病理生理學(xué)-肺功能不全

第十四章肺功能不全

PulmonaryInsufficiencyInternalRespirationExternalRespirationGasTransport呼吸衰竭

(RespiratoryFailure)外呼吸功能嚴(yán)重障礙導(dǎo)致PaO2↓，伴有或不伴有PaCO2↑的病理過程。診斷標(biāo)準(zhǔn)：PaO2<60mmHg(8kPa)orPaCO2>50mmHg(6.67kPa)RFI=PaO2/FiO2≤300呼吸功能不全(respiratoryinsufficiency)呼吸衰竭的分類按動脈血?dú)猓旱脱跹Y型（I型）

PaO2<60mmHg

伴低氧的高碳酸血癥型（II型）

PaO2<60mgHg;PaCO2>50mmHg按發(fā)病機(jī)制：通氣性、換氣性按病變部位：中樞性、外周性按發(fā)生快慢和持續(xù)時間：急性、慢性第一節(jié)病因和發(fā)病機(jī)制外呼吸功能障礙肺通氣功能障礙肺換氣功能障礙發(fā)病環(huán)節(jié)一、肺通氣功能障礙原因機(jī)制（一）限制性通氣不足 順應(yīng)性↓吸氣時肺泡的擴(kuò)張受限引起的肺泡通氣不足呼吸中樞抑制呼吸肌不能收縮呼吸動力↓胸廓及胸膜疾患限制性通氣障礙肺組織變硬胸腔積液和氣胸壓迫肺（二）阻塞性通氣不足呼吸道阻塞或狹窄，氣道阻力增加。氣道阻力(正常人平靜呼吸)：

80%:直徑>2mm氣管

20%:直徑<2mm氣管 病因：氣管痙攣、

腫脹、纖維化、滲出物、異物、腫瘤、氣道內(nèi)外壓力改變

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的小支氣管阻塞。常見于慢性阻塞性肺疾病(COPD)中央性氣道阻塞

阻塞位于胸外：吸氣性呼吸困難阻塞位于胸內(nèi)：呼氣性呼吸困難中央性氣道阻塞－位于胸外－吸氣性呼吸困難呼氣吸氣中央性氣道阻塞－位于胸內(nèi)－呼氣性呼吸困難呼氣吸氣外周性氣道阻塞用力呼氣時等壓點(diǎn)移向小氣道02520+353520202030正常人020+3525202020肺氣腫慢性支氣管炎0+3535202020202020102010151015（三）肺泡通氣不足時的血?dú)庾兓闻萃獠蛔銜r的血?dú)庾兓?

PaO2↓,PaCO2↑PaCO2的增值與PaO2的降值成一定的比例關(guān)系，

其比值相當(dāng)于呼吸商（R）R=PACO2×

VA(PiO2–PAO2)×VARPACO2

PAO2=PiO2–PaCO2是反映總肺泡通氣量變化的最佳指標(biāo)。如VCO2不變，PaCO2與VA成反比。PaCO2=PACO2=VA0.863XVCO2

解剖分流增加通氣血流比例失調(diào)彌散障礙肺換氣功能障礙二肺換氣功能障礙（一）彌散障礙肺泡膜面積減少肺泡膜厚度增加彌散時間縮短分壓差ⅹ彌散面積ⅹ溫度ⅹ?dú)怏w溶解度彌散距離ⅹ?dú)怏w分子量

