肺功能检查

肺功能检查是临床常用的检查方法，肺功能检查主要用于：

1、诊断慢性呼吸系统疾病（如哮喘和慢阻肺病），评价患者肺功能损害的程度、类型、治疗效果和病情发展程度；

2、评估外科手术，特别是胸腹部手术和老年患者手术的风险和耐受性；

3、评估职业病患者的肺功能损害程度等¹。

1、常规肺功能检查的适应证

(1) 诊断哮喘、慢阻肺病等气流受限性疾病。

(2) 鉴别慢性咳嗽、呼吸困难的原因。

(3) 评价呼吸系统疾病的肺功能动态变化和治疗效果²。

(4) 评估胸、腹部手术的手术风险及术后肺功能的变化。

(5) 评估心肺疾病康复治疗的效果。

(6) 高危患者如吸烟或被动吸烟、严重大气污染、职业暴露人群的体检²。

(7) 鉴定职业性肺疾病患者的劳动力。

(8) 监测药物及其他干预性治疗的反应。

(9) 监测疾病进展及判断预后。

2、常规肺功能检查的禁忌证

在实施肺功能检查前，要严格把控其禁忌证，以避免给患者带来不必要的伤害。详细内容见表 1。

包括以下 4 种：

1、潮气容积（tide volume，VT）：静息呼吸时每次吸入或呼出的气体容积。

2、补吸气容积（inspiratory reserve volume，IRV）：平静吸气末用力吸气所能吸入的最大气体容积。

3、补呼气容积（expiratory reserve volume，ERV）：平静呼气末用力呼气所能呼出的最大气体容积。

4、残气容积（residual volume，RV）：用力呼气末肺内残存的气体容积。

包括以下组合：

1、深吸气量（inspiratory capacity，IC）：平静呼气末用力吸气所能吸入的最大气体容积。深吸气量=潮气容积+补吸气容积。

2、肺活量（vital capacity，VC）：尽力深吸气后作深慢呼气所能呼出的最大气体容积。肺活量=深吸气量+补呼气容积=潮气容积+补吸气容积+补呼气容积。

3、功能残气量（functional residual capacity，FRC）：平静呼吸时，每次呼气末肺内残留的气体容积。

4、肺总量（total lung capacity，TLC）：深吸气末肺内储存的气体总量。

以上这些肺容积指标大部分可通过肺量计直接检查（RV、FRC、TLC 不能直接用肺量计测得）。

肺弥散功能是指某种肺泡气通过肺泡-毛细血管膜从肺泡向毛细血管扩散到血液，并与红细胞中的血红蛋白（hemoglobin，Hb）结合的能力。临床上利用一氧化碳进行肺弥散功能检查，常用的方法有一口气呼吸法一氧化碳弥散功能测定（diffusion capacity of carbon monoxide D_LCO single-breath method，D_LCO-sb）和重复呼吸法一氧化碳弥散功能测定。D_LCO-sb 的检查方法见图 4⁶，受试者按要求呼气至残气容积，继之迅速吸入标准气，充分吸气后屏气 10 s，然后快速呼气。内置计时器自动计时和计算屏气时间，计算出肺总量和肺总量位的一氧化碳弥散量。

1、一氧化碳弥散量：是单位分压差（1 mmHg 或 1 kPa，1 mmHg=0.133 kPa）、单位时间（min）内，由肺泡经肺泡毛细血管膜到达红细胞内，与 Hb 结合的一氧化碳容积（mL）。

2、每升肺泡容积的一氧化碳弥散量：又称比弥散量，是一氧化碳弥散量与肺泡气容积（V _A）比值，即单位肺容积的一氧化碳弥散量。

目前测定气道阻力的方法主要为脉冲振荡法。脉冲振荡法检查技术是一种基于强迫振荡技术，在自然平静呼吸过程中给呼吸系统外加振荡波（压力信号），并测量呼吸系统在该振荡压力信号下产生的对应流量变化，用于评价呼吸系统的阻力和顺应性等⁷。

1、呼吸系统阻抗（respiratory system impedance，Zrs）：振荡检查中外加振荡产生的压力信号与流量信号的比值，临床上常把 5 Hz 下的呼吸阻抗（Z5）称为总呼吸阻抗。

