第一节通气功能监测

肺和胸廓有规律地扩张和收缩，使肺容量不断地改变，让新鲜空气进入肺泡，并排出经过气体交换的肺泡气，这就构成了肺的通气。肺通气是肺功能的重要组成部分。肺通气功能的监测包括监测静态肺容量、动态肺活量等方面。

一、静态肺容量

在呼吸运动过程中，根据肺和胸廓扩张和回缩的程度、肺内容纳气量产生的相应改变，分为彼此互不重叠的4种基础容量和由2个或2个以上基础容量组成的4种叠加容量。它们的相互关系见图15－1。这8种容量均属于静态肺容量，是肺呼吸功能监测的基本项目。

图15－1　静态肺容量及其组成（引自：曾因明．危重病医学．人民卫生出版社，2000）

1．潮气量（tidal volume，VT）　潮气量是指在平静呼吸时，每次吸入或呼出的气量，其中约有25%来自胸式呼吸，75%来自腹式呼吸（即75%来自膈肌活动，25%来自肋间肌肉的活动）。可用肺功能监护仪器或肺量计直接测定。

正常自主呼吸时潮气量一般为5～7ml／kg体重，男性略大于女性，平均为500ml。肺萎陷、肺炎、气胸、中枢性抑制药物或呼吸肌力受影响时，都可使潮气量降低。发热、疼痛、酸中毒等均可使潮气量增加。潮气量由死腔量（VP）和肺泡通气量（VA）两部分组成，即VT＝VP＋VA。肺泡通气量是指进入肺泡内能够有效地进行肺泡气体交换的气体量；死腔量则是指有通气但无血流灌注的气体量。一般死腔量占潮气量的25%～35%，其值相当于2ml／kg体重。

2．深吸气量和补吸气量　深吸气量（inspiratory capacity，IC）是指自平静呼气末再用力吸气，吸至不能吸为止，所能吸入的最大气体容量；补吸气量（inspiratory reserve volume，IRV）是指在平静吸气后，用力做最大深吸气所能吸入的气量，或称吸气储备量。补吸气量是深吸气量中的一部分，深吸气量＝补吸气量＋潮气量（IC＝IRV＋VT）。深吸气量和补吸气量反映肺和胸廓在静态状态下的最大膨胀度。如患胸廓畸形、塌陷或肺组织受损和减少（肺不张、肺或肺叶切除术后），肺和胸廓的有效膨胀度下降，深吸气量或补吸气量减少。此外，当吸气肌肉力量减弱时，如呼吸肌麻痹或衰竭，深吸气量或补吸气量也会明显减少。

3．深呼气量和补呼气量　与深吸气量和补吸气量相仿，深呼气量（expiratory capacity，EC）是指用力吸气至不能吸为止后用力呼气至平静呼气末所能呼出的气体容量，通常等于深吸气量；补呼气量（expiratory reserve volume，ERV）指在平静呼气末再用力做最大呼气至不能呼为止所能呼出的气量。可用肺功能监测仪测定，同样能反映肺、胸的弹性和呼气肌的力量。

4．残气量与功能残气量　残气量（residual volume，RV）亦称余气量，是指一次用力呼气后，肺内残留的全部气量。功能残气量（functional residual capacity，FRC）是指平静呼气后肺内所残留的气量，即FRC＝ERV＋RV。残气量无法呼出，所以不能通过一般肺量计测得，可应用氦气稀释法或氮气稀释法测定。RV正常范围为1．5～2L，起着缓冲肺泡内气体分压，防止呼吸过程中小气道闭塞的作用。FRC在呼吸气体交换过程中，缓冲肺泡气体分压的变化，减少通气间隙时对肺泡气体交换的影响。RV与FRC均是反映肺泡静态膨胀度的主要指标。当肺泡过度膨胀（阻塞性肺部疾病）时，RV和FRC增高，见于肺组织弹性减退，末梢支气管狭窄或任何原因引起的呼气受阻或胸廓畸形等。当肺泡膨胀受限或肺组织弹性减少时，RV和FRC减少，见于各种原因引起的胸肺弹性回缩力减小，如：①肺部疾病：心源性或非心源性肺水肿、肺间质性纤维化、间质性肺炎等；②限制性胸廓疾病：脊柱侧凸、胸廓成形术、过度肥胖和胸腔积液、腹水、膈神经麻痹等。然而，需要注意的是RV在有限制性胸廓疾病时比其他肺容量更接近正常；在小气道疾病时，由于气道闭合过早而使RV升高，但FRC和第1秒用力呼气量（FEV1）可保持正常。

另外用RV／TLC还可评价肺气肿的严重程度。RV／TLC为20%～35%为正常；36%～45%提示轻度肺气肿；46%～55%提示中度肺气肿；＞56%提示重度肺气肿。

5．肺活量（vital capacity，VC）　是指最大吸气之后缓慢呼出的最大气量（呼气肺活量）或最大缓慢呼气后用力吸入的最大气量（吸气肺活量）。正常成年男性为3．5L，女性为2．4L。VC为最常用的测定项目之一，它反映肺每次通气的最大能力，即反映肺胸廓最大扩张和收缩的呼吸幅度。它受呼吸肌力强弱、肺组织和胸廓弹性及气道通畅的影响。VC减少见于任何使呼吸幅度受限的疾病，如胸廓活动受限、肺组织损害、膈肌活动受限等。VC增高见于罕见的肺巨大症者。

6．肺总量（total lung capacity，TLC）　最大吸气后存留于肺部的全部气量。正常成年男性为5．0L，女性为3．5L。TLC增加见于呼吸锻炼后，呼吸肌力增强者；肺气肿、支气管哮喘等慢性阻塞性肺部疾患者。TLC减少见于呼吸肌肌力衰竭、胸廓畸形、肺切除后、肺纤维化、肺水肿、气胸和胸腔积液等限制性疾患。

