙的患者則需5～6s甚至更長的時間才能全部撥出。
FEV1/FVC除可以測定支氣管有無阻塞外，還可以對判斷有無限制性通氣障礙提供佐證，例如在某些使肺泡擴張受到限制的疾病中，由於呼吸幅度的降低，使得用力肺活量可以在1～2s內全部撥出，有的甚至可以在1s內全部撥出，使得FEV1/FVC為100％。在可逆性支氣管阻塞中，如支氣管哮喘，在應用了支氣管擴張劑後，可以使FEVl/FVC得到改善，並能讓FEV1值提高。
用力呼氣中段流速(FEF25％～75％或MMEF)將FVC平均分為四等份，除掉開始和結束的兩份，測定中間50％的肺容量並計算它與撥出這段肺容量所用的時間之比，即得到FEF25％～75％。FEF25％～75％主要取決於FVC的非用力依賴部分，因為在開始用力呼氣時，呼氣流速可以很快達到峰值，這時流速與用力的大小有關;但是當繼續用力呼氣時，流速開始下降，並隨著肺內容積的減小而降低，直至流速為零。此段肺容量的流速與用力無關。
用力呼氣中段流速的測定有助於早期發現小氣道阻塞。
峰值呼氣流速(PEF)峰值呼氣流速指用力肺活量測定過程中，呼氣流速最快時的瞬間流速，此流速主要用以反映呼吸肌有無力量及氣道有無阻塞。
正常人1日內不同時間點：PEF值可略有差異，但一般不超過20％。哮喘患者該差異可明顯增大，若1日內不同時間點PEF、值差異大於30％，即可作為診斷不典型哮喘的主要依據。哮喘患者應長期監測PEF的變化，若發現PEF、測定值明顯降低，或PEF一日內的變異增大，均提示病情加重，須行相應處理。
通氣功能測定的評價
通氣功能障礙有三種類型：
1、限制性肺通氣功能障礙 即由於肺泡擴張受到限制而引起的通氣功能障礙。
常見於：
①肺間質性疾病，如問質性肺炎、肺纖維化、肺水腫、矽肺等;
②肺內佔位性病變或肺葉切除後，如肺部腫瘤、肺囊腫等;
③胸膜疾病，如胸腔積液、氣胸、胸膜腫瘤等;
④胸壁脊柱疾病，如脊柱畸形、強直性脊柱炎、胸廓成形術後等;
⑤其他，如肥胖、腹水、妊娠及神經肌肉疾病等。
2、阻塞性肺通氣功能障礙指由於氣道狹窄或堵塞而引起的肺通氣功能障礙。
常見原因有：
①氣管及支氣管疾病，如氣管腫瘤、狹窄、支氣管哮喘、慢支等;
②肺氣腫、肺大皰;
③上呼吸道疾病，如咽喉感染、腫瘤等。
3、混合性肺通氣功能障礙 即阻塞性通氣功能障礙和限制性通氣功能障礙同時存在。
現將不同型別通氣功能障礙的肺功能檢測指標的變化特點歸納於表3―47―1中。
表3-47-1 不同型別通氣功能障礙的肺功能檢測指標變化特點
VC RV TLC FEV1/FCV MVV
限制性通氣功能障礙 ↓ 正常 ↓ ↓ 正常 ↑ 正常 ↓ 不定
阻塞性通氣功能障礙 不定 ↑ 正常 ↑ ↓ ↓ ↓
混合性通氣功能障礙 ↓ 不定 不定 ↓ ↓ ↓
三、小氣道功能測定
小氣道是指直徑小於2mm的支氣管和細支氣管。由於氣道阻力與氣管的橫截面積成反比，而小氣道的總橫截面積比直徑大於2mm的氣道的總橫截面積大得多，因此，小氣管阻力僅佔氣道總阻力的10％～20％，其異常變化不易為常規肺功能測定方法檢出。
1、閉合容積(CV)，因測定方法繁雜，現已少用，故略。
2、最大呼氣流量一容積曲線(V-V曲線)的低肺容量段的呼氣流量與用力無關，而主要受小氣道口徑和肺泡彈性回縮力的影響。用以檢測小氣道功能的指標通常為FEF50％和F'EF75％，如以上兩指標小於正常值80％以下，則可以認為此流量降低，提示小氣道有阻塞。通過觀察MEFV線的下降支斜率的形狀對判斷小氣道功能也有很大的意義。