2、5 Hz 下的阻力（resistance5，R5）：振荡频率为 5 Hz 的阻抗，反映呼吸系统总的黏性阻力，因以气道阻力为主，也称为总气道阻力。

3、20 Hz 下的阻力（resistance 20，R20）：振荡频率为 20 Hz 的阻抗，反映中心气道阻力，主要是大气道的黏性阻力。

4、5 Hz 与 20 Hz 下阻力的差值（R5-R20）：周边阻抗，即周边小气道、肺的黏性阻力。

5、5 Hz 下的电抗（X5 electrical impedance 5）：振荡频率为 5 Hz 电抗，反映呼吸系统总的弹性阻力，因以肺和胸廓的弹性阻力为主，常称为外周弹性阻力。

6、共振频率（resonant frequency，Fres）：弹性阻力与惯性阻力相等时的频率，是反映气道阻力增加最为敏感和稳定的脉冲振荡参数。

7、目前体描法常规测定比气道阻力（specific airway resistance，sRaw），再根据胸廓气容积（thoracic gas volume，Vtg）换算出气道阻力（airway resistance，Raw），即 Raw=sPaw/Vtg。

8、Raw 占正常预计值的百分比（Raw% pred）升高为异常，建议采用三级分类法，即轻度升高：120%＜Raw% pred≤140%，中度升高：140%＜Raw% pred≤160%，重度升高：Raw% pred＞160%。不同体容积描计仪给出的概念不同，主要有“总比气道阻力（sRawtot）、有效比气道阻力（sRaweff）、总气道阻力（Rawtot）、有效气道阻力（Raweff）”，评价标准相同。

9、体描法是测定气道阻力的金标准，但实际测定和解读有较多问题，比如肺功能报告中“通气功能正常，气道阻力升高”是广泛存在的错误诊断，故气道阻力变化的诊断应与常规肺功能检查相互印证，并进行合理的生理学分析；在气道阻力变化与常规通气功能变化不一致时应给出合理建议。

1、呼气峰值流量 PEF 是指用力呼气时的最高流量，亦称最高（大）呼气流量、呼气峰值量（速）等。PEF 是检查肺通气功能的常用项目之一，与肺量计测定的第 1 秒用力呼气容积 FEV₁ 具有良好的相关性，能较好地反映气道的通畅性，也可用于测定大气道功能和了解呼吸肌肉力量。

2、呼气峰值流量变异率是指一定时间内 PEF 在各时间点或时间段的变化程度，能较好地反映气道通畅性的动态变化，是评估气道阻塞的可逆性和/或气道反应性的重要肺功能检查项目之一。主要用于支气管哮喘的病情监测和辅助诊断。

1、适应证

(1) 哮喘的病情动态监测和治疗反应的评估。

(2) 哮喘诊断和鉴别诊断。

(3) 评价药物疗效和指导治疗的调整。

(4) 其他气道疾病肺功能简易评估，例如基层医院对慢阻肺的筛查。

2、禁忌证

与用力肺通气功能检查的禁忌证基本相同。

1、适应证

(1) 慢性气道疾病的初诊和随访，肺通气功能发现阻塞性通气功能障碍或小气道功能障碍者。

(2) 有气道阻塞征象，需要明确是否存在持续气道阻塞。

(3) 慢性咳嗽的诊断与鉴别诊断。

2、禁忌证¹

(1) 用力呼气动作相关的禁忌证（同肺通气功能检查的禁忌证）。

(2) 支气管舒张剂相关的禁忌证：

1) 已知对某种支气管舒张剂过敏者慎用。

2) 严重心功能不全或快速型心律失常者慎用 β 受体激动剂。

3) 青光眼，前列腺肥大导致排尿困难者慎用 M 胆碱受体拮抗剂。

1、选药原则

一般选择起效快的吸入药物，以吸入沙丁胺醇或特布他林，或异丙托溴铵最为常用。

2、种类、剂量和剂型

吸入型的支气管舒张剂最为常用，包括短效 β ₂受体激动剂（short-acting beta 2 agonist，SABA），如沙丁胺醇、特布他林，常用剂量是 200~400 μg/次；或者是短效胆碱能受体拮抗剂（short-acting muscarinic antagonist，SAMA），如异丙托溴铵，常用剂量是 80~160 μg/次¹。

