呼吸衰竭11-12-1 4课件

1、第十五章 呼吸功能不全 Respiratory insufficiency病理生理学教研室 李淑琴概述呼吸衰竭的病因和发病机制机体的主要代谢与功能变化急性呼吸窘迫综合症（ARDS）防治原则概 述introduction 复习呼吸过程 呼吸功能不全、呼吸衰竭 和呼吸衰竭指数的概念 呼吸衰竭的分类Internal RespirationExternal RespirationGas Transport5.细胞内氧化代谢呼吸的三个 基本过程 外呼吸的主要功能是吸入O2和呼出CO2大气肺泡血液换气通气在静息时，在海平面呼吸空气的情况下，PaO2 ：80-100 mmHg PaCO2 ：36-44 mm

2、Hg肺通气ventilation肺换气gas exchange呼吸衰竭（Respiratory failure） 当外呼吸功能严重障碍，以致机体在静息状态、海平地区、吸入空气时，PaO2低于60 mmHg，或伴有PaCO2高于50 mmHg，出现一系列临床表现，称为呼吸衰竭。 轻重不同程度的呼吸功能 障碍都称为呼吸功能不全 呼吸衰竭是呼吸功能不全 的严重阶段 呼吸功能不全与呼吸衰竭的关系 呼吸衰竭的分类 按发生快慢和持续时间长短：急性和慢性 按原发病所在部位：中枢性和外周性 按发生机制 和血气特点换气功能障碍型PaO260mmHg, PaCO2不高通气功能障碍型PaO250mmHg低氧血症型或

3、型呼吸衰竭高碳酸血症型或型呼吸衰竭(Causes and mechanisms of respiratory insufficiency)第一节 原因与发病机制呼吸衰竭发生的原因肺的病变肺或胸膜弹性阻力增加 胸壁损伤呼吸中枢障碍上运动神经元传导受阻脊髓前角细胞受损下运动神经元传导受阻呼吸肌 无力气道狭窄 或阻塞神经肌肉接头阻滞 肺通气障碍：型呼吸衰竭 限制性通气不足 阻塞性通气不足 中央性气道阻塞 外周性气道阻塞 肺换气障碍：型呼吸衰竭 弥散障碍 肺泡通气/血流比例失调 肺内解剖分流增加 呼吸衰竭的发生机制可变型胸外阻塞可变型胸内阻塞固定型上气道阻塞一、肺通气障碍 (Alveolar hypo

4、ventilation) 限制性通气不足 (restrictive hypoventilation) 阻塞性通气不足 (obstructive hypoventilation) 限制性通气障碍的原因呼吸中枢受损：脑外伤、“中风”、中枢镇静剂、酒精 支配呼吸肌的周围神经病变：格林巴利综合征、脊髓灰质炎 呼吸肌本身收缩功能障碍：疲劳、萎缩、无力1. 呼吸肌活动障碍 2. 胸廓和肺的顺应性降低（弹性阻力增加）胸廓的顺应性降低：多发性肋骨骨折、严重畸形 胸膜粘连增厚或纤维化肺的顺应性降低3. 胸腔积液或气胸（二）阻塞性通气不足 (obstructive hypoventilation) 由于呼吸道狭窄

5、或阻塞，使气道阻力增加引起的通气障碍。影响气道阻力的因素有：气道的内径：与阻力成反比气道的长度：与阻力成正比气流性质（层流、湍流）：湍流比层流时气道阻力增加 其它：气道壁表面光滑程度、平滑肌张力等生理情况下，平静呼吸时气道阻力的80%以上来自大气道（分支多、有锐角、口径常有改变、高流速都造成湍流），而外周小气道阻力（直径小于2 mm）仅占总阻力的20%以下。 中央气道阻塞：从环状软骨下缘至气道分叉处 外周气道阻塞：又称小气道阻塞，常发生于内 径小于2 mm的细支气管，包括从终末细支气管到 呼吸性细支气管。胸外阻塞胸内阻塞可变型阻塞固定型阻塞 外周性气道阻塞最常见原因是慢性阻塞性肺病(COPD)

