兒童肺功能系列指南(二，肺容積和通氣功能)
Series Guidelines for Pediatric PulmonaryFunction
（Part II，Lung Volume & Spirometry）
肺通氣功能檢測又稱肺量計檢測，是肺功能檢測中最常用的一種方式。肺量計一般分2種[1-4]，一種是容積型、一種是流量型。前一種也稱之為直接描記法。後一種又稱之為間接描記法，其通過開放的管路可同步測定流量和容積（流量對時間的積分為容積）。因流量型體積小，操作簡便，為目前常用。在通氣功能前，我們先討論肺容積
1 肺容積
肺容積反映的是肺內氣體量的多少，在呼吸周期中，其大小隨著胸廓的擴張、收縮以及呼吸肌肉的運動而改變。其變化幅度主要與呼吸深度有關。肺容積是肺通氣和換氣功能的基礎，容積的減少將導致患兒所需通氣量的減少，影響呼吸功能。
肺容積（見圖1）主要包括4種基礎肺容積（3）（lung volume）及4種基礎肺容量（lung capacity）。基礎肺容積：(1)潮氣容積（Tidal Volume，VT），指平靜呼吸時，每次吸入或呼出的氣量；(2)補吸氣容積（Inspiratory Reserve Volume，IRV），平靜吸氣後再用力吸入的最大氣量；(3)補呼氣容積（Expiratory Reserve Volume，ERV），平靜呼氣後再用力呼出的最大氣量；(4)殘氣容積（Residual Volume，RV），為補呼氣後，肺內不能呼出的殘留氣量。
由2個或2個以上的基礎肺容積組成基礎肺容量，包括(見圖1）：(1)深吸氣量（Inspiratory Capacity，IC），指平靜呼氣後所能吸入的最大氣量（VT+IRV）；(2)肺活量（VitalCapacity，VC），最大吸氣後所能呼出的最大氣量（IC+ERV，或VT+IRV+ERV）），若不講求速度的稱為慢肺活量，而用力快速呼氣所得的肺活量稱之為用力肺活量或時間肺活量，正常情況下二者相等，有阻塞性通氣功能障礙時（尤其存在氣體陷閉時）前者大於後者；(3)功能殘氣量（Functional Residual Capacity，FRC），指平靜呼氣後肺內所含氣量（ERV+RV）；(4)肺總量（Total Lung Capacity，TLC）深吸氣後肺內所含有的總氣量（VC+RV）。
通過肺通氣功能中所測的肺容積不包括殘氣容積，由此也不包含與之相關的功能殘氣量和肺總量。殘氣容積需體積描記法或氣體稀釋法進行測定。對不能配合肺功能檢測的患者，肺容積也可通過放射影像或肺核素檢測來估算[5]，但兒童中很少應用。
肺容積與身高、體重、年齡、性別、體位、平時的鍛鍊、活動等有關。根據是否能直接用肺量計檢測到，又分為直接測定的肺容積（VT、IRV、IC、ERV、VC）和間接測定的肺容積[6]，在此重點討論可直接測定的肺容積。
圖1 肺容積
Fig 1 Lung Volume
註：VT：潮氣容積；IRV：補吸氣容積；ERV：補呼氣容積；RV：殘氣量；VC：肺活量；TLC：肺總量
1.1潮氣容積
潮氣容積與呼吸頻率決定了每分鐘通氣量，為保證孩子正常的通氣量，年齡小的孩子，潮氣容積小，所以其呼吸頻率就高。限制性病變患者由於潮氣容積偏小，故呼吸頻率偏快。嚴格地說，吸氣和呼氣時的潮氣容積並不完全相等。若以正常呼吸商為0.8來計算，機體氧攝取量稍大於二氧化碳排出量，故吸入量應稍多於呼出量，但這種差異與每分鐘通氣量相比可以忽略不計。潮氣容積與年齡、性別、身高、體重、平時的運動情況等等有關。研究認為潮氣容積約75%源於膈肌的運動。
1.2補吸氣容積和深吸氣量
補吸氣容積量和潮氣容積構成深吸氣量，其與吸氣肌力量大小、呼吸道的管徑、阻力、胸和肺的彈性等等都有關係，深吸氣量是肺活量的主要構成部分，約佔肺活量的75%[6]，也是構成最大通氣量的主要部分。深吸氣量降低，往往提示有限制性通氣功能障礙。若最大通氣量減低，而深吸氣量正常，可能與體質衰弱使呼吸肌無力有關，待體力恢復後，其最大通氣量會增加[7]。
1.3補呼氣容積
補呼氣容積的大小主要與呼氣肌和腹肌的力量有關。正常人變異較大，一般佔肺活量的1/3[6]，尤與體位關係明顯。不同體位的測定如立位和坐位對其有一定影響。阻塞明顯及肥胖等的患者，補呼氣容積會下降。
1.4肺活量
