肺功能不全

佛山科学技术学院医学院,第十四章 呼吸衰竭 -病理生理学,医学院 刘靖,学习目标,1.掌握呼吸衰竭及其相关的概念，发病机制；2.熟悉呼吸衰竭时机体机能代谢变化；3.了解ARDS，呼吸衰竭的病因和分类，呼吸衰竭的防治原则。,第一节 病因和发病机制（重点）第二节 呼吸衰竭时主要的代谢功能变化第三节 呼吸衰竭防治的病理生理基础,本章主要内容,外呼吸,外呼吸功能严重障碍导致PaO2伴有或不伴有PaCO2的病理过程。,呼吸衰竭 (Respiratory Failure)：,诊断标准?,PaO2 50mmHg,呼衰血气诊断标准：,PaO250mmHg？,pH低于7.20，会影响循环和细胞代谢,呼吸衰竭的分类,按PCO2是否升高分为： I型呼衰:低氧血症型呼衰 II型呼衰:高碳酸血症型呼衰2.按发病机制：通气性、换气性3.按病变部位：中枢性、外周性4.按发生快慢和持续时间：急性、慢性,第一节病因和发病机制,一、肺通气障碍,原因：,（一）限制性通气不足,吸气时肺泡的扩张受限引起的肺泡通气不足。,1.呼吸肌活动障碍：脑炎、低钾血症,2.胸廓顺应性降低：胸膜纤维化,3.肺顺应性降低：肺纤维化,4.胸腔积液和气胸,胸腔积液,正常,气道阻塞分类:中央性：指气管分叉处以上的气道阻塞。又分为胸外与胸内阻塞2种。外周性：内径小于2mm的小支气管阻塞。常见于慢性阻塞性肺疾病 (COPD)。,（二）阻塞性通气不足,气道阻塞或狭窄而引起的通气障碍。,1）中央气道胸外段阻塞（如喉头水肿）,吸气,呼气,吸气性呼吸困难（三凹征：胸骨上窝、锁骨上窝、肋间隙凹陷）,2）中央气道胸内段阻塞（如炎症）,吸气,呼气,呼气性呼吸困难,2.外周气道阻塞 是阻塞性通气障碍最常见的临床类型，常见疾病有慢性支气管炎、肺气肿等。,慢性阻塞性肺病（chronic obstructive pulmonary disease, COPD）,肺气肿患者：肺泡弹性回缩力下降；细支气管肺泡附着点减少,呼气性呼吸困难,正常人用力呼气,肺气肿患者用力呼气,用力呼气等压点 移向小气道,（三）肺泡通气不足时的血气变化,肺泡通气不足时: 病肺：PAO2,PACO2 PaO2,PaCO2,总结：严重通气障碍可引起型呼衰,解剖分流增加,通气血流比例失调,弥散障碍,二 、肺换气功能障碍,1)肺泡膜面积减少(减少面积50%） 肺不张、肺叶切除等,2）肺泡膜厚度增加 肺水肿、肺纤维化,（一）弥散障碍,1.常见原因,3）弥散时间缩短（见下页图） 肺泡膜病变+肺血流加快,弥散速度取决于气体本身物理特性以及肺泡膜面积厚度等,图：正常与肺泡膜增厚时Hb氧合所需时间血液流经肺泡的时间（1）为静息时（2）为运动时,PO2（ KPa）,肺毛细血管,（1）,（2）,红实线为正常人，红虚线为肺泡膜厚度增厚患者,时间（S）,CO2呢？,10080604020,PO2（mmHg）,PCO2（mmHg）,46,40,PaCO2,PaO2,0 0.25 0.50 0.75s,图：血液通过肺泡毛细血管时的血气变化,实线为正常人，虚线为肺泡膜增厚患者,原因：CO2弥散速度快,2.弥散障碍时的血气变化,PaO2 PaCO2 ？（只要肺通气正常，弥散障碍对其影响不大，但很多疾病往往会影响通气功能，如肺水肿、肺不张）,（二）肺泡通气与血流比例失调,通气血流比值 ( VA/Q)，平均为4 / 5 = 0.8）通气血流比值范围 0.63.0,1.部分肺泡通气不足,功能性分流 ，又叫静脉血掺杂，常见于慢性阻塞性肺疾病等。,气道阻塞,限制性通气障碍,肺泡通气不足,血流未减少，甚至增多,部分肺泡通气不足时血气的变化,肺泡通气量 VAVA / QPaO2动脉血氧含量 CaO2PaCO2动脉血CO2含量 CaCO2, , ,NN NN,病肺 健肺 全肺,血液O2与CO2解离曲线,(静脉血),(动脉血),而每100ml血Hb能结合的O2仅仅只有3-5ml 左右。