6、。呼气性呼吸困难，原因： 小气道狭窄在呼气时加重 呼气时等压点移向小气道 1. 小气道狭窄在呼气时加重小气道无软骨支撑、管壁薄，与管周围的肺泡结构紧密相连，胸内压及周围组织的牵引力可影响其内径。呼气性呼吸困难吸气时阻力变小呼气时阻力变大 老慢支、肺气肿等患者由于细支气管狭窄，气道阻力异常增加，气流通过狭窄的气道耗能增加，使气道内压迅速下降；或由于肺泡壁弹性回缩力减弱，使胸内压增高，使等压点上移（移向肺泡端）。外周气道阻塞-呼气性呼吸困难等压点等压点(二) 肺泡通气不足的血气变化(Changes of blood gas in alveolar hypoventilation)通气障碍使氧的吸入

7、和二氧化碳的排除均受阻，所以单纯性通气障碍所致的呼吸衰竭属于型呼吸衰竭（PaO250 mmHg）。 二、弥散障碍（Impaired Gas Diffusion）由于呼吸膜面积减少、肺泡膜异常增厚或弥散时间明显缩短所引起的气体交换障碍。O2100CO2 40100O2:40, CO2: 46CO2:40正常肺泡-毛细血管气体交换示意图O2:100气体的弥散受以下因素的影响 呼吸膜两侧的气体压力差 肺泡膜的面积与厚度 气体的弥散能力 血液与肺泡接触的时间膜两侧的O2的分压差是CO2 的10倍；CO2的弥散系数是O2 的20倍。所以，CO2 的弥散速率（弥散系数与分压差的乘积）通常比氧约大一倍。正常

8、时血液流经肺泡毛细血管时间为0.75 s，CO2 达到平衡的时间(0.13s)是O2 的(0.25s) 。呼吸膜厚度增加和血液与肺泡接触时间短主要影响O2的平衡，而对CO2 影响较小。 呼吸膜厚度增加（肺水肿、肺透明 膜形成、肺纤维化） 呼吸膜面积减少 血液与肺泡的接触时间过短 (0.75s，0.34s，0.25s，0.13s)肺实变、肺不张、肺叶切除、肺水肿 1、弥散障碍的病因和机制 (etiologies and mechanisms of impaired diffusion)大叶性肺炎（红色肝样变期，灰色肝样变期）血液与肺泡接触时间减少正常时血液流经肺泡cap的时间为0.75s。PaO

9、2、氧饱和度体力负荷CO、肺血流 肺实变、肺不张、肺切除、肺水肿血液与肺泡接触时间2、弥散障碍的血气变化PaO2 PaCO2不变或降低弥散障碍引起的呼衰类型：型呼衰成人在静息状态下，肺泡通气(VA)约为4 L/min，肺泡毛细血管的血液灌流量(Q)约为5 L/min， VA / Q =0.8正常肺上部通气量较少，但血流更少，通气/血流比值可高达3；下部通气多血流更多，通气/血流比值为0.6。三、通气-血流比值失调 (Ventilation-Perfusion Imbalance)1. 通气-血流比值失调的类型 部分肺泡通气不足 V/Q 部分肺泡血流不足 V/Q 比例失调的病因和机制 (etio

10、logies and mechanisms of imbalance)-病变区域 VA/Q比值降低 部分肺泡通气不足而血液灌流量正常 见于：支气管哮喘，慢性支气管炎、阻塞 性肺气肿、肺纤维化等。病变不均一：有的部位肺泡通气严重不足 有的部位肺泡通气相对正常部分肺泡通气不足(静脉血掺杂)1通气不足低氧血流未完全动脉化静脉血掺杂（venous admixture） 部分静脉血流经通气不良的肺泡时，未经充分氧合便掺入到动脉血内。如同动-静脉短路，又称功能性分流（functional shunt）。2. VA/Q比值失调时的血气变化 (Changes of blood gas in imbalance

11、)弥散速度的差异解离曲线的差异呼吸代偿性增强 二氧化碳解离曲线 CO2解离曲线特征： 当PaCO2在37.560 mmHg 范围内，血 液CO2含量与PaCO2 几乎呈直线关系。氧离曲线二氧化碳解离曲线 氧解离曲线的特征： S型曲线。氧分压达100 mmHg时，血氧饱和度已高达95%以上，处于曲线的平坦段，所以即使健全肺因通气加强进一步提高了氧分压，但血氧含量的增加也极少，无法代偿通气不足肺泡所造成的低氧血症。血气变化通气不足病肺：PaO2、CaO2（血氧含量）健肺代偿：PaO2、CaO2PaO2CaO2病肺：PaCO2、CaCO2健肺：PaCO2、CaCO2PaCO2 (CaCO2)：N、或

