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成人常规肺功能测定规范中国专家共识

2022-11-02朱蕾陈荣昌

临床肺科杂志 2022年11期
关键词:定标受检者容积

朱蕾 陈荣昌

一、概述

有多种功能,一般指通气和换气功能,常规检查肺容积、通气功能和一氧化碳(CO)弥散量;气道阻力测定、支气管激发试验等为非常规测定,需额外申请和说明。

通气功能、肺活量(VC)及相关肺容积参数,直接由肺量计和/或流量计测定,CO弥散量(DLCO)、残气容积(RV)或含RV的容积参数不能直接测定,主要通过气体分析法间接测定,体容积描记法(体描法)是测定功能残气量(FRC)的常用方法[1]。早期常用测定仪器为单筒肺量计和机械流量计,前者也称为容积型肺量计,主要测定VC、用力肺活量(FVC)曲线及相关容积和通气功能参数;后者主要测定不同时间点的吸呼气瞬时流量。现代肺功能仪同时兼具二者功能,电子流量计(后述简称流量计)既可同步测定FVC等通气功能相关参数和用力呼气的瞬时流量,也可单独测定VC及相关容积参数;在测定参数的同时,可自动计算测定结果,并在屏幕上显示和/或直接打印,故该类测定方法称为流量计法,广义上称为肺量计法[2]。与通气功能测定相似,早期阶段FRC主要通过功能残气量测定仪测定,DLCO通过一氧化碳弥散测定仪测定。但现代测定方法不再是单一设备测定某一具体项目,而是一台仪器可完成多项目测定,仪器的主要特点是在进出气的管路上安装流量计,也安装采样管和气体分析仪,后者通过气体分析法,完成DLCO与肺总量(TLC)或FRC的同步测定。用于测定弥散功能、肺容积的气体称为标示气体,前者为CO,后者有氮气(N2)、氦气(He)和甲烷(CH4)等。DLCO是在特定肺容积参数上测定,故测定容积参数的标示气体也是测定DLCO的示踪气体[3]。由于现代肺功能仪能完成FVC曲线及其参数与最大呼气-流量容积(MEFV)曲线及其参数、DLCO与TLC或FRC的同步测定,以及VC及相关容积参数的单独测定,且多在一台仪器完成,因此再把测定设备像既往那样单纯称为肺量计,分别阐述各个项目或参数,并将MEFV曲线测定与FVC曲线测定、DLCO测定与肺容积测定,分别制定规范是不合适的。目前国内外肺功能测定规范仍采用既往测定方法分别阐述,不符合现代测定要求,容易导致临床应用的错误和混乱,进一步修改、完善是必然选择。

朱蕾教授在《临床肺功能》(第2版)、《中华结核与呼吸杂志》上发表的论文等阐述过这些内容[4-6],但已过去多年,有较多问题,且不系统,故以朱蕾教授等于2015年发表于中华结核和呼吸杂志的“关于常规肺功能测定程序标准化和质量控制的建议”为基础,制定本规范,希望能合理指导临床测定[6]。由于He和CO是目前应用较多的标示气体,故以其为例阐明肺容积与DLCO的同步测定规范。CH4与CO组合日益增多,且有一定特殊性,故有部分内容单独介绍。由于传统单筒肺量计、机械流量计、功能残气量测定仪和一氧化碳弥散测定仪皆基本淘汰,本规范不再介绍。体描法虽应用较多,且为测定FRC的标准方法,但与重复呼吸法测定FRC的结果相似;气道阻力非常规测定,亦不能测定弥散功能,较多单位无该设备,故本规范亦不介绍。

二、重要术语

1 定标(calibration)也称为标准 是对不同情况进行的标准化处理。肺功能测定装置在不同条件下容易出现测定误差,如测定时的环境气压、温度、湿度等变化,不同批号的标准气浓度微小差异,常导致肺功能测定结果的不稳定,为此进行的标准化处理称为定标,主要包括环境定标、容积定标和标准气定标。

2 标准条件(standard temperature and pressure, dry; STPD) 环境温度为0℃、标准大气压(760 mmHg,1 mmHg=0.133 kPa)、干燥气体状态,是对环境状态进行标准化处理的一种方法。

3 生理条件(body temperature and pressure, saturated; BTPS) 正常体温(37℃)、标准大气压、饱和水蒸气(47 mmHg)状态。

4 常规肺功能 临床上常规测定肺容积、通气功能、弥散功能,并能做出肺功能诊断和评价;其他肺功能测定内容,如气道阻力测定、呼吸肌力测定等在特殊要求下测定,用于扩展、补充肺功能诊断及评价,故前者称为常规肺功能,后者称为非常规肺功能。

5 标准肺功能仪 能完成肺容积、通气功能和CO弥散量测定的肺功能仪。

6 简易肺功能仪 仅能测定肺活量及相关肺容积参数、通气功能的肺功能仪。

简易肺功能仪的核心装置是流量计,故常称为肺量计,但流量计也是标准肺功能仪的核心装置之一,故将简易肺功能仪与流量计等同是不合适的。

三、肺功能仪的校准和常规肺功能测定的注意事项

(一)校准的必要性

肺功能仪经历制造、出厂、转运、安装、更换等过程需要校准,肺功能仪使用一段时间后容易因污垢或传感器特性等原因出现传感器的耗损和/或性能下降,导致时间、流量、容积等参数基线的漂移和肺功能参数测定值的误差增大,该类误差称为系统误差,容易导致大量误诊,因此也需要校准[7-8]。标准气用于DLCO和TLC(或FRC)的同步测定,有严格要求,但受多种因素影响,实际测定标准气成分的浓度与标准浓度,也会有差异,从而影响测定结果的准确性,故标准气也需要常规校准[9]。

(二)校准内容

肺功能测定实质是对受检者吸入或呼出气的测定,正常状态下气体变化遵循理想气体运动方程,故需首先校准环境的温度、湿度、大气压、海拔高度等参数;其次是校准流量计,即校准测定流量与实际流量、测定容积与实际容积之间的误差;再次是校准气体分析仪,修正气体分析仪读数与标准气实际成分浓度之间的误差,而实际标准气成分的浓度可能略高于或略低于标准浓度,也需要进行校准;还需校正计时器,以保障与时间有关的容积或流量参数的准确测定。

