病理生理學(xué)呼吸衰竭

1、呼吸衰竭,一 概述,廣義的呼吸包括外呼吸、氣體在血液重的運輸、內(nèi)呼吸。,呼吸衰竭僅針對外呼吸功能功能而言。,肺通氣是肺與外界環(huán)境的氣體交換過程。胸廓的節(jié)律性呼吸運動是實現(xiàn)肺通氣的動力。,肺通氣功能與呼吸中樞、呼吸肌功能、胸廓和肺的順應(yīng)性、胸膜腔負(fù)壓、肺泡表面活性物質(zhì)等因素密切相關(guān)。,肺的換氣是指肺泡與肺泡毛細(xì)血管血液之間的氣體交換過程。,呼吸衰竭的概念：指由于外呼吸功能的嚴(yán)重障礙，以至動脈血養(yǎng)分壓低于正常范圍，伴或不伴二氧化碳分壓增高的

2、病理過程。,判斷標(biāo)準(zhǔn)：PaO2＜8kPa， PaCO2＞6.67kPa。,呼吸衰竭的分類：,1、根據(jù)PaCO2的變化分類：,Ⅰ型呼衰（低氧血癥型呼吸衰竭）：只有PaO2降低。,Ⅱ型呼衰（高碳酸血癥型呼吸衰竭）：既有低氧血癥又有高碳酸血癥。,2 根據(jù)病變部位分類：,中樞性呼吸衰竭：病變位于呼吸中樞以上部位。,外周性呼吸衰竭：病變位于呼吸器官,3 根據(jù)發(fā)病機(jī)制的不同分類：,通氣性呼吸衰竭,換氣性呼吸衰竭,4 根據(jù)起病緩急分類：,急性呼吸衰竭

3、,慢性呼吸衰竭,二 呼吸衰竭的原因和發(fā)生機(jī)制,（一）肺通氣功能障礙,潮氣量：每次呼吸時吸入或呼出的氣量。,肺活量：用力吸氣后從肺內(nèi)所能呼出的最大氣量。,正常成人靜息時肺通氣量約為6L/min ，其中死腔通氣量占30％，肺泡通氣量約為4L/min，若各種原因使肺泡通氣量明顯減少可以導(dǎo)致呼吸衰竭。,1、限制性通氣不足,概念：吸氣時肺泡擴(kuò)張受限制所引起的肺泡通氣不足稱為限制性通氣不足（restrictive hypoventilation)。

4、,原因：,①呼吸機(jī)活動障礙：,中樞或周圍神經(jīng)的器質(zhì)性病變、腦外傷、脊髓灰質(zhì)炎、多發(fā)性神經(jīng)炎、鎮(zhèn)靜安眠藥所引起的呼吸中樞抑制、重癥肌無力、低鉀血癥所引起的肌肉弛緩性麻痹等。,②胸廓的順應(yīng)性降低,胸廓畸形、胸膜纖維化等,③肺的順應(yīng)性降低,肺水腫、肺纖維化、肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞表面活性物質(zhì)生成減少,④胸腔積液和氣胸,2、阻塞性通氣不足,概念：由氣道狹窄和阻塞所致的通氣障礙稱之為阻塞性通氣不足（obstructive hypoventilation

5、)。,①中央氣道阻塞：,中央氣道指氣管分叉以上的氣道阻塞。其特點是有軟骨支撐。,阻塞的原因：異物、滲出物、喉頭水腫、腫瘤壓迫、管腔痙攣等。,阻塞發(fā)生在中央氣道胸外部分，引起吸氣性呼吸困難。,阻塞發(fā)生在中央氣道胸內(nèi)部分，引起呼氣性呼吸困難。,②外周氣道阻塞,外周氣道：指直徑小于2mm的小支氣管和細(xì)支氣管。,特點：無軟骨支撐，管壁薄，與周圍的肺組織緊密相連。,外周氣道阻塞主要引起呼氣性呼吸困難。,等壓點平移原理,小氣道甚至閉合，形成肺氣腫。

6、,通氣功能障礙時血氣變化的特點：,既有低氧血癥又有高碳酸血癥，因此通氣功能障礙引起的呼吸衰竭屬于Ⅱ型呼衰。,（二）彌散障礙,氣體彌散的速度取決于肺泡毛細(xì)血管膜兩側(cè)的氣體分壓差、肺泡毛細(xì)血管膜的面積與厚度以及氣體的彌散能力。,彌散障礙的原因：,1、肺泡膜面積減少,肺泡膜面積減少主要見于肺實變、肺不張、肺葉切除等。,2、肺泡膜厚度增加,見于肺水腫、肺纖維化、肺泡透明膜形成、肺泡毛細(xì)血管擴(kuò)張等。,彌散障礙時血氣變化的特點,只引起低氧血癥，無高

