知之或誤之...判讀肺功能檢查的原理和延伸－專科醫師陳光裕的部落格

Aug 09 Wed 2017 11:23
知之或誤之...判讀肺功能檢查的原理和延伸

2017年夏季，七月仲夏時期，A型流行性感冒在台灣與香港四處蔓延。
原本似乎可以躲過，那傳統春季裡，人多事雜而且總是日夜忙亂的胸腔疾病主治醫師和專科醫護團隊成員們，只得在不斷進出病房的【患者流】裡，繼續揮汗如雨地工作著。

為了要讓即將新開始的學期，有些專業見實習的學生們，在學習臨床檢驗室之中，肺功能檢查(pulmonary function test, PFT)的基本知識和臨床實地應用，能更清楚與暸解；也為了把2016年和2017年七月的兩篇，各自有關於深吸氣(deep inspiration, DI)與診斷支氣管氣喘病等訊息整理備忘，這裡就把判斷PFT的基本概念和十分有趣的延伸新知，放在一起呈現給各位讀者和同好了。

如同往例，我們學【柯P流】的簡報方法，先講結論，也就是先看Take Home Messages:

2017年JAMA Jennifer L. McCracken等人的review article回顧型文章，再一次談到急性發作時（acute exacerbation, AE）進行肺功能檢查去進行診斷氣喘，較無價值（less informative），應待穏定時候才做。
肺功能檢查判讀的觀念，要把【第一秒用力呼氣流速，FEV1】，看成至少達到肺容積FVC百分之七十呼出量的【門檻】，而且一定要參考【flow-volume curve】圖形上代表【volume-time curve】【最大斜率】的【最尖點(peak)】確實出現，和呼氣的流速（flow）確實要趨近於零。
由深吸氣deep inspiration (DI)的觀念中，學習到最重要的一點，就是【肺容積足以影響主要呼吸道的管徑大小】，肺容積最大的【深吸氣】狀態下，擴張管徑與收縮管徑的力量，兩者彼此必須平衡，否則將造成呼吸時氣流的阻力變化。
臨床治療上，若不考慮使用氣管擴張劑治療，可透過【避免深吸氣，郤徹底執行深呼氣到底】，而取得呼吸道管徑的最大化（最佳化）的效應。

附上在prezi.com 利用動態呈現的簡報檔內容，裡面有更完整的四十張slides所組成的資料。

References

fig. 1

即使為了診斷氣喘病，必須有肺功能檢查的資料，在安排肺功能檢查時，仍不太適合對還是處在急性發作的狀態，就給予這個檢測。

fig. 2

最原始的肺功能記錄，是流量(肺容量)和時間，這兩個維度所構成的測量。如果，第一秒鐘用力呼氣，足以讓百分之七十以上的FVC肺容積向外部呼出，就會符合上圖之中藍色線所構成的【正常人】的肺功能量測圖跡。

fig. 3

若在第一秒鐘所呼出的肺容積沒有高於百分之七十的FVC的時候，就會如同上圖之綠色的線，呈現FEV1比較【小】的狀態，而此時在第一秒鐘所做的切線斜率，將會小於正常人的同一時間點所繪的切線斜率。

fig. 4

當肺功能檢查，使用縱軸為流速（flow），橫軸為肺容積（volume）的flow-volume curve來表達的時候，縱軸所代表的意義，其實就是前面一張圖卡之中，所講到的【斜率】大小的意思。也就是說，在肺容積為固定值的情況下，（註：如圖中白色的尖三角型），氣流為呼氣向外的時候，就會對映到一個特定的斜率，也就是這個時間點所出現的氣流【流速】。假如受試者採用完全符合FVC的最大吸氣方法來向外快速呼氣，Flow所對映到的圖型【最尖點】(peak)，應該就是FEV1的值。可是，往往在實際的肺功能檢查室操作對象，並不完全能吸氣吸到最大，以致於在flow-volume curve圖型上，並沒有出現一個peak。這時候，判讀肺功能的專科主治醫師，就要十分小心這份肺功能報告，不是一份品質良好的報告結果，而有判讀報告誤差出現，應該被提醒或重新進行一次肺功能檢查。

fig. 5

肺的容積和肺部的氣流通道所存在的阻力，也可以被繪成一種圖型，volume-pressure curve (VP curve); 但是，這種圖型並不經常使用於一般的肺功能檢查室。反而在許多加護病房內，一些先進的電腦控制液晶面板的呼吸器（mechanical ventilators）可以看到這種圖型。理論上，肺容積可以影響氣流的壓力，而且，當吸氣吸到最大，也就是在FVC時，（註，或是呼吸器給予向人體產生通氣的最末時間點），肺臟的間質組織與呼吸道平滑肌兩者所分別構成的擴張力量與收縮力量，會達到一個平衡點。