(三)校准的项目和要求

1 校准的目的 将误差减小至可接受的范围,不同项目的校准要求不同。

2 环境参数的校准 有环境参数自动传感器的设备需要定期比较传感器测得的数据与经过计量的温湿度压力计之间的误差,并对传感器读数进行修正;没有环境参数传感器的设备需要每日多次读取环境温度、湿度、大气压、海拔高度,并输入至肺功能评价软件系统中。环境参数校准是其他部件参数校准的先决条件,肺功能测定时主要校正为标准条件(STPD)和生理条件(BTPS),前者适用于CO弥散量的校正;后者适用于CO弥散量外的其他常规肺功能参数的校正。

每日测定前至少完成一次环境定标;若环境状态的变化幅度过大,如环境温度变化超过2℃或相对湿度变化超过10%,需重新输入环境参数进行定标;若为室外测定,需根据环境状态变化多次定标。

3 定标筒的校准 目前常规用标准3L定标筒,需专业部门或生产商的专业技术人员完成。推荐一年校准一次,若应用频繁推荐半年校准一次,误差≤0.5%[10]。

4 容积的校准

(1)校准的范围:容积校准经常出现不同误差范围,在定标过程中原始实测值与标准值之间可以被修正的允许差异应在±10%以内。在验证过程中经过定标修正后的测量值与标准值之间的允许差异应在±3%以内,定标筒允许的容积误差应在±0.5%以内,由于容积定标必然用定标筒,因此定标修正后的容积误差应在±3.5%以内。

(2)校准的环境和气路要求:除野外等特殊环境外,定标筒、肺功能仪应置于相同环境,远离致热源及低温物品,避免高温或低温引起过大的容积变化,也应避免直接用手握持筒身,导致测量误差[11];校准时应确保肺功能仪气路完好、通畅,以免因堵塞、漏气等原因导致测定误差。

(3)校准的应用范围:容积的校准涉及全部常规肺功能参数的测定,包括肺容积参数、通气功能参数,DLCO及相关参数等;其中DLCO与TLC(或RFC)同步测定,且测定过程中还需完成吸气肺活量(VCi)或肺活量的测定,即各常规肺功能参数的测定皆与容积和容积校准有关。

(4)校准的过程和要求

1)容积定标 在没有气体流动的情况下对流量计进行零点校正,获得一个零点偏差值。每日测定前均使用定标筒进行容积定标,一般认为原始实测值与标准理论值的误差小于±10%是系统可以自动修正的容积误差范围,定标后获得校准系数。流量计的实测值加上零点偏差值,再乘以校准系数即为显示的测定值[2]。

2)定标验证 容积定标后常规进行定标验证。一般采用低(0.5~1.5 L/s)、中(1.5~5.0 L/s)、高(5.0~12.0 L/s)三种流量推拉定标筒,每种流量至少重复三次,误差控制在±3.5%以内。定标验证主要检验流量计的精确性,若未能通过定标验证,需重新进行容积定标;若仍不能通过,需检修流量计。

3)流量的线性检验 与定标验证同步完成,主要检验流量计在不同流量下的响应水平,误差≤3.5%。若未能通过流量的线性检验,需重新容积定标;若仍不能通过,需检修流量计。

4)其他 不同参数测定或测定的不同时段,常需要不同的流量范围,如潮气容积(VT)测定需要低流量;VC测定需要中、低流量;FVC测定的起始部分需要高流量,中间和终末部分需要中、低流量;DLCO与TLC的同步测定需要高流量;FVC和MEFV曲线同步测定的起始部分需要高流量,中间和终末部分需要中、低流量。因此通过不同流量的定标验证及线性检验可满足常规肺功能项目的测定。一般情况下,标准或简易肺功能仪的容积定标、定标验证和流量的线性检验组合完成,一旦完成容积定标,将进入定标验证,显示不同流量的定标验证图形和数据;然后进入流量的线性检验,显示不同流量的线性检验图形和数据。全部通过即可进行常规肺功能测定。

5、标准气的校准 目前最常用两种标准气,分别是含10%He、0.3%CO、21%O2、N2平衡的标准气和含0.3%CH4、0.3%CO、21%O2、N2平衡的标准气。

(1)实际测定标准气的He浓度可能略低于或略高于10%,CH4或CO可能略低于或略高于0.3%,故出厂气的实际成分必须有高精度的检测报告,以实际浓度为准,输入气体校准软件,作为气体校准的标准。

(2)校准开始就前,气体传感器必须根据要求充分预热。

(3)更换标准气后必须根据气体的出厂检测报告重新输入新标准气各组分的实际浓度,并重新进行校准,前后校准数据差异在±5%以内,否则需再次校准。

(4)受储气筒内压力变化、气体分子运动以及环境状态变化等影响,每日的气体浓度可能也有轻微差异,因此每日肺功能检查前至少对气体浓度校准一次,校准结果作为计算用,并且要求与前次校准数据的差异在±5%以内,否则应继续充分预热和检查采样管,并重新校准。

6、时间的校准 计算机内置时钟自动计时,稳定性高;校准难度极大,需专业部门或生产商的专业技术人员完成,建议半年或一年校准一次。

四、肺功能仪的保养和维修

肺功能仪使用一定时间后(标准肺功能仪一般1~2年;不同简易肺功能仪差别较大,需参考说明书),需进行保养和维修,即使校准或测定结果看似准确也需检修,比如检验传感器加热是否正常,以确保各部件的性能稳定。

五、测定的基本要求和注意事项

1 环境状态的要求 为保障测定结果的准确性和可比性,提高受检者的安全性和依从性,要求测定场所宽敞、明亮,通风良好,温度、湿度相对稳定,理想的温度和湿度分别为18~24℃和50%~70%,因此肺功能室最好安装温度、湿度控制设备。

2 操作者的要求 操作者是决定肺功能检查质量的重要或关键因素,对其多方面的知识和能力有较高要求。

(1)知识和技术要求 操作者应具备基本的呼吸生理学和病理生理学知识,掌握检查的适应证和禁忌证,以及各项检查的具体操作要求和质控要求;掌握各项检测的图形和参数的意义;定期接受继续教育,更新知识结构。