7、碳酸血癥，屬于Ⅰ型呼衰。,（三）肺泡通氣血流比例失調(diào),正常VA/ VQ為0.84，,肺泡通氣血流比例失調(diào)的原因和類型,1、部分肺泡通氣不足：,部分肺泡通氣不足時， VA/ VQ顯著降低，流經(jīng)這部分肺泡的血液未經(jīng)充分氧合便摻入動脈血中，這類似于動－靜脈短路，故稱為功能性分流（functional shunt)。又稱之為靜脈血摻雜。,2、部分肺泡血流不足：,部分肺泡血流不足時， VA/ VQ顯著增大，這部分肺泡的通氣不能充分參與氣體交換，這

8、類似于增大了生理性死腔，稱之為死腔樣通氣（dead space like ventilation)。,血氣變化特點：,PaO2降低， PaCO2取決于健肺代償?shù)某潭龋稍龈?、降低、也可正?！?為什么通氣－血流比例失調(diào)時， PaO2降低， PaCO2可增高、降低、也可正常？,機(jī)制：,①部分肺泡通氣不足時，病變部位VA/ VQ顯著降低，流經(jīng)這部分肺泡的血液氧分壓和氧含量降低，這種血氣變化可引起代償性通氣增強(qiáng)，結(jié)果使健肺肺泡通氣量增加， VA

9、/ VQ大于0.8，流經(jīng)健肺的血液氧分壓增高，而氧含量則無明顯增加（氧離曲線 特點決定），但二氧化碳分壓與含量均降低（二氧化碳解離曲線決定），結(jié)果來自病肺與健肺的血液混合而成的動脈血的氧分壓是降低的，二氧化碳的分壓與含量則可正常，若代償性通氣過度則可低于正常，若病變范圍太大，加之代償不足，又可高于正常。,血液氧和二氧化碳解離曲線,②部分肺泡血流不足時，病變區(qū)VA/ VQ顯著增大，這部分血液PO2增高，而氧含量無明顯增加（由氧離曲線決定）

10、，健肺血流量增加使VA/ VQ減小，這部分血液不能充分氧合，其氧分壓合氧含量均明顯降低，二氧化碳分壓與含量均明顯增高。由此混合而成的動脈血氧分壓降低，而二氧化碳分壓則取決于呼吸代償?shù)某潭龋烧！⒃龈?、降低?(四）解剖分流增加：,解剖分流：正常情況下，一部分靜脈血經(jīng)支氣管靜脈或肺內(nèi)動靜脈交通支直接流入肺靜脈，稱為解剖分流。,當(dāng)肺水腫、肺不張時，部分肺泡完全喪失通氣，流經(jīng)這部分肺泡的血液完全沒有參加氣體交換，類似于解剖分流，稱之為真性分

11、流（true shunt),吸純氧可以鑒別功能性分流與真性分流。,三 呼吸衰竭時機(jī)體的主要代謝功能變化,（一）對酸堿平衡和電解質(zhì)的影響,四種單純性酸堿中毒均可能發(fā)生，常為混合性酸堿平衡紊亂。,1、呼吸性酸中毒：見于Ⅱ型呼衰,電解質(zhì)變化：①血鉀升高， ②血氯降低,2、代謝性酸中毒：主要原因是缺氧，乳酸生成增多。,3、呼吸性堿中毒：主要見于Ⅰ型呼衰，代償性通氣過度，或使用人工呼吸機(jī)時通氣量過大。此時血鉀可降低，血氯升高。,4、代謝性堿中毒：

12、低鉀引起。,（二）循環(huán)系統(tǒng)的變化,代償性變化：一定程度PaO2降低和 PaCO2增高可興奮心血管運動中樞，使心率加快，心肌收縮力增強(qiáng)。,嚴(yán)重PaO2降低和 PaCO2增高可直接抑制心血管中樞。,慢性呼吸衰竭常?？梢鹩倚牡姆蚀笈c衰竭，即導(dǎo)致肺源性心臟病。其發(fā)生機(jī)制：,①肺泡缺氧和二氧化碳潴留所引起的血液H+離子濃度過高，可引起肺小動脈收縮，升高肺動脈壓，加重右心的后負(fù)荷。,②慢性缺氧所引起的肺小動脈長期收縮，可導(dǎo)致血管壁增厚、硬化，由此

