肺功能专家系列讲座—全身系统性疾病的肺功能表现
2016-01-11 呼吸功能检查及评估在呼吸系统疾病的诊治中有着及其重要的地位，而其他专科医师在临床实践过程中也逐渐认识到呼吸功能评估在本专科疾病中的重要性，由此根据本专业疾病特点针对呼吸功能检查也进行了探索，本文将就此对既往的研究作一回顾。
一、心脏疾病
在心脏疾病中对肺功能的研究始见于19世纪对心衰病人陈施氏呼吸的描述和探讨，上世纪的研究重点多在于肺功能在心血管疾病和慢性心衰中的应用。流行病学调查显示VC 和FEV 1的下降与缺血性心脏病的死亡率有密切关系，其确切机制尚不清楚。心脏疾病可以直接影响肺功能，如降低肺的顺应性，也可间接起作用，如心输出量下降，可导致无氧代谢，进而影响呼吸功能。
1. 急性心衰
1）对通气功能的影响：急性心衰时，如肺水肿仅限于肺间质，肺通气功能检查仅可出现轻度的肺容积下降，如出现肺泡水肿，则肺容积减少更为明显，可下降到预计值的40%左右，常先于X 线改变出现，且通常需数周时间才能完全恢复，急性心衰还可造成支气管周围及粘膜水肿，气道神经反射异常，导致心源性哮喘，其与支气管哮喘在临床症状上有时较难区别，时间肺活量检查FEV1在心源性哮喘仅有轻中度的降低，PEF 下降也较支气管哮喘程度较轻，通常在200L/min以上，有助于两者的鉴别。
2）对换气功能的影响：急性心衰可导致远端气道的关闭，通气血流比失衡，心输出量降低，使动脉血氧分压和血氧饱和度下降，肺泡动脉氧分压差增加，组织供氧障碍。既往认为急性心衰病人呼吸加快，血二氧化碳分压下降，但研究发现，相当多的患者可表现为高碳酸血症，至少出现一过性的血二氧化碳分压增高。
2. 慢性心衰
1）对通气功能的影响：慢性心衰由于心脏增大压迫肺组织，以及心衰造成呼吸肌肌力减弱可导致限制性通气功能障碍，最大吸气压下降且与心衰严重程度相关，同时由于肺血管充血及肺组织水肿，也可使肺静态顺应性下降。虽然少数病人可有FEV1/FVC下降，但与急性心衰不同，病人较少有阻塞性通气功能障碍的表现，但部分病人由于气道水肿，可有非特异性气道反应性的增高。
2）对换气功能的影响：一氧化碳弥散量中度降低，KCO 可以正常或降低，虽然慢性心衰肺毛细血管容积增加，但肺组织弥散膜的损伤更为严重，最终导致弥散功能下降。心脏移植虽可改善通气功能，增加肺容积，但由于心功能改善，肺毛细血管容积较原来减少，而弥散膜损伤在近期没有明显改善，因此部分病人弥散功能反而可能有小幅下降。
3）陈施式呼吸与慢性心衰：陈施氏呼吸常见于重度慢性心衰病人，与循环时间延长导致化学刺激与通气反应延迟，及过度通气导致PaCO2降低，接近呼吸暂停阈值有关。合并有陈施式呼吸的慢性心衰死亡率增加，预后变差，正压通气治疗可以改善预后，延长生存时间。
4）运动试验与慢性心衰：随着心衰严重程度的不同，最大运动能力和最大耗氧量也受到不同程度的限制，慢性心衰病人对运动的通气反应也高于正常人，其潮气量减小，呼吸频率增加，VD/VT增高，死腔通气量增加，但患者肺泡通气量增大，PaCO2下降，无氧阈降低，DLCO 也低于正常人。运动试验的结果有助于判断慢性心衰患者的预后，帮助判断进行心脏移植手术的时机，其中两个指标与预后生存率有较好的相关性：症状相关的最大耗氧量和通气与CO2
3. 心脏瓣膜病
