呼吸衰竭上海中醫(yī)藥大學(xué)

1、呼 吸 病 理 生 理,Respiratory pathophysiology,,Department of Pathology Shanghai University of TCM,External Respiration,Gas Transport,Internal Respiration,第一節(jié)、 肺外呼吸功能的評(píng)價(jià),肺通氣（Pulmonary ventilation ）：肺總?cè)萘?total lung capacity，TL

2、C)用力肺活量(forced vital capacity，F(xiàn)VC)肺泡通氣量(alveolar ventilation, VA)殘氣量(residual volume，RV)：死腔量(dead space volume, VD)順應(yīng)性(compliance) 肺換氣（Gas exchange）：肺彌散量(diffusing capacity)肺泡氣－動(dòng)脈血氧分壓差[P(A-a)O2]，,肺通氣功能的評(píng)價(jià)指標(biāo),肺總?cè)萘?

3、total lung capacity，TLC): 指肺所能容納的最大氣量。成年男性平均約5000ml，女性約3500ml。用力肺活量(forced vital capacity, FVC)：指最大吸氣后用力呼出的氣量。正常成年男性平均約為3500ml，女性約2500ml。肺活量反映了肺一次通氣的最大能力，一般來說肺活量越大，肺的通氣功能越好。,肺通氣功能的評(píng)價(jià)指標(biāo),殘氣量(residual volume，RV)：指最大呼氣末氣道內(nèi)殘

4、留的氣量。正常成人約為1000 ～1500ml。功能殘氣量(functional residual capacity, FRC)：指平靜呼氣末存留于肺內(nèi)的氣量，正常成年人約為2500ml。功能殘氣量能緩沖呼吸過程中肺泡內(nèi)氧和二氧化碳分壓的急劇變化。,肺通氣功能的評(píng)價(jià)指標(biāo),肺泡通氣量(alveolar ventilation, VA)：指的是參與氣體交換的通氣量，是真正有效的通氣量，因此，也稱為有效通氣量。肺泡通氣量與肺通氣量不同，肺通

5、氣量中有一部分氣體是不能進(jìn)行氣體交換的。死腔量(dead space volume, VD)：進(jìn)入氣道但不參與氣體交換的氣量。順應(yīng)性(compliance)：在外力作用下，彈性組織擴(kuò)張的難易程度。容易擴(kuò)張即順應(yīng)性大，不易擴(kuò)張則順應(yīng)性小，它與彈性阻力呈反比關(guān)系。,肺換氣功能的評(píng)價(jià)指標(biāo),肺彌散量(diffusing capacity)：指氣體在1mmHg分壓差下，每分鐘經(jīng)肺泡膜彌散的容量。反映了肺換氣的效率。 肺泡氣－動(dòng)脈血氧分壓差[

6、P(A-a)O2]：指肺泡氣氧分壓與動(dòng)脈血氧分壓之差?？煞从撤闻菽ぱ踅粨Q狀態(tài)。,第二節(jié)、呼吸衰竭,呼吸衰竭(respiratory failure)：是指由于外呼吸功能嚴(yán)重障礙，導(dǎo)致動(dòng)脈血氧分壓降低，伴有或不伴有二氧化碳分壓增高的病理過程。診斷呼吸衰竭的主要血?dú)鈽?biāo)準(zhǔn)是PaO２低于60mmHg和/或PaCO2高于50mmHg。呼吸功能不全(respiratory insufficiency),呼吸衰竭的分類,按動(dòng)脈血?dú)飧淖儯旱脱跹Y型

7、（I型） 高碳酸血癥型（II型）按發(fā)病機(jī)制：通氣障礙型和換氣障礙型按病變部位：中樞性和外周性按發(fā)生快慢和持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短：急性和慢性,呼吸衰竭的病因與發(fā)病機(jī)制,一、肺通氣功能障礙,限制性通氣不足(restrictive hypoventilation)因吸氣時(shí)肺泡擴(kuò)張受限制而引起的肺泡通氣不足。阻塞性通氣不足（obstructive hypoventilation) 由于呼吸道狹窄或阻塞，使

