1、肺弥散功能测定与临床应用肺弥散功能测定与临床应用王惠芬王惠芬肺弥散功能测定临床应用 一、定义：一、定义：弥散是指分子由高浓度区向低浓度区移动的一弥散是指分子由高浓度区向低浓度区移动的一种倾向。肺弥散指氧和二氧化碳通过肺泡毛细血种倾向。肺弥散指氧和二氧化碳通过肺泡毛细血管膜进行交换的生理过程，用管膜进行交换的生理过程，用DL(Diffusion Capacity)表示。表示。1975年一些外国学者提出用气体年一些外国学者提出用气体转运转运TL（Gas Transfer ）一词代替一词代替DL，认为可更认为可更贴切地反映气体透过肺泡膜进入肺毛细血管时肺贴切地反映气体透过肺泡膜进入肺毛细血管时肺的换
2、气功能状态。的换气功能状态。TL即指气体（即指气体（O2）从外环境通从外环境通过各级气道进入肺泡与肺毛细血管血液中血红蛋过各级气道进入肺泡与肺毛细血管血液中血红蛋白结合的全过程，白结合的全过程，CO2的转的转运运相反。但两种表达相反。但两种表达测定方法是相同的。目前我国仍有用测定方法是相同的。目前我国仍有用DL表示肺弥表示肺弥散。散。肺弥散功能测定临床应用二、气体转运的途径：二、气体转运的途径：1.气体从外环境进入各级气道。气体从外环境进入各级气道。2.气体在肺泡内的混合与弥散也称为气相气体在肺泡内的混合与弥散也称为气相弥散。根据弥散。根据GrahamGraham定律，在相同温度下，各种定律，
3、在相同温度下，各种气体弥散的相对速率与该气体分子量平方根成气体弥散的相对速率与该气体分子量平方根成反比。反比。O O2 2与与COCO2 2的相对速率为：的相对速率为：在肺泡气中在肺泡气中O2O2弥散略快于弥散略快于CO2CO2弥散。弥散。185.06.66.544322222分子量分子量弥散量弥散量COOOCO肺弥散功能测定临床应用 3.气体通过肺泡毛细血管膜的弥散。伴气体通过肺泡毛细血管膜的弥散。伴随气相弥散气体到达肺泡毛细血管膜的液体随气相弥散气体到达肺泡毛细血管膜的液体表面继续进行弥散，其速率决定于气体分子表面继续进行弥散，其速率决定于气体分子量与该气体在液体中的溶解度。根据量与该气体
4、在液体中的溶解度。根据HenryHenry定定律，其相对速率为：律，其相对速率为：可见可见COCO2 2通过肺泡膜的弥散速率为通过肺泡膜的弥散速率为O O2 2的的2020倍。倍。4.气体与血红蛋白的结合。气体与血红蛋白的结合。11.200244.0592.04432222222溶解度溶解度分子量分子量弥散速率弥散速率OCOCOOOCO 三、弥散的主要决定因素：三、弥散的主要决定因素：1.弥散面积：肺弥散量与有效肺泡容积弥散面积：肺弥散量与有效肺泡容积（指能与有血流的毛细血管接触的肺泡面积）（指能与有血流的毛细血管接触的肺泡面积）成正比关系。成正比关系。2.弥散路径的距离。包括肺泡与肺泡毛弥散
5、路径的距离。包括肺泡与肺泡毛细血管，红细胞膜及血红蛋白等。弥散路径细血管，红细胞膜及血红蛋白等。弥散路径与弥散量成反比关系。与弥散量成反比关系。3.肺泡与毛细血管内血液的气体分压差肺泡与毛细血管内血液的气体分压差密切相关。密切相关。4.气体与血红蛋白的结合：弥散量大小气体与血红蛋白的结合：弥散量大小与供应通气肺泡的肺毛细血管血容量及气体与供应通气肺泡的肺毛细血管血容量及气体在红细胞内与血红蛋白反应的速率成正比关在红细胞内与血红蛋白反应的速率成正比关系。系。肺弥散功能测定临床应用四、弥散量测定原理：四、弥散量测定原理：气体通过膜的弥散速率可用气体通过膜的弥散速率可用FickFick定律表定律表示
