เอกสารประกอบการสอนหัวข้อ Pulmonary function test วิชากายภาพบำบัดในระบบหัวใจและการหายใจ ของ อ.ทัศวิญา สอนนิสิตกายภาพบำบัดชั้นปีที่ 3 วันพุธที่ 22 ก.ย. 53

1. Tadsawiya Padkao, PT, M.Sc.
Faculty of Allied Health Sciences
Phayao University

2. Content
1. วัตถุประสงค์
2. ผลของการเบ่งลมหายใจออก
3. ปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับการทางานของปอด
4. การจาแนกโรคทางเดินหายใจ
5. การตรวจวัดการทางานของปอด
6. ข้อห้ามในการทา Spirometry
7. ภาวะแทรกซ้อนจากทา Spirometry
8. ชนิดของ Spirometer
9. วิธีการตรวจ FVC
10. การแปลผล
11. การตรวจพิเศษอื่นๆ
PFT for PT 2

3. What is Spirometry?
Spirometry is a method of assessing lung
function by measuring the volume of air
the patient can expel from the lungs after
a maximal expiration by spirometer and
shows a relationship between volume and
time as call spirogram.
PFT for PT 3

4. PFT for PT 4

5. 1. Volume Time Graph 2. Flow-volume loops
PFT for PT 5

6. Indications for spirometry
 1) Diagnosis
- to evaluate symptoms, sign or abnormal laboratory test
- to measure the effect of disease on lung function
- to screen individuals at risk of having pulmonary disease
- to assess preoperative risk
- to assess prognosis
- to assess health status before enrollment in strenuous
physical activity
PFT for PT 6

7. Indications for spirometry
 2) Monitoring
- to assess therapeutic intervention
- to monitor persons in occupations with exposure to
injurious agents
 3) Disability/ impairment evaluation
- to assess patients as part of rehabilitation program
- to assess individual for legal reason
 4) Public health
- epidemologic surveys
PFT for PT 7

8. หลักการ: อาศัยตัวแปรสาคัญที่มผลต่อปริมาตรของอากาศ
ี
ที่หายใจเข้าและออก ดังนี้
1. Respiratory Muscle Strength
2. Lung and Chest Wall Compliance
3. Airway Resistance
PFT for PT 8

9. ผลของการเบ่งลมหายใจออก
PFT for PT 9

10. ผลของการเบ่งลมหายใจออก
PFT for PT 10

11. ปัจจัยที่เกียวข้องกับการทางานของปอด
่
Affected by:
 Age
 Height
 Sex
 Ethnic Origin
PFT for PT 11

12. การจาแนกโรคทางเดินหายใจ
1. โรคทางเดินหายใจอุดกั้นหรือตีบแคบ (Obstructive
Pulmonary or Lung Disease: OLD)
* upper airway, large airway, small airway
- Emphysema
- Chronic bronchitis
- Bronchial asthma
- Bronchiectasis
- Cystic fibrosis
- Tracheobronchomalacia 12
PFT for PT

13. การจาแนกโรคทางเดินหายใจ (ต่อ)
2. โรคปอดถูกจากัด (Restrictive Pulmonary or Lung Disease: RLD)
*chest wall, diaphragm, lung collapse, pulmonary
fibrosis or neuromuscular disease
2.1) เป็นภายในปอด (Intrapulmonic)
Intersititial fibrosis, Pulmonary edema, Pneumonia, Vascular congestion,
Adult respiratory distress syndrome, Pneumoconioses, Sarcoidosis
2.2) เป็นภายนอกปอด (Extrapulmonic)
2.2.1) Thoracic
Kyphosis, Multiple rib fracture, Rheumatoid spondylitis, Thoracic surgery,
Pleural effusion, Pneumothorax or hemothorax
2.2.2) Abdominal
Abdominal surgery, Ascitis, Peritonitis, Obesity
2.3) ความผิดปกติของระบบประสาทและกล้ามเนื้อ (Neuromuscular defects)
Poliomyelitis, Guillain-Barre syndrome (GB), Myasthenia gravis (MG),
Tetanus, Drugs (e.g. pancuronium, kanamycin)
2.4) กดศูนย์การหายใจ (Respiratory center depression)
• Nacrotics, Barbiturates, Anesthesia 13
PFT for PT