彌散速率=肺泡膜面積減少

成人肺泡膜總面積80m2，平靜呼吸35～40m2肺實(shí)變、肺不張、肺葉切除等（減少面積>50%）彌散障礙的原因肺泡膜厚度增加

肺泡膜薄部<1μm，肺泡腔到紅細(xì)胞膜<5μm

肺水腫、肺纖維化、肺泡透明膜形成 彌散距離增寬，減慢彌散速度

彌散時間縮短 肺泡膜病變＋心輸出量增加和肺血流加快

正常與肺泡膜增厚時Hb氧合所需時間血液流經(jīng)肺泡的時間，靜息時（1）、運(yùn)動時（2）PO2（

KPa）肺動脈肺毛細(xì)血管（1）（2）正常肺泡膜面積減少或厚度增加時間（S）肺靜脈13.310.78.05.32.7000.250.50

0.75PO213.3310.678.005.332.6700.250.500.75sPCO2(kPa)6.13PvCO2PvO2PaO2PaCO2血液通過肺泡毛細(xì)血管時的血?dú)庾兓瘜?shí)線為正常人虛線為肺泡膜增厚患者彌散障礙時的血?dú)庾兓疘型呼衰：PaO2↓，PaCO2

正?；蚪档?。原因：O2和CO2彌散速度的差異（CO2快）（二）肺泡通氣與血流比例失調(diào)通氣血流比值

(Ventilation/perfusionratio,VA/Q)，平均為4/5=0.8通氣血流比值范圍

0.6~3.0

L/min血流量通氣量（％肺容量）VA/Q肺泡容積1.部分肺泡通氣不足

功能性分流(functionalshunt)

靜脈血摻雜(venousadmixture)氣道阻塞限制性通氣障礙肺泡通氣不足血流未減少，甚至增多下降VA/Q

因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，顯著降低，以致流經(jīng)該部分肺泡的靜脈血未經(jīng)充分氧合便摻入動脈血中，稱靜脈血摻雜(venousadmixture)，因類似動－靜脈短路，故又稱功能性分流(functionalshunt)。VA/QO2CO2V血A血O2↓CO2V血V血功能性分流通氣不足功能性分流見于 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%慢性阻塞性肺疾病占30%～50%，→肺換氣(-)VA/Q下降部分肺泡通氣不足時血?dú)獾淖兓闻萃饬縑AVA/QPaO2動脈血氧含量CaO2PaCO2動脈血CO2含量CaCO2

NN

N

N

病肺健肺全肺解離曲線2.部分肺泡血流不足肺動脈栓塞、肺動脈炎癥、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(deadspacelikeventilation)。生理死腔：占潮氣量30%疾病時功能性死腔：高達(dá)60%～70%VA/Q↑O2CO2V血A血O2CO2V血A血死腔樣通氣血流不足部分肺泡血流不足時血?dú)獾淖兓闻菅髁縌VA/QPaO2動脈血氧含量CaO2PaCO2動脈血CO2含量CaCO2

NN

N

N

病肺健肺全肺通氣/血流比值及其變化示意圖VA/Q正常VA/Q增大VA/Q減小失調(diào)的血?dú)庾兓疘型呼衰：PaO2↓，PaCO2

可以正?；蚪档?，極嚴(yán)重時升高VA/Q（三）解剖分流增多生理解剖分流：一部分支氣管靜脈回流肺靜脈；肺內(nèi)動-靜脈交通支；其分流量約占心輸出量的2%~3%肺實(shí)變、肺不張、支氣管擴(kuò)張癥伴支氣管血管擴(kuò)張和肺內(nèi)動-靜脈短路開放，使解剖（真性）分流增加(anatomic/trueshunt)

，而發(fā)生呼衰。O2CO2

解剖分流真性分流如何區(qū)分真性分流與功能性分流？功能性分流：吸入純氧可以提高PaO2真性分流：吸入純氧無效原因與發(fā)病機(jī)制小結(jié)1.通氣障礙通常引起Ⅱ型呼衰2.換氣障礙通常引起Ⅰ型呼衰3.臨床上常為多種機(jī)制參與，如休克肺

包括限制性和阻塞性2種類型。由彌散障礙、通氣/血流比例失調(diào)、解剖分流增加引起。急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）急性肺損傷（acutelunginjury，ALI，肺泡-毛細(xì)血管膜損傷）引起的呼吸衰竭。原因：①化學(xué)性因素：吸入毒氣、煙霧、胃內(nèi)容物