(2)指导技巧 肺功能检查是主观性很强的操作技术,对操作者的态度和示范方式有更高的要求,以便于取得受检者的信任与配合,提高依从性。操作者需向受检者演示每项检查的吸气和呼气动作,适当运用肢体语言;若操作者“只说不做”或“指导技巧”不足,则受检者可能难以领会,多次重复检查仍不符合要求。

(3)操作过程中的质量控制 在检查过程中,操作者能对受检者的用力程度、配合水平迅速做出判断;能够实时观察检测图形和迅速读取数据,并评价其可靠性及可能存在的问题,从而迅速决定是否需要重复该项测定。

3 易于抢救 尽管绝大多数肺功能检查是安全的,但仍有发生严重意外事件的可能,如支气管哮喘急性发作、过敏性休克、严重心律失常等。因此肺功能室必须备有急救车,配备必要的抢救药物和设备,最好有除颤仪。肺功能室应设置在靠近病房或急诊室的地方,设置在呼吸科病房最合理,便于有经验的医务人员对患者的突发事件进行处置。

4 预防和控制交叉感染的要求 受检者在检查过程中反复呼吸或用力呼吸容易诱发或加重咳嗽;悬浮的咳嗽飞沫污染检查环境、设备、物品、人员,容易导致交叉感染;若受检者有呼吸道传染病则危害更大。通风是基本要求,首选开窗通风,也可适当选用排气扇、空气过滤净化器等净化设备。应使用一次性呼吸过滤器,仪器的连接管路需选择适合的消毒剂浸泡消毒,检查室内需用紫外线对环境物体表面消毒。

5 肺功能检查室、流量计、技术员的负荷问题 与国外医院每日有限的肺功能测定人次不同,国内流行病学调查、健康查体、临床诊疗(主要是三级医院)的需求巨大,因此,检查室、技术员、流量计皆面临较大的工作负荷,并可能显著影响测定结果。

(1)检查室的负荷 过多的测定人次将导致室内空气He(或CH4)、CO等标示气体浓度和CO2浓度明显升高、O2浓度降低,从而影响技术员的身体健康和测定结果的准确性,要求1人测定时,最多3~4人观摩;并确保检查过程中有良好的通风。

(2)技术员的耐受负荷 技术员反复用力吸、呼气示范可能导致过度通气和急性呼吸性碱中毒,引发脑血管收缩和脑组织缺氧;用肢体语言不断示范操作方法容易发生明显的体力消耗,两者皆影响示范的准确性,并可能影响身体健康,因此应安排好技术员的测定程序,工作一定时间后适当休息。

(3)流量计的工作负荷 气体分析仪和流量计是肺功能仪的核心部件,后者的测定频率远比前者多。不同类型的流量计可能有差别,但主要是工作原理的差别,均符合行业标准,实际性能差别有限。标准肺功能仪和简易肺功能仪的结构不同,流量计的差别较大,前者的流量计皆有防护和加热装置,能较好防止水蒸汽在流量计上凝结,单位时间内允许测定的人次较多,但连续频繁测定也会导致结果的准确性下降;后者缺乏保护和加热装置,呼出气中的水蒸汽容易影响流量计的性能,单位时间的测定人数明显受到限制,建议采取下述措施。

1)更换流量计或增加测定设备 若短时间内需要测定人次较多,宜更换流量计或增加肺功能仪,并重新进行环境定标,然后进行容积定标、定标验证和流量的线性检验。

2)控制检查人数 建议简易肺功能仪每小时测定3~4人次,不超过6人次;标准肺功能仪每小时测定6~8人次,不超过10人次。

六、适应证和禁忌证

(一)适应证

1 肺部疾病的诊断和鉴别诊断,具体指证是长达数周或以上的胸闷、呼吸困难、咳嗽、咳痰;较长时间的运动能力减退;个别情况下短时间内发病者也需要测定,特别是症状明显,体征或影像学检查缺乏阳性发现者。

2 评价肺功能障碍的类型和严重程度。

3 评价呼吸系统疾病的动态功能变化和治疗效果。

上述情况是肺功能检查的基本内容。

4 评价劳动能力的丧失程度。对于职业性肺疾病、伤残的诊断,病史和影像学检查是主要依据,而肺功能检查是评价损害程度的最客观依据。

5 评估麻醉、手术的可行性和术后并发症的发生。肺功能检查已成为多种手术或高危病人的常规检查,如胸部手术、上腹部手术、老年人或有慢性阻塞性肺疾病(COPD)的其他手术。

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。

7 高原活动、太空或高空飞行、深海活动人群的体检。

8 运动医学、航天医学、航海医学的应用。

9 流行病学调查

上述人群的肺功能检查是社会、科技发展的必然结果,应用将日益增多。

(二)绝对禁忌证

1 严重低氧血症患者。除非床旁普通监测,常规肺功能检查需停止吸氧,可导致低氧血症迅速加重。用力呼吸容易加重脑、心脏等缺氧。

2 气胸及气胸愈合1月内的患者。

3 不稳定性心绞痛患者、4周内的心肌梗塞患者、高血压危象或顽固性高血压患者。

4 1个月内的脑卒中、眼睛手术、胸腔或腹腔手术的患者。

5 二周内有咯血史或有活动性消化道出血的患者。

6 肺功能检查当天已进行内窥镜检查及活检的患者。

上述疾病或病理状态下,用力或屏气容易导致疾病加重或出血发生,不宜肺功能检查。

7 有活动性呼吸道传染病或感染性疾病的患者,如开放性肺结核、流行性感冒、急性肺炎患者,容易导致交叉感染,不宜肺功能检查。

8 有习惯性流产的孕妇。用力或屏气容易导致流产,不宜肺功能检查。

9 已确诊患胸腔动脉瘤或脑动脉瘤,且未有效治疗的患者。该类患者用力呼吸容易诱发动脉瘤破裂。

(三)相对禁忌证

1 张力性肺大疱患者。

2 较重心血管疾病患者,如严重腹主动脉瘤患者、严重主动脉瓣狭窄患者、心绞痛患者、严重高血压患者、频发性室性早搏或严重房颤患者。

3 颞颌关节易脱臼患者。

4 严重疝气、痔疮、重度子宫脱垂患者。

5 中、晚期妊娠妇女。

上述疾病或状态下,用力呼吸或屏气容易导致疾病加重或流产,肺功能检查应慎重。

6 插胃管或气管切开患者。用力或屏气有脱管风险,肺功能检查应慎重。

7 鼓膜穿孔患者。容易发生漏气,且急性者可能加重病情;慢性者若有测定指证时,需先堵塞患者耳道,然后测定。

8 配合较差或体弱无力的患者,前者如偏瘫、面瘫、脑血管意外、脑瘫、智障、耳聋、小儿、部分老年患者;后者如重症肌无力患者。

上述情况多不能有效完成可接受的肺功能测定,肺功能结果解读有较大困难。

9 明显胸痛、腹痛、面痛、头痛的患者;口腔疾病患者;剧咳患者;压力性尿失禁患者。该类患者难以准确测定,重复测定更困难。

七、测定前准备

1 肺功能仪的选择 可以用简易肺功能仪和标准肺功能仪,前者仅适合通气功能、肺活量及相关参数的测定,后者可满足各种常规肺功能参数的测定;也可选择体容积描记仪(体描仪),但需注意测定程序不完全相同。