,在肺内由静脉血变成动脉血时，每100ml血中的Hb释放出8ml左右的CO2。,结论：由于Hb的饱和性即使氧分压明显增高氧含量增加很少,而且由于大气中氧分压恒定PaO2不会超过100mmHg,2. 部分肺泡血流不足,肺动脉栓塞等可使流经该部分肺泡的血液量减少，正常肺泡通气不能充分被利用，称为死腔样通气。,生理死腔：占潮气量30% 疾病时功能性死腔：高达60%70%,部分肺泡血流不足时血气的变化,肺泡血流量 QVA / QPaO2动脉血氧含量 CaO2PaCO2动脉血CO2含量 CaCO2, ,NN NN,病肺 健肺 全肺,总之，无论是功能性分流还是死腔样通气，均可导致：,PaO2 但PaCO2 可正常或降低，甚至升高,（三）解剖分流增多,生理解剖分流： 一部分支气管静脉回流肺静脉；肺内动-静脉交通支；其分流量约占心输出量的2 % -3 %。肺实变、肺不张、支气管扩张症伴支气管血管扩张和肺内动-静脉短路开放，使解剖（真性）分流增加。,吸氧有效吗？,典 型 病 例,患者男，29岁。因烧伤而急诊入院。 体格检查：意识清，BP80/60mmHg，心率101次/分。双下肢等部位-度烧伤，面积约为体表总面积50%。 入院后5h，BP降至60/40mmHg，经输液、输血后上升至120/70mmHg，此时胸片清晰。 第7天出现呼吸困难，意识障碍。第9天出现紫绀，气急加重，咳出淡红色泡沫痰，胸片示弥散性肺浸润。血气：PaO250mmHg，PaCO253mmHg，吸氧后PaO2仍不上升。,该患者因烧伤导致低血容量性休克，经抗休克治疗，尽管血压趋向平稳，但根据7天以后患者出现呼吸困难，意识障碍，第9天出现紫绀，气急加重，咳出淡红色泡沫状分泌物，胸片显示弥散性肺浸润、低氧、高碳酸血症等表现，提示患者发生了急性型呼吸衰竭。,1.该患者入院第7天后，出现了什么病理过程？,2.吸氧后为何血气不变化？,该患者吸氧后PaO2仍不上升的可能原因是由于严重休克导致肺内动-静脉短路开放，使解剖分流量（真性分流）增加，吸氧对真性分流的PaO2提高无明显作用。,急性呼吸窘迫综合征（ARDS）（机能实验课完成）,原因： 化学性因素：吸入毒气、烟雾、胃内容物 物理性因素：放射性损伤，广泛的肺挫伤 生物因素：冠状病毒，甲型H1N1 全身性病理过程：严重感染、败血症、休克、大面积烧伤 某些治疗措施所致：体外循环，血液透析,对照组肺脏表面观,油酸组肺叶表面观,肺表面多发出血梗死,ALI形成机制： 肺泡-毛细血管膜损伤 致病因子对肺泡膜的直接损伤作用 激活的白细胞、巨噬细胞和血小板的间接损伤作用 大量中性粒细胞黏附、聚集、释放 肺血管内微血栓形成进一步引起肺损伤,肺泡壁增厚，粘液及炎性细胞浸润,肺泡壁增厚，粘液及炎性细胞浸润,液体从血管渗出，阻碍气体交换,急性肺损伤（acute lung injury，ALI）是以低氧血症为特征的急性起病的呼吸衰竭，急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）是其病情进展的结果。 两者共同的病理基础是各种原因引起的肺泡毛细血管损伤，肺泡膜通透性增加，肺泡表面活性物质破坏，透明膜形成和肺泡萎陷，造成肺顺应性降低、通气/血流比值失调和肺内分流增加的病理生理改变，产生以进行性低氧血症和呼吸窘迫为特征的临床表现。,1967年Ashbaugh首先描述并提出ARDS。4年以后，“成人呼吸窘迫综合征”被正式推广采用。根据病因和病理特点不同，ARDS还被称为休克肺、灌注肺、湿肺、白肺、成人肺透明膜病变等。 1992年欧美危重病及呼吸疾病专家召开ARDS联席会议，以统一概念和认识，提出了ARDS的现代概念和诊断标准。