病理生理学-第十六章 肺功能不全

1、病理生理学 第八版第十六章 肺功能不全第一节 肺功能不全的病因与发病机制第二节 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 掌握呼吸衰竭，功能性分流，死腔样通气和肺性脑病的概念 掌握呼吸功能不全的病因及其发生机制 掌握肺性脑病的发病机制 熟悉呼吸功能不全的主要代谢功能变化 熟悉ARDS的概念、特征及其发病机制 了解呼吸功能不全防治的病理生理基知识回顾Internal RespirationExternal RespirationGas Transport呼吸衰竭 (Respiratory Failure)概念:外呼吸功能严重障碍,导致在海平面，静息呼吸状态下, ，出现PaO

2、2，伴有或不伴有PaCO2的病理过程。诊断标准： 型： PaO2 60mmHg 型： PaO2 50mmHg RFI = PaO2/FiO2 300呼吸功能不全(respiratory insufficiency)呼吸衰竭的分类按动脉血气：低氧血症型（I型） 伴低氧的高碳酸血症型（II型）按发病机制：通气性、换气性按病变部位：中枢性、外周性按发生快慢和持续时间：急性、慢性第一节 病因与发病机制外呼吸功能障碍肺通气功能障碍肺换气功能障碍弥散障碍通气血流比例失调解剖分流增加限制性通气不足阻塞性通气不足病因和发病机制一、肺通气功能障碍（一）限制性通气不足 (restrictive hypoventi

3、lation) 吸气时肺泡的扩张受限引起的肺泡 通气不足 原因： 呼吸肌活动障碍 胸廓的顺应性降低 肺的顺应性降低 胸腔积液和气胸（二）阻塞性通气不足 (obstructive hypoventilation)病因：气管痉挛、 肿胀、纤维化、渗出物、 异物、肿瘤、气道内外压力改变气道狭窄或阻塞所致的通气障碍影响因素：影响气道阻力最主要的是气道内径 气道阻塞:中央性：指气管分叉处以上的气道阻塞。 阻塞位于胸外：吸气性呼吸困难 阻塞位于胸内：呼气性呼吸困难外周性：内径小于2mm的小支气管阻塞。 常见于慢性阻塞性肺疾病 (COPD) 呼气性呼吸困难中央性气道阻塞位于胸外吸气性呼吸困难呼气吸气中央性气

4、道阻塞位于胸内呼气性呼吸困难呼气吸气外周性气道阻塞用力呼气时等压点移向小气道02520+353520202030正常人020+3525202020肺气肿慢性支气管炎0+3535202020202020102010151015（三）肺泡通气不足时的血气变化单纯肺低通气时的血气变化: PaO2,PaCO2PaCO2的增值与PaO2的降值成一定的比例关系， 其比值相当于呼吸商（R）PaCO2是反映总肺泡通气量变化的最佳指标。PaCO2 = PACO2 =VA0.863 X VCO2 如VCO2不变，PaCO2与VA成反比。二 肺换气功能障碍弥散障碍 肺泡通气与血流比例失调解剖分流增加（一）弥散障碍肺

5、泡膜面积减少 肺泡膜厚度增加 肺血流加快1.肺泡膜面积减少 成人肺泡膜总面积80m2，平静呼吸3540m2肺实变、肺不张、肺叶切除等（减少面积50%） 弥散障碍的原因2.肺泡膜厚度增加 肺泡膜薄部1m， 肺泡腔到红细胞膜5m肺水肿、肺纤维化、肺泡透明膜形成弥散距离增宽 心输出量增加和肺血流加快 弥散障碍时的血气变化I型呼衰：PaO2，PaCO2 正常。原因： O2和CO2解离曲线的差异O2和CO2弥散速度的差异（CO2快）患者在静息时一般不出现血气异常血液O2与CO2解离曲线0 20 40 60 80 100 mmHg 2.67 5.33 8.00 10.7 13.3 kPaPvCO297.5

6、%HbO2PaCO270%HbO2PvO2PaO2PCO2 和PO2CO2和O2含量（md/dl）604020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，静息时（1）、运动时（2）PO2（ KPa）肺动脉肺毛细血管（1）（2）正常肺泡膜面积减少或厚度增加时间（S）肺静脉13.310.7 8.0 5.3 2.700 0.250.50 0.75（二）肺泡通气与血流比例失调1. 部分肺泡通气不足2. 部分肺泡血流不足3. 解剖分流增多通气血流比值 (Ventilation/perfusion ratioVA/Q)平均为4 / 5 = 0.8通气血流比值范围 0.6-3.0 生理性通气与血流

7、 比例失调L/min 血流量通气量（肺容量）VA/Q肺 泡 容 积1.部分肺泡通气不足 功能性分流 (functional shunt) 静脉血掺杂(venous admixture)气道阻塞限制性通气障碍肺泡通气不足血流未减少，甚至增多下降VA/Q 因通气障碍引起部分肺泡通气明显减少，而血流未相应减少， 显著降低，以致流经该部分肺泡的静脉血未经充分动脉化便掺入动脉血内，称静脉血掺杂(venous admixture)，因类似动静脉短路，故称功能性分流(functional shunt)。 VA/Q功能性分流见于支气管哮喘、慢支、慢阻肺、肺纤维化、肺水肿 等正常成人功能性分流约占肺血流量3%