8、氣道阻力增加所致的通氣障礙,1. 限制性通氣不足常見原因,呼吸肌活動(dòng)障礙中樞神經(jīng)系統(tǒng)或周圍神經(jīng)系統(tǒng)器質(zhì)性病變麻醉藥、鎮(zhèn)靜藥過量所致的呼吸中樞抑制和神經(jīng)阻滯；呼吸肌收縮功能障礙：呼吸肌疲勞；呼吸肌營(yíng)養(yǎng)不良性萎縮；低鉀血癥、酸中毒引起的呼吸肌無力等。,1. 限制性通氣不足常見原因,胸廓或肺的順應(yīng)性降低嚴(yán)重的胸部畸形、胸膜粘連增厚或纖維化 嚴(yán)重的肺纖維化（石棉肺、矽肺、彌漫性肺間質(zhì)纖維化）表面活性物質(zhì)（alveolar surfa

9、ctant）生成不足和（或）消耗、破壞增多胸腔積液和氣胸 肺擴(kuò)張受限,肺泡表面活性物質(zhì),Laplace定律,P=2T/r,,Neonatal respiratory distress syndrome (NRDS): lack of surfactant,retraction of soft tissue on inspiration,2. 阻塞性通氣不足,阻塞性通氣不足（obstructive hypoventilation)：

10、由于呼吸道狹窄或阻塞，使氣道阻力增加所致的通氣障礙。氣道阻力（airway resistance）：氣體流動(dòng)時(shí)，氣體分子之間和氣體與呼吸道內(nèi)壁之間產(chǎn)生摩擦而形成的阻力。影響氣道阻力的因素是多方面的，其中以氣道內(nèi)徑最為重要。R ? 1/r4,2. 阻塞性通氣不足,氣道阻塞:中央性：指氣管分叉處以上的氣道阻塞。又分為胸外與胸內(nèi)阻塞2種。外周性：內(nèi)徑小于2mm的小支氣管狹窄或阻塞。常見于慢性阻塞性肺疾病 （COPD）,中央性氣道阻塞,阻

11、塞位于胸外（ extrathoracic obstruction ）： 吸氣性呼吸困難（Inspiratory dyspnea ）阻塞位于胸內(nèi)（ intrathoracic obstrucdtion ）： 呼氣性呼吸困難（ Expiratory dyspnia ）,中央性氣道阻塞－位于胸外－吸氣性呼吸困難,Expiratory,Inspiratory,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

12、,,,中央性氣道阻塞－位于胸內(nèi)－呼氣性呼吸困難,Expiratory,Inspiratory,外周性氣道阻塞,主要表現(xiàn)為呼氣性呼吸困難 發(fā)生機(jī)制：小氣道的解剖結(jié)構(gòu)等壓點(diǎn)（isobaric point, IP） 上移等壓點(diǎn)：在氣道上，氣道內(nèi)壓與胸內(nèi)壓相等的部位。,,,正常人用力呼氣,肺氣腫者用力呼氣,等壓點(diǎn)上移時(shí)用力呼氣引起氣道壓縮而閉合,,等壓點(diǎn)上移,通氣障礙的血?dú)庾兓?*,Ⅱ型呼衰： PaO250 mmHg。 PAO2↓、P

13、ACO2↑ PaO2↓、PaCO2↑PaCO2取決于：每分CO2產(chǎn)量/每分肺泡通氣量。PaCO2是反映肺泡通氣量變化的最佳指標(biāo)。,,PaCO2 ＝ PACO2＝0.86×Vco2/VA,二、肺換氣功能障礙,肺換氣功能障礙：彌散障礙diffusion impairment肺泡通氣與血流比例失調(diào)ventilation-perfusion imbalance解剖分流增加increase

14、 of anatomical shunt,（一）彌散障礙,彌散障礙（diffusion impairment）是由肺泡膜面積減少或肺泡膜異常增厚和彌散時(shí)間縮短引起的氣體交換障礙。氣體彌散速度：肺泡膜兩側(cè)的氣體分壓差；氣體的分子量和溶解度；肺泡膜面積與厚度氣體彌散量：血液與氣體接觸的時(shí)間,彌散障礙的原因,肺泡膜面積減少 肺泡膜厚度增加 彌散時(shí)間縮短,彌散障礙的原因,肺泡膜面積減少 正常成人肺泡膜總面積80m2，平靜呼吸