2 连接好肺功能仪,包括已经消毒的连接管路、采样管、流量计、气体分析仪及电磁阀,后者常规组装成可拆卸的固定配件,平时与大气相通,在测定时根据吸、呼气流量和气体变化特点自动开、闭,保障合适的气体流动。在一些标准肺功能仪,还需安装钠石灰,连接标准气储气袋。要求储气袋处于适当膨胀状态,避免出现明显张力。准备好咬口、鼻夹等配件。

3 检查当天受检者避免饮用浓茶、咖啡、碳酸饮料,检查前2 h避免进食过多,检查前1 h避免吸烟;休息15~20 min检查。检查前需了解受检者的病史,有呼吸系统疾病者应注明其用药情况;注明胸部影像学检查结果;确定是否有检查的禁忌证或相对禁忌证,前者应劝退,并通知预约检测部门或医生;应特别注意受检者的测定次数,达测定要求尽早终止,避免不必要的重复测定,并在报告中注明。

4 受检者穿薄而宽松的衣服,以免限制呼吸运动。

5 建议在休息室或观察室播放操作示教录像,受检者集中观看,并从中模仿检查动作,从而更好、更快地掌握呼吸动作要领;应告知受检者,有多项测定,每项测定前皆必须认真观摩和领会技术员的示范要求,以及正在测定的受检者的动作,以提高实际测定的依从性。

6 检查时间 每日24 h内肺功能有一定的波动变化,一般要求上午8~10时检查;若在其他时间检查,需注明,复查时也应在相同的时间段检查。

7 检查前输入受检者的编号、姓名,以示区别和储存;输入性别、年龄、身高、体重,用于肺功能参数预计值的计算[12]。

八、潮气容积、肺活量及相关参数的测定

(一)潮气容积及相关参数的测定

1 具体测定步骤

(1)令受检者按要求坐位,口含咬口,夹上鼻夹,练习并适应经口平静呼吸,至少有1 min稳定的自主呼吸,并绘出平直的静息呼气末基线。

(2)潮气容积(VT)取至少三次稳定静息呼吸的平均值,呼吸频率(RR)为1 min的呼吸次数,每分通气量(VE)=VT×RR。

(3)拿去鼻夹,取出咬口,测定完毕。

2 质量控制

(1)至少有1 min稳定的自主呼吸,VT差值≤100mL,并描出平直的静息呼气末基线;若未达要求,应在报告中标明。

(2)目前大多数肺功能仪不能显示1 min呼吸,难以计算出准确的VT及相应参数,即除非特殊设置,一般测定的VE仅供参考,并应在报告中标明。

(二)肺活量及相关参数的测定

1 完成VT测定后进行VC测定。

2 具体测定步骤

(1)按要求令受检者坐位或站位,口含咬口,夹上鼻夹,平静呼吸。

(2)描记出3~4次稳定的平静呼吸,且出现平直的静息呼气末基线后,令受检者在呼气末用力深吸气,达极限后,用力深缓呼气(测定结果为VC),随后平静呼吸2~3次。

(3)拿去鼻夹,取出咬口,测定完毕。

(4)休息1~2 min进行下一次测定。

(5)至少有三次可接受的VC测定,VC取最大值;深吸气量(IC)、补吸气容积(IRV)、补呼气容积(ERV)从VC曲线和VT测定中获取,其结果皆取三次可接受VC测定的平均值。

3 质量控制 VT、VC是上述其他参数计算的核心,决定各测定结果的可靠性,有明确、严格的要求。

(1)静息潮气呼气末基线稳定,即在正常功能残气位呼吸。

(2)至少有三次稳定的潮气呼吸显示,且三次VT的差值皆≤100mL;达要求后进行VC测定。

(3)VC曲线平滑,未出现顿挫。

(4)测定VC时,要求受检者充分完成吸气和呼气,具体标准是吸气末曲线和呼气末曲线皆出现平台,即分别达肺总量位和残气位。

符合上述测定要求的VC称为可接受的肺活量。

(5)至少完成三次可接受的VC测定,且两次最佳VC的误差≤5%或150mL(取较大值);若未达要求,应在报告中标明。

(6)夹鼻夹、口含咬口,呼吸时受检者容易出现呼吸增强,即使呼气末基线平直,也可能出现ERV、IRV减少和功能残气量肺总量百分比(FRC/TLC)降低。应在报告中标明。

(三)检测图形显示和参数计算

内置电脑自动描记检测图形和计算各参数的实测值(进行BTPS校正)及占预计值的百分比;直接在屏幕上显示图形和数据,并储存,还可打印。具体包括以下过程(图1):①根据平静呼吸曲线绘出静息呼气末基线,主要以此为基点计算各参数的数值;②静息潮气呼气的容积为VT;③用力深慢吸气后的用力深慢呼气容积为VC;④静息呼气末基线上的用力深慢吸气容积为IC;⑤静息吸气末基线上的用力深慢吸气容积为IRV;⑥静息呼气末基线下的用力深慢呼气容积为ERV;⑦测定值进行BTPS校正;⑧计算测定值占预计值的百分比。