潮氣量、補吸氣量和補呼氣量共同構成肺活量，是肺最大擴張和收縮的幅度，其與性別、年齡、身高、體重、胸廓和肺的彈性、呼吸肌肌力、氣道阻力等因素均有關係，個體差異較大。
肺活量又按檢測時有無速度的要求分成：慢肺活量(VC,又稱最大肺活量，VCmax)和「快」肺活量（FVC,時間肺活量），正常情況下二者相等，有阻塞性通氣功能障礙時（尤其存在氣體陷閉時）前者大於後者；若再細分，又可分為吸氣肺活量、呼氣肺活量、分次肺活量等（見圖2）。
呼氣肺活量[5](EVC，Expiratory Vital Capacity)：受試者從TLC位開始，用力呼氣至RV位所能呼出的氣量(圖2A)。吸氣肺活量(IVC，Inspiratory Vital Capacity)：患兒從RV位開始，用力吸氣至TLC位所能吸入的氣量(圖2B)。分次肺活量：將分別測定的IC和ERV相加稱為分次肺活量(圖2C)。
圖2 各種類型肺活量
Fig 2 Various Types of Vital Capacity
註：EVC:呼氣肺活量;IVC:吸氣肺活量;IC:深吸氣量;ERV:補呼氣量
引起肺活量降低的常見疾病有：肺實質病變如肺不張、肺實變、肺葉切除等等；肺間質疾病如肺纖維化、支氣管肺發育不良等。
嚴重的氣道阻塞性疾病也會引起肺容積的下降、還有胸廓擴張受限的疾病如兒童中較多見的雞胸、漏鬥胸等，或肺擴張受限的疾病如胸膜疾病、氣胸、胸腔積液以及神經肌肉疾病等。
肺容積異常的分級標準：實測值/預計值：≥80%,正常；60-79%，輕度下降；40-59%，中度下降；≤39%，重度下降[3,8]。肺容積的檢測要求患兒按技術員的要求分別測量平靜時的潮氣容積以及慢呼吸時的補吸氣容積、補呼氣容積，以達到最佳的檢測結果。
檢測時的要求（如環境，檢測前準備，校準等）與肺通氣檢測相似（見第2部分）。
（本指南篇幅過長，小編將於每周三定期推送，請持續關注，謝謝！）
作者 上海兒童醫學中心 張皓
參考文獻
1， 穆魁津，林友華．肺功能檢測原理與臨床應用[M]．北京：北京醫科大學、中國協和醫科大學聯合出版社，1992．
Mu KJ,Lin YH. The principle and clinicalapplication of Pulmonary function tests[M]. Beijing：Beijing medical university and Chinaxie-he medical university joint publishing house，1992.
2， 朱蕾，李麗．常規肺功能的測定儀器和測定原理[J]．中華結核和呼吸雜誌，2012（35）：158—160.
Zhu L,Li L. Measuring instrument andprinciple of spirometry [J]. Chin J Tuberc Respir Dis, 2012（35）：158—160.DOI: 10.3760/cma.j.issn.1001-0939.2012.02.028
3， 朱蕾.臨床肺功能[M].北京：人民衛生出版社,2014.，P19-21,P35-36,P50,P66-67，PP75,P116
Zhu L. Clinical Pulmonary Function[M].Beijing：People's MedicalPublishing House，2014. P19-21,P35-36,P66-67
4,中華醫學會肺功能學組.肺功能檢查系列指南(第二部分)——肺量計檢查.中華結核和呼吸雜誌，2014，37（7）：481—486.
Pulmonary FunctionGroup of Chinese Thoracic Society. Series guidelines of pulmonary functiontesting (part II )-spirometry. ChinJ Tuberc Respir Dis, 2014，37（7）：481—486.DOI:10.3760/cma.j.issn.1001-0939.2014.07.001
5，中華醫學會呼吸病學分會肺功能專業組，肺功能檢查指南——肺容量檢查.中華結合和呼吸雜誌，2015,38（4）:255-260.
