婴幼儿肺功能检查原理和临床应用

Infants Pulmonary Function testing 原理和临床应用

邓力`

[关键词] 呼吸功能试验； 哮喘； 支气管炎

儿童肺功能检查对发病率较高且有增长趋势的儿童呼吸系统疾病很重要。5岁以上患儿能较好配合肺功能检查，所以应用教广泛，方法与成年人基本相同。而3岁以下婴幼儿肺功能检查的原理和方法与成年人有很大差异，本文重点讨论与其有关问题。

1 肺功能检查的目的和准备

肺功能检查是了解肺部的功能性变化，用于以下目的：（1）检出肺、呼吸道病变，及时作出诊断及分类。（2）评估肺部疾病严重程度。（3）测定自身耐受力的限度。（4）获取患儿对治疗反应的客观性资料。（5）评价治疗效果，如观察支气管扩张剂的疗效。（6）为患儿提供是否需要及能否耐受外科手术的参考意见，评价手术效果。（7）判断预后。

仪器使用前对流速仪进行容量及线性校正，通过标准容积的注射器校正，要求误差〈±3%；对压力传感器，通过水压计进行压力校正，要求误差〈±0.5%；操作前记录患儿一般状况，清除鼻咽分泌物，保持上呼吸道通畅；操作要在吸奶后1～2 h，无明显腹胀，处于自然或药物睡眠状态时进行。药物选用10%水合氯醛0.5～0.8 ml/kg口服，对肺牵张反射及呼吸功能无影响；操作时取仰卧位，颈部略伸展，用适当力量将面罩置于口鼻上，并用无名指及小指轻轻托起下颌以避免漏气。

2 婴幼儿肺功能检测指标

2.1 最大呼气流量-容积曲线 自从1958年Hyatt等描述了最大呼气流量-容积（MEFV）曲线以来，已被广泛用于成年人及较大儿童。MEFV曲线形态及从曲线中测出的流量参数可作为小气道阻塞的早期诊断依据。由于受检者需要主动呼吸配合，所以新生儿和婴幼儿的应用受到限制。获得MEFV曲线的方法有：（1）啼哭法，可以获得啼哭肺活量（CVC）及啼哭时的流速容量曲线，但啼哭时声带闭合，影响结果的可靠性；（2）负压抽气法，只限于监护病房或外科手术时用于插管患儿，并且需要深度镇静及麻醉；（3）快速胸腹挤压法（RTC），可获得部分呼气流量（PEFV）曲线，但至今仍不清楚该方法能否达到最大限度流速，因而其准确性受到怀疑。有学者在此基础上发展了呼气容积关闭技术及正压灌气技术，以获得MEFV的更大部分，该方法有待于进一步研究和发展。

2.2 呼吸力学指标及测定方法和原理

2.2.1 呼吸力学指标 包括：（1）呼吸顺应性（CRS），是指单位压力改变所发生的肺容量改变，用呼吸流速仪和压力传感器进行测量，并得到呼吸流速、容积和压力的变化，计算出CRS和呼吸阻力（Rrs）。（2）Rrs，是单位流速下气道两端产生的压力差。

2.2.2 方法和原理 呼吸力学测定大体分为动态和静态两大类，前者是在机械通气下测定的，后者则是在呼吸肌完全放松的条件下测得的。前者为主动的，而后者为被动的。

2.2.2.1 静态技术 包括多次阻断技术（MO）和被动流速-容量技术（PFV）。在吸气未阻断气道，通过诱发肺牵张反射，使吸气抑制转为呼气相，吸气肌与呼气肌均完全松弛而得出PFV曲线。将曲线降支中后段线性部分分别延至流速和容量轴得出最大被动呼气流速（Fo）及总被动呼气容量（Ve），根据同时测出的气道开放压（Pao）计算：呼吸系统静态顺应性(Crs)＝Ve/Pao、Rrs＝Pao/Fo、被动呼气时间常数(Trs)＝Crs×Rrs＝Ve/Fo。

MO操作相对繁琐，不适于新生儿，并且在低肺容量时不易获得满意结果。PFV操作简单，重复性好，适于重病及气管插管患儿。

2.2.2.2 动态技术 （1）体积描记法（体描法），是测定呼吸力学的经典方法。德国耶格公司生产的小儿体描箱，能顺利地完成从早产儿到90 cm身高的婴幼儿气道阻力、肺功能残气量(FRC)等呼吸功能项目的检测。但其设备昂贵，操作复杂。（2）食道气囊测压法（ES），是一种传统的直接测量肺部力学的技术，所测出的气道平均压减去胸腔平均压（食道压代替胸腔平均压），然后除以潮气量，即可得出动态顺应性。属侵入性检查，所测食道压对有胸阔凹陷小儿易出现误差。（3）强迫振荡技术（FOT），将信号源与被测试对象分离，外置信号源，由振荡器产生外加的压力信号，测量呼吸系统对该压力的流速改变就可测得整个Rrs即为呼吸阻抗，外置的信号源一般从口腔给予，加到整个呼吸系统上。由于其不稳定性使应用受限。（4）压力-容量曲线 ，方法和成年人的基本相似，都需要在机械通气下检测。根据呼吸周期中的压力和容积的变化，可描绘压力-容量曲线，并计算出顺应性和Rrs。（5）重量肺量法（WS），在气道阻塞性疾病时顺应性测值易偏低。