图1 不同肺容积参数及其相互之间的关系

九、用力肺活量曲线与最大呼气流量容积(MEFV)曲线的同步测定

(一)测定原理

用流量计直接测定瞬时流量,流量对时间的积分为容积,从而通过内置电脑同步描绘FVC曲线和MEFV曲线(图2),并计算出相关通气功能参数的结果。

图2 FVC曲线和MEFV曲线的同步测定

(二)坐标轴的要求

不同的坐标比例,可使完全相同的肺功能测定结果给人不同的视觉感受,且导致客观要求标准的结果不同,故要求纵、横坐标的比例符合正常视觉习惯,且具体比例固定。

1 在FVC曲线,横坐标为时间(t),单位为s,每一个距离单位是相对值,不一定代表1s;纵坐标为容积(V),每一个距离单位表示1L。不同肺功能仪基本相同。

2 在MEFV曲线,横坐标为容积(V),每一个距离单位表示1L;纵坐标为流量(F),每一个距离单位表示1L/s。不同肺功能仪显示的差别较大,推荐纵坐标与横坐标的比例为1 ∶4(图3)[13]。

图3 MEFV曲线的坐标比例及可接受的MEFV曲线

(三)测定程序

1 测定VC后进入该测定。

2 具体测定程序

(1)令受检者平静呼吸3次后用力深吸气,并短暂屏气;然后做最大力量、最快速度的呼气,直至呼尽。具体包括以下步骤:①静息潮气呼吸;②从功能残气位快速深吸气至肺总量位;③吸气末短暂屏气;④爆发性用力呼气至残气位;⑤深吸气;⑥恢复平静呼吸2~3次。

(2)拿去鼻夹,取出咬口,测定完毕。

(3)休息1~2 min进行再次测定。

(四)质量控制

1 吸气充分 即达肺总量位。具体标准为检查者评价受检者已尽最大吸气努力;受检者感吸气充足,不能继续吸气。

2 短暂吸气末屏气 即出现短暂平台,具体标准为平台时间约1s,至少0.25s,不超过2s。

3 起始呼气呈爆发性 具体符合下述条件。

(1)FVC曲线迅速从屏气转为呼气,两者之间的拐点锐利,该拐点为呼气起始点。MEFV曲线的上升支陡直,且出现尖峰;MEFV曲线纵坐标与横坐标的比例为1 ∶4时,推荐呼气流量上升支切线与横坐标的夹角≥80度作为起始呼气爆发力符合要求的客观标准(图4)[13]。

图4 单次呼吸法测定TLC和DLCO示意图

(2)若起始呼气的爆发性欠充分,则FVC曲线的屏气与开始呼气的拐点圆钝;MEFV曲线的上升支稍显顿挫或欠陡直,无明显尖峰。需采取适当方法确定呼气起始点和评价测定是否符合要求,常用外推法评价,即分别沿FVC曲线的屏气平坦段、呼气段的最大斜率画延长线,两者交点为呼气起始点。呼气起始点前的呼出气容积称为外推容积(EV),EV≤FVC的5%或150mL(取较大值)为起始呼气爆发力符合要求的客观标准。肺功能仪皆自动计算EV,确定呼气起始点。

无论爆发力充分还是欠充分,一般MEFV曲线的呼气起始达标准,FVC曲线的呼气起始即达标准。

4 呼气早期曲线的下降支平滑 具体标准:FVC曲线和MEFV曲线的早期下降支平滑;在呼气第1s内,未出现吸气、屏气、咳嗽等动作或漏气、舌体堵塞咬口器等情况。一般MEFV曲线的早期下降支达标准,FVC曲线的早期下降支即能达标准。

5 呼气后期曲线的下降支平滑 具体标准:FVC曲线的后期下降支平滑;MEFV曲线的后期下降支平滑或基本平滑,未出现明显影响测定结果的吸气、屏气、咳嗽等动作或漏气、舌体堵塞咬口器等情况。一般MEFV曲线的后期下降支达标准,FVC曲线的后期下降支即能达标准。

6 呼气充分 具体标准:FVC曲线终末出现平台,即容积变化<25mL、时间>1s;对阻塞性或以阻塞为主的混合性通气功能障碍的成人患者而言,推荐呼气时间≥7s[14]。MEFV曲线终末自然回复至基线水平,即流量下降至<0.025L/s、时间>1s;未出现漏气、舌体后坠堵塞、声门过早关闭等导致呼气流量迅速下降至0等情况。一般MEFV曲线的终末达标准,FVC曲线的终末即能达标准;对要求限制呼气时间等于或稍大于7s的患者,流量常不能达标准,应在报告中标明。

7 呼气结束标准

(1)FVC曲线达呼气充分标准,伴或不伴MEFV曲线达呼气充分标准,取决于通气功能类型[14-16]。

(2)受检者不应继续呼气或不能有效完成呼气。尽管应鼓励受检者充分呼气,但若受检者出现明显不适感应立即停止呼气。若发生晕厥、胸痛、哮喘发作[出现症状、体征或第一秒用力呼气容积(FEV1)下降>20%]等表现,还应给于相应治疗,并注意采取保护性措施。实际情况应在报告中标明。

(五)测量次数

至少测定三次,每两次之间的时间间隔1~2 min,直至有三条可接受的曲线;或重复测定已达八次;或受检者不愿意或不能够(可以是出现上述各种情况所致)再次测定。

(六)测定曲线的质量评价

①符合吸气充分、爆发性呼气起始的标准。②符合呼气早期下降支的标准,即呼气第1s时间内的曲线平滑,未出现咳嗽等情况;其后也未出现明显影响结果的咳嗽等情况。③符合呼气充分标准。④测定过程中未发生漏气。⑤呼气过程中未出现吸气动作。符合①和②的曲线为可用的曲线,全部符合要求的曲线为可接受的曲线。

(七)测定曲线的选择及可重复性评价

1 曲线的选择 若测定曲线被评价为非有用的曲线,需剔除。原则上有三条可接受的曲线时进行重复性评价。若仅有二条可接受的曲线,则选择其中最佳的一条曲线;否则需选择一条可接受的曲线或一条有用的曲线,进行通气功能评价,但应在报告中标明。

2 曲线的重复性评价 有三条可接受的曲线时可选择最佳的两条FVC曲线及同步测定的MEFV曲线进行重叠打印,若曲线重叠,说明重复性好;反之说明重复性不佳。推荐选择评价FVC曲线重复性的客观标准(表1)[1,17]。

表1 FVC曲线的重复性质量分级

由于FVC曲线各参数是评价通气功能的必备条件;MEFV曲线各参数的重要性低得多,且缺乏重复性评价的客观标准。两者同步测定,建议重点或单一评价FVC曲线;选择与最佳FVC曲线同步测定的MEFV曲线。

