呼吸功能不全

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(一)原因与机制 1.限制性通气不足 (restrictive hypoventilation)
指吸气时肺泡扩张受限 (不能充分扩张)所引起的 肺泡通气不足。
■肺泡扩张的动力不足(呼吸动力减弱) ■肺泡扩张的弹性阻力增加(胸廓和肺顺应性↓)
2.阻塞性通气不足(obstructive hypoventilation)
发病机制
致病因子
炎症反应失控
单核-巨噬细胞系统 中性粒细胞、血小板 血管内皮细胞 肺泡上皮细胞
肺泡-毛细血管膜损伤
透明膜形成 肺不张 支气管痉挛
肺水肿
肺血管收缩 微血栓形成
通气障碍
弥散障碍
肺内分流
死腔样通气
低氧血症
慢性阻塞性肺病
(Chronic obstructive pulmonary disease,COPD) COPD指由慢性支气管炎和肺气肿引起的慢 性气道阻塞,简称慢阻肺,其共同特征是不可逆 性气流受阻。COPD是导致慢性呼衰的最常见病因。 多为II型呼衰。
COPD引起RF的机制
管壁增厚、管腔狭窄→阻塞性通气不足 →通气功 肺纤维化肺泡顺应性↓→限制性通气不足 能障碍 COPD→ 气道阻塞严重的肺泡→功能性分流 部分Cap内微血栓形成→死腔样通气 →换气功能障碍 弥散面积↓间质纤维化→弥散障碍
第五节


呼衰的防治原则
防治原发病,去除呼衰的诱因 纠正缺氧
(二)肺泡通气-血流比例失调 (alveolar ventilation-perfusion imbalance)
肺疾患时,由于部分肺泡的通气量不足或血流 量减少,使肺泡的通气-血流比例失调,而引起换气 功能障碍,这是肺部疾病引起呼吸衰竭最常见最重 要的机制。
2、弥散障碍时的血气变化
单纯弥散障碍 代偿性通气过度 O2弥散量↓ CO2弥散正常 PaO2↓ 型 PaCO 2正常 呼 吸 PaO 2↓ 衰 竭2 ↓ PaCO Ⅰ
直接作用:严重PaO2↓和 PaCO2↑抑制心血管中枢→ 心率↓,心肌收缩性↓;PaO2↓和 PaCO2↑扩张体循环 血管(如脑血管)
2.慢性肺源性心脏病(chronic pulmonary heart disease)慢性呼吸衰竭累及心脏,主要引起右
心肥大与衰竭,称为肺源性心脏病。发病机制如下: (1) 肺动脉高压 ① 缺氧→肺血管收缩(尤其是肺小动脉);CO2潴留 引起的 H+↑可加强肺血管收缩; ② 肺小动脉长期缺氧收缩→肺血管重塑→持久稳定的 肺动脉高压; ③ 肺毛细血管网破坏、减少→血管床总横截面积减少; ④ 长期缺氧→血液中红细胞数量↑→血液粘滞性↑ 或钠 水潴留使血容量↑最终均造成肺动脉高压。
当吸入气的氧浓度(FiO2)不是21%时:
采用呼吸衰竭指数( respiratory failure index,
RFI)作为呼吸衰竭的指标。
RFI=PaO2/FiO2 呼吸衰竭时,RFI ≤300

呼吸功能不全 (respiratory insufficiency) PaO2↓
或伴PaCO2↑没有达到上述水平,或在静息时血气值 正常,但体力负荷增加时PaO2才明显↓或伴有PaCO2 水平↑ 。
支气管扩张症→肺A-V短路开放(解剖分流↑) 肺不张、肺实变→肺泡无通气而仍有血流 → (解剖样分流) 流经肺泡的V血未经氧合即混入A血中 →真性分 流,此时单纯吸氧治疗无效 。
肺泡通气-血流比例失调时的血气改变
1.特点:
PaO2明显↓,PaCO2可正常(无明显通气障碍)或↓ (肺Cap旁J感受器受刺激),严重时也可↑(死腔通 气量过大或伴有通气障碍)
呼吸功能不全 (Respiratory Insufficiency)
西安交通大学医学院病理生理学科
第一节