3、用药方式

(1) 定量气雾剂（metered-dose inhaler，MDI）单剂量吸入法：首先充分振摇 MDI，以使药液混匀，垂直倒置 MDI，使吸嘴开口距离口腔 2~4 cm，让受试者深呼气至残气量位，然后开始经口进行深慢吸气，同时撅压药罐，使药物释出并与吸气动作同步。吸气速度不宜过快，吸气时间持续约 1~2 s，直至深吸气末（肺总量位），再屏气 5~10 s。然后重复上述动作，每次吸入间隔 30 s，直至达到预先设定的吸入药量。对部分吸气动作配合欠佳者，可应用辅助吸入装置，如储雾罐。使用时应先将 1 次单剂量药物喷入储雾罐，然后让受试者从储雾罐中吸气至肺总量，屏气 5~10 s 再呼气，间隔 30 s 后再进行下一次喷药，或持续反复平静呼吸 4~6 次再进行下一次喷药，切忌 1 次喷入多剂量药物。该法为目前基层最为常用的方法，操作简便，价格便宜，适用于大多数受试者。

(2) 雾化吸入法：以压缩空气或氧气为动力，高速气流通过射流雾化器，可冲击雾化溶液产生雾粒，亦称气溶胶。受试者以平静、自然的潮气呼吸连续吸入雾粒。常用雾化吸入药物是硫酸沙丁胺醇溶液 1 mL 或复方异丙托溴铵溶液 2.5 mL。该法无需患者呼吸协调动作，主要用于不能正确掌握 MDI 吸入方法、病情比较重呼吸气流较弱、呼吸动作配合欠佳等的受试者，吸入效果好，但耗时较长。

(3) 干粉剂吸入剂（dry powder inhaler，DPI）：受试者口含干粉吸入器，口角不能漏气，从残气容积位经口做深慢吸气至肺总量位，并屏气 5~10 s。该法吸入药物无需助推剂，操作简单，肺部沉积效果更佳，适合于 MDI 吸入技术配合欠佳者。吸气流量低下者（未达到 DPI 最低吸气流量要求）如年幼、体弱、严重气道阻塞等患者不宜采用此法。

1、受试前准备

了解患者的基础疾病和药物相关病史，根据患者的病史和用药情况判断是否停药以及停药的种类和时间；基础心率应<120 次/min。常用的支气管舒张剂停用时间：SABA 停药 4 h 以上，每天使用 2 次的 LABA 停药 24 h 以上；每天使用 1 次的长效胆碱能受体拮抗剂（long-acting muscarinic antagonist，LAMA）停药 36 h 以上。

2、检查基础肺通气功能

按照质控要求完成用力肺活量曲线，检查基础肺通气功能。

3、吸入支气管舒张剂后重复测量

若吸入 SABA，应在吸入药物 15~30 min 后重复检查通气功能；若吸入 SAMA，则应在吸入 30~60 min 后重复检查。

根据刺激物的作用机制，支气管激发试验可分为直接激发试验和间接激发试验。直接激发试验和间接激发试验各有其优缺点，直接激发试验敏感性优于间接激发试验。目前乙酰甲胆碱是最常用和经典的支气管激发剂⁸。间接激发剂尚缺少标准化的流程、规范的剂量标准等，临床操作尚存在较多问题。

1、直接激发试验是指刺激物直接作用于效应细胞，引发气道收缩。直接激发剂包括乙酰甲胆碱和组胺等，目前只有乙酰甲胆碱获得临床许可应用。

(1) 乙酰甲胆碱可模拟神经递质乙酰胆碱直接与气道平滑肌上的毒蕈碱受体相互作用⁹。

(2) 组胺可通过刺激支气管平滑肌上的 H ₁受体，或间接通过刺激迷走神经导致气道收缩¹⁰。

2、间接激发试验则是通过运动、过度通气或其他刺激改变气道表面液体渗透压，或刺激炎症介质的释放，间接引发气道收缩。间接激发剂包括甘露醇、高渗盐水、运动、冷空气、过敏原和一磷酸腺苷等。