6、：示：V=KV=K（A/LA/L）*（P P1 1-P-P2 2）V V：弥散速率弥散速率 K K：弥散系数弥散系数 A A：弥散面积弥散面积 L L：膜厚度膜厚度 P P1 1-P-P2 2：膜两侧气体分压差膜两侧气体分压差肺弥散功能测定临床应用 公式可见：决定气体弥散速率的驱动公式可见：决定气体弥散速率的驱动力为膜两侧的分压差，在一定驱动力下则力为膜两侧的分压差，在一定驱动力下则弥散速率决定于弥散系数（与气体溶解度弥散速率决定于弥散系数（与气体溶解度及气体与膜的反应有关）、弥散面积与膜及气体与膜的反应有关）、弥散面积与膜厚度。厚度。用肺弥散（用肺弥散（D DL L）表示弥散膜的特征表示弥散
7、膜的特征 则则DL=V/（P1-P2）肺弥散功能测定临床应用 肺的气体弥散主要为肺的气体弥散主要为O2与与CO2的弥散。的弥散。CO2弥散能力很强，故不存在弥散障碍，弥弥散能力很强，故不存在弥散障碍，弥散功能一般是对散功能一般是对O2而言，但直接测定肺毛细而言，但直接测定肺毛细血管中氧分压是极其困难的，通常用血管中氧分压是极其困难的，通常用CO作作为测试气体。为测试气体。CO透过呼吸膜的速率及与血透过呼吸膜的速率及与血红蛋白反应的速率与红蛋白反应的速率与O2相同，且结合力比相同，且结合力比O2大大210倍。正常人血浆中倍。正常人血浆中CO含量接近零，可含量接近零，可以不计（所以肺泡气以不计（所
8、以肺泡气CO分压即为呼吸膜两分压即为呼吸膜两端端CO分压差，可代替肺毛细血管内分压差，可代替肺毛细血管内CO分分压）。因此，用肺压）。因此，用肺CO弥散量表示肺弥散。弥散量表示肺弥散。肺弥散功能测定临床应用 D DL LCOCO（或或TLCOTLCO）系指气体在单位时间系指气体在单位时间内及单位压力差下所能转移的内及单位压力差下所能转移的COCO量。公式量。公式表示为：表示为：D DL LCO=VCO/PCO=VCO/PA ACO-PCO-PC CCOCO VCO VCO：肺肺COCO摄取速率摄取速率 P PA ACOCO：肺泡肺泡COCO分压分压 P PC CCOCO：肺泡毛细血管肺泡毛细血
9、管COCO分压，可忽略不计分压，可忽略不计 则则D DL LCO=VCO/PCO=VCO/PA ACOCO。D DL LCOCO与与DLODLO2 2换算：根据换算：根据GrahamGraham与与HenryHenry定律定律:肺弥散功能测定临床应用CODCODCODOCOCOOODLLLL23.132280185.00244.0222分子量分子量在血液中的溶解度在血液中的溶解度五、弥散的测定方法：五、弥散的测定方法：1.单次呼吸法（一口气法）（单次呼吸法（一口气法）（single single breath method,SBbreath method,SB）令受试者呼气至残气位后快速吸入混
10、合令受试者呼气至残气位后快速吸入混合气（气（0.3%CO，10%He，余空气），吸入气余空气），吸入气量应大于量应大于90%肺活量，屏气肺活量，屏气10秒再用力快速秒再用力快速呼出气体至残气位。在呼气过程中，仪器自呼出气体至残气位。在呼气过程中，仪器自动排除死腔气，（死腔气约动排除死腔气，（死腔气约750ml，当当VC小小于于2000ml时，可排除时，可排除500ml）。）。收集肺泡气收集肺泡气进行进行CO与与He气分析，按下式计算气分析，按下式计算:肺弥散功能测定临床应用PB：大气压大气压 t：屏气时间屏气时间VA A：肺泡气容积肺泡气容积 FACO0：屏气前肺泡气屏气前肺泡气CO浓度浓度