12、2部分肺泡血流减少：VA/Q部分肺泡的血液灌流量减少，但肺泡通气量没有相应降低。见于：肺动脉炎、肺血管收 缩、栓塞 、DIC 等血流不足血流增多，但不能充分氧合低氧血流死腔样通气血气变化PaO2、CaO2PaCO2 (CaCO2)：N、或 肺泡通气与血流比例失调时的血气变化，无论是部分肺泡通气不足引起的功能性分流增加，还是部分肺泡血流不足引起的死腔样通气，均为换气障碍，主要引起PaO2降低，而PaCO2可正常，甚至因代偿过度而降低，病人出现I型呼吸衰竭。只在严重障碍和代偿不足时，PaCO2才会高于正常，出现型呼衰。解剖分流（anatomic shunt）一部分静脉血（营养气管和支气管的血液形成

13、静脉血）经支气管静脉和极少的肺内动-静脉交通支直接流入肺静脉，这些叫解剖分流。 正常：约占心排出量的2%3%四、解剖分流增加 （Increased anatomic shunt）解剖分流增加的原因：支气管扩张时伴有支气管血管扩张、肺小血管栓塞时肺动脉压增高导致的肺内动-静脉短路开放、COPD时支气管静脉与肺静脉之间形成吻合支等。 血气特点：PaO2 PaCO2 N， 解剖分流又称为真性分流 (true shunt)鉴别功能性分流与真性分流方法为吸纯氧 吸纯氧能提高动脉氧分压的为功能性分流。 吸纯氧不能提高动脉氧分压的为真性分流。功能性分流解剖分流临床上常为多种机制共同参与：如慢性阻塞性肺病1、

14、肺通气障碍（单纯通气障碍引起型呼衰）弥散障碍：通常引起型呼衰通气/血流比例失调：型或型呼衰解剖分流增加：型或型呼衰限制性阻塞性：中央性气道阻塞、外周性气道阻塞2、肺换气障碍（通常引起型呼衰） 原因与发病机制小结阻塞性通气障碍：支气管炎症，分泌物阻塞。限制性通气障碍：呼吸肌疲劳，肺组织炎症、间质和肺的纤维化以及累及胸膜，表面活性物质减少，肺和胸廓顺应性降低。弥散障碍：肺纤维化、炎症等引起肺泡膜损伤（呼吸膜的厚度增加、面积减少、血液与肺泡的接触时间过短） 。通气/血流比值失调：部分肺泡通气减少或丧失，部分肺泡血流明显减少（由于毛细血管床的破坏造成血管重建）。 动-静脉吻合支开放引起真性分流。 慢性

15、阻塞性肺疾患引起呼吸衰竭的机制 肺通气障碍：型呼吸衰竭 限制性通气不足 阻塞性通气不足 中央性气道阻塞 外周性气道阻塞 肺换气障碍：型呼吸衰竭 弥散障碍 肺泡通气/血流比例失调 肺内解剖分流增加 呼吸衰竭的发生机制可变型胸外阻塞可变型胸内阻塞固定型上气道阻塞(Effects of respiratory insufficiency)第二节呼吸功能不全对机体的影响 低氧血症和高碳酸血症是机体发生功能和代谢变化的基础，它们对机体的影响主要取决于发生速度、严重程度、持续时间和机体本身的功能状态。 低氧血症时造成的缺氧往往是造成急性呼吸衰竭最严重的死亡原因之一；而机体对二氧化碳有较大的缓冲作用，所以低

16、氧血症对机体的影响比高碳酸血症更加严重。一、酸碱平衡紊乱 (Acid-base imbalance) 代谢性酸中毒（HCO3-）: 原因: 低氧血症（组织细胞缺氧，乳酸等酸性代谢产物增多，pH下降）、肾功能不全 （酸性物质排出减少等）、感染和休克。 呼吸性酸中毒（PaCO2）：限制性通气不足、阻塞性通气不足、严重的通气血流比例失调，CO2排出受阻，见于型呼衰。 呼吸性碱中毒（PaCO2） 严重缺氧使肺通气过度CO2排出过多, 呼碱(型) 代谢性碱中毒（ HCO3- ）代谢性碱中毒人工呼吸机使用不当, CO2过多过快排出，而体内代偿性增加的HCO3-来不及排出 混合性酸碱平衡紊乱 (Mixed