Pulmonary FunctionGroup of Chinese Thoracic Society.Series guidelines of pulmonary functiontesting (part VI)- lung capacity. Chin J Tuberc Respir Dis, 2015,38（4）:255-260.DOI: 10.3760/cma.j.issn.1001-0939.2014.07.001
6，朱蕾，劉又寧,於潤江.《臨床肺功能》[M].北京：人民衛生出版社,2004.P42，P43
Zhu L,Liu YN,Yu RJ. Clinical PulmonaryFunction [M]. Beijing：People'sMedical Publishing House，2004. P42,P43
7，鄭勁平，陳榮昌．肺功能學一基礎與臨床[M]．廣東科技出版社，2007．
Zheng JP，Cheng RC. Textbook of pulmonary functiontesting—basic and clinical[M]. Guangdong science and technology press,2007.
8，張皓,劉傳合,萬莉雅等.兒童肺功能檢測及評估專家共識.臨床兒科雜誌.2014,32（2）:104-114.
Zhang H，Liu CH，Wan LY，et al.Expert consensus of children's pulmonary function testing and evaluation. [J]. J Clin Pediatr，2014,32（2）:104-114.DOI:10.3969/j.issn.1000-3606.2014.02.002
9，中華醫學會呼吸病學分會肺功能專業組，肺功能檢查指南(第一部分)——概述及一般要求，中華結合和呼吸雜誌,2014,37（6）:402-405.
PulmonaryFunction Group of Chinese Thoracic Society, Series guidelines of pulmonaryfunction testing (part I)- general view and requirements. Chin J Tuberc Respir Dis, 2014,37（6）:402-405.DOI: 10.3760/cma.j.issn.1001-0939.2014.06.002
10，朱蕾,金美玲,顧宇彤等.關於常規肺功能測定程序標準化和質量控制的建議[J].中華結核和呼吸雜誌，2015,38(10):730-737.
Zhu L，Jin ML，Gu YT，et al. Recommendationsof standardization on spirometry testing process and quality control [J]. Chin J Tuberc Respir Dis , 2015,38(10):730-737.DOI:10.3760/cma.j.issn.1001-0939.2015.10.003
11，李碩，宋欣，劉傳合等.北京市5～14歲兒童肺通氣功能正常值的測定.中華實用兒科臨床雜誌，2013，28（17）:1343-1346.Li S,Song X,Liu CH,et al. Reference values of spirometry inchildren aged 5-14 years in Beijing.Journal of Applied ClinicalPediatrics, 2013，28（17）:1343-1346.DOI: 10.3760/cma.j.issn.2095-428X.2013.17.017
12，陸燕紅，楊曉蘊，郝創利等. 蘇州市區兒童肺通氣功能正常值及預測值方程式的建立. 臨床兒科雜誌，2012，30(8)：716-720.
Lu YH,Yang XY,Hao CL.Reference value and predicted equations of lung function of healthy children inSuzhou. J Clin Pediatr, 2012，30(8)：716-720.DOI:10.3969/j.issn.1000-3606.2012.08.005
13，鄭勁平李敏然安嘉等.少年兒童肺通氣功能正常值與預計方程式. 中華兒科雜誌,2002,40（2）：103-106
Zheng JP,Li MR,An J,et al. Normal parameters and predicted equations of Children's Spirometry. Chinese Journalof Pediatrics.2002,40（2）：103-106
14，AmericanThoracic Society.Standardizat ion ofspirometry-1994update .Am JRespir Crit Care Med , 1995 , 152:1107-1136 .
15，Beydon N，Davis SD，Lombardi E，et al. An Official American Thoracic Society/European Respiratory Societystatement：pulmonary function testing in preschoolchildren [J]. Am J Respir Crit Care Med，2007，175(12)：1304-1345.
16，SanjaStanojevic,Angie Wade, Tim J. Cole,er al. Spirometry Centile Charts for Young CaucasianChildren. The Asthma UK Collaborative Initiative. Am J RespirCrit Care Med.2009，180：547–552.
17，Aurora P, Stocks J, Oliver C,et al. Quality control for spirometry inpreschool children with and without lung disease.Am J Respir Crit Care Med. 2004，169(10):1152-1159.
18，Crenesse D , BerliozM , Bourrier T , et al.Spirometryin children aged 3 t o 5 years :reliabilityof forced expiratory maneuvers .PediatrPulmonol , 2001 , 32(1):56-61 .
19，Vilozni D, Barak A,Efrati O, et al. The role of computer games in measuring spirometry in healthyand 「asthmatic」 preschoolchildren. Chest，2005,128:1146–1155.
20，R. Dinwiddie. Lung function in paediatrics.Lung functiontesting in pre-school children. SERIES: LUNG FUNCTION TESTING IN PAEDIATRICS,AllergolImmunopathol (Madr). 2010:38(4):213-216.
