病理生理學(xué) 第十六章肺功能不全

第十六章肺功能不全DepartmentofPathophysiology

12023/3/31InternalRespirationExternal

RespirationGasTransport22023/3/31外呼吸Externalrespiration防御Defensefunction特異性與非特異性濾過Filtration代謝Metabolism表面活性物質(zhì)與血管活性物質(zhì)大氣肺泡通氣血液換氣肺的功能32023/3/31學(xué)習(xí)要點：1.掌握呼吸衰竭的概念2.掌握呼吸衰竭的病因和發(fā)病機(jī)制3.熟悉ARDS、COPD4.熟悉呼吸衰竭的機(jī)能代謝變化5.了解呼吸衰竭的分類42023/3/31呼吸衰竭的概念**由于外呼吸功能嚴(yán)重障礙，導(dǎo)致在海平面，靜息呼吸狀態(tài)下，出現(xiàn)PaO2↓伴有或不伴有PaCO2↑的病理過程。標(biāo)準(zhǔn)PaO2<60mmHg(8.00kPa)PaCO2>50mmHg(6.67kPa)oxyhemoglobin(%saturation)52023/3/31

Ⅱ型呼吸衰竭

PaO2↓PaCO2↑

Ⅰ型呼吸衰竭

PaO2↓分類：62023/3/31EverestFiO2PaO2問：登山運動員達(dá)3000m以上，PaO2＜60mmHg

發(fā)生哪型呼衰？72023/3/318(respiratoryfailureindex,

RFI)注意呼吸衰竭指數(shù)RFI300時可診斷為呼衰RFI=FiO2(%)PaO2(mmHg)Respiratoryfailure2023/3/319概念和分型病因和機(jī)制功能和代謝變化防治原則呼吸衰竭2023/3/31O2CO2O2CO2肺通氣肺換氣氣體在血液中的運輸組織換氣細(xì)胞內(nèi)氧化代謝外呼吸內(nèi)呼吸圖1呼吸全過程示意圖肺血液循環(huán)組織細(xì)胞102023/3/3111病因和機(jī)制肺通氣功能障礙肺換氣功能障礙Respiratoryfailure2023/3/3112Respiratoryfailure病因和機(jī)制肺通氣功能障礙2023/3/31132023/3/3114吸氣吸氣運動（胸廓擴(kuò)大）2023/3/3115呼氣呼氣運動（胸廓回縮）2023/3/3116Respiratoryfailure病因和機(jī)制肺通氣功能障礙肺通氣的影響因素:肺通氣動力肺通氣阻力彈性阻力非彈性阻力:呼吸肌收縮與舒張2023/3/3117限制性通氣不足阻塞性通氣不足（restrictivehypoventilation）（obstructivehypoventilation

）Respiratoryfailure病因和機(jī)制肺通氣功能障礙2023/3/3118吸氣時肺擴(kuò)張受限引起限制性通氣不足Respiratoryfailure2023/3/3119吸氣時肺擴(kuò)張受限引起呼吸肌活動障礙胸廓順應(yīng)性降低肺順應(yīng)性降低肺受壓縮Respiratoryfailure呼吸中樞病變或外周神經(jīng)病變呼吸肌本身功能障礙限制性通氣不足病因和機(jī)制2023/3/3120吸氣時肺擴(kuò)張受限引起呼吸肌活動障礙胸廓順應(yīng)性降低肺順應(yīng)性降低肺受壓縮胸腔大量積液張力性氣胸Respiratoryfailure限制性通氣不足病因和機(jī)制2023/3/3121吸氣時肺擴(kuò)張受限引起病因和機(jī)制呼吸肌活動障礙胸廓順應(yīng)性降低肺順應(yīng)性降低肺受壓縮Respiratoryfailure肺擴(kuò)張受限動力減弱阻力增大限制性通氣不足2023/3/3122阻塞性通氣不足由氣道狹窄或阻塞所致Respiratoryfailure病因和機(jī)制氣道狹窄或阻塞氣道阻力增加氣管痙攣及管壁腫脹等管腔被粘液及異物等阻塞氣道管壁被牽引力減弱等2023/3/3123類型中央性氣道阻塞外周性氣道阻塞氣管分叉以上的氣道阻塞Respiratoryfailure阻塞性通氣不足胸骨角平面主要指內(nèi)徑小于2mm的小氣道阻塞2023/3/3124胸廓胸外段阻塞胸內(nèi)段阻塞Respiratoryfailure（中央性氣道阻塞）胸骨柄上緣平面2023/3/31胸外段阻塞

吸氣吸氣性呼吸困難(inspiratorydyspnea)

