張敏，朱旭，冉鵬

肺功能是呼吸系統通氣功能和換氣功能的總稱，通過對機體肺功能的測量，可以確定肺活量大小及判斷肺、呼吸肌和胸壁活動是否存在病變［1］，有助于診斷肺部疾病并判斷其嚴重程度［2］，也可用于評估對某些治療干預措施的肺部反應。根據目前的臨床指南，人體測量因素，包括體質量、身高、性別［3］和年齡等對于肺功能的影響作用最大。然而，隨著這一領域相關知識的增長，越來越多的其他影響因素的作用也被發(fā)現，其中最重要的因素包括身體參數，種族或民族［4］，身體體位［5］，環(huán)境水平［6］，生活方式［7］，社會醫(yī)療保健水平，疾病［8］，遺傳作用等。國內外均有眾多研究證實了上訴因素是如何影響肺功能的及其作用程度，但目前綜合討論各種影響肺功能因素的文獻較少，因此，本綜述主要基于對現有影響肺功能因素的文獻的系統回顧，旨在重點關注人體測量指標、身體體位、種族和民族或種族等因素，以概述這些因素如何影響肺功能。

1 年齡

從過去到現在，年齡一直是評估肺功能的主要因素之一。肺容量從出生到成年期穩(wěn)步增加，一般在20～25歲達到肺功能的頂峰，26歲以后肺功能逐漸開始下降。這是由于胸壁順應性逐漸降低，呼吸肌的力量逐漸減退，氣體交換面積減少，以及在用力呼氣時小氣道關閉的趨勢越來越大所致。受年齡影響最大的變量是用力肺活量（forced vital capacity，FVC）和第1秒用力呼氣容積（forced expiratory volume in the first second，FEV1），隨著年齡的增長而下降。具體而言，FEV1在25～39歲每年下降約20 mL，這一比率逐漸增加，直到65歲后達到每年下降約35 mL。這種下降可能是由于肺泡表面活性物質分泌減少，導致肺順應性降低，肺彈性阻力增加［9］。肺泡表面活性物質是一種天然物質，可調節(jié)肺泡內液體層的表面張力，在吸氣過程中，肺泡表面張力可能會增加，因為肺表面活性物質會擴散到更寬的肺泡表面，限制肺容積的過度擴張。而呼氣時則正好與此相反，較小的肺泡表面活性物質密度越大，此時肺泡表面張力較小。肺部體積和容量指標，如余氣量和功能余氣量（functional residual capacity，FRC）增加，而肺活量和吸氣量下降，則歸因于小氣道在用力呼氣時早期閉合、肺組織進行性硬化和肺泡彈性緩沖作用減弱和胸壁順應性降低。而肺總量在沒有疾病影響的情況下通常保持不變。由于肺泡表面活性物質的減少和血容量的減少，氣體交換往往隨著年齡的增長而減少［10］。動脈血氧分壓（partial pressure of oxygen，PaO2）和動脈血二氧化碳分壓（partial pressure of carbon dioxide，PaCO2）在兒童期通常沒有明顯變化，但PaO2在青春期逐漸增加。對高碳酸血癥和缺氧的通氣反應在兒童早期最高，并逐漸下降直到成年，20歲時PaO2正常水平為95 mmHg，而到70歲時這一指標已變?yōu)?5 mmHg［11］。最大氧耗量隨著年齡的增長而降低。運動能力的下降在60歲以后變得更加明顯，主要表現為健康的個體在正常體育鍛煉活動期間可能出現頻繁發(fā)作的呼吸困難。更有研究側重于探討了呼吸系統隨年齡增長的具體惡化情況［12］，也有研究證明了低出生體質量兒、更年期婦女的肺功能情況，且驗證了其對于肺功能變化的影響［13］。

2 身高

身高是一種很容易獲得的客觀測量，在考慮呼吸系統健康時尤其重要，因為它與肺容量有關。青春期發(fā)育是生長發(fā)育的關鍵階段，身高的增長被視為青春期發(fā)育的有效標志物，有相關研究表明，青春期身高的快速發(fā)育與肺容量快速增加相關，具體表現為FEV1和FVC的快速增加［14］。除了FEV1和FVC，肺總量、肺活量、余氣量等指標均也與身高具有相關性，表現為與個體的身體尺寸成正比。這意味著，高個子相較于矮個子肺通氣功能更好。呼氣高峰流量在高個子個體中也更大，氣體交換中的肺一氧化碳彌散量（diffusion capacity for carbon monoxide of lung，DLCO）也隨著身高的增加而增加。在許多情況下，身材無法準確測量，例如癱瘓，骨折，截肢，脊柱側彎和疼痛等。在這種情況下，根據臂展估計的身高通常用于推導出肺功能的預測值。