13、形成持久而穩(wěn)定的慢性肺動脈高壓。,③長期慢性缺氧所引起的代償性紅細(xì)胞增多使血液粘度增加，也可增加肺循環(huán)的阻力。,④有些肺部病變，如肺毛細(xì)血管床的大量破壞、肺栓塞、肺血管痙攣等也能成為肺動脈高壓的原因。,⑤缺氧和酸中毒降低心肌的舒縮功能。,⑥呼吸困難時用力呼吸，使胸內(nèi)壓增高，心臟受壓，影響心臟的舒張期充盈。,缺氧和二氧化碳潴留可導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能紊亂。,（三）中樞神經(jīng)系統(tǒng)的變化,二氧化碳麻醉：當(dāng)二氧化碳分壓超過80mmHg時，可引起一系

14、列中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙的臨床表現(xiàn)，如頭痛、煩躁不安、言語不清、精神錯亂、嗜睡、驚厥、昏迷等，稱之為二氧化碳麻醉,肺性腦?。╬ulmonary encephalopathy),概念：指由呼吸衰竭所引起的腦功能障礙，患者初期可表現(xiàn)為興奮、躁動，繼而出現(xiàn)記憶力和定向力障礙、譫妄、驚厥、昏迷等表現(xiàn)。,發(fā)生機(jī)制：低氧血癥、高碳酸血癥、酸堿失衡。,①酸中毒使腦血管擴(kuò)張，缺氧和酸中毒使腦毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞受損→血管源性腦水腫,②缺氧使ATP生成減少，鈉

15、泵失靈，腦細(xì)胞水腫。,③腦內(nèi)DIC 進(jìn)一步加重缺血缺氧。,④腦脊液pH值↓, 谷氨酸脫羧酶活性↑, GABA↑,⑤酸中毒使磷脂酶活性升高，溶酶體水解酶釋放，破壞神經(jīng)細(xì)胞。,（四）腎功能變化,（五）胃腸功能變化,四 呼吸衰竭的防治原則,（一）去處病因,（二）提高PaO2,應(yīng)盡快把PaO2提高到60mmHg以上。,Ⅰ型呼衰可吸入較高濃度的氧, 但一般不超過50％。,Ⅱ型呼衰應(yīng)低濃度、低流量給氧（濃度30％左右、流量1～2L/min）。,（三

16、）降低PaCO2,（四）改善內(nèi)環(huán)境和防治器官功能障礙。,急性呼吸窘迫綜合征,一 概念,急性呼吸窘迫綜合征（Acute Respiratory Distress Syndrome, ARDS）: 是由于急性肺泡毛細(xì)血管膜損傷所引起的呼吸衰竭，是一種以急性呼吸窘迫和低氧血癥為特征的綜合征。,該病死亡率極高，60%患者在發(fā)病后兩周內(nèi)死亡。,三 肺的病理改變尸檢發(fā)現(xiàn)，病肺重量增加，呈暗紅色或暗紫色的肝樣變，肺泡含氣量少或不含氣。鏡下見肺間質(zhì)和

17、肺泡內(nèi)水腫，肺微血管內(nèi)廣泛的微血栓形成，局灶性肺出血，肺不張以及肺內(nèi)透明膜形成等。,休克，嚴(yán)重感染，外傷，輸血輸液過多，DIC, 長期使用呼吸機(jī)，體外循環(huán)，大面積燒傷等。,二 病因：,四 臨床表現(xiàn)和診斷要點：1、在原有疾病的基礎(chǔ)上突然發(fā)生進(jìn)行性的呼吸窘迫，其呼吸窘迫的特點在于不能用通常給氧的方式加以改善，也不能用原發(fā)性心肺疾患加以解釋，呼吸頻率超過20次/分，嚴(yán)重時超過35次/分。2、頑固性的低氧血癥，PaO2低于60mmHg(8k

18、Pa)，吸純氧15分鐘后PaO2仍低于350mmHg（46.7k Pa）。,[正常人吸純氧15分鐘后PaO2可達(dá)550mmHg。PaCO2早期低于正常，晚期則可高于正常。3、胸廓肺順應(yīng)性降低，一般低于50ml/98Pa，正常為100ml/98Pa.4、胸部X線檢查可見肺紋理增粗，逐漸發(fā)展為斑片狀陰影，甚至呈毛玻璃樣。5、必須排除由慢性肺部疾病及左心衰竭引起的肺水腫。,五 ARDS的發(fā)生機(jī)制1、中性粒細(xì)胞在肺部聚集激活，釋放氧自由