2.3 肺容量 是指肺活量、肺功能残气量（FRC）和残气的总合。肺容量水平能够影响到气道内径及气道阻力。

2.3.1 体描法 这是经典的测定胸腔气体容量（TGV）方法。其优点为检测速度快、测值精确、重复性好。但仪器昂贵、需要高敏感的传感器、结果易受箱内温度及微小漏气影响，仪器复杂不能用于床头及插管患者，国内仅有个别医院应用。

2.3.2 惰性气体稀释法 （1）氦稀释法，该方法测定FRC的原理来源于“质量守恒”定律。某一已知数量的指示气体被另一未知容量的气体所稀释，通过测定已被稀释的气体中指示氦体的浓度，即可获得该未知的容量。该方法所需设备简单，相对较便宜及测值可信，因此比较适合临床应用。（2）氮气稀释法，原理与氦稀释法相同，用于测定FRC。包括密闭式和开放式氮气稀释法，由于前者准确性差并易引起副作用，目前已很少应用。小儿开放式氮稀释法与成年人基本相同，均需收集计算呼出气体体积，并测量冲洗出氮容量。

Geohardt等开展了一种简便的开放式氮气洗出法，该法具有可连续测定被冲洗出的氮浓度、设备简单、容易校正、死腔小、无需收集呼出气体、无副作用、测值准确、重复性好、不受测定对象的体重或疾病的限制等优点，故在婴幼儿、新生儿、甚至早产儿都可应用

2.3.3 FRC的临床意义 （1）FRC有稳定肺泡气体分压的缓冲作用，减少通气间歇对肺泡内气体交换的影响。（2）FRC下降肺泡内氧和二氧化碳浓度在呼吸周期会出现很大波动，特别在呼气时，肺泡内没有充分剩气继续与肺循环血流进行交换，因而形成静脉分流。（3）FRC升高吸入新鲜空气将被肺泡剩气所稀释，肺泡气氧分压降低、二氧化碳分压增高，也会减损换气效率。（4）FRC的大小取决于胸部和肺脏组织弹性的平衡，也有呼吸动力学意义。（5）每公斤体重FRC正常值为：FRC/kg =20 ml/kg±20%。

2.4 TBFV曲线

2.4.1 测定仪器 （1）计算机。（2）H.Rudolph呼吸流速仪，它适用于婴幼儿肺功能测定。它与Validyne Dp250-14型压力传感器（测量范围±2 cm H₂0）相连，采用的是指数积分技术（256样本/秒），有0～10 、0～30和0～100 L/min三种型号。（3）ValidyneDp250-32型压力传感器测量范围为0～100 cm H₂O，分辨度为0.1 cm H₂O 。

2.4.2 原理和方法 TBFV曲线的测定原理同MEFV曲线一样，也是用等压点学说解释。其方法是在平静呼吸（即潮气呼吸）下，将面罩置于口鼻，使呼吸流速仪感受潮气呼吸过程中压力变化而间接得到容积和流速的，并将信号输入计算机进行处理，从而屏幕上显示出数据及图像。取同一时刻的四个曲线，取其平均测定值。测定项目为到达潮气呼气峰流速（PEFR）时的呼出气量／潮气量（%V-PF）、呼出75％潮气量时的呼气流速／潮气呼气峰流速(25/PF）、潮气呼气中期流速／潮气吸气中期流速（ME/MI）、潮气呼气峰流速／潮气量（ PF/Ve）、潮气呼气峰流速（PTEF）、 每公斤体重潮气量（TV/kg）、呼吸频率（RR）。

TBFV曲线反应了婴幼儿的通气和换气功能及小、大气道阻塞情况。应该注意的是婴幼儿肺功能的各项指标多数是相对值（比值），只有很少年龄组，尤其是中国的婴幼儿少有正常绝对值^[1]。