四、肺彌散功能測定
原理
彌散指分子由高濃度區向低濃度區移動，是一被動過程，不需要消耗能量。肺的彌散是肺泡氣體中的氧和二氧化碳和肺泡壁毛細血管中的氧和二氧化碳，通過肺泡壁毛細血管膜進行氣體交換的過程。影響肺泡毛細血管彌散的因素有：彌散面積、彌散距離、肺泡與毛細血管的氧分壓差。彌散量是指氣體在單位時間(1min)和單位壓力差0.133kPa(1mmHg)條件下所能通過的氣體量。臨床上彌散功能是指氧而言。測定時則通常採用一氧化碳氣體。
測定方法
彌散的測定方法有三種：單次呼吸法、恆定狀態法和重複呼吸法。單次呼吸法是臨床上較為常用的一種測定方法。受試者在殘氣位吸入0.3％CO、10％He、20％O2(以N2為平衡氣體)的混合氣體至肺總量位，屏氣10s後呼氣至殘氣位。在此過程中連續測定CO和He的濃度，然後計算出肺彌散量(不同的儀器，其所用的混合氣體的濃度及比例不盡相同)。
肺彌散量與年齡、性別、體位、身材等相關，男性大於女性，青年人大於老年人。
臨床意義
1、彌散量如小於正常預計值的80％，則提示有彌散功能障礙。
彌散量降低常見於：
①彌散距離增加，如肺間質纖維化、石棉肺等;
②肺泡毛細血管容積減少，如肺氣腫、肺結核、氣胸、肺部感染、肺水腫等;
③迴圈系統障礙，如先天性心臟病、風溼性心臟病、貧血等。
2、彌散量增加可見於紅細胞增多症(因紅細胞攝取CO增加)、肺出血(血管外血液中血紅蛋白可攝取一定量的CO)等。
五、肺順應性測定
原理
順應性是指單位壓力改變時所引起的容積變化，用以反映肺組織的彈性，通常包括肺順應性、胸壁順應性和總順應性。
肺容積改變△V
肺順應性CL=經肺壓
單位為L/kPa。
測定方法
肺順應性可以分為靜態順應性和動態順應性。靜態順應性指在呼吸週期中氣流被短暫阻斷時測得的肺順應性，動態順應性則是呼吸週期中氣流未被阻斷時測得的肺順應性。靜態順應性反映了肺組織的彈性，而動態順應性則還受到氣道阻力的影響。保持肺臟於某容積所需要的壓力稱為彈性回縮力，彈性回縮力增加，則順應性降低，反之則順應性增加。
臨床意義
(一)肺總量增加的疾病
1、肺氣腫肺氣腫患者的靜態順應性增加，而動態順應性降低。
2、支氣管哮喘有時表現為靜態順應性降低。
3、肢端肥大症 伴有肺容積增加，靜態順應性成比例增加，而肺彈性回縮壓正常。
(二)肺總量降低的疾病(限制性肺疾病)
1、肺切除、肺不張肺容積減少，肺順應性降低。
2、瀰漫性肺間質纖維化靜態、動態順應性均降低。
3、肺外疾病脊髓灰質炎、脊柱畸形等肺順應性和胸壁順應性降低。
4、ARDS、肺水腫等 由於正常肺泡氣腔的減少，使肺容積減少，肺順應性降低。
(三)小氣道疾患的頻率依賴性
在小氣道疾患時，肺順應性受呼吸頻率的影響，呼吸頻率增加時，順應性降低，稱為動態順應性的頻率依賴性。
(四)在機械通氣和呼吸衰竭監護上的應用
有助於確定最佳PEEP水平，產生最大順應性的PEEP壓力為最佳的。PEEP壓力。
六、氣道阻力測定
原理和測定方法
平靜呼吸時，肺內氣體在氣道內流動時所產生的摩擦力，通常用產生單位流速所需的壓力差來表示。氣道阻力一般採用體容積描記法或強迫脈衝振盪法測定。
氣道阻力=壓力差/流量(kPa?s/L)
臨床應用