15、時(shí)，35～40m2面積肺實(shí)變、肺不張、肺葉切除等 肺泡膜厚度增加 肺泡膜薄部<1um，肺泡腔到紅細(xì)胞膜<5um 肺水腫、肺纖維化、肺泡透明膜形成時(shí)使彌散距離增寬，減慢彌散速度 彌散時(shí)間縮短,,,,PO2（KPa）,肺動(dòng)脈,肺毛細(xì)血管,肺靜脈,,,,,,,,,,,,,,,,,,13.310.78.005.332.67 0,,0 0.25 0.50 0

16、.75,,正常與肺泡膜增厚時(shí)Hb氧合所需時(shí)間示意圖（1）靜息時(shí)血液流經(jīng)肺泡的時(shí)間 （2）運(yùn)動(dòng)時(shí)血液流經(jīng)肺泡的時(shí)間,（1）,（2）,,正常,肺泡膜面積減少或厚度增加,時(shí)間（S）,,,,彌散障礙時(shí)的血?dú)庾兓?,I型呼衰：PaO2 ↓，PaCO2 正常。原因： O2和CO2解離曲線的差異O2和CO2彌散速度的差異,血液O2與CO2解離曲線,彌散障礙時(shí)的血?dú)庾兓?,由于CO2的彌散速度比O2快，能夠較快的彌散入肺泡，因此只要肺泡通氣量

17、是正常的，單純彌散障礙時(shí)PaCO2 多是正常的。,（二）肺泡通氣與血流比例失調(diào),通氣血流比值 (Ventilation/perfusion ratio, VA/Q) = 4.2 / 5 = 0.84通氣血流比值范圍：0.6~3.0,（二）肺泡通氣與血流比例失調(diào),肺泡通氣血流比例失調(diào)（ventilation-perfusion imbalance）引起的氣體交換障礙，是呼吸衰竭發(fā)生的最常見機(jī)制。VA/Q ?: Venou

18、s Admixture （靜脈血摻雜） VA/Q ?: Alveolar Dead Space （死腔樣通氣）,1. 部分肺泡通氣不足（VA/Q ?）,因阻塞性或限制性通氣障礙引起部分肺泡通氣嚴(yán)重不足，但血流量未相應(yīng)減少，VA/Q顯著降低，以致流經(jīng)該部分肺泡的靜脈血未經(jīng)充分氧合便摻入動(dòng)脈血中，稱為靜脈血摻雜(venous admixtrue)，因如同動(dòng)－靜脈短路，故又稱功能性分流(functional shunt)。,1. 部

19、分肺泡通氣不足（VA/Q ?）,功能性分流見于：慢性阻塞性肺疾病、肺纖維化、肺水腫 等正常成人：功能性分流約占肺血流量3% 慢性阻塞性肺疾?。赫?0%-50% ，→肺換氣(-),2. 部分肺泡血流不足（VA/Q ?）,肺動(dòng)脈栓塞、肺動(dòng)脈炎癥，肺毛細(xì)血管床大量破壞等可使流經(jīng)該部分肺泡的血液量減少，而通氣相對(duì)良好，VA/Q比可顯著大于正常，患部肺泡血流少而通氣多，肺泡通氣不能充分被利用，稱為死腔樣通氣(dead space like v

20、entilation)。生理：占潮氣量30% 病理：高達(dá)60%-70%,,VA/Q失調(diào)的血?dú)庾兓?I型呼衰：PaO2 ↓，PaCO2 正常。原因： O2和CO2解離曲線的差異O2和CO2彌散速度的差異,部分肺泡通氣不足時(shí)血?dú)獾淖兓?病肺 健肺 全肺肺泡通氣量 VAVA / QPaO2動(dòng)脈血氧含量 CaO2PaCO2動(dòng)脈血CO2含量 CaCO2,???? ????????,?