呼氣

阻塞減輕氣道內(nèi)壓＜大氣壓胸內(nèi)壓氣道內(nèi)壓大氣壓252023/3/31胸內(nèi)段阻塞

呼氣呼氣性呼吸困難(expiratorydyspnea)

阻塞減輕

吸氣胸內(nèi)壓升高氣道內(nèi)壓＞胸內(nèi)壓胸內(nèi)壓氣道內(nèi)壓大氣壓262023/3/3127類型中央性氣道阻塞外周性氣道阻塞氣管分叉以上的氣道阻塞主要指內(nèi)徑小于2mm的小氣道阻塞Respiratoryfailure阻塞性通氣不足2023/3/3128Respiratoryfailure外周性氣道阻塞慢性阻塞性肺疾患等*小氣道管壁增厚或痙攣和順應(yīng)性降低*管腔被分泌物堵塞*肺泡壁損壞降低其對細(xì)支氣管的牽引力小氣道阻力明顯增加呼氣性呼吸困難2023/3/3129呼氣吸氣阻塞減輕Respiratoryfailure用力呼氣小氣道閉合呼氣性呼吸困難等壓點上移至小氣道外周性氣道阻塞*胸內(nèi)壓降低*受周圍組織牽拉而擴(kuò)大2023/3/3130

用力呼氣時，氣道內(nèi)壓與胸內(nèi)壓相等的部位稱等壓點+20+20+20+20+30+35+100+20正常人用力呼氣Respiratoryfailure(equalpressurepoint)等壓點等壓點下游端2023/3/3131Respiratoryfailure外周性氣道阻塞+20+20+20+20+30+35+100+20正常人用力呼氣+20+20+20+20+35+100+20等壓點上移至小氣道慢性支氣管炎者用力呼氣小氣道阻塞等壓點下游端小氣道內(nèi)徑變?。貉装Y、水腫、分泌物、痙攣、增生。氣體通過阻塞的部位形成壓差大，阻塞部位后氣道壓低于正常2023/3/3132+20+20+20+20+25+100

肺氣腫者用力呼氣+20等壓點上移至小氣道肺氣腫時：肺泡彈性回縮力下降肺泡內(nèi)壓降低肺泡擴(kuò)大而數(shù)量減少細(xì)支氣管附著點減少Respiratoryfailure外周性氣道阻塞

肺泡內(nèi)壓比正常低小氣道阻塞2023/3/3133

小氣道阻塞呼氣性呼吸困難用力呼氣時等壓點上移至小氣道Respiratoryfailure呼氣時小氣道內(nèi)徑縮小小氣道阻塞加重或閉合外周性氣道阻塞2023/3/3134血氣變化特點PaO2

PaCO2Respiratoryfailure肺通氣功能障礙2023/3/3135PaO2

PaCO2PaCO2的增值與PaO2降值成一定比例關(guān)系，其比值約為0.8,相當(dāng)于呼吸商。(單純性通氣不足)Respiratoryfailure↓↑

一定時間內(nèi)機(jī)體呼出的CO2的量與吸入的O2量的比值血氣變化特點肺通氣功能障礙2023/3/31呼吸衰竭的概念**由于外呼吸功能嚴(yán)重障礙，導(dǎo)致在海平面，靜息呼吸狀態(tài)下，出現(xiàn)PaO2↓伴有或不伴有PaCO2↑的病理過程。標(biāo)準(zhǔn)PaO2<60mmHg(8.00kPa)PaCO2>50mmHg(6.67kPa)oxyhemoglobin(%saturation)362023/3/3137限制性通氣不足阻塞性通氣不足Respiratoryfailure病因和機(jī)制肺通氣功能障礙中央性氣道阻塞外周性氣道阻塞

阻塞位于胸腔之外

阻塞位于胸腔之內(nèi)

2023/3/3138吸氣時肺擴(kuò)張受限引起病因和機(jī)制呼吸肌活動障礙胸廓順應(yīng)性降低肺順應(yīng)性降低肺受壓縮Respiratoryfailure肺擴(kuò)張受限動力減弱阻力增大限制性通氣不足2023/3/3139類型中央性氣道阻塞外周性氣道阻塞氣管分叉以上的氣道阻塞Respiratoryfailure阻塞性通氣不足胸骨角平面主要指內(nèi)徑小于2mm的小氣道阻塞2023/3/3140胸廓胸外段阻塞胸內(nèi)段阻塞Respiratoryfailure（中央性氣道阻塞）胸骨柄上緣平面2023/3/31胸外段阻塞

吸氣吸氣性呼吸困難(inspiratorydyspnea)