,急性而非成人,ALI与ARDS是连续的病理生理过程,ARDS是多器官功能障碍综合征（multiple organ dysfunction syndrome，MODS）的肺部表现,推荐的诊断标准包括：急性发病；X线胸片表现为双肺弥漫性渗出性改变；氧合指数（即PaO2/FiO2）300mmHg；肺动脉嵌顿压（PAWP）18mmHg，或无左心房高压的证据。达上述标准为ALI，而PaO2/FiO2200mmHg为ARDS。,对各种原因导致ARDS的大量实验研究表明，感染、创伤等引发的SIRS是ARDS的根本原因。其中炎症细胞如多形核白细胞（PMN）的聚集和活化、花生四烯酸（AA）代谢产物以及其他炎症介质为促进SIRS和ARDS发生发展的主要因素，彼此之间错综存在，互为影响。,正常情况下，PMN在肺内仅占1.6%。机体发生全身性感染后数小时内，肺泡巨噬细胞产生白介素（IL）和肿瘤坏死因子（TNF-），同时上调肺毛细血管内皮细胞和中性粒细胞表面黏附分子的表达，均促进PMN在肺内积聚和活化，通过释放蛋白酶、氧自由基（OR）、AA代谢产物等损伤肺泡毛细血管膜。另外，PMN还可通过释放上述炎症介质激活补体、凝血和纤溶系统，诱发其他炎症介质的释放，产生瀑布级联反应，形成恶性循环，进一步促进和加重肺损伤。在 ARDS发生和发展的过程中，PMN发挥着中心作用。,早期胸片常为阴性，进而出现肺纹理增加和斑片状阴影，后期为大片实变阴影，并可见支气管充气征（图5-3-3）。ARDS的X线改变常较临床症状延迟424h，而且受治疗干预的影响很大。,ARDS引起呼衰发病机制,第二节 呼吸衰竭时主要功能代谢变化(自学）,PaO2 60mmHg 代偿反应为主 30mmHg 代谢、机能严重紊乱 PaCO2 50mmHg 代偿反应为主 80mmHg 代谢机能严重紊乱,型呼衰,电解质紊乱：酸中毒高钾血症; 碱中毒低钾血症,1.酸碱平衡及电解质紊乱,酸碱平衡失调：,型呼衰,2. 呼吸系统变化,低氧血症和高碳酸血症对呼吸中枢的影响PaO2 60mmHg 反射性兴奋呼吸中枢PaO2 50mmHg 直接兴奋呼吸中枢PaCO280mmHg 直接抑制呼吸中枢（此时呼吸运动主要依靠PaO2对外周化学感受器的刺激得以维持）。,II型呼吸衰竭的给氧原则：低浓度(30%)、低流量(12 L/min)、持续给氧。使PaO2 上升不超过5060mmHg。,3. 循环系统变化,低氧血症和高碳酸血症对心血管系统影响：轻、中度心血管中枢兴奋：心率、心收缩力 、外周血管收缩、全身血液重新分配。（循环系统的代偿反应）重度心血管中枢抑制：心率失常、心收缩力、外周血管扩张（肺血管收缩）、血压。,肺源性心脏病：肺的慢性器质性病变在引起呼吸衰竭的同时，可引起右心负荷增加，进而引起右心肥大和心力衰竭。肺源性心脏病的发生机制：肺动脉压升高 缺氧、酸中毒肺小血管收缩肺A压升高增加右心后负荷,持久稳定的慢性肺动脉高压 肺小血管长期收缩、缺氧肺血管平滑肌细胞、成纤维细胞增生；胶原蛋白、弹性蛋白合成增多持久稳定的慢性肺A高压代偿性红细胞增多症血液粘度增高肺血管床的大量破坏肺动脉高压缺氧、酸中毒降低心肌舒缩功能 胸内压升高使心脏舒张受限；胸内压降低使心脏收缩负荷增加,4. 中枢神经系统变化,PaO260mmHg 智力和视力轻度减退PaO24050mmHg 神经精神症状 PaO220mmHg 神经细胞不可逆损害 PaCO280mmHg 定向障碍、肌肉震颤、嗜睡、木僵、昏迷等（CO2麻醉）,肺性脑病(pulmonary encephalopathy),肺性脑病：由呼吸衰竭引起的脑功能障碍发病机制：酸中毒和缺氧对脑血管的作用 脑血管扩张 脑细胞水肿：ATP生成Na