1）二尖瓣瓣膜病：由于患者呼吸肌肌力减弱、肺血管充血、肺组织纤维化及心脏增大等，其肺功能VC 下降，由于肺血管充血，肺顺应性下降，呼气时肺泡压缩受到阻碍，因此RV 增加，与VC 下降相加，其TLC 接近正常。此类病人与气道阻塞呼吸疾病病人的肺功能区别在于，虽呼吸困难症状较重，但时间肺活量包括FEV1/FVC仅轻度降低，且TLC 无增高。二尖瓣病变患者可有非特异性气道反应性增高，且与肺血管充血严重程度相关，但其反应类型与COPD 相似，不同于哮喘。
虽然二尖瓣膜疾病肺血容量增加，但由于肺泡－毛细血管膜弥散障碍，两者相抵消，其DLCO 可轻度降低，KCO 常在正常范围。
患者在接受换瓣手术治疗后，其VC 和FEV1仅有轻度改善，但RV 可明显降低，气道反应性降低，DLCO 则因肺血容量减少可有轻度下降。
2）主动脉瓣瓣膜病：与二尖瓣瓣膜病不同，此类病人如肺动脉压无增高，其肺功能指标大多在正常范围，如出现肺动脉压增高，则其VC 、TLC 、DLCO 可轻度降低，但其RV 通常在正常范围。
4. 先天性心脏病
1）左向右分流性疾病：如房缺、室缺等，其通气功能大致在正常范围，成年病人可有轻度限制性通气功能障碍，VC 、TLC 轻度降低，DLCO 因分流的原因可有较大变化，因肺血流增加，DLCO 和KCO 增加，房缺更为明显，如果合并肺动脉高压，因有效肺泡容积减少，增高的DLCO 可回落，但KCO 仍持续增高。
2）右向左分流性疾病：如法乐氏四联症、艾森曼格综合征等，其通气功能可有轻度下降，可表现为限制性或阻塞性，DLCO 及KCO 则明显下降。
二、神经肌肉疾病
中枢神经系统提供呼吸节律及控制呼吸的神经通路，呼吸肌为呼吸的效应器官，神经肌肉疾病可以影响从中枢到脊髓、周围神经到呼吸肌的不同节段，导致呼吸肌功能失调或肌力减弱，影响肺功能。
1. 呼吸控制异常
1）中枢神经系统疾病呼吸样式：延髓呼吸中枢神经元产生呼吸节律，通过周围或中枢部位的化学或神经传入信息调节呼吸，经网状脊髓束传出到呼吸肌，潮气呼吸则可大脑皮质经由皮质脊髓束进行调节，慢性中枢神经系统疾病导致的异常呼吸样式常见的有：脑血管疾病导致大脑损伤表现为陈施氏呼吸，脑干损伤可表现为与陈施氏呼吸不同的非对称的短周期呼吸，延髓损伤可表现为不规则呼吸，桥脑损伤可表现为长吸式呼吸，偶有中脑和上桥脑损伤表现为高通气，但高通气病人往往合并有心肺疾病，单独中枢神经损伤导致的高通气较为罕见。上述特定的呼吸样式在急性中枢神经损伤中与病变的定位相关性较差。
2）代谢性呼吸控制异常：先天性中枢性低通气综合征较少见，表现为慢性低通气，多发生在非REM 睡眠期，延髓损伤可发生获得性中枢性低通气，此类患者通气功能正常，但其对代谢物刺激的呼吸反应减弱，对高CO2和低氧刺激的反应明显降低或消失，运动后常导致PaCO2升高及血氧降低。
3）自主呼吸控制异常：中风或其它疾病导致双侧锥体束损伤可造成对呼吸的自主控制丧失，患者无法自主加强呼吸，但代谢物刺激的呼吸的调节仍存在。
2. 呼吸肌肌力减弱：多种疾病可导致呼吸肌力减弱，如肌肉病变，周围神经或运动神经元病变等可造成全部呼吸肌力减弱，包括吸气肌和呼气肌，双侧膈肌麻痹，膈神经受损多造成单侧膈肌麻痹。