呼氣

阻塞減輕氣道內(nèi)壓＜大氣壓胸內(nèi)壓氣道內(nèi)壓大氣壓412023/3/31胸內(nèi)段阻塞

呼氣呼氣性呼吸困難(expiratorydyspnea)

阻塞減輕

吸氣胸內(nèi)壓升高氣道內(nèi)壓＞胸內(nèi)壓胸內(nèi)壓氣道內(nèi)壓大氣壓422023/3/3143呼氣吸氣阻塞減輕Respiratoryfailure用力呼氣小氣道閉合呼氣性呼吸困難等壓點上移至小氣道外周性氣道阻塞*胸內(nèi)壓降低*受周圍組織牽拉而擴(kuò)大2023/3/3144Respiratoryfailure病因和機(jī)制肺通氣功能障礙肺換氣功能障礙肺換氣的影響因素：氣體彌散速度和時間肺泡通氣與血流比例2023/3/3145Respiratoryfailure病因和機(jī)制肺通氣功能障礙肺換氣功能障礙彌散障礙肺泡通氣與血流比例失調(diào)(diffusionimpairment)(ventilation-perfusionimbalance)解剖分流↑（anatomicshunt）

452023/3/31呼吸膜Respiratorymembrane

(1μm)肺泡的內(nèi)皮細(xì)胞層毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞層肺泡內(nèi)皮細(xì)胞和毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞之間的融合基底層462023/3/31彌散障礙(diffusionimpairment)概念：由于肺泡膜面積的減少或肺泡膜增厚以及彌散時間縮短所引起的氣體交換障礙，稱為彌散障礙。影響氣體彌散的因素：肺泡膜的面積和厚度，血流速度，氣體分壓、氣體的彌散系數(shù)(分子量和溶解度)472023/3/311.肺泡膜面積減少成人肺泡膜總面積80m2，平靜呼吸35～40m2肺葉切除、肺實變、肺不張

（減少面積>50%）肺泡-毛細(xì)血管膜破壞如COPD原因：彌散障礙(diffusionimpairment)482023/3/312.肺泡膜厚度增加

肺泡膜薄部<1μm，肺泡腔到紅細(xì)胞膜<5μm肺水腫肺泡透明膜形成肺纖維化肺泡毛細(xì)血管擴(kuò)張、稀血癥原因：彌散障礙(diffusionimpairment)彌散距離增寬，減慢彌散速度

492023/3/31正常血液通過肺毛細(xì)血管的時間是0.75s

通常O2

在肺毛細(xì)血管達(dá)到擴(kuò)散平衡只需0.25s

彌散時間縮短(diffusiontime↓)

肺泡膜病變(肺泡膜增厚)休息時,可保持血氣正常(within0.75s)負(fù)荷時，肺血流加快，血液通過毛細(xì)血管的時間少于0.75s彌散障礙(diffusionimpairment)原因：502023/3/315110080604020PO2PCO2(mmHg)PaO200.250.500.75血液通過肺泡毛細(xì)血管時的血氣變化PaCO2(s)4046PvCO2PvO2實線為正常人，虛線為肺泡膜病變患者體力負(fù)荷增加彌散時間過短2023/3/3152肺泡膜病變靜息時一般不出現(xiàn)血氣異常在體力負(fù)荷增加時可引起PaO2↓

但PaCO2不增高Respiratoryfailure血氣變化特點彌散障礙Ⅰ型呼衰2023/3/3153Respiratoryfailure病因和機(jī)制肺通氣功能障礙肺換氣功能障礙彌散障礙肺泡通氣與血流比例失調(diào)(diffusionimpairment)(ventilation-perfusionimbalance)解剖分流↑（anatomicshunt）

2023/3/3154肺總通氣量和總血流量正常但肺通氣或(和)血流不均勻

VA/Q部分肺泡不正常氣體交換障礙最常見和最重要的機(jī)制肺泡通氣與血流比例失調(diào)Respiratoryfailure部分肺泡通氣不足部分肺泡血流不足2023/3/3155部分肺泡通氣不足部分肺泡血流不足VA/QVA/Q類型肺泡通氣與血流比例失調(diào)Respiratoryfailure2023/3/3156部分肺泡通氣不足

肺泡及氣道等病變

部分肺泡通氣明顯減少而血流未相應(yīng)減少靜脈血未能充分動脈化VA/Q

降低VA/Q又稱靜脈血摻雜

(Venousadmixture)功能性分流(Functionalshunt)Respiratoryfailure2023/3/3157又稱靜脈血摻雜

正常功能性分流

肺泡肺V肺A氣道部分肺泡通氣不足正常：僅占肺血流量3%，慢阻肺時：可達(dá)30%~50%Respiratoryfailure2023/3/3158PaO2PaCO2部分肺泡通氣不足