(八)最终测定曲线的选择和测定结果的计算

通常肺功能检测分析软件会自动选择FVC+FEV1值最大的一条曲线及其同步测定MEFV曲线进行分析,计算相关参数,并显示、储存、打印等。尽管如此,仍强调在达A级的FVC曲线中,选择最佳的FVC曲线,及对应的MEFV曲线;若未达A级要求,则推荐选择一条最佳的可重复的FVC曲线或可接受的FVC曲线或有用的曲线及其对应的MEFV曲线,并用于全部相关参数的计算、显示、储存、打印,但应在报告中标明。

(九)FVC测定、评价和选择的注意事项

1 FVC与VC VC为受检者深吸气后,做充分深慢呼气所呼出的气容积;FVC为受检者深吸气后,做最大力量、最快速度呼气所呼出的气容积。

(1)正常或限制性通气功能障碍受检者 气道阻力基本正常,理论上VC=FVC。由于快速用力必然导致气体压缩(尽管有限),VC常略高于FVC;实际常先测定VC后,再测定FVC,随着受检者依从性的提高,也可出现VC稍低于FVC[18]。无论VC大于还是小于FVC,两者的差异≤5%或150mL;否则说明测量误差过大,需重新测定。

(2)阻塞性通气功能障碍受检者 在轻度和部分中度阻塞患者,由于用力慢呼气能充分呼出气体,VC正常;随着阻塞加重,患者不能充分呼气,VC下降。阻塞性通气功能障碍由于呼气速度明显减慢或气道陷闭,常表现为FVC下降,FVC

2 FVC与FVCi 尽管用力吸气肺活量(FIVC, FVCi)不在屏幕显示和出现在肺功能报告中,但测定最大吸气流量容积(MIFV)曲线、用单次呼吸法测定DLCO和TLC等项目时普遍存在。深呼气至残气位,做最大力量、最快速度吸气所能吸入的气容积为FVCi。在正常或限制性通气功能障碍受检者,呼气相与吸气相的气道阻力接近,FVC=FVCi;在阻塞性通气功能障碍受检者,呼气相气道阻力多明显大于吸气相气道阻力,FVC常小于FVCi[18]。

3 FEV1/FVC 在正常或限制性通气功能障碍受检者,一秒率(FEV1/FVC)正常,限制性通气功能障碍患者常快速完成呼气,FEV1/FVC可升高。

轻度阻塞性通气功能障碍受检者多能充分呼气,FVC正常或基本正常,但呼气流量减慢,FEV1降低,FEV1/FVC下降。随着阻塞程度加重,患者用力呼气受限,FVC常轻度下降;呼气流量显著减慢,FEV1明显降低,FEV1/FVC明显下降。严重阻塞时,患者用力呼气严重受限,FVC明显下降,且可能低于FEV1的下降幅度,FEV1/FVC下降幅度变小,因此FEV1/FVC下降能准确诊断阻塞性通气功能障碍,但不一定能准确反映气流受限的严重程度。

4 FEV1/FEV6或FEV1/FVC7欧美部分学者认为健康人的FVC能在6s完成测定,故提出用6秒用力呼气容积(FEV6)评价FVC的完成质量;在阻塞性通气功能障碍,患者完成FVC的时间明显延长,将导致胸腔内压持续增大,容易诱发脑缺血、缺氧,为避免或减少测定风险,推荐用FEV1/FEV6取代FEV1/FVC诊断阻塞性通气功能障碍,且能保障诊断的准确性[16]。目前的部分肺功能仪也具备此参数,但由于缺乏依据,受到广泛质疑。国人的测定结果显示,在阻塞性通气功能障碍受检者,完成FVC的时间多明显延长,用FEV1/FEV6取代FEV1/FVC有较高的漏诊率,用7秒用力呼气容积(FEV7)取代FVC、用FEV1/FEV7取代FEV1/FVC可有效避免漏诊,又不影响测定的安全性[14,19];在正常和限制性通气功能障碍受检者,完成FVC的时间显著短于7s或6s,若强行更长时间用力呼气,也容易导致脑缺氧,因此为保证受检者通气功能诊断的准确性和测定的安全性,在阻塞性或以阻塞为主的混合性通气功能障碍患者,推荐用FEV1/FEV7取代FEV1/FVC诊断气流受限;在其他情况下皆选择FEV1/FVC。

十、一氧化碳弥散量与肺总量(或功能残气量)的同步测定

TLC或FRC主要用气体分析法测定,且与CO弥散量同步测定,是目前的标准测定方法;FRC也用体描法测定,但不能测定CO弥散量[20]。

(一)气体分析法测定TLC(或FRC)的原理

1 用作TLC(或FRC)测定的标示气体 氦气(He)、甲烷(CH4)和氮气(N2)是TLC(或FRC)测定通常选择的标示气体,这三种气体具有一些共性,如不参与机体的代谢反应;受检者吸入后可迅速、均匀地分布于肺泡内;通过肺泡毛细血管膜(ACM)进行交换的速率非常缓慢,在短时间测定过程中的交换量可忽略不计或能进行准确校正,因此在标准测定时程内的肺泡标示气体浓度(可通过呼出气收集)能反映肺容积的大小。

2 不同标示气体的特点 He为惰性气体,空气中的浓度接近零,给予受检者一定剂量吸入后,迅速进入肺泡被稀释,故肺容积小者,呼出气浓度高;反之呼出气浓度低,肺容积与呼出气He浓度呈负线性相关关系,通过测定后者即可计算出肺容积。除不是惰性气体外,CH4的分布特点与He相似,且测定速度更快,故也可通过测定其呼出气浓度计算出肺容积。与前两者不同,N2是空气和肺内浓度最高的气体,且浓度和化学性质非常稳定,受检者持续吸入纯氧后,N2逐渐被O2置换而呼出,一定时间内N2呼出量少者,肺容积小;反之肺容积大,肺容积与呼出气N2含量呈正线性相关关系,故可通过测定呼出气N2含量计算肺容积[4]。