14. การจาแนกโรคทางเดินหายใจ (ต่อ)
3. ความผิดปกติร่วมกัน (Combined Defects) เป็นโรคที่ทา
ให้เกิดการตีบแคบของทางเดินหายใจร่วมกับปอดถูกจากัด
ตัวอย่างเช่น โรค
- Sarcoidosis
- Severe emphysema
PFT for PT 14

15. การตรวจวัดการทางานของปอด
การตรวจแบ่งเป็น 2 ลักษณะคือ
1. การตรวจวัดปริมาตรและความจุดปอด (Tests of lung
volume and capacity)
VT, IRV, ERV, RV
FRC, IC, VC, TLC
1. การตรวจวัดอัตราการไหลของอากาศ (Tests of air flow
rate)
FVC, RFEV1, FEF 25%-75% , PEFR, MVV
PFT for PT 15

16. Tests of lung volume and capacity
*Volume: VT, IRV, ERV, RV
*Capacity: FRC, IC, VC, TLC
PFT for PT 16

17. Tidal volume (TV)
It is the volume of air inspired or expired with each
breath during normal breathing ( 7ml/kg) 400-700ml
TV decreased in severe RLD
PFT for PT 17

18. Inspiratory Reserve Volume (IRV):
It is the maximal volume of air inspired with
effort in excess of tidal volume
IRV: From TV to TLC
PFT for PT 18

19. Expiratory reserve volume (ERV):
It is the maximal volume of air exhaled from the resting
end-expiratory level. Volume expired by active expiration after
passive expiration.
ERV: From TV to RV
ERV decreased in RLD
PFT for PT 19

20. Residual volume (RV)
It is the volume of air remaining in the lungs at the end of maximal
expiration. Normally it accounts for about 25% of TLC.
- RV increased in airway narrowing with air trapping (B.Asthma) or
in loss of elastic recoil (emphysema).
- RV decreased in Increased elastic recoil (pulmonary fibrosis)
PFT for PT 20

21. Functional Residual Capacity (FRC)
It is the volume of air remaining in the lungs at the end of resting
(normal) expiration.
FRC = RV + ERV.
-FRC Increased (>120% of predicted) in Emphysema (decreased elastic recoil),
B.Asthma, bronchiolar obstruction (air trapping)
-FRC decreased in intrinsic ILD or by upward movement of diaphragm (obesity,
painful thoracic or abdominal wound)
PFT for PT 21

22. Inspiratory capacity (IC):
It is the maximal volume of air inspired from resting expiratory
level
IC= IRV+TV.
PFT for PT 22

23. Vital Capacity: volume of gas measured on complete expiration after
complete inspiration without effort
VC= TLC – RV or
VC= IRV+TV+ERV
decreased in OLD and RLD
( VC < 15 ml/kg (and VT < 5ml/kg) indicates likely need for mechanical
ventilation
PFT for PT 23

24. Total Lung Capacity (TLC)
It is the total volume of air within the lung after maximum inspiration. (the
maximum volume of air that the lung can contain).
TLC = FVC + RV OR
TLC = RV + ERV + TV + IRV
TLC Increased in airway narrowing with air trapping (B.Asthma) or
in loss of elastic recoil (emphysema).
TLC Decreased in RLD , increased recoil (Pulmonary fibrosis), muscle weakness,
Obesity…
PFT for PT 24

25. PFT for PT 25

26. Tests of air flow rate
• FVC - Forced vital capacity:
The total volume of air that can be forcibly exhaled in one breath
 RM strength, Lung compliance, Airway
 FVC decrease in OLD and RLD
 Duration of expiration: OLD . RLD เพราะการขยายตัวลาบากมีแนวโน้มถูกบีบ
ตัวเข้า
PFT for PT 26

27. Tests of air flow rate
• FEV1 - Forced expiratory volume in one second:
The volume of air expired in the first second of the blow
 FRV1 decrease in OLD at trachea or bronchi
PFT for PT 27

28. Tests of air flow rate
• FEV1/FVC ratio:
The fraction of air exhaled in the first second relative to the total
volume exhaled
*This value is critically important in the diagnosis of obstructive and
restrictive diseases
PFT for PT 28