21、??? ?? ?????,NN ??NN,,,部分肺泡血流不足時(shí)血?dú)獾淖兓?病肺 健肺 全肺肺泡血流量 QVA / QPaO2動(dòng)脈血氧含量 CaO2PaCO2動(dòng)脈血CO2含量 CaCO2,,,?????? ??? ??,????????????,NN ??NN,3. 解剖分流增加,生理情況下，肺內(nèi)存在解剖分流(anatomic shunt)，即

22、一部分靜脈血經(jīng)支氣管靜脈和肺內(nèi)動(dòng)-靜脈吻合支直接流入肺靜脈，其分流量約占心輸出量的2~3%。這部分血液未經(jīng)氧合即流入動(dòng)脈血中，稱之為真性分流（ture venous admixture）。支氣管擴(kuò)張、肺實(shí)變、肺不張時(shí)增加,呼衰時(shí)主要代謝與功能變化,酸堿平衡及電解質(zhì)紊亂呼吸系統(tǒng)變化循環(huán)系統(tǒng)變化中樞神經(jīng)系統(tǒng)變化腎功能變化胃腸變化,1. 酸堿平衡及電解質(zhì)紊亂,呼吸性酸中毒Ⅱ型呼吸衰竭（CO2潴留）血清K+濃度升高血清氯濃度降

23、低,,1. 酸堿平衡及電解質(zhì)紊亂,代謝性酸中毒 缺氧時(shí)，無氧代謝加強(qiáng)，乳酸等酸性代謝產(chǎn)物增多。呼吸性堿中毒 Ⅰ型呼衰的病人伴肺過度通氣。血鉀降低，血氯增高。代謝性堿中毒人工呼吸機(jī)過快排出大量二氧化碳,2. 呼吸系統(tǒng)變化,低氧血癥和高碳酸血癥對(duì)呼吸中樞的影響PaO2 ↓ 50mmHg 直接興奮呼吸中樞PaCO2↑ > 80mmHg 直接抑制呼吸中樞（此時(shí)呼吸運(yùn)動(dòng)主要依靠PaO2對(duì)外周化學(xué)感受器的刺激得以維持）。,

24、2. 呼吸系統(tǒng)變化,II型呼吸衰竭的給氧原則：低濃度(30%)、低流量(1～2L/min)、持續(xù)給氧。使PaO2 上升不超過 50～60mmHg。,3. 循環(huán)系統(tǒng)變化,低氧血癥和高碳酸血癥對(duì)心血管系統(tǒng)的影響：輕、中度→心血管中樞興奮：心率↑、心收縮力↑ 、外周血管收縮、全身血液重新分配。（循環(huán)系統(tǒng)的代償反應(yīng)）重度→心血管中樞抑制：心率失常、心收縮力↓、外周血管擴(kuò)張（肺血管收縮）、血壓 ↓。,肺源性心臟病：肺的慢性器質(zhì)性病變?cè)谝鸷粑?/p>

25、衰竭的同時(shí)，可引起右心負(fù)荷增加，進(jìn)而引起右心肥大和心力衰竭。肺源性心臟病的發(fā)生機(jī)制：肺動(dòng)脈壓升高 缺氧、酸中毒→肺小血管收縮→肺A壓升高→增加右心后負(fù)荷,3. 循環(huán)系統(tǒng)變化,持久穩(wěn)定的慢性肺動(dòng)脈高壓 肺小血管長(zhǎng)期收縮、缺氧→肺血管平滑肌細(xì)胞、成纖維細(xì)胞增生；膠原蛋白、彈性蛋白合成增多→持久穩(wěn)定的慢性肺A高壓代償性紅細(xì)胞增多癥→血液粘度增高肺血管床的大量破壞→肺動(dòng)脈高壓缺氧、酸中毒降低心肌舒縮功能 胸內(nèi)壓升高使心臟舒張受

26、限；胸內(nèi)壓降低使心臟收縮負(fù)荷增加,3. 循環(huán)系統(tǒng)變化,4. 中樞神經(jīng)系統(tǒng)變化,PaO2≤60mmHg 智力和視力輕度減退PaO2≤40~50mmHg 神經(jīng)精神癥狀 PaO2≤20mmHg 神經(jīng)細(xì)胞不可逆損害 PaCO2≥80mmHg 定向障礙、肌肉震顫、嗜睡、木僵、昏迷等（CO2麻醉）,肺性腦病(pulmonary encephalopathy),肺性腦?。河珊粑ソ咭鸬哪X