3 體質量

隨著現代社會經濟水平的普遍上升，肥胖已經成為了近年來增高率最快的公共衛(wèi)生問題之一，在過去30年中患病人數幾乎增長了兩倍。在影響肺功能的諸多危險因素中，肥胖是其最重要的危險因素之一。身體質量指數（BMI）常被用于判斷肥胖的嚴重程度，BMI＞25 kg/m2被定義為超重，而BMI＞30 kg/m2被定義為肥胖。根據脂肪分布區(qū)域可將肥胖癥分為中心型肥胖和外周型肥胖。中心型肥胖的特征是胸部、腹部和內臟器官中脂肪沉積增加，表現為蘋果型體型。外周型肥胖的特征是脂肪沉積在臀部、大腿和四肢以及皮下組織中，并且呈梨狀體型。這種區(qū)別很重要，因為與外周型肥胖相比，中心型肥胖可能對肺功能產生更直接的影響。外周型肥胖表現為皮下脂肪增加，而中心型肥胖表現為內臟脂肪組織（visceral adipose tissue，VAT）增加。有強有力的證據表明，成人較高的腹部內臟脂肪組織水平與哮喘和肺功能受損有關，并且有研究發(fā)現，肥胖性狀與FEV1有很強的負遺傳相關性，尤其是與中心性肥胖之間的遺傳相關性較好［15］。

對于肥胖癥病人來說，肺和胸壁的機械性能會發(fā)生顯著變化，主要是由于縱隔和腹腔中有過多的脂肪組織沉積，這些改變會降低肺部、胸壁和整個呼吸系統的順應性，還可能引起喘息、呼吸困難等呼吸道癥狀。呼吸系統順應性的降低還會改變呼吸模式，因為當脂肪積聚在胸腔和腹腔內時，膈肌向下運動和胸壁向外運動受到限制，使腹腔內和胸膜內壓略有增加，導致補呼氣量和FRC顯著減少［16］。FRC的降低與肥胖的嚴重程度成正比，超重、輕度肥胖和重度肥胖無哮喘的受試者的FRC降低率分別高達10%、22%和33%。雖然肥胖會顯著降低FRC和補呼氣量，但對余氣量和肺總量的影響很小。一般來說，肺總量隨著BMI的增加而降低，然而這種下降是微不足道的，即使在重度肥胖癥病人中也是如此。肥胖病人的余氣量通常在正常范圍內，并且余氣量與肺總量比值也正常或略有增加［17］。

肥胖的機械效應導致氣道變窄和閉合，并增加呼吸系統阻力。氣道狹窄和閉合導致氣體滯留和通氣不暢。另一方面，由于肺部的機械壓迫，導致FRC被壓低至等于或低于閉合能力的水平，使得肥胖癥病人在靜息呼吸期間可能發(fā)生氣道閉合。肥胖不僅會顯著增加對呼吸道疾病的易感性，也是導致慢性阻塞性肺疾病、哮喘和肺動脈高壓等呼吸系統疾病的關鍵因素之一。在嚴重肥胖癥病人中，通氣主要集中在上肺區(qū)，而不是下肺區(qū)，這種以上葉為主的通氣模式可能產生顯著的通氣-灌注比例異常，并導致嚴重肥胖病人的呼吸功能受損。正常情況下，由于重力的影響，下肺區(qū)的血液灌注分布要大得多，然而在肥胖癥人群中，FRC會低于或接近余氣量的水平，因此下肺區(qū)域通常不能很好地通氣。這些通氣-灌注關系異常，導致正常呼吸期間動脈血氧張力降低。奇怪的是，肥胖對于DLCO的影響卻不顯著，關于肥胖對DLCO影響的研究人員提供了相互矛盾的結果，一些研究人員報告說，DLCO減少可能是由于肺泡體積減小或脂質沉積增加引起的間質結構變化［18］，而另一些研究者則認為DLCO保持不變或有所增加［19］。造成這種差異的一個原因可能是DLCO依賴于與肺功能不完全相關的各種因素，例如血紅蛋白水平。