1）全部呼吸肌力减弱：最大吸气压和最大呼气压下降，有研究采用吸鼻法测定吸气压来代替最大吸气压，最大呼吸压力测定对于呼吸肌力减弱比较敏感，且早于肺容量下降之前出现。最常见的肺容量变化为VC 下降，还可表现为肺顺应性下降，其确切机制尚不清楚，可能与肺泡表面活性物质功能异常有关。
在肺容量测定中，呼吸肌力下降可导致潮气量下降，呼吸频率增加，RV 增加，但肺顺应性下降则产生抵消作用，最终部分病人RV 正常。由于呼吸肌力减弱，在最大呼吸流速－容量曲线上表现为呼气末段，呼气突然停止，如上气道呼吸肌肌力减弱，呼气及吸气曲线可出现锯齿波。由于肺顺应性下降，FRC 可以下降，但在某些患者如运动神经元疾病，呼吸肌力重度减弱，其RV 显著增高，FRC 也随之增高。时间肺活量测定FEV1/FVC可在正常范围，但PEF 及最大吸气流速明显下降。
肺换气功能检测可发现DLCO 正常或轻度降低，降低的原因可能是呼吸过程中肺泡未充分扩张，而KCO 可轻度升高。急性神经肌肉疾病PaO2可降低，而慢性神经肌肉疾病PaO2及AaPO2均多正常，病情较轻者PaCO2常低于正常，随病情加重，PaCO2可升高，且先于夜间发生，逐渐白天PaCO2也出现增高，PaCO2与潮气量呈负相关。
2）双侧膈肌麻痹：在最大吸气努力时，跨膈压消失，仰卧位VC 显著低于立位，通常下降超过50%，仰卧位吸气时可见腹壁矛盾运动，患者在水中由于受水压影响，VC 可显著下降，出现呼吸困难症状。如其它呼吸肌肉正常，静息时血气指标可保持正常。
3）单侧膈肌麻痹：单侧膈肌麻痹常常为单发的神经肌肉疾病，病因为由肿瘤、创伤或感染造成的同侧膈神经损伤，由于其它呼吸肌肉正常，通气功能检查常在正常范围，但立位检测VC 、TLC 其结果常在正常预计值70-80%之间，最大吸气压和吸鼻法吸气压中度降低，弥散功能检查DLCO 正常，但KCO 可增高。
3. 中枢神经系统疾病
1）中风：大脑皮质广泛参与对自主呼吸的控制，局部梗塞对呼吸功能影响很小，而内囊或中脑、延髓梗塞对呼吸的影响则较大，中风的最初几天可有低氧血症，部分病人与陈施氏呼吸相关。偏瘫病人可见胸部不对称运动，中风后恢复期的病人仍可有吸气肌和呼气肌的肌力减弱。
2）帕金森病：表现为限制性通气障碍，最大通气量受影响较大，即使在轻度病人也有明显下降，呼吸肌耐力下降，肌电图检查显示潮气呼吸运动不协调，用力肺活量检查显示最大呼气和吸气流速降低，呼气曲线呈锯齿状。运动肺功能检查显示最大运动通气量与最大摄氧量下降，并与最大呼吸压相关。
3）脊髓损伤：脊髓损伤的呼吸功能改变与损伤水平有关，膈神经水平以上即C1和C2以上，可导致所有主要呼吸肌麻痹，需立即呼吸机通气支持治疗。颈部下段损伤可使膈肌和吸气辅助肌不受影响，但肋间吸气肌和大多数呼气肌功能丧失，患者可以保持潮气呼吸，但用力咳嗽能力明显下降。平卧位VC 和FEV1显著高于立位测定值，一般情况下，损伤水平越低，对通气功能的影响越小。TLC 下降，RV 增高，如呼气肌功能完全丧失，FRC 即等于RV 。
患者PEF 下降，但FEV1/FVC可正常，四肢瘫痪的病人，支气管吸入乙酰甲胆碱的反应性增高，而吸入抗胆碱能药物，可产生明显的支气管效应，气道反应性也降低，其原因在于四肢瘫痪患者交感神经支配作用缺失，主要为胆碱能神经起作用。
在脊髓损伤的最初几天，部分病人可出现明显的低氧血症，损伤水平越高，换气功能异常越明显，在C4水平，常可以出现PaCO2升高。胸段脊髓损伤对肺功能的影响相对较小。
