国家级继续医学教育项目
《呼吸衰竭诊断治疗新进展》之一――肺功能测定及其临床意义
粘性阻力是维持气体一定流量所需要的压力，包括气道粘性阻力（气道阻力）和肺组织粘性阻力。惯性阻力是引起气流加速所克服的阻力。正常人平静呼吸时弹性阻力占70%，非弹性阻力占30%。平静呼吸时非弹性阻力中惯性阻力很小，几乎为零。而肺组织粘性阻力只占总粘性阻力的1/5左右，因此，非弹性阻力中以气道粘性阻力最为重要。
小气道是指内径小于2mm的气道。小气道内径虽小，但分枝多，总截面积大，小气道阻力反而小于大气道。解剖测量2~3代气道总截面积最小，第4~6代以下迅速增加。小气道阻力还与肺容量有关，在最大肺容量（接近肺总量）时气道扩张，小气道几乎没有阻力，在最小肺容量（接近残气量）时的小气道阻力最大，但亦不足总气道阻力20%。
本节主要叙述肺弹性阻力、气道阻力和小气道功能测定。 1．肺的弹性阻力
肺的弹性阻力一般通过肺顺应性来表达。所谓顺应性是单位压力变化所引起的容量改变。因此肺顺应性＝肺容量改变（ΔV）/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（ΔV）/经胸壁压 经胸壁压为胸腔内压与体表压之差。
总顺应性（胸廓顺应性）=肺容量改变（ΔV）/经胸廓压 经胸廓压＝经肺压+经胸壁压 本节主要叙述肺的顺应性。
图6显示经肺压和肺容量的关系，肺顺应性即是曲线的斜率，而肺弹性回缩力是曲线上每个容积所相应的压力。曲线斜率变大，说明顺应性改善，如果曲线位置左移，那么弹性回缩力降低。肺气肿患者压力—容量曲线斜率增加，位置左移，说明肺顺应性增加，而弹性回缩力降低。哮喘病人曲线斜率与正常人相同，而位置左移，说明顺应性正常，而弹性回缩力低于正常。
图6静态肺顺应性
肺顺应性有动态和静态之分，静态顺应性是气流阻断时肺的顺应性，而动态顺应性则是气流末阻断情况下测得的顺应性，故动态顺应性还受气道阻力影响。呼吸频率加快时，受到气道阻力影响增大。动态肺顺应性随呼吸频率增快而降低的倾向称为频率依赖性肺顺应性。小气道阻力增加时，总气道阻力变化不大，因此常规肺功能难以发现异常，而频率依赖性肺顺应性可显示小气道病变。
肺静态顺应性测定必须测定经肺压和肺容量的变化，经肺压为胸腔内压和肺泡内压之差，胸腔内压用食道压代替，肺泡内压系通过测定阻断气流时的口腔压来得到，同时测定肺容量即可获得静态肺顺应性，具体方法为受检者吸气到肺总量，然后缓慢呼气，在呼气过程中间断阻断呼气通道，同步测量呼气量和经肺压即可获得经肺压—容量曲线，该曲线斜率即为静态肺顺应性。该曲线不同位置斜率不同，一般用功能残气位（FRC）至FRC+0.5L的容量改变（ΔV）除以相应压力改变（ΔP）求得。肺气肿的静态顺应性增高，肺不张、弥漫性肺间质纤维化，肥胖症或成人呼吸窘迫综合征的肺静态顺应性降低。
2．气道阻力
气道阻力指气道粘性阻力，占呼吸粘性阻力中的大部分。 气道阻力＝气道两端压力差（ΔP）/流量（V）
在流量恒定的情况下，ΔP反映气道阻力大小。气体流动有层流和涡流，两者ΔP的影响因素不同，层流公式如下：
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ΔP=8u1/πr .V
其中u为气体粘度系数，1为管道长度，为圆周率，r为管道半径。而涡流公式则为：
2.2
ΔP=Kρ1/πrV
其中K为常数，ρ为气体质量。涡流时气道阻力与粘度无关，而与气体质量有关。气流是否形成涡流取决于涡流系数（RN）。
RN=2ρV/πur
当RN>2000时，开始形成涡流。