27、功能障礙。發(fā)病機(jī)制：酸中毒和缺氧對(duì)腦血管的作用 腦血管擴(kuò)張 腦細(xì)胞水腫：ATP生成↓ →Na+-K+泵功能障礙腦間質(zhì)水腫：血管內(nèi)皮損傷→通透性增高酸中毒和缺氧對(duì)腦細(xì)胞的作用 γ-氨基丁酸生成增多→中樞抑制 腦內(nèi)磷酯酶活性增強(qiáng)→溶酶體水解酶釋放→神經(jīng)細(xì)胞損傷,5. 腎或胃腸功能變化,缺氧、酸中毒→交感神經(jīng)興奮→腎血管收縮→GFR↓→功能性急性腎功能衰竭。缺氧、 酸中毒 →交感神經(jīng)興奮→腹腔內(nèi)臟血管收縮→胃腸黏膜缺血→糜爛

28、、壞死、出血、潰瘍形成。,呼吸衰竭的防治原則,防治原發(fā)病吸氧以提高PaO2對(duì)Ⅱ型呼吸衰竭，改善肺通氣以降低PaCO2解除氣道阻塞增強(qiáng)通氣動(dòng)力人工輔助通氣補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)改善內(nèi)環(huán)境及重要臟器的功能,第三節(jié)、急性呼吸窘迫綜合征與呼衰,急性呼吸窘迫綜合征：(acute respiratory distress syndrome，ARDS)是指在多種原發(fā)病過程中，因急性肺損傷(acute lung injury，ALI)引起的急性

29、呼吸衰竭。以彌漫性肺泡－毛細(xì)血管膜損傷為主要病理特征。臨床主要表現(xiàn)為進(jìn)行性呼吸困難和頑固性低氧血癥。,急性肺損傷的發(fā)病原因,直接損傷肺泡－毛細(xì)血管膜 化學(xué)性因素：吸入毒氣、煙霧、胃內(nèi)容物等物理性因素：微生物感染(肺部) 全身性病理過程 敗血癥、休克、大面積創(chuàng)傷和燒傷 (面積大于40%) 醫(yī)源性原因 血液透析和體外循環(huán)等,ALI的發(fā)生機(jī)制,單核-巨噬細(xì)胞系統(tǒng)激活，生成大量促炎因子（TNFα、IL-1等）中性粒細(xì)胞激活，產(chǎn)生與

30、釋放大量的氧自由基、多種蛋白酶和血管活性物質(zhì)造成肺泡上皮、肺微血管內(nèi)皮與基質(zhì)的損傷，血管通透性增加。血小板黏附、聚集，形成微血栓[5-羥色胺（5-HT）、血栓素A2（TXA2）、白三烯（LTS）和纖維蛋白降解產(chǎn)物（FDP）等使肺小動(dòng)脈痙攣] 血管內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生多種血管活性物質(zhì)與炎癥介質(zhì)肺泡上皮細(xì)胞受損,ALI引起呼吸衰竭的機(jī)制,①通氣障礙：肺順應(yīng)性降低引起限制性通氣障礙；支氣管痙攣、氣道內(nèi)液體增加導(dǎo)致阻塞性通氣障礙②彌散障礙：因肺

31、泡膜增厚而引起。③肺泡通氣血流比例失調(diào)：肺小動(dòng)脈內(nèi)微血栓使部分肺泡血流不足，形成死腔樣通氣；肺順應(yīng)性降低或氣道受阻等使部分肺泡通氣減少而血流未相應(yīng)減少，可造成功能性分流增加。,慢性阻塞性肺病與呼衰,慢性阻塞性肺?。海–hronic obstructive pulmonary disease，COPD）慢性阻塞性肺病是多種肺部疾患的總稱，其共同特征是管徑小于2mm的小氣道阻塞和阻力增高。常見的有慢性支氣管炎和肺氣腫。有時(shí)還伴有慢性