(二)用CO作为标示气体测定肺弥散功能的原理

① CO通过ACM的速率与O2相似。②除重度吸烟者外,血浆CO浓度和分压(PCO)几乎皆为0,即肺泡毛细血管血浆的PCO(PCCO)=0;短时间吸入较低剂量的CO后,PCCO也接近0,呼气末PCO(PetCO)=肺泡气PCO(PACO),通过测定PetCO2即可换算出ACM两侧的PCO差,即PACO-PCCO=PACO-0=PetCO-0=PetCO,因此ACM两侧PCO差的测定和计算简单、方便;③ CO为扩散限制性气体,其弥散速率几乎仅受ACM的限制,能更好地反映ACM的特性;④ CO与血红蛋白(Hb)的结合能力远强于O2与Hb的结合能力,肺泡气PO2(PaO2)、PaO2、Hb对DLCO影响可忽略不计。因此DLCO能较好地反映氧的弥散量(DLO2)。

(三)TLC(或FRC)与CO弥散量的测定方法

用He测定肺容积的方法有密闭式或开放式稀释法,可同步测定DLCO,分单次呼吸法(简称一口气法,测定TLC)和重复呼吸法(测定FRC);CH4的分布和分析速度更快,既可用类似氦稀释法的单次呼吸法(测定TLC),也可用内呼吸法(测定TLC),也同步测定DLCO。用N2测定肺容积的方法为密闭式或开放式氮稀释法-重复呼吸法,也可同步测定DLCO。

1 单次呼吸法 受检者按要求呼气至RV,继之迅速吸入标准气(含10%He或0.3%CH4、0.3%CO,浓度可能略低或略高,以实际值为准)。待受检者充分吸气(即达肺总量位)后,屏气10s,然后快速呼气。内置计时器自动计时和计算屏气时间,包括一段吸气时间、屏气平台时间、一段呼气时间;目前比较公认的计算方法,以深吸气前1/3与后2/3的交界作为开始点,呼气采样时间的中间点作为终止点,两点之间为屏气时间。呼气过程中水蒸汽被吸收;气体分析仪连续测定呼出气He(或CH4)、CO的浓度,并确定肺泡气的浓度,从而计算出TLC和肺总量位的DLCO(简称DLCOSB)(图4)。

2 内呼吸法 受检者按要求在残气容积位快速吸入标准气(含0.3%CH4、0.3%CO,以实际浓度为准)至肺总量位,不要求屏气,然后以大约0.5L/s的流量均匀呼气,内置计时器计算时间,气体分析仪快速实时测定呼出气的CH4、CO浓度,计算出TLC和相应的DLCO。

3 重复呼吸法 受检者按要求平稳呼吸(即在功能残气位呼吸)标准气(含10%He、0.3%CO,以实际浓度为准)。平稳呼吸过程中,He和CO逐渐分布入肺泡,其中最终呼出气He浓度不再继续下降(达平衡状态),气体分析仪终止测定;内置计时器自动计时。根据玻意耳定律和平衡后的He浓度、分布容积计算出FRC;并同步计算出功能残气位的DLCO(简称DLCOrb)。

(四)测定程序

1 完成FVC或VC测定后进入该测定。

2 单次呼吸法测定的程序

(1)受检者取坐位,夹上鼻夹、口含咬口平稳呼吸,直至绘出平直的静息呼气末基线;并计算出ERV等储存,用于容积参数之间的换算。

(2)要求受检者用力呼气(即达残气位)后快速吸足气(即达肺总量位),屏气10s(9~11s);再快速用力呼气(即达残气位)。

(3)拿去鼻夹,取出咬口,测定完毕。

快速吸气时吸入的肺容积为VCi,用于容积参数之间的换算和计算肺泡气容积(VA)。快速呼气的初始部分为气道气以及气道与肺泡的混合呼出气,舍弃不用,常用舍弃量为1L或0.75L(不同仪器有差别,参考说明书);其后的呼出气为肺泡气,用于标示气体浓度的测定。

内置计时器自动计时,气体分析仪测定He(或CH4)、CO的浓度,计算出TLC和肺总量位的DLCO,并换算出RV、FRC和每升肺泡容积的一氧化碳弥散量(DLCO/VA),其中RV=TLC-VCi,FRC=RV+ERV;最后计算出占正常预计值的百分比。

(4)休息5 min后再次测定,测定结果的差异≤10%,认为两次测定具有可重复性,取两次结果的平均值;否则休息5 min后再次测定;若仍达不到要求,结合病史,选取可能的“最佳值”,并在报告中标明。

3 重复呼吸法测定的程序

(1)受检者取坐位,夹上鼻夹、口含咬口后平稳呼吸。

(2)受检者按要求充分吸气(即达肺总量位),短暂屏气后尽力呼气,测定肺活量(VC),重复测定三次,取最大值储存,用于换算其他肺容积参数和计算VA。

(3)受检者平稳呼吸,直至描出平直的静息呼气末基线,计算出ERV等储存,用于容积参数之间的换算;然后开始平稳呼吸储气袋内的标准气,呼出气He浓度稳定后,自动显示测定结束。

(4)拿去鼻夹,取出咬口,测定完毕。

内置计时器自动计时,气体分析仪自动测定He、CO的浓度,计算出FRC和功能残气位的DLCO,并换算出RV、FRC和DLCO/VA,其中RV=FRC-ERV,TLC=RV+VC,最后计算出占预计值的百分比。

(5)休息10 min后再次测定,测定结果的差异≤10%,认为两次测定具有可重复性,取两次结果的平均值;否则休息10 min后再次测定;若仍达不到要求,结合病史,选取可能的“最佳值”,并在报告中标明。

4 内呼吸法的具体测定程序

(1)受检者取坐位,夹上鼻夹、口含咬口后平稳呼吸,描出平直的静息呼气末基线,计算出ERV等储存,用于容积参数之间的换算。

(2)受检者按要求用力深呼气(即达残气位)后,迅速用力深吸气(即达肺总量位),操作者加盖限流阀;然后令受检者慢速、均匀呼气,至最大限度(即达残气位),并计算出该肺活量(VC)储存,用于容积参数之间的换算和计算VA。要求呼气流速约 0.3 L/s~0.7 L/s,限流阀帮助维持该流速。

(3)移除限流阀,受检者平静呼吸,拿去鼻夹,取出咬口,测定完毕。

内置计时器自动计时,气体分析仪自动测定CH4、CO的浓度,计算出TLC和相应DLCO,并换算出RV、FRC和DLCO/VA,其中RV=TLC-VC,FRC=RV+ERV,最后计算出占正常预计值的百分比。