19、基、蛋白酶和脂質(zhì)代謝產(chǎn)物，從而導(dǎo)致肺泡毛細(xì)血管膜損傷，是ARDS發(fā)生的主要機(jī)制。氧自由基導(dǎo)致脂質(zhì)過氧化，損害生物膜，還可破壞巰基酶活性。蛋白酶可分解組織蛋白，損傷肺泡毛細(xì)血管膜。脂質(zhì)代謝產(chǎn)物如白三烯、前列腺素等可增高肺毛細(xì)血管的通透性，引起肺水腫。,通常情況下有10％－20％的中性粒細(xì)胞聚集在肺泡毛細(xì)血管中，稱之為“物理性扣留”，這是因為中性粒細(xì)胞直徑大于肺泡毛細(xì)血管，其變形能力比紅細(xì)胞差，容易被扣留于肺泡毛細(xì)血管中。ARDS發(fā)

20、生過程中中性粒細(xì)胞在肺毛細(xì)血管的聚集不是物理性扣留，而是化學(xué)性粘付。是由于各種趨化因子作用的結(jié)果。由于肺泡毛細(xì)血管膜的總面積可達(dá)80m2，可粘付大量中性粒細(xì)胞，以至于外周血中白細(xì)胞減少。,2、某些致病因子直接損傷肺泡毛細(xì)血管膜，如吸入有毒氣體、細(xì)菌栓塞等。3、血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷以及中性粒細(xì)胞和肺組織釋放的促凝物質(zhì)，導(dǎo)致肺內(nèi)DIC，阻斷肺的血流，引起肺組織損傷。4、纖溶系統(tǒng)活化后形成纖維蛋白降解產(chǎn)物，以及血小板活化后釋放TXA2等，可使

21、肺微血管通透性增高，從而加重肺水腫。,六 ARDS導(dǎo)致呼吸窘迫和呼吸衰竭的機(jī)制1、通氣血流比例失調(diào) 它是ARDS患者呼吸衰竭的主要機(jī)制。,由于肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞受損，表面活性物質(zhì)生成減少，使肺泡表面張力增高，形成肺不張，水腫液阻塞氣道，以及炎性介質(zhì)引起支氣管痙攣，都可使肺泡通氣量減少，導(dǎo)致功能性分流增加。肺毛細(xì)血管內(nèi)廣泛微血栓形成以及炎性介質(zhì)引起肺微血管收縮可使部分肺泡血流量減少，形成死腔樣通氣。,2、氣體彌撒障礙肺間質(zhì)和肺泡水腫、

22、肺內(nèi)透明膜形成均可增加肺泡毛細(xì)血管膜的厚度，導(dǎo)致氣體彌散障礙。3、肺泡通氣量減少肺水腫、肺泡表面活性物質(zhì)生成減少使肺順應(yīng)性降低，可引起限制性通氣不足，水腫液阻塞氣道以及炎性介質(zhì)引起的氣道痙攣、狹窄，可導(dǎo)致阻塞性通氣不足，兩種情況均可使肺泡通氣量明顯減少。,缺氧可通過主動脈體和頸動脈體的外周化學(xué)感受器反射性引起呼吸中樞興奮，肺充血、水腫還可刺激肺泡毛細(xì)血管旁的J感受器，反射性引起呼吸中樞興奮，患者呼吸加深加快，因而出現(xiàn)呼吸窘迫。七

23、防治原則 1、積極治療原發(fā)病，如抗感染、抗休克等。2、持續(xù)面罩給氧與呼氣末正壓呼吸 吸入高濃度氧使動脈血養(yǎng)分壓提高到安全水平（60－70mmHg）,應(yīng)避免長期使用高濃度氧，以防止發(fā)生氧中毒，反而加重ARDS。呼氣末正壓呼吸（PEEP）是在呼吸器出口處接一塑料管插入水面以下，水面下管深即為呼氣終末壓力（cmH2O）。使呼氣全過程氣道內(nèi)壓力為正壓，防止呼氣時小氣道與肺泡萎陷，并可使部分不張的肺泡復(fù)張。3、  使用腎上腺

24、皮質(zhì)激素 可早期使用皮質(zhì)激素，如氫化可的松1000－2000mg/天，連用2天，有效者可繼續(xù)使用1－2天后停藥，無效者盡早停止使用。,4、  嚴(yán)格控制補(bǔ)液量 在保持血容量和血壓穩(wěn)定的前提下，要求出入液量輕度負(fù)平衡（－500ml左右）。這樣可減輕肺水腫。5、  營養(yǎng)支持療法 給予能量合劑，保持總熱量攝取為20－40千卡/千克6、  其他措施 如使用抗氧化劑（超氧化物歧化酶）、抗凝劑（如肝素）、使用磷脂