11、FA ACO：屏气后肺泡气屏气后肺泡气CO浓度浓度FI ICO：吸入气吸入气CO浓度浓度FI IHE：吸入气吸入气 He浓度浓度FE EHe：呼出气呼出气He浓度浓度STPD：标准状态（标准状态（0，760mmHg），），干燥气干燥气体体肺弥散功能测定临床应用COFCOFInPtVCOFCOFIntPVCODAABAAABASBL0047606047HeFHeFSTPDVCVEA1HeFHeFCOFCOFEA110 2.恒定状态法（恒定状态法（steady state method,SS）：）：受试者吸入混合气（受试者吸入混合气（0.1%CO，20%O2，N2），），56分钟，当分钟，当PAC
12、O恒定不变则认为达恒定不变则认为达到恒定状态时，收集呼出气到恒定状态时，收集呼出气1分钟于储气袋分钟于储气袋内，分析呼出气中内，分析呼出气中CO、CO2和和O2的浓度，的浓度，按公式计算按公式计算：肺弥散功能测定临床应用COFNFNFCOFVVCOEIEIE22VE：一分钟呼出气量一分钟呼出气量FI ICO：吸入气吸入气CO浓度浓度FE ECO：呼出气呼出气CO浓度浓度FI IN2：吸入气吸入气N2浓度：浓度：FIIIIO2*FI ICO2FE EN2：呼出气呼出气N2浓度：浓度：FEEEEO2*FE ECO2 因为肺泡气因为肺泡气CO浓度（浓度（PA ACO）不能直接采不能直接采气测定，可按
13、下列三种方法计算：气测定，可按下列三种方法计算：肺弥散功能测定临床应用 (1).潮气末潮气末CO测定法：连续多次测定潮气末测定法：连续多次测定潮气末CO浓度的均数，假定将其浓度作为肺泡气浓度的均数，假定将其浓度作为肺泡气CO浓浓度（度（PA ACO）。）。此法方便快速，但准确性差，可用此法方便快速，但准确性差，可用于初筛。于初筛。(2).Filley法：法：测定动脉血测定动脉血CO2分压分压（PaCO2），），根据根据Bohr公式计算：公式计算：P PI ICOCO：吸入混合气吸入混合气COCO分压，分压，PECOPECO2 2：呼出气呼出气COCO2 2分压分压P PE ECOCO：呼出气呼
14、出气COCO分压分压 PaCOPaCO2 2：动脉血动脉血COCO2 2分压分压肺弥散功能测定临床应用COPCOPCOPPaCOCOPCOPEIEIA22 3).假定死腔法：假定死腔法：假定受试者生理死腔为解剖死腔（假定受试者生理死腔为解剖死腔（VD D）：）：VT T：潮气量潮气量 VD D：解剖死腔解剖死腔DTIDETAVVCOPVCOPVCOP肺弥散功能测定临床应用 3.重复呼吸法（重复呼吸法（Rebreathing method,RB）受试者呼气至残气位后，接通储气袋，受试者呼气至残气位后，接通储气袋，自储气袋中重复呼吸混合气（自储气袋中重复呼吸混合气（0.1%CO，10%He，余空气