二、动态肺容量

动态肺容量为单位时间内进出肺的气体量，主要反映气道的状态。

1．每分通气量（minute ventilation，VE）　是指在静息状态下每分钟吸入或呼出呼吸器官的气体量。VE＝VT×呼吸次数，正常成人约为6L／min（5～7L／min），严重缺氧和紧张、恐惧等精神、神经因素能使每分钟通气量增加。通常每分通气量大于12L／min为过度，小于3L／min为不足。

2．每分钟肺泡通气量（alveolar ventilation，VA）　又称有效通气量，即在静息状态下每分钟吸入气量中能达到肺泡进行气体交换的有效通气量。VA＝（VT－死腔量）×呼吸频率，正常值为4．2L／min，潮气量增加，呼吸频率减少，对提高肺泡通气量有极大的作用。临床上，深而慢的呼吸较浅而快的呼吸好，就在于后者只能增加无效通气，而有效肺泡通气量反而减少；前者不但呼吸做功少，而且有效肺泡通气量不变。

3．死腔量　也称生理死腔量（dead volume，VD），它分解剖死腔量和肺泡死腔量。解剖死腔量系从口腔到细支气管这部分在呼吸周期中不参与气体交换的量。肺泡死腔量指肺泡通气良好而相应的血流灌注不良时，气体交换不能充分进行的那部分无效通气量。正常人肺泡死腔量极小，可以不计。病理情况下，解剖死腔量一般变化不大（除应用支气管扩张剂以外），故VD主要反映肺泡死腔量。

临床上一般监测VD／VT的比值，主要临床意义是判断肺泡的死腔通气，即换气功能。因为VD／VT主要取决于肺泡通气／血流比率正常。VD／VT正常值为0．3～0．5，可用呼吸功能监测仪直接测定，也可根据Bohr公式计算：VD／VT＝（PaCO2－PE CO2）／PaCO2。其中VD＝生理死腔量，VT＝潮气量。VD／VT增加，提示肺泡通气／血流比率失调，无效通气量增加。

4．时间肺活量（time vital capacity，TVC）与用力肺活量（forced vital capacity， FVC）　TVC指用力吸气至不能吸为止，然后用力呼气，计算第1、2、3秒呼出气体容量占最大用力肺活量（FVC）百分比，表示为FEV1／FVC。正常人通常可以在3s内将所有肺活量呼出，FEV1／FVC＞70%。当患阻塞性疾病时，由于呼气流量受限，尤其在用力呼气时，气道动态压缩较平静呼气时更加明显，呼气流量必然下降，致FEV1／FVC＜70%，且3s内不能将所有肺活量呼出，有时甚至需要7s才能将所有肺活量呼出；限制性疾病时，由于肺活量减少，呼气流量仍保持正常，所以FEV1／FVC可以明显增高，有时甚至第1秒就能将几乎所有肺活量呼出，这并不意味着呼气流速的增快，很大程度上取决于肺活量减少的程度，故时间肺活量通常对判断阻塞性肺疾病更有价值。

5．最大呼气中段流量（maximal midexpiratory flow，MMEF50%～75%或FEF25%～75%）

计算一次用力呼气过程中，呼气在25%～75%VC水平和50%～75%VC水平的呼气流速，即最大用力呼气中段流速。应用肺功能监测仪记录肺量图（FVC曲线），将FVC曲线分为4等份，计算FVC曲线25%和75%交界线的斜率（图15－2）。正常成人男性为3．36L／s，女性为2．28L／s。MMEF主要取决于FVC非用力依赖部分，即呼气流量随用力达到一定限度后，尽管继续用力，但流量不变，与用力（呼吸强度）无关。因此它的改变主要受小气道直径的影响，流量下降反映小气道的阻塞。它比FEV1及MVV在识别气道阻塞情况时更为敏感，可早期检出阻塞性通气功能障碍，因此是反映小气道通畅程度的指标。

图15－2　肺量图

注：a．正常；b．限制性疾病（引自：曾因明．危重病医学．人民卫生出版社，2000）

6．流量－容积（flow－volume，F－V）曲线　F－V曲线是以流量为纵轴，容积为横轴，描述一次用力呼气过程中，整个不同肺活量水平的呼气流速。用力有关部分以呼气最快峰流速（peak expiratory flow rate）表示，用力无关部分以选择特定肺容量水平的呼气流速表示，如V25、V50和V75，即分别代表在25%、50%和75%VC水平呼气流速。F－V曲线测定价值与MMEF测定价值不同点是：F－V曲线测定的流速均是某一肺活量水平的瞬间呼气流速，而MMEF是某一肺活量水平的平均流速。从某种意义上讲，F－V曲线测定更能反映呼气流速的实际情况。

三、动脉血二氧化碳分压（PaCO2）

PaCO2系指溶解在血浆中的二氧化碳所产生的压力，由于PaCO2是肺通气功能与二氧化碳产生量平衡的结果，因此它是反映通气功能的常用指标，临床常用于评价患者通气量的足够与否，指导机械通气。其正常值为4．55～5．85kPa（35～45mmHg）。

决定PaCO2的因素有：CO2的产生量、肺泡通气量和呼吸频率。PaCO2＝CO2的产生量×常数／［（VA）×呼吸频率］。常数为0．86，当CO2的产生量不变时，PaCO2与肺泡通气量成反比，若肺泡通气量增加1倍，PaCO2则降低1／2。

由于CO2的弥散能力很强，肺毛细血管中的CO2可迅速透过肺毛细血管膜进入肺泡，并达到平衡。所以临床上用肺泡内二氧化碳分压（PACO2）代替PaCO2。