17、acid-base disturbances)缺氧和CO2潴留代酸呼酸单纯氧分压降低引起的通气增强代酸呼碱呼吸困难往往是呼衰在临床上最先出现的症状，主要表现为呼吸频率和节律的改变。 二、呼吸系统的变化(Changes of respiratory system)PaO260mmHg兴奋外周化学感受器兴奋中枢化学感受器PaCO250mmHg且80mmHg(一) 低氧血症和高碳酸血症对呼吸中 枢的影响 (Compensatory reaction)PaO230mmHg PaCO280mmHg直接抑制呼吸中枢 慢性阻塞性肺病型呼衰时，因为PaCO2过高而抑制呼吸中枢，所以此时呼吸中枢主要靠低氧兴奋。

18、因此，治疗应低浓度（25%29%的氧）、低流量（12L/min）持续给氧，使PaO2上升到55 mmHg即可，此时SaO2已达80%以上，否则会导致呼吸抑制。 40%50%氧（二）原发病引起的呼吸变化1、吸气性呼吸困难：气道阻塞位于中央 气道的胸外部位（由于气流阻力增大，患者呼吸深而慢）呼气呼气吸气呼气2、呼气性呼吸困难：气道阻塞位于中央气 道的胸内部位或小气道阻塞 （深而慢）吸气呼气吸气呼气3、呼吸中枢抑制：主要表现为呼吸节律 紊乱，如：潮式呼吸（最多见）、间歇 呼吸、抽泣样呼吸、叹气样呼吸等。4、肺的顺应性降低或呼吸肌功能障碍 引起的限制性通气障碍，通过刺激牵 张感受器或肺毛细血管旁感受器

19、（J感受 器）反射性引起呼吸浅而快。 潮式呼吸间歇呼吸(一) 代偿性反应（Compensatory reaction）PaO2降低PaCO2升高兴奋交感神经和心血管运动中枢心率增快，心肌收缩力加强，外周血管收缩以致血压升高；血液重分配。三、循环系统的变化(changes of circulatory system)1、肺动脉高压右心衰竭 缺氧、酸中毒肺血管收缩 肺血管壁增厚、硬化、狭窄肺小A重建 肺小动脉炎症、栓塞、DIC 肺血管床 (二) 损伤性变化（Injurious changes）3、心脏舒缩受限2、心肌受损，心脏负荷加重慢性阻塞性肺疾病 肺源性心脏病缺氧酸中毒心肌受损肺血管壁增厚硬化

20、 缺氧 肺小动脉收缩 红细胞代偿性增多 血液粘度 肺动脉高压右心后负荷 右 心 衰心脏舒缩活动受限用力呼吸 胸内压或 四、中枢神经系统的变化 (Changes of central nervous system)中枢神经系统对缺氧和二氧化碳增高十分敏感。 急性呼吸衰竭时，缺氧是呼吸衰竭时引起脑功能障碍的主要原因。当PaO2 降至40 50mmHg ，会出现明显的症状；当降至20 mmHg, 出现不可逆的损伤，甚至危及生命。 慢性呼吸衰竭时，二氧化碳潴留和缺氧都是主要的危险因素，尤其是前者，PaCO2 高于80 mmHg时，可引起“二氧化碳麻醉”。 由慢性呼吸衰竭引起的中枢神经系统功能障碍，称肺

21、性脑病 (pulmonary encephalopathy)。 1、高碳酸血症的作用 CO2 和H+可直接作用于脑血管，引起脑血管扩张，血流增加，造成血管性脑水肿；提高血管壁通透性，引起间质性脑水肿。 酸中毒引起脑内代谢障碍：能量、神经递质。单位时间内PaCO2的升高比其绝对值的改变更重要。（CO2较易通过血脑屏障进入脑组织，而血脑屏障对HCO3-和H+的通透性较低，脑脊液的pH变化较血液更明显，酸中毒更严重。）肺性脑病的发生机制缺氧Na+-K+泵功能细胞内钠水潴留细胞毒性脑水肿ATP2、低氧血症的作用缺氧和酸中毒脑血管扩张损伤血管内皮脑血流量增多脑间质水肿血管性脑水肿脑血管内皮受损血管内凝血