②物理性因素：放射性損傷，廣泛的肺挫傷

③生物因素：冠狀病毒

④全身性病理過程：嚴(yán)重感染、敗血癥、休克、大面積燒傷

⑤某些治療措施所致：體外循環(huán)，血液透析

ALI形成機(jī)制：肺泡-毛細(xì)血管膜損傷

①致病因子對肺泡膜的直接損傷作用

②激活的白細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和血小板的間接損傷作用

③大量中性粒細(xì)胞黏附、聚集、釋放氧自由基、炎癥介質(zhì)等

④肺血管內(nèi)微血栓形成進(jìn)一步引起肺損傷

ALI引起呼衰的機(jī)制：

①滲透性肺水腫，肺彌散功能障礙

②肺泡表面活性物質(zhì)↓順應(yīng)性↓形成肺不張

③水腫液阻塞、支氣管痙攣導(dǎo)致肺內(nèi)分流↑④肺內(nèi)DIC形成及炎性介質(zhì)引起的肺血管收縮可導(dǎo)致死腔樣通氣↑

V/Q失調(diào)(ARDS致呼衰的主要發(fā)病機(jī)制）肺水腫肺不張微血栓形成肺血管收縮彌散障礙肺內(nèi)分流死腔樣通氣低氧血癥致病因子支氣管痙攣肺泡-毛細(xì)血管膜損傷、炎癥ARDS引起呼衰發(fā)病機(jī)制慢性阻塞性肺疾?。–OPD）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。慢性阻塞性肺病支氣管壁腫脹痙攣、堵塞,氣道等壓點(diǎn)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)第二節(jié)呼吸衰竭時主要功能代謝變化PaO2

＜60mmHg代償反應(yīng)為主＜30mmHg代謝、機(jī)能嚴(yán)重紊亂

PaCO2

＞50mmHg代償反應(yīng)為主＞80mmHg代謝、機(jī)能嚴(yán)重紊亂酸堿平衡及電解質(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)紊亂代謝性酸中毒

缺氧時無氧代謝加強(qiáng)，乳酸等酸性代謝產(chǎn)物增多代謝性堿中毒 人工呼吸機(jī)過快排出大量二氧化碳過量利尿劑或NaHCO3 呼吸性酸中毒Ⅱ型呼吸衰竭（CO2潴留）血鉀升高血氯降低呼吸性堿中毒

Ⅰ型呼衰病人伴過度通氣血鉀降低血氯增高CO2CO2H2OH2CO3H＋HCO3-HCO3-Cl-RBC＋H＋K＋K＋Cl-缺氧和CO2潴留代酸＋呼酸缺氧導(dǎo)致肺通氣增強(qiáng)代酸＋呼堿混合性酸堿平衡紊亂2.呼吸系統(tǒng)變化低氧血癥和高碳酸血癥對呼吸中樞的影響

PaO2↓<60mmHg反射性興奮呼吸中樞

PaO2↓<30mmHg直接抑制呼吸中樞

PaCO2↑>50mmHg直接興奮呼吸中樞

PaCO2↑>80mmHg直接抑制呼吸中樞（此時呼吸運(yùn)動主要依靠PaO2對外周化學(xué)感受器的刺激得以維持）。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心血管系統(tǒng)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)性病變在引起呼吸衰竭的同時，可引起右心負(fù)荷增加，進(jìn)而引起右心肥大和心力衰竭。

1.肺動脈壓升高缺氧、酸中毒→肺小血管收縮→肺A壓升高→右心后負(fù)荷↑2.持久穩(wěn)定的慢性肺動脈高壓肺小血管長期收縮、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3.代償性紅細(xì)胞增多癥→血液粘度增高4.肺血管病變→肺動脈高壓5.缺氧、酸中毒降低心肌舒縮功能6.胸內(nèi)壓升高使心臟舒張受限；胸內(nèi)壓降低使心臟收縮負(fù)荷增加肺源性心臟病的發(fā)生機(jī)制：4.中樞神經(jīng)系統(tǒng)變化PaO2≤60mmHg智力和視力輕度減退Pa