3 肺功能检查在婴幼儿中的临床应用

3.1 婴幼儿哮喘肺功能指标 该病的主要病理生理特点是持续存在支气管高反应性在，是反复发作的基础。肺功能检查可以客观地反映气道阻塞的存在，还可通过支气管扩张试验了解其气道阻塞的可逆性，从而强有力地支持哮喘的诊断。对于婴幼儿哮喘肺功能指标的敏感性各家报道不一，本文作者用TBFV曲线、PFV技术和开放式氮冲洗法检测81例婴幼儿哮喘发作期（其中34例检测了缓解期）的肺功能各项指标,并设54例为健康对照组。结果发作期与缓解期相比较，以下各项差异具有统计学意义：TV/kg和RR(P<0.001)、反映小气道功能的指标%V-PF和25/PF (P<0.001)、反映大气道功能的指标ME/MI和FRC/kg(P<0.05）；81例婴幼儿哮喘发作期和54例健康对照组的%V-PF和25/PF (P<0.001)及ME/MI(P<0.03);34例缓解期患儿与54例健康对照组相比，25/PF 和ME/MI (P <0.05) 差异具有统计学意义。说明 %V-PF 和25/PF是检测小气道功能的敏感指标，ME/MI是检测大气道功能的敏感指标。某些指标在婴幼儿哮喘的缓解期和健康对照组仍有差异，说明长期正规治疗是非常重要的^[2] 。特别是对那些轻症或症状不典型的患者，如咳嗽变异性哮喘、运动性哮喘等，支气管激发试验是重要的诊断手段。临床上遇有：反复咳喘；不能解释的呼吸困难；慢性咳嗽，尤其是夜间咳嗽；运动不耐受或诱发咳嗽；气候变化或冷空气暴露后引起咳嗽或喘鸣；反复或吸收较慢的支气管炎或肺炎。及时进行肺功能检查按病情严重程度分级并结合临床症状综合判断以便指导治疗，并能了解患儿对药物的反应^[3]。定期在肺功能监测指导下治疗可以明显改善其预后，如缓解期小气道阻力仍有增高的征象，说明长期用药的必要性 ^[4，5]。

3.2 呼吸力学在临床的应用 我们发现静态的顺应性和Rrs对于毛细支气管炎（毛支）和支气管肺炎治疗前后疗效对比有一定的临床意义。Mohon 等通过测定吸入舒喘宁后患儿肺功能改变情况，可把ΔF₅₀₈基因 缺失型肺囊性纤维化与其他基因型肺囊性纤维化区分开来，前者有气道阻塞的证据，需要早期治疗。Allen等发现肺部力学可划分肺囊性纤维化的轻重。Dreizzen等用PFV技术测定17例支气管肺发育不良患儿发现Crs均明显下降。Couser等在研究新生儿呼吸窘迫综合征，应用肺表面活性物质替代治疗数分钟即可出现通气状况，特别是氧合状况明显改善，但没有相应的动态顺应性增高，可能是FRC改变的缘故。Pfenniger等应用PFV技术则发现，应用人工合成表面活性物质后1 h内患儿的氧合状况没有立即改善，在12～24 h后氧合状况和Crs均明显提高，且两者有明显的相关性 ^[6，7] 。

3.3 肺容量测定在临床的应用

Seidenberg等研究发现，毛支患儿急性期TGV显著增高，3～4个月后复查较急性期显著降低，但仍高于正常儿。而Godfrey等则报道46例毛支，反复喘息婴儿的TGV反而降低，应用支气管扩张剂或激素治疗TGV均无显著变化，其原因有待进一步研究。Turner等用快速RTC法测定了20例反复喘息发作婴儿发现，用力呼气容积（FEV）t均显著降低。对10例反复喘息发作婴儿的组织胺激发试验发现，在吸入组织胺后，0.5s FEV (FEV_0.5)、FEV_0.75和FEV_1.0分别下降15.5%、13.5%和11.0%，与对照组相比，差异具有统计学意义。

Shannon认为合理应用呼吸机至少应测量四个参数值，包括PaCO₂、SaO₂、时间常数（RC）和FRC。有人测定了25例限制性肺部疾病并急性呼吸衰竭行机械通气患儿在不同峰速（PEFP）水平上的FRC值，表明患儿的FRC显著下降，而临床选择的PEEP对绝大多数患儿不能使其FRC变为正常。

FRC或TGV的测定已用于其他如肺透明膜病表面活性物质替代治疗的疗效观察及慢性支气管肺发育不良的利尿药疗效观察等。

3.4 TBFV曲线 Stenzler等测定婴儿潮气呼吸流速-容量（TBFV）曲线，方法简便易行，潮气呼吸类型分析是发现肺部及气道病变的敏感指标。声带麻痹，先天性喉喘鸣、喉软化，血管压迫气管、血管瘤、喉蹼；腔内肿物，不明原因喘鸣和头部位置改变性阻塞等，常表现出上气道功能异常，TBFV曲线在评价上气道的功能很有用处。通常可以测出有无上气道阻塞而决定是否需要作内窥镜检查。

TBFV曲线对支气管肺发育不全、哮喘、气管食管瘤、胃食管反流、肺囊性纤维化、肺透明膜病的治疗和气道静区（小气道）病变的早期测定均有指导意义。其他指征包括验证支气管解痉药的效果、估价急性危及生命的情况、婴儿猝死综合征和拔管指征。作者对6000余例下呼吸道感染患儿临床观察证实，TBFV曲线对婴幼儿的呼吸系统疾病评价和随访起重要的作用^[7-10]。TBFV曲线因具有完全无创性、操作快、可能减少X线查的次数，故适用于门诊及住院患儿，也是用药前或外科治疗前筛选的理想工具，可反映治疗的效果，从而使患儿得到更合理的诊治而降低了病死率。

参 考 文 献

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（收稿日期：2007-03-08）

（本文编辑：程晓秋）