fig. 6

假如收縮力，也就是主要來自於呼吸道平滑肌收縮，所產生的阻力（pressure）十分【穩定】存在於吸氣與呼氣之各個階段，而且這個向內收縮的力度【大於】肺間質向外擴張的力度，則在深吸氣的狀態，將有收縮氣管管徑的傾向，導致氣流進出【緩慢】的可能性。

fig. 7

不過，一般的人，深吸氣deep inspiration (DI)，是不是真的達到【深】吸氣，郤不一定。也就是說，吸氣到達最大，而且呼氣到達肺餘容積的程度，臨床上不被保證做到。肺功能室的技術人員，就要被訓練到能徹底與完美地帶動受試者符合規定完成FVC吸飽氣之後的用力呼氣動作才行。

fig. 8

必須再次清楚這個有關於DI的重要觀念，因此，版主繪製了這個圖片，方便各位讀者朋友們記憶囉。簡而言之，圖左，黑色的文字方塊所寫的，就是一直【逼近】FVC的【深吸氣】所產生的效應，如果肺間質和平滑肌上下力度平衡相抵銷，呼吸道管徑大小會傾向不變。可是，如果平滑肌收縮力大過肺間質擴張力，就會在深吸氣的時候出現管徑變小的狀況，當然，連帶影響氣流進出變得【緩慢】。
可以用最大的力量產生【深呼氣】到底，【逼近】RV的狀況下，整體狀況反而會讓管徑相對變大。也就是圖中右側天藍色文字所表達的。

fig. 9

在沒有到達FVC的情況下，第一秒用力呼氣的FEV1，應該不會是最大值，也就是我們一開始就提到的volume-time curve之圖中接近綠色的線所走的軌跡。因此，所有相關於deep inspiration (DI)之影響呼吸道管徑的效應，必須在臨床上看到受試者，或是真實的病患朋友們，使用了錯誤的【肩式呼吸】，產生吸氣過度，到達了生理上FVC的極限時，就會看到肺容積在平滑肌已經收縮帶來的持續【管徑變小】的效應。這個同時，FEV1反而是比沒有深吸氣的情況下還來得【小】。因此，到了這裡，就可以使人恍然大悟，原來，許多臨床藥物的氣管擴張效果，在使用經過六週或更久的情形下，因為患者可以比較【輕鬆】地進行【深吸氣】，反而接近了FVC的狀況，呼吸道管徑變小，測得的第一秒用力呼氣流速也回不來了。

fig. 10

肺容積的極限，兩個對比就是FVC和RV。深吸氣可能達到FVC，而深呼氣到底，可能達到RV。若是在測試肺功能的情況下，支氣管平滑肌仍在收縮和痙攣的狀態，受試者仍完全符合FVC操作去執行第一秒鐘用力呼氣時，因為前面我們已經提到的【管徑變小】的影響，勢必不會比較大，而且，甚至還會更為變小。於是，在此同時，給予支氣管擴張劑進行所謂的bronchodilator reversibility試驗的話，支氣管擴張劑的作用，可能會被過度的解讀。
所以，2017年七月的那篇review article所講到，也是版主必須一直強調的，急性發作的氣喘（acute exacerbation of bronchial asthma）不太好馬上進行肺功能檢查哦! 因為會被許多不太懂肺功能的人，誤以為short acting beta-agonist (SABA)在當時的效果就是bronchial reversibility可逆性。而且，有些時候，還會發現有些特定專家可能誤導了肺功能測驗此時的結果，而過度診斷（over-diagnosis）支氣管氣喘病。

fig. 11

因此，在臨床的實際診斷和治療上，運用深吸氣（或是深呼氣）的概念，將可以推測，在不使用短效型乙二型擬交感神經作用劑的氣管擴張藥物下，只要受試者或臨床的患者朋友，能依循圖中右側黑底黃字的說明，不過度deep inspiration但保障與接近徹底地執行deep expiration，將有助於緩和平滑肌收縮所造成的【管徑變小】和【呼氣流速降低】了！

fig. 12

最後這張圖的右側，是談到isovolume shift (相同容積的圖形平移)現象，在各位已經看完了這篇部落格文章的其它十一張圖片說明和正文所附的prezi.com線上課間資料之後，相信可以了解了，用最大力氣進行【深呼氣】到底，結果還可以把RV的底線更向【右】推，也就是讓FRC (functional residual capacity)更為降低，其實就是深呼氣的動作，在以平滑肌收縮為主的呼吸道【管徑變大】效應，而氣管擴張劑的給予，也有同樣的可能作用。