概述(general introduction)
呼吸衰竭 (respiratory failure) 在海平地区静息时
吸入空气的条件下,由于外呼吸功能严重障碍以致 动脉血氧分压 (PaO2)低于60 mmHg ,或伴有二氧化 碳分压 (PaCO2)高于50 mmHg ,并进而引起一系列 机能代谢变化的临床综合征。
呼吸衰竭的分类
根据血气变化特点: 呼衰
低氧血症型(Ⅰ型) 低氧血症伴高碳酸血症型(Ⅱ型)
根据主要发病机制: 呼衰 通气障碍型呼吸衰竭
换气障碍型呼吸衰竭
根据病程经过: 呼衰
急性呼吸衰竭
慢性呼吸衰竭
根据原发病变部位: 呼衰 中枢性呼吸衰竭 外周性呼吸衰竭
第二节
呼吸衰竭的原因和发病机制
一、肺泡通气不足 (Alveolar hypoventilation)
O2弥散量↓ CO2弥散↑
肺泡通气-血流比例失调的基本形式
·↑ (死腔样通气) · /Q 1.部分肺泡血流不足→V A
肺血管收缩或肺Cap床↓
患部肺泡通气正常而血流↓
病肺
健肺
·↑ · V/Q
肺泡内部分气体未参与气体交换
VD/VT>60% (正常<30%)
呼衰
· · 2.部分肺泡通气不足→VA/Q ↓ (功能性分流或 静脉血掺杂)
(2)外周气道阻塞:内径<2 mm的小支气管和细
支气管(膜性气道)阻塞。常见于慢性阻塞性肺疾病 (COPD)和哮喘,表现为明显的呼气性呼吸困难。
外周气道阻塞引起呼吸困难的机制:
① 小气道狭窄在呼气时加重 ② 呼气时等压点上移至膜性气道
(二)肺泡通气不足时的血气变化
肺泡气更新率↓ -→ PAO2↓PACO2↑ -→ PaO2↓PaCO2↑(Ⅱ 型呼衰)
一、酸碱平衡及电解质紊乱 呼吸性酸中毒:
见于Ⅱ型呼衰,可伴有高K+血症,血Cl-↓。
代谢性酸中毒:
低氧血症使无氧酵解↑;伴有感染或功能性肾 衰时,肾排酸及调节酸碱紊乱能力↓。
呼吸性碱中毒:
见于部分Ⅰ型呼衰,血K+↓,血Cl-↑。
代谢性碱中毒:
少见,可与呼酸合并存在。常是人为因素造 成的,如慢呼酸纠正过快;补NaHCO3过量;长期 使用利尿剂等。
第四节 ARDS和COPD的发病机理
急性呼吸窘迫综合症
(acute respiratory distress syndrome, ARDS) ARDS指在多种原发病过程中,因急性弥漫性肺 泡-毛细血管膜损伤(急性肺损伤acute lung injury, ALI)而引起的急性呼吸衰竭,以进行性呼吸困难和 顽固性低氧血症为特征。 血气改变:早期PaO2↓, PaCO2↓;重度ARDS的晚期, PaO2↓, PaCO2↑(由I型呼衰转为II型呼衰)。
①可变型胸外部分阻塞
声带麻痹、炎症、水肿等 → 吸气时气道内压<大 气压,大气压压迫胸外气道使气道狭窄加重→吸气性 呼吸困难 ②可变型胸内部分阻塞
气管内异物、肿瘤等→呼气时气道内压<胸内压, 胸内压压迫使气道狭窄加重→呼气性呼吸困难
③固定型中央性气道阻塞
甲状腺肿、疤痕形成等→病变部位僵硬固定→呼 吸时的跨壁压不能引起气道的收缩或扩张→呼吸气流 均受影响。
Ⅰ型呼衰可吸高浓度氧(< 50%);Ⅱ型呼衰 只能低浓度(< 30%)、低流量持续给氧。

改善通气
1.解除呼吸道梗阻 2.增强呼吸动力 3.人工辅助呼吸(Ⅱ型呼衰避免通气量过大)

改善内环境及重要器官的功能
二、换气功能障碍 (gas exchange disorders)
(一)弥散障碍(diffusion impairment )
指由于肺泡膜面积减少或肺泡膜异常增厚或弥散 时间缩短所引起的气体交换障碍。 气体的弥散量取决于
肺泡膜两侧的气体分压差 气体的弥散系数 肺泡的面积与厚度 血液与肺泡接触的时间
2.原发病引起的呼吸节律、频率、幅度改变
■阻塞性通气障碍:呼吸加深,吸气或呼气困难 ■限制性通气障碍:浅快呼吸为主 ■中枢性呼吸衰竭:呼吸浅慢,可出现潮式呼吸、间 歇呼吸、叹气样呼吸等
潮式呼吸
间歇式呼吸
三、循环系统变化 1. PaO2↓和 PaCO2↑对循环系统的影响
反射活动的影响:一定程度的PaO2↓和 PaCO2↑可兴 奋心血管中枢→心率↑,心肌收缩性↑,外周血管收 缩,血流重分配
为主要表现的临床综合症。
Baidu Nhomakorabea
• 发生机制: (1)PaO2↓和 PaCO2↑对脑血管的作用
脑血管扩张 →血管性脑水肿
酸中毒、缺氧→
血管通透性↑→脑间质水肿 →加重脑缺氧
颅内压↑
(2)PaO2↓和 PaCO2↑对脑细胞的作用
缺氧→细胞ATP生成↓→脑细胞功能↓,脑细胞水 肿;酸中毒→脑脊液pH↓→脑细胞内酸中毒 γ-氨基丁酸生成↑ → 中枢抑制 → 溶酶体酶释放→ 损伤N组织和细胞
混合型酸碱平衡紊乱:
如Ⅱ型呼衰病人可有代谢性酸中毒合并呼吸 性酸中毒,Ⅰ型呼衰病人可有代谢性酸中毒合并呼 吸性碱中毒。
二、呼吸系统变化 1. PaO2↓和 PaCO2↑对呼吸的影响
缺氧对呼吸中枢的直接作用是抑制,但可通过外周 化学感受器兴奋中枢。 PaCO2↑→刺激化学感受器使呼吸中枢兴奋;若过高 (>80 mmHg)→呼吸中枢抑制(CO2麻醉) 此时主要依赖PaO2↓兴奋外周化学感受器维持呼 吸中枢的活动。