8、慢性阻塞性肺疾病占30%50%VA / Q下降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 0.8 0.8 N =0.8 0.8 0.8 N N 病肺 健肺 全肺2. 部分肺泡血流不足肺动脉栓塞、DIC 、肺动脉炎、肺血管收缩等，都可使部分肺泡血流减少，VA/Q可显著大于正常，患部肺泡血流少而通气多，肺泡通气不能充分被利用，称为死腔样通气(dead space like ventilation)。生理死腔：占潮气量30% 疾病时功能性死腔：高达60%70% VA / Q部分肺泡血流不足时血气的变化肺泡血流量 QVA

9、 / QPaO2动脉血氧含量 CaO2PaCO2动脉血CO2含量 CaCO2 0.8 0.8 N =0.8 0.8 0.8 N N 病肺 健肺 全肺通气/血流比值及其变化示意图VA / Q正常VA / Q增大VA / Q减小3 解剖分流增多生理解剖分流： 肺内动-静脉交通支； 分流量约占心输出量的2 % 3 %解剖（真性）分流 (anatomic/ true shunt)支气管扩张症伴支气管血管扩张和肺内动-静脉短路开放，发生呼衰。与功能型分流鉴别：吸入纯氧1.急性呼吸窘迫综合征（ARDS）急性肺损伤（acute lung injury，ALI）引起的一种急性呼吸衰竭。临床表现：极度呼吸窘迫

10、严重低氧血症血气变化特点： 型呼吸衰竭三、常见呼吸系统疾病导致呼衰的机制肺水肿肺不张微血栓形成肺血管收缩弥散障碍肺内分流死腔样通气 低氧血症致病因子支气管痉挛肺泡-毛细血管膜损伤、炎症ARDS引起呼衰发病机制慢性阻塞性肺病支气管壁肿胀痉挛、堵塞, 气道等压点上移肺泡表面活性物质呼吸肌衰竭肺泡弥散面积肺泡膜炎性增厚 肺泡低通气肺泡低血流呼吸衰竭阻塞性通气障碍限制性通气障碍弥散功能障碍通气血流比例失调四、临床常用肺通气功能评价指标每分通气量(VE): 安静状态下，测定的每分钟通气量。每分钟肺泡通气量(VA)：每分钟肺泡交换气体的体积。用力肺活量(FVC)和一秒钟用力呼气容积(FEV1)：用力肺活量

11、指深吸气后，用力以最快速度所呼出的气体体积。一秒钟用力呼气容积是指深吸气后，用力以最快速度在第一秒呼出的气体体积。最大通气量(MVV)：指每分钟最大和最快深呼吸所测得的通气总量。最大通气中段流量(MMEF)：指将用力呼出的气体容积分成四等份，其中间呼出气体（即MMEF 25%-75%）的容积除以呼气所需的时间。酸碱平衡及电解质紊乱呼吸系统变化循环系统变化中枢神经系统变化肾功能变化胃肠变化第二节 呼吸衰竭时主要功能代谢变化1. 酸碱平衡及电解质紊乱代谢性酸中毒 缺氧时无氧代谢加强，乳酸等酸性代谢产物增多代谢性碱中毒医源性：人工呼吸机、利尿剂、补碱呼吸性酸中毒型呼吸衰竭（CO2潴留）血清K+浓度升

12、高血清氯浓度降低呼吸性碱中毒 型呼衰病人伴过度通气， 血钾降低、血氯增高CO2CO2H2OH2CO3HHCO3-Hb(O2)-HHb(O2)HCO3-Cl-RBCHKKCl-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。原发疾病对呼吸的影响限制性通气障碍 浅快呼吸阻塞性通气障碍 深

13、慢呼吸中枢性呼吸衰竭 呼吸浅慢、 节律不等， 出现潮式、间歇、 抽泣样呼吸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。 肺动脉压升高 缺氧、CO2 、潴留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

14、舒张受限；胸内压降低使心脏收缩负荷增加肺源性心脏病的发生机制4. 中枢神经系统变化 PaO260mmHg 智力和视力轻度减退PaO220mmHg 神经细胞不可逆损害 PaCO280mmHg 头痛、烦躁、定向障碍、肌肉震颤、抽搐、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：1.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+-K+泵功能障碍脑间质水肿：血管内皮损伤通透性增高酸中毒和缺氧对脑细胞的作用谷氨酸脱羧酶活性 -氨基丁酸生成 中枢抑制 脑内磷酯酶活性 溶酶体水解酶释放神经细胞

15、损伤 5. 肾功能变化缺氧、酸中毒交感神经兴奋肾血管收缩GFR功能性急性肾功能衰竭6. 胃肠功能变化缺氧、 酸中毒 交感神经兴奋腹腔内脏血管收缩胃肠黏膜缺血糜烂、坏死、出血、溃疡形成。呼吸衰竭防治的病理生理基础防治原发病提高PaO2： 吸氧原则 型：高浓度 型：低浓度、低流量降低PaCO2 对型呼吸衰竭，改善肺通气解除气道阻塞；增强通气动力人工辅助通气；补充营养改善内环境及重要脏器的功能病例 男，73岁，因反复咳嗽、咳痰及气短20余年，活动后气短10年，加重7天，意识不清3小时而入院。 现病史： 20余年前，病人于受凉后咳嗽，咳少许白痰，喘息，自服消炎药及平喘药后缓解。以后每年冬春季发病约两个月。近十年出现活动后气短