气道阻力一般用通气阻断法测定。即以阻断气流测得的口腔压代替肺泡内压，其与大气压之差即为ΔP，同时测定流量V，即可计算气道阻力。也可以用体容积描记法测定气道阻力。
气道阻力增高常见于局部或弥漫性气道阻塞性病变，如慢支、肺气肿、哮喘、中央型肺癌等。
3．小气道阻力测定 （1）闭合容量
闭合容量测定两项指标，即闭合气量和闭合总量。
由于重力作用，直立位胸腔内负压呈现自上而下负压递减的梯度，导致吸入气肺内分布在时间和空间上的区域性差异。上肺区肺泡内负压大于下肺区，故吸入气先进入上肺区，后进入下肺区；而下肺区肺泡扩张度大于上肺区，故下肺区充气量大于上肺区。深呼气时，上下肺区同时排气。接近呼气末，下肺区小气道陷闭后，其余肺区的肺泡继续呼气。小气道开始陷闭后尚能呼出的气量称为闭合气量。小气道开始陷闭时肺内留存的气量（即闭合气量与残气量之和）称为闭合总量。闭合气量测定有两种方法。
1．氦弹丸法 利用吸入气在肺内分布存在时间差异即“先入后出”的特点而设计。受检者深呼气后，再作深吸气，在吸气初始时吸入少量氦气，由于吸气先进入上肺区，上肺区肺泡气氦浓度就高于下肺区。用函数记录仪描绘深呼气量和呼气瞬时氦浓度的关系曲线（图7），曲线可以分为四相或四段：Ⅰ相是呼气开始段，氦浓度为零，相当于解剖死腔的容积；Ⅱ相，上下肺区肺泡气紧随死腔气呼出，氦浓度迅速上升；Ⅲ相，曲线呈相对平坦段，是上下肺泡同时呼气的氦浓度改变；Ⅳ相，氦浓度突然上升，表示下肺区小气道受胸内压挤压闭合，下肺区肺泡中止排气，而氦浓度较高的上肺区肺泡继续呼气。氦浓度开始上升至呼气结束的呼气量即为闭合气量。
图7闭合气量测定描图
2．氮测定法 受检者从残气位吸入纯氧至肺总量，然后缓慢呼气。用函数记录仪描绘深呼气量和呼气瞬时氮浓度的关系曲线。由于深呼气末上肺区肺泡容量较下肺区为大，而深吸气时下肺区肺泡容量变化较上肺区为大，因此上肺区肺泡充氧量少于下肺区，故上肺区肺泡氮浓度高于下肺区。接近呼气末的肺区气道开始陷闭，呼出气主要由上肺区排出，呼气量和闭合总量都受到年龄和体表面积的影响。为排除体表面积的影响，常以闭合气量占肺活量和闭合总量占肺总量的百分数来表示。
闭合气量增高是小气道阻塞早期诊断的一项指标。吸烟者常规肺功能正常，而闭合气量可以增高。在检测大气污染或有害气体对于气道损害时闭合气量也较常规肺功能敏感。但对于常规肺功能已有异常的严重COPD患者，气体分布的区域性不匀不仅受到重力的影响，更受到肺部病变的影响，因此第Ⅲ相斜率增高，可不出现第Ⅳ相。
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（2）流量—容积曲线
最大用力呼气流量—容积曲线（下称流量—容积曲线）是让受检者吸气到肺总量后作最大用力呼气，用X—Y记录仪同步记录呼气量和呼气流量。如图8所示，呼气流量一开始陡然上升，在80—90%用力肺活量时达到最大流量（Vmax）然后下降。
图8流量－容积曲描图
将呼气量（用力肺活量）平均分为4等分，75%、50%和25%用力肺活量的流量分别用V75、V50和V25表示。
在高肺容量部分流量与呼气用力有关，而低肺容量部分流量不受呼气用力影响，主要取决于小气道阻力和肺弹性回缩力。因此常用V50和V25占预计值百分比作为反映小气道阻力的指标。
吸烟、大气污染、职业性肺病和慢性阻塞性肺病患者小气道受损时，流量—容积曲线可表现为降支凹向容量轴，V50和V25降低。当然大气道阻塞时常规肺功能已有明显异常，流量—容积曲线也有相应变化，如Vmax、V75、V50、V25均降低。此外流量—容积曲线还用于鉴别上气道阻塞 的性质和部位。
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