病因 直接原因:致病因素由气道进入,如烟雾、毒气的
吸入;严重肺部感染、肺挫伤等。

间接原因:通过细胞或体液机制,经循环引起肺泡
-毛细血管膜病变,如休克、DIC、大面积烧伤、败 血症等)。 由冠状病毒引起的严重急性呼吸道综合征 (severe acute respiratory syndrome, SARS) 危重者 往往出现ARDS。
脑水肿、颅内压↑,脑细胞ATP↓,抑制性中枢递 质↑,均使脑细胞代谢功能障碍,出现神经精神症状。
五、其它器官、系统改变
肾:缺氧和高碳酸血症使肾血管收缩,轻者出现尿
改变;重者可发生功能性肾衰。
胃肠道:缺氧和高碳酸血症使血管收缩,肠粘膜
糜烂、溃疡、出血;CO2 滁留→ 碳酸酐酶活性↑ → 胃酸分泌↑ 。
指气道狭窄或阻塞所致的肺泡通气不足,其根 本机制是气道阻力增加。
气道阻力80%以上来自内径>2 mm的支气管与气管。
气道阻力受气道内径、长度和形态,气流速度
及形式,气体密度与粘度的影响,而以气道内径最
主要。当气流为湍流时,气道阻力比层流时明显增
加。
气道阻塞据部位分为中央性气道性阻塞 和外周性气道阻塞 (1)中央性气道阻塞:指气管分叉以上的气道阻塞。
阻塞性或限制性通气障碍
部分肺泡通气↓而血流正常或↑
病肺
健肺
·↓ · V/Q
静脉血未充分氧和即掺入动脉 功能性分流↑>肺血流量的30% (正常<3%) 呼衰
3.解剖分流增加 生理情况下,肺内存在 解剖分流(anatomic shunt), 即有一小部分静脉血经支气 管静脉和极少的肺内动-静脉 吻合支直接流入肺静脉,其 分流量约占心排出量2%~3%。 这部分血液未经氧合即流入 体循环动脉血中,称之为真 性分流(ture shunt) 。
(2)心肌功能受损,心肌收缩性↓ ① 缺氧、高碳酸血症、酸中毒及电解质紊乱→抑制心 肌舒缩功能 ② 长期心肌缺氧→心肌病变(坏死、纤维化等)使心 肌收缩成分↓ (3) 心肌舒缩活动受限
用力吸气使胸内压↓→限制右心收缩
用力呼气使胸内压↑→妨碍右心舒张
四、肺性脑病 (pulmonary encehalopathy) • 概念:呼吸衰竭时引起的以中枢神经(脑)功能障碍
2.机制:
(1)氧离曲线与CO2解离曲线特性不同。 (2) 动静脉血氧分压差值远大于PaCO2差值,故分 流可使PaO2明显↓,而对PaCO2影响不大。
第三节
呼衰时主要机能代谢变化
酸碱平衡及电解质紊乱 呼吸系统变化
循环系统变化(肺心病) 中枢神经系统变化(肺性脑病) 肾功能变化 胃肠功能变化
1、弥散障碍的原因
■肺泡膜面积减少
肺实变、肺不张、肺叶切除 肺泡膜面积↓ 气体弥散障碍
(膜面积减少>1/2)
■肺泡膜厚度增加
肺水肿、 肺纤维化、 肺泡透明 膜形成 弥 散 障 碍
肺泡膜厚度↑
呼衰
■弥散时间缩短
弥散面积↓、弥散膜厚度↑ 体力负荷↑ C.O↑、肺血流速度↑ 血液与肺泡接触时间↓ PaO2、氧饱和度↓
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