血氣變化特點Respiratoryfailure（混合后的動脈血）VA/Q功能性分流(Functionalshunt)2023/3/31部分肺泡通氣不足功能性分流PaO2

CaO2PaCO2CaCO2健肺全肺病肺VA/Q=0.8

0.80.8代償性通氣增加0.80.8592023/3/31604020020406080100mmHgPCO2和PO2血液氧和二氧化碳解離曲線CO2和O2含量(ml/dl)氧解離曲線CO2解離曲線602023/3/31部分肺泡通氣不足功能性分流PaO2

CaO2PaCO2CaCO2健肺全肺病肺VA/Q=0.8

0.80.8

代償性通氣增加NN612023/3/31部分肺泡通氣不足功能性分流PaO2

CaO2PaCO2CaCO2健肺全肺病肺VA/Q=0.8

0.80.8

NN代償性通氣增加0.80.8622023/3/3163↓N（or↓or↑）PaO2PaCO2RespiratoryfailureVA/Q部分肺泡通氣不足

血氣變化特點功能性分流(Functionalshunt)2023/3/3164肺血管病變

部分肺泡血流減少而通氣量正常VA/Q

肺泡通氣未被充分利用部分肺泡血流不足

RespiratoryfailureVA/Q死腔樣通氣(deadspace-likeventilation)2023/3/3165正常死腔樣通氣肺泡肺V肺A氣道部分肺泡血流不足又稱功能性死腔（functionaldeadspace)Respiratoryfailure正常：生理死腔僅占潮氣量30%肺血管病變嚴(yán)重：可達(dá)60%~70%2023/3/3166PaO2PaCO2Respiratoryfailure部分肺泡血流不足

VA/Q血氣變化特點死腔樣通氣(deadspace-likeventilation)2023/3/31健肺全肺病肺=0.8

0.80.8

代償性血流量增加部分肺泡血流不足死腔樣通氣NN0.80.8PaO2

CaO2PaCO2CaCO2VA/Q672023/3/3168PaO2PaCO2↓N

（or↓or↑）Respiratoryfailure部分肺泡血流不足

VA/Q血氣變化特點死腔樣通氣(deadspace-likeventilation)2023/3/3169Respiratoryfailure部分肺泡血流不足

死腔樣通氣(deadspace-likeventilation)部分肺泡通氣不足

功能性分流(Functionalshunt)肺泡通氣與血流比例失調(diào)氣體交換障礙PaO2PaCO2↓N（or↓or↑）VA/QVA/Q2023/3/3170Respiratoryfailure病因和機(jī)制肺通氣功能障礙肺換氣功能障礙彌散障礙肺泡通氣與血流比例失調(diào)(diffusionimpairment)(ventilation-perfusionimbalance)解剖分流↑（anatomicshunt）

2023/3/3171

指靜脈血完全未經(jīng)氣體交換而直接分流入動脈血。正常：約占心輸出量的2%~3%支氣管及肺病：解剖分流明顯增多Respiratoryfailure解剖分流↑（anatomicshunt）又稱真性分流（trueshunt)2023/3/3172病因和機(jī)制Respiratoryfailure解剖分流↑支氣管擴(kuò)張癥動-靜脈短路開放支氣管靜脈擴(kuò)張血液完全未經(jīng)氣體交換肺不張肺實變部分肺泡無通氣2023/3/3173無通氣但有血流動-靜脈短路解剖分流類似解剖分流肺泡肺V肺A氣道真性分流（trueshunt)Respiratoryfailure支氣管擴(kuò)張癥肺不張等2023/3/3174真性分流與功能性分流有何不同？Respiratoryfailure真性分流