4）运动神经元病变：肌萎缩性脊髓侧索硬化症病变可累及延髓和脊髓运动神经元，导致呼吸肌包括膈肌和其它呼吸肌肌力重度下降，肺功能表现为VC 下降，RV 增高，TLC 可正常，用力呼吸流速容量曲线在呼气相和吸入相末段突然中断。
呼吸中枢对CO2的通气反应下降，且与最大呼吸压降低相关，PaCO2升高通常提示呼吸肌力严重下降，病人预后较差，与预后相关的肺功能检查指标包括最大吸气压、VC 和吸鼻法吸气压。
4. 周围神经和肌肉病变
1）神经疾病：
格林巴利综合征：本病多发神经炎患者肌力在数日或数周内减弱，约30%需机械通气支持治疗，作为开始通气治疗的指标，肺功能结果比血气更为敏感。有研究认为可将VC 15-20ml/kg体重或低于60%预计值或VC 下降超过30%作为开始通气治疗的指标，也有将最大吸气压
2）肌无力：
重症肌无力：患者呼吸肌肌力下降，耐受性降低，跨膈压降低，肺容量下降，用力流速－容量曲线可见上气道阻塞表现，在应用抗胆碱脂酶药物治疗后，患者的肺容量可增加，最大呼吸压升高，但呼吸肌耐力常无明显改善。
3）肌肉营养不良：
杜兴氏营养不良：儿童患者在10岁前VC 可随年龄正常增长，但10岁后进入平台期并逐渐下降，每年约下降8%左右，重度病人RV 升高。VC 下降与死亡率相关。弥散功能一般正常，重度病人如出现PaCO2增高，提示预后较差
4）肌强直性营养不良：患者呈限制性通气功能障碍，VC 及MVV 降低，最大呼吸压降低，最大呼气压下降较最大吸气压下降更为明显，对CO2的通气反应减退，可合并有慢性高碳酸血症。部分病人潮气呼吸可有特征性的不规则呼吸，与脑干损伤患者呼吸相似，其原因不明。
三、血液病
1. 贫血
1）对氧合作用的影响：贫血可造成血氧含量降低，但氧分压和氧饱和度可正常，由于组织代谢正常，因此动脉血和混合静脉血氧含量差正常，但混合静脉血氧含量、氧饱和度均降低，进而氧分压也低于正常。
2）对弥散功能的影响：一般情况下，对通气功能影响不大，主要影响弥散功能，DLCO 可下降。
2. 红细胞增多症：原发性红细胞增多患者可有轻度低氧，可能与血液粘稠，肺循环形成微血栓，生理死腔增加，通气血流比值异常有关，但如PaO2低于60mmHg ，提示合并心肺疾病或为继发性红细胞增多。弥散功能检查DLCO 和KCO 一般高于正常。
3. 血红蛋白疾病：
镰刀细胞贫血：常见轻度限制性通气功能障碍，VC 和TLC 平均下降10-15%，原因可能与患者发育不良有关，个别患者可有阻塞性通气功能障碍，气道高反应性。患者换气功能因氧离曲线右移，可有血氧饱和度下降，DLCO 下降，KCO 在儿童患者可升高。运动试验可见最大运动能力及最大摄氧量下降，与弥散功能下降与肺内血管损伤有关。
四、肾脏疾病
1. 慢性肾衰：合并肺水肿患者可有限制性通气障碍，如无肺水肿或心脏增大，肺容量通常在正常范围，但有时RV 可增高。DLCO 及KCO 降低，即使在透析及肾移植后近期内也无明显改善，可能与反复肺水肿肺泡壁纤维沉积或肺血管压力增高有关。
2.Goodpasture ’s 综合征：肺泡出血DLCO 及KCO 增高，连续测定可作为监测出血情况的敏感指标，KCO 增高较DLCO 更为敏感。
五、代谢和内分泌疾病