29. FEF25%
Amount of air that was forcibly
expelled in the first 25% of the total
forced vital capacity test.
FEF75%
The amount of air expelled from the
lungs during the first (75%) of the
forced vital capacity test.
FEF25%-75%
The amount of air expelled from the
lungs during the middle half of the
forced vital capacity test.
** Small peripheral airways
PFT for PT 29

30. Flow-volume loops
F-V loop is a plot of
inspiratory and
expiratory flow in the
vertical axis against
volume in the
horizental axis, during
the performance of
maximally forced
inspiratory and
expiratory maneuvers.
PFT for PT 30

31. • The contour of the loop assists in the diagnosis and
localization of airway obstruction as different lung
disorders produce distinct ,easily recognized pattern.
PFT I 31

32. Peak expiratory flow rate (PEFR)
It is the maximum flow rate that can be forced during expiration
Used to assess the improvement or deterioration in the
disease as well as the effectiveness of treatment
**especially, upper and large airways
PEFR < 100 L/min: severe
PEFR 100-200 L/min: moderate
PEFR > 200 L/min: mild

33. Wright peak flow peak flow meter
PFT for PT 33

34. PFT for PT 34

35. PFT for PT 35

36. Maximum voluntary ventilation
• This measures the greatest amount of air you
can breathe in and out during one minute.
• Deep and rapid inspirited in 15 second
• MVV = TV x RR = FEV1 x 35
• Normal MVV ~ 160-180 L/min
 **RM strength and endurance
PFT for PT 36

37. PFT for PT 37

38. ข้อห้ามในการทา Spirometry
1. ไอเป็นเลือด
2. ภาวะลมรั่วในช่องเยื่อหุ้มปอดที่ยังไม่ได้รับการรักษา
3. ระบบหลอดเลือดหรือหัวใจทา งานไม่คงที่ ได้แก่ ความดันโลหิตสูง ที่ยังไม่ได้รับการรักษา
หรือควบคุมได้ไม่ดี, ความดันโลหิตต่า, recent myocardial infarction หรือ
pulmonary embolism
4. เส้นเลือดแดงโป่ง (aneurysm) ในทรวงอก, ท้องหรือสมอง
5. เพิ่งได้รับการผ่าตัดตา เช่น ผ่าตัดลอกต้อกระจก
6. เพิ่งได้รับการผ่าตัด ช่องอก หรือช่องท้อง
7. ติดเชื้อในระบบทางเดินหายใจ เช่น วัณโรคปอดระยะติดต่อ
8. สตรีมีครรภ์ (ยกเว้นในบางรายที่จา เป็น)
9. ผู้ที่มีอาการเจ็บป่วยที่อาจมีผลต่อการทดสอบสไปโรเมตรีย์ เช่น คลื่นไส้หรือ อาเจียนมาก
PFT for PT 38

39. ภาวะแทรกซ้อนจากทา Spirometry
แม้ว่าการตรวจสไปโรเมตรียเป็นการตรวจที่ค่อนข้างปลอดภัย แต่อาจพบ
์
ภาวะแทรกซ้อนได้บ้างดังต่อไปนี้
1. ความดันในกะโหลกศีรษะเพิ่มขึ้น ซึ่งอาจทา ให้เกิดอาการปวดศีรษะ เป็นต้น
2. เวียนหัว, มึนงง และในบางรายอาจมีอาการหมดสติได้
3. อาการไอ
4. หลอดลมตีบ โดยเฉพาะใน ผู้ป่วยหืด หรือ ปอดอุดกั้นเรื้อรัง ที่ยังควบคุม
อาการไม่ได้ดี
5. เจ็บหน้าอก
6. ภาวะลมรั่วในช่องเยื่อหุ้มปอด
7. ขาดออกซิเจน จากการหยุดให้ชั่วคราวระหว่างการตรวจ
8. การติดเชื้อ
PFT for PT 39

40. ชนิดของ Spirometer
I) Volume-displacement spirometer
Water seal Rolling seal Bellows or wedge
spirometer spirometer spirometer
PFT for PT 40