15、）约余空气）约3060秒，在呼吸过秒，在呼吸过程中，仪器不断自动分析程中，仪器不断自动分析CO和和He浓度，浓度，按公式计算：按公式计算：肺弥散功能测定临床应用VA A：功能残气量与储气袋气体容积之和功能残气量与储气袋气体容积之和 In：为自然对数为自然对数 FibibHe：弥散开始前（弥散开始前（t1 1）储气袋内储气袋内He浓度浓度 FfbfbHe：弥散终了时（弥散终了时（t2 2）储气袋内储气袋内He浓度浓度 Fb bCO(1)：t1 1时储气袋内时储气袋内CO浓度浓度 Fb bCO(2)：t2 2时储气袋内时储气袋内CO浓度浓度肺弥散功能测定临床应用bHeFbHeFVVFIbagA)2
16、()1(216047FbCOFbCOInttPVCODBAL三种弥散测定方法比较：三种弥散测定方法比较：1.SB法：检测方法简便，快捷，无创，相法：检测方法简便，快捷，无创，相对精确性为中等，不宜于运动试验。因需屏气对精确性为中等，不宜于运动试验。因需屏气不适于严重气短患者。因采样需要不适合不适于严重气短患者。因采样需要不适合VC坐位坐位立位。立位。5.运动：运动时肺通气量与血流量增加，运动：运动时肺通气量与血流量增加，导致弥散量增加。健康人可增加导致弥散量增加。健康人可增加2535%。6.血红蛋白：血红蛋白：Hb减少直接导致弥散量降低，减少直接导致弥散量降低，Hb下降下降1g，DL LCO下
17、降下降7%，因此需校正。，因此需校正。7.吸烟：吸烟可导致肺通气吸烟：吸烟可导致肺通气血流分布不血流分布不均，使弥散量减少。均，使弥散量减少。肺弥散功能测定临床应用 8.肺泡有效面积：肺泡有效面积：DL LCO大小决定与有血流的肺大小决定与有血流的肺毛细血管相接触进行功能活动的肺泡面积，当其改变毛细血管相接触进行功能活动的肺泡面积，当其改变时弥散量也相应改变。常见于肺切除术、肺损害、气时弥散量也相应改变。常见于肺切除术、肺损害、气胸等。胸等。9.呼吸膜增厚：呼吸膜包括肺表面活性物质、肺呼吸膜增厚：呼吸膜包括肺表面活性物质、肺泡上皮膜、基底膜、毛细血管内皮膜、血管中血浆层、泡上皮膜、基底膜、毛细
18、血管内皮膜、血管中血浆层、红细胞及血红蛋白。呼吸膜增厚直接导致肺弥散量的红细胞及血红蛋白。呼吸膜增厚直接导致肺弥散量的减低。减低。10.通气血流分布不均或比例失调：结果导致呼通气血流分布不均或比例失调：结果导致呼吸膜两侧吸膜两侧O2或或CO压力差增加，弥散量减少。常见肺压力差增加，弥散量减少。常见肺气肿。气肿。11.肺毛细血管血容量增加或减少导致弥散量增肺毛细血管血容量增加或减少导致弥散量增加或减低。加或减低。肺弥散功能测定临床应用七、弥散测定正常值：七、弥散测定正常值：DL LCO：CO弥散量弥散量 DLCOC：用实际用实际Hb校正后的校正后的CO弥散量弥散量男：男：DL LCOC C=DL
19、 LCO+1.4*（14.6-Hb）女：女：DL LCOC C=DL LCO+1.4*（13.4-Hb）弥散系数弥散系数 ：单位肺泡容积的：单位肺泡容积的CO弥散量弥散量 弥散正常范围：实测弥散正常范围：实测DL LCO/预计预计DL LCO80%肺弥散功能测定临床应用 VACODKCOL八、临床应用：八、临床应用：弥散功能检查用于肺部疾病的诊断主要用于弥散功能检查用于肺部疾病的诊断主要用于因通气血流比例失调导致肺换气功能异常，呼吸因通气血流比例失调导致肺换气功能异常，呼吸困难的鉴别诊断及低困难的鉴别诊断及低O2 2血症病因的判断等。血症病因的判断等。1.间质性肺疾病：任何病因造成的呼吸膜增间
