第二节　肺容量

一、基本概念

肺中含有的空气量称肺容量。在呼吸周期中，肺容量随着进、出肺的气体量而变化，吸气时肺容量增大，呼气时减小。可分为4种基础肺容积（lung volume）和4种肺容量（lung capacity）。

（一）基础肺容积

肺容积是指安静状态下一次呼吸所出现的呼吸气量的变化，不受时间限制，理论上具有静态解剖学的意义。以下4种为基础肺容积，彼此互不重叠。

1.潮气量（tidal volume，VT）

平静呼吸时每次的呼吸气量，成年人为350~600ml，通常约500ml。

2.补吸气量（inspiratory reserve volume，IRV）

平静吸气终了后，再尽力吸入的最大空气量，平均为1500ml。

3.补呼气量（expiratory reserve volume，ERV）

在平静呼气之后，再尽力呼出的最大气量，平均为1500ml。

4.残气量（residual volume，RV）

最大的呼气也不能把肺内的气体全部呼出，仍残留1000ml左右。

（二）基础肺容量

以下4种肺容量是由2个或2个以上基础肺容积组成（图2-3-1）。

1.深吸气量（inspiratory capacity，IC）

平静呼气后所能吸入的最大气量。IC=VT+IRV。

2.肺活量（vital capacity，VC）

最大呼气后能呼出的最大气量。VC=IC+ERV。

3.功能残气量（function residual capacity，FRC）

平静呼气后肺内所含的气量。FRC=ERV+RV。

4.肺总量（total lung capacity，TLC）

深吸气后肺内所含的总气量。TLC=VC+RV。

二、测定原理和方法

VT、IRV、IC、ERV、VC五项是可用肺量仪直接测出来的，而现代肺功能仪多通过流速仪来测定肺容量（流速对时间的积分即为容积）。而FRC、RV、TLC为静态肺容量，其组成部分均含有无法用肺量仪直接测出的RV，必须通过间接方法测得，目前多采用气体分析法和体容积描记法。

（一）气体分析法

气体分析法是利用某一种已知数量的指示气体被另一种未知数量的气体所稀释，通过测定已被稀释的气体中指示气体的浓度即可得知未知的气体容量，应用质量守恒定律，得出C1V1=C2V2。指示气体必须是机体不产生、不参与气体交换或不代谢的气体，可均匀分布在肺内、又易于测定的气体。常用的指示气体为氦气和氮气。以下简述几种临床常用的测定方法。

1.密闭式氮稀释法——重复呼吸法

肺量仪用空气充分冲洗后充入纯氧5000ml。受检者取坐位，于平静呼气末与肺量仪接通，重复呼吸7分钟，使肺量仪内的氧浓度与肺内氮达到平衡。取肺量仪中的气样测定氮的浓度，按下列公式计算FRC。C1V1=C2（V2+V1），V1=FRC。C1即测定前肺内的氮气浓度，一般是79.1%，V1等于FRC，V2为肺量仪内充入的5000ml纯氧，重复呼吸后肺内的氮气与肺量仪内氮气达到平衡，C2为此时的氮气浓度，V2+V1为氮气的分布容积。即

Y=重复呼吸7分钟后肺量仪中氮气浓度

a=肺量仪中充入的纯氧量

b=重复呼吸7分钟后机体的耗氧量

c=重复呼吸7分钟后体内排出的氮量80ml

e=肺量仪中氧的含氮量

2.密闭式氦稀释法——重复呼吸法

测定时受试者在平静呼气末吸入10%氦气、空气混合气，重复呼吸7~10分钟后氦气浓度保持不变考虑为肺泡内与肺量仪内的氦浓度达到平衡。FRC越大对氦气的稀释度越大。

3.密闭式氦稀释法——一口气法

通常为一口气弥散功能检测的副产品，测定时受试者在用力呼气末残气位快速吸入混合气（多数为氦气10%、一氧化碳0.3%、空气）达肺总量位，屏气10秒，呼气，测定呼出气肺泡内氦浓度换算出TLC和RV。但是由于气体平衡时间太短，此方法仅适合于正常人群和轻度通气功能障碍者，对于重度阻塞性肺病和限制性疾病患者，气体不能分布均匀或肺活量太小的，检测值常远低于实际值，必须改用重复呼吸法。

（二）体积描记法

简称体描法是一种测定体内器官或肢体容积的方法，体描仪是利用体描法进行肺功能测定的一种肺功能仪，由密闭的体描舱和操作台组成，应用玻意耳定律来测定肺容积和气道阻力。检测时，受检者坐在密闭的舱内，经过平静呼吸和浅快喘息呼吸等一系列步骤，记录舱内压力和口腔压力以及容积变化，从而换算出平静呼气末胸腔内气体容积（Vtg），即FRC和气道阻力Raw等（图2-3-2）

根据玻意耳定律在气体温度和质量恒定时压力和容积呈反比关系，即P1V1=P2V2，P1V1为变化前，P2V2为变化后。体描舱内均有一个带阀门的流速仪和传感器，当关闭受检者气道并继续保持会厌通畅的情况下，肺泡压等于口腔压。在平静呼吸末，胸腔内肺泡压等于大气压（PB），胸廓内空气容积为“平静呼气末胸腔内气体容积”（Vtg），即功能残气。这时，如果阻断气道出口处，在保持会厌开放的情况下，进行呼吸动作，胸廓内空气容积增加（ΔVA），而肺泡压减少（ΔPA）。