(1) 冷空气导致呼吸道热量和水分流失，使呼吸道黏膜暂时出现高渗状态，从而触发嗜酸性粒细胞或肥大细胞释放介质，导致气道收缩。

(2) 高渗盐水和甘露醇可导致细胞外液渗透压增高，刺激气道炎症细胞释放支气管收缩性炎症介质，间接作用在气道平滑肌上诱导其收缩¹¹。

(3) 过敏原激发诱导Ⅰ型变态反应，激活肥大细胞和嗜酸性粒细胞等炎症细胞，导致气道炎症及气道收缩。

(4) 一磷酸腺苷主要通过与 A2b 型腺苷受体结合作用于肥大细胞，引起炎性介质释放，间接导致支气管平滑肌收缩。

支气管激发试验主要适用于 6 岁以上儿童及成人。检测方法无需根据年龄调整，不适用于婴幼儿、学龄前儿童和配合欠佳者。

1、适应证

(1) 临床疑诊为哮喘。

(2) 慢性咳嗽查因。

(3) 反复发作性胸闷、呼吸困难。

(4) 对哮喘治疗效果的评估。

(5) 其他需要评价气道反应性的疾病。

2、禁忌证^12-16

(1) 绝对禁忌证

1) 曾有过致死性哮喘发作，或近 3 个月内曾因哮喘发作需要机械通气治疗。

2) 对吸入的激发剂或对其他拟副交感神经药物有明确的超敏反应。

3) 基础肺通气功能损害严重（FEV₁<60% 预计值，或成人 FEV₁<1 L）。

4) 不能解释的荨麻疹或血管神经性水肿。

5) 未控制的高血压（收缩压>200 mmHg 或舒张压>100 mmHg）。

6) 3 个月内急性心肌梗死病史。

7) 3 个月内脑卒中。

8) 主动脉或大脑动脉瘤。

9) 严重的呼吸系统疾病，如肺栓塞。

10) 近期进行过胸部手术或有胸部外伤。

11) 近期接受过眼部手术或存在任何导致颅内压升高因素。

12) 有其他不适宜用力通气肺功能检查的禁忌证如甲状腺功能亢进。

(2) 相对禁忌证

1) 基础肺功能呈中度阻塞（FEV₁ 在 60%~70% 预计值之间）的患者原则上不建议行支气管激发试验，可用舒张试验替代。但如果临床诊断确实需要，严格观察并做好充足的准备，则 FEV₁ 占预计值 60%~69% 的患者仍可考虑行支气管激发试验。

2) 肺通气功能检查已诱发气道痉挛发生，在未吸入激发剂的状态下 FEV₁ 已下降≥20%。

3) 基础肺功能检查配合不佳，不符合治疗控制要求。

4) 近期呼吸道感染（<4 周）。呼吸道感染后 4~8 周内支气管激发试验假阳性率增加，结果解读需谨慎。

5) 哮喘发作或急性加重期。

6) 妊娠、哺乳期妇女。

7) 正在使用胆碱酯酶抑制剂（治疗重症肌无力）的患者不宜行乙酰甲胆碱激发试验；正在使用抗组胺药物的患者不宜进行组胺激发试验。

1、受试者准备：有些因素或药物会影响气道的舒缩功能和气道炎症，从而影响气道反应性，导致结果出现假阳性或假阴性，因此需要在检测前停用这些药物或避免这些因素（表 3）。

2、试验方法

(1) 检测基础肺功能：肺功能常用指标包括 FEV₁、PEF 和比气道传导率 sGaw 等，以 FEV₁ 最常用。受试者休息 15 分钟后坐位、夹鼻，按用力肺活量质量控制标准检测 FEV₁，至少检测 3 次，最佳 2 次之间差异<150 mL，取最高值作为基础值。

(2) 吸入生理盐水重复检测肺功能：若吸入生理盐水后 FEV₁ 下降≥10%，表明受试者气道反应性比较高，此时应采用最低浓度（剂量）的激发剂做起始激发，并需严密观察，谨慎进行，同时在结果报告中注明。

(3) 吸入激发剂：从低浓度（剂量）开始，按不同方法吸入激发剂，吸入后重复检测肺功能，直至 FEV₁ 较基础值下降≥20%，或出现明显不适及临床症状，或吸入最高浓度（剂量）为止。