20、质性肺疾病：任何病因造成的呼吸膜增厚或弥散面积减少等肺间质性疾病，在早期造成厚或弥散面积减少等肺间质性疾病，在早期造成弥散量及弥散系数的降低，且早于弥散量及弥散系数的降低，且早于X线改变，当线改变，当X线发现有间质变化时，线发现有间质变化时，DL LCO即降低即降低50%以下。以下。在间质疾病治疗过程中，往往自觉症状好转，但在间质疾病治疗过程中，往往自觉症状好转，但弥散功能检测却变化不明显或仍在降低。弥散功能检测却变化不明显或仍在降低。2.在慢支早期弥散可正常，但阻塞严重时会在慢支早期弥散可正常，但阻塞严重时会造成弥散量减低。造成弥散量减低。肺弥散功能测定临床应用 3.慢阻肺患者由于肺泡壁破坏
21、，肺毛慢阻肺患者由于肺泡壁破坏，肺毛细血管床减少，弥散面积减少，距离增加，细血管床减少，弥散面积减少，距离增加，通气血流比例不均等导致通气血流比例不均等导致DL LCO、KCO降降低。低。4.支气管哮喘一般无弥散障碍，可与支气管哮喘一般无弥散障碍，可与慢阻肺鉴别。慢阻肺鉴别。5.肺部感染由于通气血流分布不均导肺部感染由于通气血流分布不均导致弥散量降低，弥散系数正常或降低。致弥散量降低，弥散系数正常或降低。6.肺结核引起肺组织损坏时，可造成肺结核引起肺组织损坏时，可造成DL LCO降低，降低程度与肺容量减损成正比。降低，降低程度与肺容量减损成正比。肺弥散功能测定临床应用 7.心脏疾病：先天性心脏
22、病患者当疾病导致心脏疾病：先天性心脏病患者当疾病导致肺血管充血及肺血流量增加时常伴弥散量增加。肺血管充血及肺血流量增加时常伴弥散量增加。风心病患者由于肺小血管纤维化与反复栓塞弥散风心病患者由于肺小血管纤维化与反复栓塞弥散量可减少。量可减少。8.肺切除术：肺叶切除可造成弥散量减低。肺切除术：肺叶切除可造成弥散量减低。KCO可正常。有文献报道术前可正常。有文献报道术前DL LCO减低是术后发减低是术后发生呼衰的重要原因。所以生呼衰的重要原因。所以DL LCO测定是评估肺切除测定是评估肺切除手术范围的主要指标之一。手术范围的主要指标之一。9.肺癌：肺癌患者常见弥散量及肺癌：肺癌患者常见弥散量及KCO
23、降低。降低。10.肿瘤治疗观察：肿瘤患者在化疗或放疗时肿瘤治疗观察：肿瘤患者在化疗或放疗时会造成肺纤维化或放射性肺炎，均会导致会造成肺纤维化或放射性肺炎，均会导致DL LCO的的下降。因此弥散检查可做为治疗并发症的监测下降。因此弥散检查可做为治疗并发症的监测。肺弥散功能测定临床应用两组间统计比较两组间统计比较 轻度组轻度组 t:2.28 p0.05 t:4.66 p0.01 t:2.28 p0.05 t:4.66 p0.01 中度组中度组 t:2037 p0.05 t:3.11 p0.01 t:2037 p0.05 t:3.11 p0.01 重度组重度组 肺弥散功能测定临床应用COPDCOPD
24、 和和 COPDCOPD 合并肺癌患者弥散比较表合并肺癌患者弥散比较表 分组分组D DL LCOCO（SBSB）mmol/L/minmmol/L/minD DL LCO/CO/预计预计%COPDCOPD 组组（9191 例）例）轻度轻度（2323 例）例）中度中度（3636 例）例）重度重度（3232 例）例）6.71.35.36.84.30.778.24.763.35.055.16.3COPDCOPD 合并肺癌组合并肺癌组（7878 例）例）轻度轻度（1515 例）例）中度中度（3838 例）例）重度重度（2525 例）例）5.11.54.51.63.21.459.610.854.515.738.619.5谢谢谢谢