還有研究人員研究了肥胖是否誘導肺部發(fā)生永久性的病理重塑，或者體質量減輕是否可以恢復肺功能，結果顯示，肥胖病人體質量減輕后肺活量有所改善，肺容量顯著增加，特別是肺總量、FRC和補呼氣量［20］。當過度減肥而體質量較低時，大多數肺活量值會下降，導致通氣能力下降。因此，體質量不足的個體具有低FVC和FEV1，肺活量和補呼氣量等肺活量值也較低。在低出生體質量的兒童和嬰兒中也能觀察到這些影響。在探討體質量對于肺功能影響的研究中，我們出現一些互相矛盾的結果，這可能是由于通常都習慣以BMI作為衡量肥胖與否的標準，而忽略了其他可能具有重要意義的因素，例如皮膚褶皺厚度，腰圍和腰臀比，以及中心性肥胖或是外周肥胖。

4 性別

經過標準形態(tài)測量方法證實，在相同體質量和身高的個體中，男性的肺容積比女性更大，支氣管數量更多，肺泡表面積更大，氣道口徑更寬。即使在相同大小的肺中，男性的氣道直徑仍然比女性大。肺泡的數量和大小在出生后肺發(fā)育過程中逐漸增加。雖然女性肺容積比男性肺容積小，細支氣管較少，但男性和女性每單位表面積的肺泡數量相同。在青春期，男性會發(fā)生一種稱為氣道發(fā)育不協調的現象，即氣道大小和肺大小之間的差異生長。在女性中，氣道生長與肺組織成正比，而在男性中，不成比例的氣道分支生長導致肺泡數量比氣道數量少得多。因此，男性比女性具有更長的呼吸氣道，使他們在青春期階段在呼氣期間處于明顯的劣勢，并容易產生更大的特異性氣道阻力和更低的呼氣高峰流量發(fā)生率。然而，當氣道生長發(fā)育完全并且肺發(fā)育成熟時，男性呼吸期的劣勢情況消失，呼吸系統正?；?，此時男性的FRC，肺活量，肺總量，余氣量和呼氣高峰流量均高于女性［21］。在肺彈性阻力、胸壁特征和肺部順應性方面，盡管女性的氣道口徑較小，男性和女性之間的差異似乎并不顯著。FEV1通常隨著年齡的增長而下降，但男性的下降速度比女性更快，這是由于男性的呼吸肌力量下降幅度比女性更大。在氣體擴散方面，通常男性DLCO高于女性，然而隨年齡增長，男性DLCO下降速度稍快于女性，這種差異可能是雌激素對維持血管完整性的影響［22］所致，另外月經周期也被證實了可以改變氣體擴散機制，具體表現為在月經來潮前，女性出現DLCO峰值，在月經周期的第3天DLCO又快速下降，這些變化考慮為毛細血管容量改變所導致。在體育鍛煉方面，女性因為氣道口徑更小且肺容積更小，因此較男性更容易產生較低的呼氣高峰流量，在運動期間提高肺通氣的能力遠遠不如男性。然而，我們發(fā)現在高度劇烈的體育鍛煉中，男性和女性都沒有達到最佳有效通氣。女性通過增加呼吸肌做功以提高肺通氣能力，這意味著在相同的體力強度條件下，女性的耗氧量遠遠高于男性，這對運動中女性的一般表現產生了一定的負面作用。與年齡和身高匹配的男性相比，女性在運動期間可能會出現更明顯的氣體交換障礙，因此可能更容易發(fā)生運動性動脈低氧血癥的風險。與年齡和身高匹配的男性相比，女性的肺部容量較小，并且表現出較低的肺擴散能力，與男性相比，這可能使女性在休息和運動期間都容易發(fā)生氣體交換障礙［23］。另外，在體育鍛煉中，由于肺血容量增加約40%以上，男性的DLCO幾乎是女性的兩倍。此外，女性肺部的形態(tài)特征可導致過度通氣不足，從而增加運動性動脈低氧血癥發(fā)生的風險。