21，Miller MR , HankinsonJ , Brusasco V , et al. ATS/ERSTask Force .Standardization of spirometry .EurRespirJ . 2005,26( 2):319 - 338.
22,LumS , Stocks J ,Castile R , et al.American Thoracic
Society ;EuropeanRespiratory Society . ATS/ERS statement: raised volume forced expirations ininfants: guidelines for current practice. Am J RespirCrit Care Med . 2005,172( 11):1463- 1471.
23,Ranganathan SC ,Hoo AF , Lum SY ,et al . Exploring the relationship between forced maximal flowat functional residual capacity and parameters of forced expiration from raisedlung volume in healthy infants.Pediatr Pulmonol.2002,33 ( 6 ): 419 - 428 .
24，PellegrinoR, Decramer M, van Schayck CP, et al. Quality control of spirometry: a lesson from theBRONCUS Trial 1. Eur Respir J.2005,26:1104–1109.
25,Eigen H, BielerH, Grant D, et al. Spirometric pulmonary function in healthy preschool children. Am JRespirCrit Care Med.2001,163:619–623.
26，張清玲, 鄭勁平, 袁本通等,學齡前兒童用力肺活量測定的質量控制分析.中國實用兒科雜誌，2006,21(4),259-264.
Zhang QL,ZhengJP,Yuan BT,et al. Measurementanalysis and the quality control of forced vital capacity in Preschool children.Chinese Journal of Practical Pediatrics. 2006,21(4),259-264.
27,Global strategy for asthma managementand prevention.Updated 2015[EB/OL].http://www.ginaasthma.org.©2015 GlobalInitiative for Asthma
28，申昆玲、洪建國等，支氣管舒張劑在兒童呼吸道常見疾病中應用的專家共識.臨床兒科雜誌,2015,33(4):373-379.
Sheng KL,Hong JG,et al. Expert consensusof bronchodilator using in children with respiratory tract diseases. J Clin Pediatr, 2015,33(4):373-379.DOI: 10.3969/j.issn.1000-3606.2015.04.021
29，J.Wanger, J.L. Clausen, A. Coates,et al. Standardisation of the measurementoflung volumes. SERIES『ATS/ERS TASK FORCE: STANDARDISATION OF LUNG FUNCTIONTESTING』. EurRespir J 2005; 26: 511–522
30,Bar-Yishay E , Amirav I , GoldbergS . Comparison of maximal mid-expiratory flow rateand forced expiratory flow at 50% of vital capacity in children .Chest.2003,123 ( 3 ): 731 - 735 .
31,Marseglia GL , Cirillo I ,Vizzaccaro A , et al . Role of forced expiratory flow at 25-75% as an earlymarker of small airways impairment in subjects with allergic rhinitis . AllergyAsthma Proc .2007 ,28 ( 1 ): 74 - 78.
32，R. Dinwiddie. Lung function inpaediatrics.Lung function testing in children. SERIES: LUNG FUNCTION TESTING INPAEDIATRICS: THE ESSENTIALS, AllergolImmunopathol (Madr). 2010,38(2):88–91.
33，Hall GL,ThompsonBR,Stanoievic,et al.The Global Lung Initiative 2012 reference values reflect contemporaryAustralasian spirometry. Respirology. 2012,17:1150–1151.
34，Ip MS, Karlberg EM,KarlberrgJP,et al. Lung Function Reference Values in Chinese Children andAdolescents in Hong Kong.I. Spirometric Values and Comparison with OtherPopulations.Am J RespirCrit Care Med.2000, 162:424–429,
35,馬亞楠，趙洋，劉玉芹等.瀋陽市城區正常兒童肺功能預測方程研究[J].中國醫科大學學報，43（5）385-392.
Ma YN,Zhao Y,Liu YQ,et al. Normalequations for lung function of healthy children in Shenyang[J]. Journal of China MedicalUniversity, 43（5）385-392.
36，洪建國 王乃禮 李臻等.上海地區學齡兒童肺功能正常值及其預計值公式.臨床兒科雜誌，1995；13（1）：54-56）.
Hong JG,Wang NL,Li Z,et al. Normalpredicted values and equations of pulmonary function in schoolchildren of shanghai. Clin Pediatr，1995；13（1）：54-56）.
37，Strippoli MP，KuehniCE,Dogaru CM，et al. Etiology of Ethnic Differences in Childhood Spirometry[J].Pediatrics, 2013, 131(6): 1842 -1849.
38，SookyLum, JanetStocks, SanjaStanojevic. Age and height dependence of lung clearance index andfunctional residual Capacity[J].EurRespirJ,2013,41: 1371–1377.