(4) 吸入支气管舒张剂：若支气管激发试验阳性且伴明显气促、喘息，应给予支气管舒张剂吸入以缓解受试者症状，经过 10~20 分钟肺功能指标恢复后终止试验。

(5) 儿童支气管激发试验常用方法（直接激发试验）包括：APS 法、Astograph 法、Cockcroft 法、手捏式定量雾化吸入法（Yan 法）和 5 次呼吸法（Chai 法），其中 APS 法结果可靠，对配合度要求不高，为目前临床最常用的直接激发试验方法；Yan 法及 Chai 法现已逐渐被临床淘汰^17,19。关于 APS 法、Astograph 法、Cockcroft 法及婴幼儿 Cockcroft 法进行乙酰甲胆碱激发试验（Methacholine challenge test，MCT）的具体操作流程参见「《儿童支气管激发试验技术规范专家共识》」

激发试验过程中，试验环境、仪器、方法、流程、激发剂、受试者配合度等均可对激发试验结果造成影响，故在试验过程中应严格做好质量控制，保证数据的可靠性。激发试验出现假阴性和假阳性的常见原因分析如下：

1、假阳性结果的影响因素^12,14

假阳性是指受试者并不存在支气管哮喘相关的病理生理学 AHR，但试验结果显示为阳性。

(1) 受试者因素

1) 受试者疾病状态：受试者存在或近期曾患其他疾病，例如急性呼吸道感染等疾病；存在心衰或者胃食管反流等疾病。

2) 测试前活动与心理因素：在测试前没有停止吸烟或暴露于其他空气污染物；在测试前进行了剧烈运动；心理精神因素影响，部分患者过度紧张，会出现假阳性。

3) 配合度不佳：受试者配合不佳导致 FEV ₁、Rrs 等检测指标不稳定；或做吞咽动作。

(2) Astograph 法虽然操作简便，但相较于其他方法更容易导致假阳性。

2、假阴性结果的影响因素^12,14

假阴性是指受试者原本存在气道高反应性（AHR），但试验结果显示为阴性。可能导致假阴性结果的原因包括：

(1) 药物因素

1) 未按要求停药：激发试验前未按照停药时间停用具有支气管舒张作用或降低气道反应性的药物。

2) 激发剂失效：激发剂过期或保存不当（未低温避光）导致失效；药物配置浓度不达标

(2) 受试者因素

1) 配合度不佳：受试者配合不佳，吸气与雾化给药不同步，因而未能完全吸入激发剂；或者在检测指标（如 FEV₁​、Rrs）时不稳定。运动激发试验的受试者试验前 4 h 内有剧烈运动导致其对运动耐受或受试者未经口呼吸。

2) 疾病特异性：部分运动诱发性哮喘患者可能对组胺、乙酰胆碱等吸入性激发试验不敏感，需通过运动激发试验等才能诱发出来。

(3) 仪器和环境因素

1) 仪器设备不达标：雾化装置的压力、流量、雾粒大小及雾化量等指标未能达到质控标准。

2) 季节环境因素：季节性气传过敏原（又称吸入性过敏原）暴露季节已过，或在症状出现或暴露抗原 48 h 后，测试结果也可能转为阴性²⁰。少数职业性哮喘患者仅对单一的抗原或化学致敏剂有反应，可能只能用特定过敏原刺激才能激发出阳性反应。运动激发试验时环境温度>25 ℃ 和/或湿度>50% 也可能导致假阴性。

1、由于人种等因素影响，世界各地肺功能参数的正常预计值公式不同^21-23，健康人群高限（upper limit of normal，ULN）和低限（lower limit of normal，LLN）分别是最高和最低临界值，是理论上最科学的评价标准，被美国医学会（American Medical Association，AMA）和美国胸科协会（American Thoracic Society，ATS）及欧洲呼吸学会（European Respiratory Society，European Respiratory Society，ERS）的肺功能诊断指南采用^24-25。

2、但由于与实际情况差别过大，并未获得临床医生和呼吸疾病诊治指南的广泛认可，如慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）是最常见的气流阻塞性肺疾病，其全球防治倡议（global initiative for chronic obstructive lung disease，GOLD）完全忽视普通性间质性肺炎（usual interstitial pneumonitis，UIP）和淋巴细胞性间质性肺炎（lymphocytic interstitial pneumonitis，LIP）而是采用吸入气道扩张剂后一秒率（FEV₁/FVC）70% 作为定性诊断标准，采用第 1 秒用力呼气容积（forced expiratory volume in one second，FEV₁）占正常预计值（用力肺活量，forced vital capacity，FVC）的百分比作为严重度的分级标准²⁶。