由於氣道阻力與氣道的半徑的4次方成反比，又由於小氣道的總橫截面積顯著大於大氣道的橫截面積，故氣道阻力的80％以上來自大氣道的阻力。
(一)氣道阻力增加見於下列疾患
1、支氣管哮喘 哮喘發作時氣道阻力增加，緩解期氣道阻力可正常。哮喘發作時氣道阻力增加可以被支氣管舒張劑緩解。
2、肺氣腫 呼氣時氣道萎陷可引起氣道阻力增加;或呼氣時胸內壓過高，壓迫氣道，致使氣道阻力增加。
3、阻塞性通氣功能障礙慢支、腫瘤以及其他原因引起的阻塞性通氣障礙，也可以使氣道阻力增加。
4、醫源性氣道阻力增加如氣管插管或氣管切開等。
(二)氣道阻力與其他通氣功能的關係
氣道阻力增加，可以引起用力呼氣流速、吸氣流速、MVV等的降低。
七、運動肺功能試驗
原理
運動肺功能試驗檢查肺功能在運動狀態下的動態變化，臨床上有助於瞭解其在靜息狀況下所不能表現出的生理和病理情況。運動時會使死腔通氣/潮氣量比值下降，通氣量增加，二氧化碳排出加快，氧攝取和氧耗量加大，當然也會增加心血管的負擔。
檢測方法
運動肺功能試驗通常採用平板踏跑進行檢查，即在有一定坡度和轉速的活動平板上行走，同時還監測心電圖和血壓變化等。運動方案採用改良Bruce方案。運動試驗一般以受試者達到亞極量心率作為試驗終點，達到亞極量心率後仍持續慢走，逐漸恢復至基礎心率。在檢查過程中出現明顯呼吸困難、心肌缺血、心律失常或血壓增高或降低應停止試驗。
準備工作
開始運動試驗之前，要給受試者講清楚整個運動過程中各個步驟的注意事項，要受試者儘量放鬆，不要緊張，同時預備好急救藥品及氧氣等，以防發生意外。
常用測試指標
最大攝氧量或耗氧量(VO2 max)：VO2 max是反映人體在極量運動時心肺功能水平的一個主要指標。它表示氧轉運系統能力的總和。
呼吸交換率：指肺內每分鐘CO2排出量和每分鐘O2攝取量的比值。
最大通氣量(MVV)與運動時最大通氣量VEmax之比(VEmax/MVV)為呼吸困難指數，是判斷呼吸困難嚴重程度的一項客觀指標。
無氧閾：指在運動負荷遞增過程中，血乳酸急劇增加的起點所對應的運動強度，用以反映無氧代謝能力。當超過無氧閾時，繼續增加運動強度將導致代謝性酸中毒。
代謝當量：是能量消耗的實用指標，一個代謝當量相當於每分鐘、每千克體重3.5ml的攝氧量，是在未達到無氧閾時衡量運動強度的重要指標。
臨床應用
人體的心肺功能具有較大的儲備能力。在靜息狀態下有些功能的降低不易表現出來，僅在功能出現嚴重障礙時才會表現出臨床症狀。故運動試驗可以檢測出靜息時所不能檢查出的病理生理機制，可以從運動量受限制的因素、運動時出現的有關症狀中找出規律，早期發現心肺功能異常。
1、運動誘發哮喘 運動FEV l較運動前降低10％即為陽性，是診斷運動性哮喘的重要指標。
2、預測胸部手術後併發症的風險 若VO2 max明顯降低，則術後出現合併症的風險較大。
3、在心血管疾病中的應用 在運動負荷狀態可以瞭解心肌供血情況及心律變化，有助於診斷冠心病及心律失常情況。
4、通過觀察無氧閾可以預計人體運動耐力。
5、可以對胸悶、氣短、呼吸困難者進行鑑別診斷。
禁忌證
1、心臟病、高血壓等。
2、肺功能已受損，例如FEVl小於預計值的70％。
3、哮喘發作期。
4、年老、體弱、行動不便者。
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