22、加重脑缺氧压迫脑血管颅内压升高轻者：尿中出现蛋白、红细胞、 白细胞和管型重者：少尿、氮质血症、代酸机制：主要是缺氧和高碳酸血症反射 性引起肾血管收缩，肾血流量 减少，肾小球滤过率降低。五、肾功能的变化 (Changes of renal)呼衰晚期常伴发上消化道出血机制： 缺氧、二氧化碳蓄积、酸中毒引起胃 粘膜糜烂坏死，至弥漫性渗血； 二氧化碳潴留增强胃壁细胞碳酸酐酶 活性，增加胃酸分泌，促进溃疡形成。六、胃肠道变化 (Changes of gastrointestinal tract)在多种原发病过程中，因急性肺损伤(ALI)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，又称休克

23、肺。ALI 和ARDS是全身炎症反应综合症(SIRS)在肺部的突出表现。 ARDS(RFI200 mmHg)为ALI (RFI300 mmHg)的终末阶段。第三节 急性呼吸窘迫综合征 (acute respiratory distress syndrome, ARDS)一、病因 凡能引起肺泡-毛细血管膜损伤的因素：1、直接肺损伤因素： 肺部感染、胃内容物 吸入、溺水、有害气体的吸入、肺挫伤等。2、间接肺损伤因素：肺外严重感染、严重胸 外创伤伴休克、急性重症胰腺炎、多次大量 输血及药物过量等。 由冠状病毒家族的新成员(世界卫生组织命名为SARS病毒)引起的严重急性呼吸综合征(severe acu

24、te respiratory syndrome, SARS)，国内又称非典型肺炎，是21世纪出现的凶险的呼吸系统传染病，其病理过程就是ARDS。SARS:果子狸主要临床表现: 持续高烧(高于38)，头痛和全身酸痛、乏力，干咳、少痰，部分病人有气促等呼吸困难症状，少数进展为呼吸窘迫综合征，肺部影像学显示肺炎改变。SARS病毒能侵犯多种脏器，引起免疫系统对脏器的过度攻击，导致严重的脏器损伤。抗菌药无效。 一般感冒病征包括发烧，咳嗽，头痛，可在数日后好转，并且一般没有肺炎迹象外周血白细胞计数无明显变化，淋巴细胞计数减少。 病房中医务人员正在抢救SARS病人SARS预防二、ARDS的发病机制 急性肺损

25、伤的机制 急性肺损伤致呼吸衰竭的机制 呼吸窘迫的机制机制未明，炎症反应的失控直接或间接地引起了肺泡-毛细血管膜的损伤。1. 单核-吞噬细胞系统的激活: TNF、IL-1 启动因子 2. 中性粒细胞积聚与激活: 氧自由基 蛋白酶 5-HT 组胺3. 血小板积聚活化: 5-HT、TXA2、白三烯、FDP肺动脉高压4. 血管内皮细胞受损: 血管活性物质 炎症介质失控的炎症反应5. 肺泡上皮细胞受损：屏障作用、表面活性物质（一）急性肺损伤的机制 肺部病理变化有肺泡上皮细胞受损，血管内皮细胞受损，血管通透性增加。 可出现肺水肿，透明膜形成、肺淤血，肺内小血管栓塞、肺不张或肺内出血。 弥散障碍：肺泡-微血

26、管膜受损，微血管内 皮与肺泡上皮的通透性增高，致肺间质和肺 泡水肿、肺透明膜形成。 通气血流比值失调 无效腔样通气：微血管的栓塞或DIC、肺微 血管收缩。 功能性分流：堵塞小气道、支气管痉挛等。 肺内解剖分流：肺小血管的收缩与栓塞。 通气障碍：肺间质与肺泡水肿、肺泡表面活性物质减少、肺泡上皮增生和纤维化。 （二）急性肺损伤致呼吸衰竭的机制 肺泡毛细血管膜损伤 炎症肺水肿肺不张支气管痉挛肺血管收缩微血栓肺内分流弥散障碍死腔样通气低氧血症ARDS 呼吸衰竭致病因子早期过度通气，往往是型呼衰；严重者因广泛的肺部病变，肺总通气量降低，为型呼衰。1、肺顺应性降低，弹性阻力增高，呼吸肌做 功增加，耗能增多，患者呼吸费力。2