1. 肥胖：重度肥胖可导致限制性通气障碍，VC 、TLC 、RV 随肥胖加重可呈进行性下降，在BMI20以上时肺容量与BMI 呈线性负相关，BMI>40kg/m肺容量低于正常，FRC 和ERV 与BMI 关系更为明显，两者呈指数相关，轻度肥胖即可下降。如FRC 明显降低，可使潮气量减少，呼吸频率增加，死腔通气增加，重度肥胖可有PaO2下降。肥胖病人肺血容量增加，弥散功能检查DLCO 与KCO 升高，且与BMI 相关。
2. 甲亢：病人由于呼吸肌力减弱以及部分病人可有肺部充血，因此可有肺容量的轻度下降，多在预计值80%左右，RV 可增高，最终TLC 正常，最大呼吸压下降，潮气量减小，呼吸频率增加，VD/VT可增高，但弥散功能多正常。患者运动能力、最大摄氧量和无氧阈均下降。如甲状腺明显增大，时间肺活量检查可见用力呼吸曲线呈典型大气道阻塞改变
3. 甲减：由于肌力减弱，VC 下降但略高于正常低限，如合并粘液水肿，VC 可低于正常。患者运动能力下降，即使轻度病人，其最大摄氧量也下降。
4. 肢端肥大症：肺容量增加，TLC 最大可达到预计值的150%，各部分肺容量也成比例增加，患者由于肌力减弱，最大呼吸压可下降，少数病人由于咽部软组织增大，通气功能检查可有为上气道阻塞表现，弥散功能检查一般正常，由于TLC 增大，KCO 可降低。
5. 糖尿病：肺功能异常可能与结缔组织蛋白糖基化导致肺顺应性下降以及肺微血管病变有关，肺功能受影响程度与年龄、病程、微血管病变和神经病变程度有关。FEV1和VC 平均下降约占预计值10%左右，未控制的糖尿病肺功能下降速率高于控制较好的患者。部分患者可有小气道功能异常。DLCO 及KCO 降低者提示存在肺内血管病变。
六、风湿和结缔组织病
此类疾病累及肺脏可导致间质性肺病，肺血管异常，呼吸肌肌力减弱，胸膜或胸廓异常等，常见限制性通气障碍，VC 及DLCO 下降，而VC 及DLCO 下降也是预判其生存率的独立预测因子，特别是对于合并寻常型间质性肺炎的患者。
1. 风湿性关节炎：常发生胸腔积液和胸膜增厚，HRCT 扫描证实约19%的患者合并间质性肺病，与其它类型结缔组织病多为非特异性间质性肺炎不同，其间质性肺病多为寻常型间质性肺炎，肺功能表现为限制型通气功能障碍，且DLCO 及KCO 下降较其它类型更为明显。部分病人因支气管壁增厚、支气管扩张可有阻塞型通气功能障碍表现。
2．系统性硬化症：间质性肺病和肺动脉高压在系统性硬化症中较为常见，肺功能表现为限制性通气功能障碍，DLCO 下降。VC 、DLCO 以及DLCO 下降的速率与其死亡率相关
3. 系统性红斑狼疮：肺功能表现与系统性硬化症相似，但肺组织病理学改变不如其明显。
4. 干燥综合征：原发性干燥综合征在间质改变同时也可有气道病变，肺功能除限制性通气障碍外，还可合并有阻塞性通气功能降低，可以有FEV1及FEV1/FVC下降，但通常程度较轻，更常见的是小气道功能障碍，RV/TLC升高，低肺容量位最大呼气流速下降。 2
5. 复发性多软骨炎：为罕见的软骨组织的炎症性疾病，病变可累及鼻、咽、气道和肋软骨。气道狭窄可位于咽喉部或气管的某一节段，或可延伸至远端传导性气道，病变部位不同，用力呼吸曲线表现也不同，可见胸外型或胸内型大气道阻塞改变，也可两者同时存在。肺功能结果相比纤支镜和X 线诊断，对于判断病情严重程度更为敏感。