功能性分流

鑒別方法：吸入純氧2023/3/3175Respiratoryfailure血氣變化特點解剖分流↑PaO2PaCO2↓↑2023/3/31呼衰機(jī)制小結(jié)呼衰是由外呼吸功能嚴(yán)重障礙引起（即肺通氣和(或)肺換氣功能嚴(yán)重障礙）限制性通氣不足阻塞性通氣不足Ⅱ呼衰彌散障礙肺泡通氣與血流比例失調(diào)*解剖分流增加Ⅰ/Ⅱ呼衰762023/3/31呼衰常是由多種機(jī)制共同作用的結(jié)果呼衰機(jī)制小結(jié)呼衰是由外呼吸功能嚴(yán)重障礙引起（即肺通氣和(或)肺換氣功能嚴(yán)重障礙）*急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)與呼衰acuterespiratorydistresssyndrome例：772023/3/31急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)病因理化因素-由急性肺損傷引起的急性呼吸衰竭京滬高速公路淮安段車禍發(fā)生液氯泄漏事故氯氣中毒等782023/3/31急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)病因理化因素生物因素-由急性肺損傷引起的急性呼吸衰竭全身性病理過程非典元兇-冠狀病毒治療措施不當(dāng)?shù)?92023/3/3180急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）→呼吸衰竭2023/3/31呼衰常是多種機(jī)制共同作用的結(jié)果呼衰機(jī)制小結(jié)呼衰是由外呼吸功能嚴(yán)重障礙引起（即肺通氣和(或)肺換氣功能嚴(yán)重障礙）*急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)與呼衰acuterespiratorydistresssyndrome例：*慢性阻塞性肺病(COPD)與呼衰chronicobstructivepulmonarydisease812023/3/31定義：**

由慢性支氣管炎和肺氣腫引起的慢性氣道阻塞，簡稱“慢阻肺”。特點：直徑小于2mm的小氣道阻塞不可逆性氣流受阻慢性阻塞性肺病(COPD)822023/3/31慢性阻塞性肺病支氣管壁腫脹痙攣、堵塞,氣道等壓點上移肺泡表面活性物質(zhì)呼吸肌衰竭肺泡彌散面積肺泡膜炎性增厚

肺泡低通氣肺泡低血流呼吸衰竭阻塞性通氣障礙限制性通氣障礙彌散功能障礙通氣血流比例失調(diào)832023/3/3184概念和分型病因和機(jī)制功能和代謝變化防治原則呼吸衰竭2023/3/3185功能和代謝變化Respiratoryfailure低氧血癥高碳酸血癥原因：2023/3/3186酸堿平衡紊亂呼吸系統(tǒng)變化循環(huán)系統(tǒng)變化中樞神經(jīng)系統(tǒng)變化其它功能和代謝變化Respiratoryfailure2023/3/3187呼酸：II型呼堿：I型代酸:I型和II型呼衰常發(fā)生混合性酸堿平衡紊亂Respiratoryfailure酸堿平衡紊亂代堿:醫(yī)源性2023/3/3188呼吸系統(tǒng)變化血氣變化致呼吸運動改變呼衰原發(fā)病可引起呼吸運動改變中樞性呼衰:潮式呼吸等Respiratoryfailure限制性通氣不足:呼吸淺快阻塞性通氣不足:吸氣性呼吸困難或呼氣性呼吸困難2023/3/311.外呼吸功能障礙造成的低氧血癥和高碳酸血癥，又可進(jìn)一步影響呼吸功能(1)當(dāng)PaO2降低（<8kPa,60mmHg）時，作用于頸動脈體與主動脈體化學(xué)感受器，反射性地興奮呼吸中樞，引起呼吸加深加快，肺通氣增強(qiáng)。缺氧對呼吸中樞的直接作用是抑制，當(dāng)PaO2低于4kPa(30mmHg)時，抑制作用大于反射性興奮作用，使呼吸中樞抑制。呼吸系統(tǒng)變化892023/3/31(2)PaCO2

升高主要作用于中樞化學(xué)感受器，使呼吸中樞興奮。引起呼吸加深加快。當(dāng)PaCO2超過10.7kPa(80mmHg)時，反而抑制呼吸中樞。因此Ⅱ型呼衰的病人此時呼吸運動主要靠動脈血低氧分壓對外周化學(xué)感受器的刺激得以維持。所以臨床上只能吸入30%氧，以免缺氧完全糾正后反而呼吸抑制，使高碳酸血癥更加重，病情惡化。呼吸系統(tǒng)變化902023/3/312.引起呼吸衰竭的呼吸系統(tǒng)疾病本身也會導(dǎo)致呼吸運動的變化①呼吸深慢：見于阻塞性通氣障礙②呼吸淺快：見于肺順應(yīng)性下降所致的限制性通氣障礙性疾病，呼吸肌疲勞③呼吸淺慢：見于中樞性呼吸衰竭時，可出現(xiàn)潮式呼吸，間歇呼吸，抽泣樣呼吸，嘆氣樣呼吸等呼吸節(jié)律的紊亂。主要表現(xiàn):呼吸困難，呼吸深度、頻率、節(jié)律的改變呼吸系統(tǒng)變化912023/3/311.代償反應(yīng)（Compensatoryreaction

）

一定程度的PaO2↓和PaCO2↑可興奮心血管運動中樞，使心率加快，心縮力增強(qiáng)，外周血管收縮。但腦血管和冠脈血管卻舒張