3、我国的肺功能参数评价主要采用实测值占正常预计值的百分比，少部分核心参数长期没有公认标准，而是诊断者根据自己经验综合分析给出诊断，不少单位通气功能的定性诊断用 GOLD 标准，严重度分级用 ATS/ERS 标准或采用 GOLD 标准。

1、选择无临床症状、无高危因素的“健康人”是建立正常预计值公式的基本要求，但对肺功能参数有明显欠缺，调查显示该类“健康人群”中有较高比例的气流阻塞者，如此建立的正常预计值公式尽管对均数的影响有限，但标准差加大，ULN 升高，LLN 降低，容易导致诊断错误。

1、我国无统一的汉族人群肺功能参数正常预计值公式，而是分别由东北、西北、华中、华东、东南、西南六大地区于 1988 年制定各自的标准²⁷；其后虽多次进行大规模的流行病学调查，但均未能制定出完整的新预计值公式。

2、我国调查失败的原因可能主要有：吸烟量上升和年轻化趋势并未明显改善，大气污染（包括职业污染和生活污染）仍较严重，特别是这些因素早年对呼吸道和肺实质的影响仍可能持续存在或加重，使真正健康人群数量明显减少；二手烟、大气污染又是难以准确评估的重要高危因素，容易导致无临床症状、无明确高危因素的气流阻塞者入选，因此 ULN、LLN 可能较国外更不可靠。

3、朱蕾教授团队的研究结果和临床实践均显示 1988 年版的肺功能正常预计值公式仍然最合理，绝大部分仍能继续使用^28-29；一氧化碳弥散量（diffusion capacity of carbon monoxide in the lung，D_LCO）和每升肺泡容积的一氧化碳弥散量（diffusion capacity for carbon monoxide per liter of alveolar volume，D_LCO/VA）正常预计值偏高，推荐改用 2011 年的修正公式³⁰。需要指出的是 CO 弥散量正常预计值公式变化的主要原因是屏气时间的计算方法改变所致，与人群选择无明显关系。

不同种类的肺功能参数的选择标准不同。

1、绝对值参数肺总量（total lung capacity，TLC）、功能残气量（functional residual capacity，FRC）、残气容积（residual volume，RV）降低、升高皆为异常，其正常值范围为实测值占正常预计值的±20%；其它绝对值参数，包括换气功能参数、大部分肺容积参数和通气功能参数降低为异常，其正常值范围取实测值占正常预计值百分比≥80%，气道阻力升高为异常，其正常值范围取实测值占正常预计值百分比≤120%^30-32。

2、相对值参数主要为 FEV₁/FVC、残气容积与肺总量比值（RV/TLC）、功能残气量与肺总量比值（FRC/TLC），不能采用实测值占正常预计值≥80% 或实测值占正常预计值的±20% 评价，长期没有公认的标准，其中 FEV₁/FVC 是评价通气功能状态的必要参数，需结合其它通气功能或肺容积参数、最大呼气流量-容积（maxal expiratory flow volume，MEFV）曲线、病史等综合判断，临床应用混乱^33-35。

3、FEV₁/FVC 随年龄增大逐渐下降。小儿肺容积小，呼气时间短，FEV₁/FVC 常≥95%，健康青年人多≥85%；进人老年后下降幅度有所减小，朱蕾教授课题组的研究结果显示健康老年人的平均值约为 80%，其中≥70 岁男性为（80.2±4.5）%，女性为 19（81.8±5.6）%，少部分可降至 70%³⁶，因此 GOLD 把 FEV₁/FVC＜70% 作为定性标准，对以中、老年为主的 COPD 患者有较高的准确度，但仍需注意在低龄人群的高漏诊率和高龄人群的过度诊断。朱蕾教授等统计出国人 FEV₁/FVC 的 LLN，换算为占正常预计值的百分比为 92%，即 FEV₁/FVC 占正常预计值的百分比（FEV₁/FVC%pred）≥92% 为正常^31,33。

4、RV/TLC、FRC/TLC 结果的变异度大，且主要用于阻塞性通气功能障碍的辅助诊断，可无严格的评价标准。