5 體位

肺部擴張程度隨站立、坐下、仰臥、側臥或正面臥位的改變而發(fā)生明顯變化［5］。當受試者站著時，由于胸腔容積的增加，肺容積比其他體位更高。仰臥位肺活量和肺總量較站立位下降，可能是由于體位變動時，從下肢到胸腔的血流改變所致。在臥位時，仰臥位的肺活量高于俯臥位，而肺總量無明顯變化。因為在臥位時，尤其是仰臥位時腹腔內壓力的增加，腹部將隔膜推向胸腔，因此FRC和補呼氣量值在站立時高于坐臥位，而在坐位時高于仰臥位。俯臥位和仰臥位的差異不顯著。坐姿時的潮氣量值高于仰臥位，這是因為軀干逐漸增加的傾斜度影響了胸腔位移和通氣減少，具體而言，潮氣量隨著背部上升到直立位置而逐漸增加。然而，最高的潮氣量值是在站立位置實現的。坐姿也會導致潮氣量值下降。一些研究表明，站立姿勢中的FEV1，FVC和FEV1/FVC比率高于坐姿或臥姿［24］。然而，這些結果不同于以往的研究報告，即坐姿時的FVC和FEV1值高于站立或躺姿時［25］。與坐姿相比，仰臥位和俯臥位的FVC和FEV1的報告值確實始終較低，體位對呼氣高峰流量值也有顯著影響。然而，當受試者坐著或站著時，DLCO沒有顯著差別。關于仰臥位和俯臥位的差異，有研究表明，健康受試者從仰臥位改為俯臥位時，DLCO略有減少［26］。

6 種族

種族群體之間肺功能具有差異的觀點早已得到認可，通常認為，白種人群的肺功能優(yōu)于非白種人群［27］。這種觀點延續(xù)了歷史假設，即人類肺部的生物學功能應該根據種族膚色以不同的方式計算。然而這種方法沒有考慮環(huán)境暴露、社會經濟差異、醫(yī)療保健獲取和產前因素對肺功能的重要影響。迄今為止，肺功能種族差異的原因尚不完全清楚。

有學者認為肺功能的種族差異主要與人體測量因素有關［28］，但尚未得到充分解釋。一項關于英國兩個種族（白人和南亞英國人）肺功能差異的研究顯示，在調整了社會經濟環(huán)境、性別、年齡、身高、出生體質量等因素后，與白人參與者相比，南亞英國人的FVC降低了0.86 L［29］。他們認為這是由于南亞英國人相比白人的長骨長度更長，相對較長的長骨會減少軀干以及胸部相對于站立高度的相對長度，這就是說，白人的胸廓較南亞人更大，因此肺容量更大。他們發(fā)現通過使用諸如坐姿高度或坐姿與站立高度之比（也稱為腿與軀干比）等，可以將種族群體之間肺功能的差異歸因于胸部大小的差異上，同時他們認為，在比較不同種族群體時，坐姿高度作為肺功能的預測指標更為首選。

也有學者認為社會經濟地位是導致種族之間肺功能差異的主要原因。他們認為，潛在環(huán)境因素包括暴露于特定的空氣污染源，飲食差異也是一個重要的文化因素，并且這種差異在移民后會持續(xù)存在［30］。盡管不能排除同一民族或種族群體內的遺傳差異，但我們認為其原因可能與社會經濟因素有關，包括營養(yǎng)和環(huán)境污染。已經有越來越多的證據支持營養(yǎng)情況對肺功能的影響。一項在尼泊爾孕婦中隨機進行的臨床試驗發(fā)現，補充維生素A的孕婦的后代與安慰劑組兒童相比，FVC和FEV1明顯較高［31］。一項觀察性研究中表明，孕期母親維生素E和鋅的減少與喘息和哮喘的風險增加有關，孕產婦α生育酚水平低與FEV1和FVC降低有關［32］。這些研究為種族之間肺功能的差異提供了合理性，即母嬰飲食中種族群體之間的差異可能能夠解釋早期成人肺功能的一些差異。雖然社會經濟地位用于解釋種族之間肺功能的差異是不夠完善的，但在一定程度上可以解釋這種差異。社會經濟地位是一個復雜的因素，與職業(yè)、教育和收入有關，因此，在今后的研究中，我們應該對環(huán)境差異和社會經濟因素進行更詳細的研究，以了解社會階層和種族如何影響肺生理功能。

7 總結與展望

綜上所述，此綜述對影響肺功能的主要因素進行了系統性回顧，包括經典的人體測量學測定。在臨床實踐中作為參考標準為大部分人群提供了合理的理論價值，盡管在某些情況下可能相關的一些因素沒有被考慮在內。這些因素包括肥胖個體的身體脂肪分布、兒童期、青春期和更年期呼吸系統的變化、生活習慣、患病情況或測試期間的身體位置。未來的研究還應側重于研究世界某些地區(qū)某些種族和民族之間的肺容積差異，因為這方面的文獻還很缺乏。現如今沒有對影響肺功能的不同變量進行多變量分析的研究，未來需要制定將多種影響因素綜合考慮的參考量表，以便獲取更加精確的肺功能數據。