PB×Vtg=（PB-ΔPA） ×（Vtg+ΔVA）

Vtg =（PB-ΔPA）×ΔVA／ΔPA

在实际测定时，阻断气道后是以浅快方式呼吸，因此胸廓内容积变化小，肺泡压变化也小，ΔPA与PB相比，可以忽略不计，对测定结果的准确性影响不大。因此，Vtg=PB×ΔVA／ΔPA

在正常体温（37℃）下，肺内水蒸气分压（PH2O）为6.28kPa（47mmHg），得出：Vtg=（PB-6.28）×ΔVA／ΔPA

由于容积改变和压力改变呈线性关系，因此，ΔV和ΔP之比为一常数C，C=ΔV／ΔP。

当受试者在仓内进行测定，关闭气道口后继续呼吸时，胸廓内空气容积变化为ΔVA，引起仓内容积变化为ΔV和压力变化为ΔP，故其容积压力常数为C，C=ΔVA／ΔP，得出：ΔVA=C×ΔP。

而密闭舱设计定标和推算后得出：C=Cbox×（Vbox-W／1.07）／Vbox，其中Cbox是密闭舱本身的容积压力常数，Vbox为舱的容积，W为受试者的体重，人体比重平均为1.07，ΔVA=ΔP×Cbox×（Vbox-W／1.07）／Vbox。

在受试者平静呼气末，由测试者启动关闭阀门，阻断气道气流，并且口腔压和肺泡压相等，因此可以取口腔压的变化（ΔPm）代表肺泡压（ΔPA）的变化。这口腔压的变化是通过与呼吸流量描记仪相连的另一个压力传感器直接测定，即：ΔPA=ΔPm。得出：

Vtg=（PB-6.28）×（ΔP／ΔPm）×Cbox×（Vbox-W／1.07）／Vbox

若把ΔP和ΔPm分别引入X-Y坐标的X轴和Y轴，便可以得到一个几乎近似一直线的封闭窄环，其长轴和X轴之间的夹角为α角，则可以得出：

ΔP／ΔPm=K·1／tanα

K为定标后的常数，于是得出：

Vtg=（PB-6.28）×（K／tan） α×Cbox×（Vbox-W／1.07）／Vbox

又因为Cbox和K都是定标后得的常数，可以用KT代表，即：KT=Cbox×K，于是得出：

Vtg=KT×（PB-6.28）×（1／tan） α×（Vbox-W／1.07）／Vbox

实际操作中，让受试者尽量放松呼吸，使平静呼气末最好在功能残气位，做浅快呼吸时，频率为1~2Hz，流量不大于2L／s。目前肺功能仪均为电脑化，口腔压和舱压曲线的长轴和X轴之间的α和β夹角均由电脑完成，但必要时如受试者配合欠佳需要人工干预，以使取得的角度更符合要求。

在正常人群和轻度限制性患者中，体描法测定的FRC与其他方法相仿，但在COPD患者中，由于受阻部位的气体难以达到平衡状态，体描法所测得的FRC值要大于气体分析法所测得的。

三、临床意义

肺容量指标众多，临床意义各不相同，主要受年龄、身高、体重、性别、体力肌力、体位等多种因素的影响。

肺容量测定随年龄大致可分为三个阶段：儿童期随身高变化；青年期与年龄、身高呈正相关，一般在20岁左右达到高峰；而成年后，随着年龄增长肺容量逐渐下降，VC下降，但FRC、RV随年龄增加，TLC则变化不大。身高是肺容量的重要影响因素，呈正相关。在正常情况下，体重增加意味着肌肉力量增加，肺活量增加，但过度肥胖，将导致肺容量的下降。在性别方面，青春期前男女差别不大，之后男性的VC、TLC明显增高，而RV相仿，女性的肺容量下降较男性提早出现。FRC和ERV受体位影响较大，卧位时明显下降，可能是横膈上移的关系；站位与坐位之间的肺容量差别不大。

在临床上VT、肺活量、RV等应用广泛，均有重要的临床价值，其变化常常能反映出肺部疾病的呼吸生理改变，应综合分析。正常值均按照不同种族、不同地区的相应预计值计算，一般来说，VC、TLC、RV等以预计值的80%左右为正常值。

如果患有胸廓畸形、胸肺扩张受限、气道阻塞、肺损伤、慢性气管炎、肺气肿、肺炎等疾病时，肺活量均降低。区别阻塞性和限制性通气功能障碍需联合肺容量指标和时间肺活量指标才能正确判断。如果VC下降，而1秒钟用力呼气容积（forced expiratory volume in one second，FEV1）／VC却正常或升高，一般为限制性通气功能障碍；FEV1／用力肺活量（forced vital capacity，FVC）同时下降，则可能是阻塞性通气功能障碍；在严重阻塞性患者中，VC下降，TLC、RV、FRC均升高，FVC小于VC，考虑为用力呼气受限引起。在限制性通气功能中，以FVC占预计值的百分比来判别减退的程度，一般以<80%为轻度，<60%为重度，<40%为重度。

肺容量减少常见于胸外科手术后患者，以及胸腔积液、肺部巨大占位病变、肺间质性疾病患者。胸外科的手术直接引起肺容量的损害，通常VC与具有肺功能的肺组织切除量成比例下降。FRC是静息时肺容量，神经肌肉疾病时肌肉功能丧失，呼吸肌力量明显减弱，ERV、FRC下降。

在肺容量的测定中，VC、ERV等直接测量的指标准确性高，而间接测量的RV、FRC、TLC、RV等指标影响因素多，故应以直接测量的为主。