(4)休息5 min后再次测定,测定结果的差异≤10%,认为两次测定具有可重复性,取两次结果的平均值;否则休息5 min后再次测定;若仍达不到要求,结合病史,选取可能的“最佳值”,并在报告中标明。

(五)质量控制

1 无效腔的控制 咬口、呼吸管路、过滤器、阀门的系统无效腔小于200mL[9],冲洗容积要超过系统无效腔与生理无效腔之和,即至少需要0.75~1L;若FVC<2L,冲洗容积可以减少至0.5L[9]。

2 采样容积 一般需要0.5~1L,CH4测定时的采样容积较小,He测定时较大;若FVC<1L,采样容积可以<0.5L。

无论何种情况,皆要保证排空无效腔,采集到足够的气体浓度稳定的肺泡气[9]。

3 肺活量的测定 无论何种测定方法,皆需重新测定VCi或VC,并储存,用于换算RV等容积参数和计算VA。各测定值和肺活量测定中显示的VC的差值应≤5%。

4 测定方法的选择

单次呼吸法尽管不符合呼吸生理,但有明确规范,测定结果的稳定性、重复性好,在正常通气功能、轻-中度限制性通气功能障碍、轻度阻塞性通气功能障碍的受检者宜首选[21]。

相对单次呼吸法而言,内呼吸法主要是降低了屏气时间的要求,准确性稍差,适应证有所扩大。

重复呼吸法可用于无肺功能检查禁忌证的各种情况,但主要用于不适合单次呼吸法测定的受检者。在FVC<1L~0.75L的受检者,由于连接管路和气道的无效腔相对较大,标示气体不能进入所有肺泡;在严重气流受限患者,气体分布不均,标示气体不能充分或均匀分布至所有肺泡;在明显气短的患者,无法在短时间内收集到浓度稳定的肺泡气,皆宜选择重复呼吸法(或体描法),而不宜选择单次呼吸法和内呼吸法[22]。

5 不同测定方法的具体要求,达下述要求为可接受的测定。

(1)单次呼吸法 ①吸气与呼气动作皆均匀、迅速,吸气时间<4s,呼气时间≤4s;②VCi≥85%最大VC或FVC;③屏气时间8~12s;④屏气描记线平直,即屏气时的肺容积恒定;⑤样本采集时间<3s;⑥屏气时口压不宜过高。

(2)重复呼吸法 ①至少有3次稳定的潮气呼吸后开始测定;②测定FRC时的呼气末基线平直,即在正常功能残气位呼吸;③测定FRC过程中的He浓度曲线平稳下降,结束时不再下降,维持稳定。

(3)内呼吸法 ①至少有4次稳定的潮气呼吸后开始测定;②VCi≥85%最大VC或FVC;③呼气均匀、慢速,流量 0.3 L/s~0.7 L/s。

(六)测定次数和测定间隔

至少测定二次,两次之间至少间隔5 min;测定次数不宜超过五次。用重复呼吸法测定时,由于吸入的标示气体多,充分呼出需要的时间较长,应延长测定的间隔时间,推荐10 min[23]。

(七)可重复性的评价

不同的测定方法不完全相同,皆至少有两次可接受的测定;否则不能进行可重复性评价,并在报告中标明。

1 单次呼吸法 两次测定TLC的差异≤10%或300mL;两次测定DLCO的差异≤10%或≤3mL·min-1·mmHg-1(或1mmol·min-1·kPa-1)。

2 内呼吸法和重复呼吸法 两次测定肺容积或DLCO的差异≤10%。

(八)测定结果的报告

选择两次可重复性的测定,计算两次测定的平均值作为TLC(或FRC)、DLCO和DLCO/VA的实测值;若后者经过吸入气氧分压、Hb、碳氧血红蛋白校正,需同时给出校正值,即DLCOc和DLCO/VAc的结果[24]。若未达可重复性要求,则选择一次“最佳的”可接受的测定,计算实测值及校正值,并在报告中标明[9,25]。内置电脑自动计算实测值、校正值,以及占正常预计值的百分比;并显示、储存和打印。

利益冲突:专家组所有成员均声明不存在利益冲突

专家组成员(按姓氏汉语拼音顺序排列):陈荣昌(深圳市人民医院 深圳市呼吸疾病研究所,深圳市呼吸疾病重点实验室,暨南大学第二附属临床医院,南方科技大学第一附属医院);陈芳(浙江省中医院);陈凤佳(中山大学附属第一医院);曹璐(解放军总医院第一医学中心);陈智鸿(复旦大学附属中山医院);党斌温(首都医科大学附属北京天坛医院);杜晶(四川大学华西医院);郭健(上海市肺科医院);公丕花(北京大学人民医院);关伟杰(广州医科大学附属第一医院);贾慧英(新疆自治区人民医院);蒋毅(山西医科大学第一医院);林盪(苏州市立医院);李飞(苏州大学附属第一医院);龚颖(复旦大学附属中山医院);连宁芳(福建医科大学附属第一医院);李伟(苏州高新区人民医院);李先华(四川内江市人民医院);逯勇(首都医科大学附属北京朝阳医院);刘泽英(首都医科大学附属北京安贞医院);任晶(沈阳迈思医疗科技有限公司);史菲(深圳市人民医院);薛丽萍(复旦大学附属中山医院);王晨(台州市立医院);王建飞(上海远翥医疗设备公司);王蒨 (静安区闸北中心医院);王羽超(南京市胸科医院) ;徐喜媛(内蒙古包钢医院); 许颖 (浙江大学医学院附属邵逸夫医院);杨朝(苏州科技城医院);闫香桂(上海市松江区方塔中医医院); 杨延杰(复旦大学附属中山医院);杨卫江(新疆自治区中医医院);朱蕾(复旦大学附属华东医院,清华大学附属北京清华长庚医院);赵立军(上海长海医院);张永刚(MGCD公司)。

执笔专家:朱蕾(复旦大学附属华东医院,清华大学附属北京清华长庚医院);学术秘书:陈智鸿,连宁芳;多位专家给出明确的修改意见,如党斌温、李飞、王建飞、张永刚等,其中张永刚工程师对初稿进行较大幅度修改。

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