41. ชนิดของ Spirometer
II) Flow-sensing spirometer
PFT for PT 41

42. ชนิดของ Spirometer
III) Portable devices
PFT for PT 42

43. วิธีการตรวจ
1 ขั้นตอนการทา spirometry
1.1) การเตรียมผู้ป่วย
เมื่อผู้ป่วยมาตามนัดเพื่อทาการตรวจสมรรถภาพปอดควรได้รับคาแนะนา
ดังต่อไปนี้
1. ไม่ออกกาลังกายอย่างน้อย 30 นาทีก่อนตรวจ
2. ไม่ควรสวมเสื้อที่รัดทรวงอกและท้อง
3. หลีกเลี่ยงอาหารมื้อใหญ่ อย่างน้อย 2 ชั่วโมง
4. หยุดยาขยายหลอดลม
PFT for PT 43

44. 1 ขั้นตอนการทา spirometry
1.2) การอธิบายและสาธิตวิธีการทดสอบ
นั่งตัวและหน้าตรง เท้าทั้งสองข้างแตะกับพื้น
↓
หนีบจมูกด้วย nose clip
↓
หายใจเข้าเต็มที่(จนถึง total lung capacity)
↓
อม mouthpiece และปิดปากให้แน่นรอบ mouthpiece
↓
หายใจออกให้เร็วและแรงเต็มที่จนหมด (จนถึง residual volume)
↓
สูดหายใจเข้าเต็มที่
สาหรับเครื่องที่ทา flow volume loop ได้
↓
ทา ซ้าให้ได้กราฟที่เข้าเกณฑ์อย่างน้อย 3 กราฟ
โดยสามารถทา ซ้าได้ไม่เกิน 8 ครั้ง
↓
ตรวจสอบดูว่าเข้าเกณฑ์ acceptability & reproducibility หรือไม่
PFT for PT 44

45. Acceptability Criteria
free from artifacts:
 Cough or glottis closure
during the first second of
exhalation
 Early termination or cutoff
 Variable effort
 Leak
 Obstructed mouthpiece
 Have good starts
 Have a satisfactory
exhalation 6 s of exhalation
PFT II 45

46. Acceptable Curve
PFT for PT 46

47. Reproducibility Criteria
After 3 acceptable spirograms been obtained
 Are the two largest FVC within 200ml of each
other?
 Are the two largest FEV1 within 200ml of each
other?
If both of these criteria are met, the test session
may be concluded.
If both of these criteria are not met, continue
testing until Both of the criteria are met with
analysis of additional acceptable spirograms; OR a
total of eight tests have been performed
PFT II 47

48. การแปลผล
1. ค่าคาดคะเน (Predicted normal values)
ค่าที่วัดได้จากการทา spirometry จะเปรียบเทียบกับค่าคาดคะเนของ
คนปกติที่มีความสูง,อายุ, เพศ และเชื้อชาติเดียวกับผู้ป่วยนั้น ๆค่า
คาดคะเนที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่
1. สมการ “ศิริราช” ซึ่งเป็นค่ามาตรฐานสมรรถภาพปอดในคนไทย
2. Knudson ของอเมริกา, Quanjer ของยุโรป ฯลฯ ซึ่งจะต้องลด
ค่าต่าง ๆ ลง ร้อยละ 10-15
3. Lam ซึ่งเป็นค่าปกติของคนจีนในฮ่องกง
PFT for PT 48

49. สมการคานวณค่ามาตรฐานสมรรถภาพปอดในประชากรไทย
A= age (y); H= height (cm)
Source: Dejsomritrutai W, Nana A, Maranetra N, et al. Reference spirometric values for healthy
lifetime nonsmokers in Thailand. J Med Assoc Thai 2000; 83: 457-466.
PARAMETERS EQUATIONS* R2 (SEE)
FVC (L) male -2.601+0.122A-0.00046A2+0.00023H2-0.00061AH 0.67 (0.4341)
female -5.914+0.088A+0.056H -0.0003A2-0.0005AH 0.62 (0.3238)
FEV1 (L) male -7.697+0.123A+0.067H -0.00034A2-0.0007AH 0.70 (0.3716)
female -10.6+0.085A+0.12H -0.00019A2-0.00022H2- 0.68 (0.2759)
0.00056AH
FEF25-75% (L/s) male -19.049+0.201A+0.207H-0.00042A2-0.00039H2- 0.42 (0.8828)
0.0012AH
female -21.528+0.11A+0.272H -0.00017A2-0.0007H2- 0.46 (0.6642)
0.00082AH
PEF (L/s) male -16.859+0.307A+0.141H-0.0018A2-0.001AH 0.44 (1.5437)
female -31.355+0.162A+0.391H -0.00084A2-0.00099H2- 0.29 (1.1175)
0.00072AH
FEV1/FVC (%) male 19.362+0.49A+0.829H-0.0023H2-0.0041AH 0.24 (5.3638)
female 83.126+0.243A+0.084H+0.002A2-0.0036AH
PFT for PT 0.22 (4.9857) 49

50. สามารถแยกความผิดปกติของ spirometry ออกได้เป็น obstructive
defect และ restrictive defect โดยอาศัยค่า FEV1, FVC และ
FEV1/FVC%
Obstructive defect เช่น asthma, COPD จะมี FEV1 ลดลง และ
FEV1/FVC% ลดลง ในกรณีที่มีการอุดกั้นมาก ๆ และมีอากาศถูกขังอยู่ใน
ปอดมากขึ้น ค่า FVC จะลดลงได้
 Restrictive defect เช่น interstitial lung disease,
myasthenia gravis, kyphoscoliosis จะมีปริมาตรของปอดลดลง
แต่อัตราการไหลของลมหายใจออกจะอยู่ในเกณฑ์ปกติ ดังนั้นแม้ค่า FEV1 และ
FVC จะลดลง แต่ FEV1/FVC% จะปกติหรือเพิ่มขึ้น
PFT for PT 50

51. PFT for PT 51

52. 3. การจาแนกความรุนแรงของความผิดปกติ
Obstructive abnormality
 FEV1/VC below normal range
severity
Mild % predict FEV1 < 100 and ≥ 70
Moderate % predict FEV1 < 70 and ≥ 60
Moderately severe % predict FEV1 < 60 and ≥ 50
Severe % predict FEV1 < 50 and ≥ 34
Very severe % predict FEV1 < 34
PFT for PT Source: Am Rev Respir Dis 1991; 144: 1212-18. 52

53. 3. การจาแนกความรุนแรงของความผิดปกติ
Restrictive abnormality
 Reduction in VC without reduction of FEV1/VC
severity
Mild % pred VC < LLN but ≥ 70
Moderate % pred VC < 70 but ≥ 60
Moderately severe % pred VC < 60 but ≥ 50
Severe % pred VC < 50 but ≥ 34
Very severe % pred VC < 34
PFT for PT Source: Am Rev Respir Dis 1991; 144: 1212-18. 53

54. 4. การทดสอบการตอบสนองต่อยาขยายหลอดลม
(reversibility test)
• ให้ผู้ป่วยสูดยาขยายหลอดลม β2 –agonist ผ่านทางกระบอกสูดยา
(spacer) โดยใช้ยาขยายหลอดลม 2 puffs แล้วทาการตรวจสมรรถภาพ
ปอดซ้า ตามขั้นตอนข้างต้นซึ่งจะได้ค่าสมรรถภาพปอดภายหลังได้ยาขยาย
หลอดลม (post-bronchodilator spirometry) การคานวณทา ดังนี้
Percent reversible = FEV1หลังใช้ยา - FEV1ก่อนใช้ยา × 100
FEV1ก่อนใช้ยา
• Percent reversible > 12% + FEV1 ↑200 ม.ล. 
Reversible airway obstruction
PFT for PT 54

55. Case 1

56. Case 1

57. Case 1

58. Case 1
Moderate COPD

59. Case 2

60. Case 2

61. Case 2
Pulmonary Fibrosis (Asbestosis)

62. Case 3

63. Case 3

64. Case 3
COPD (with reversibility)

65. Case 4

66. Case 4
Bronchiectasis

67. Case 5

68. Case 5
Idiopathic Pulmonary Fibrosis

69. Case 6

70. Case 6

71. Case 6
Idiopathic Pulmonary Fibrosis

72. Case 7

73. Case 7

74. Case 7
Muscular dystrophy

75. Conclusions
• Spirometry defines obstructive and restrictive
lung diseases
• Highly reproducible test
• Needs to be performed accurately to ensure
useful data
• Courses available to train operators
• Highly valuable in the clinical setting

76. Thank for your attention
Any Questions?