呼吸功能不全

男性，45岁。农民。因畏寒、发热9天，咳嗽6天，气促1天入院。患者发病前经常到郊外割草。查体:T39℃,P92次/min,R36次/min,BP105/70mmHg，呼吸急促，口唇甲床发绀。皮肤充血，散在皮疹。右大腿内侧可见0.5cm×0.8cm黑色焦痂。右腹股沟淋巴结肿大。双下肺闻及湿音，HR92次/min，律齐、无杂音。PaO242mmHg,PaCO238mmHg。胸片：双肺纹理模糊，双中下肺可见斑片状阴影。病例1临床诊断：恙虫病并发急性呼吸衰竭患者，男，50岁。因咳嗽、头痛，自服安乃近一片（0.25g）后，出现气喘、呼吸困难一小时而急诊入院。查体：T36℃，P166次/分，R35次/分，BP280/150mmHg。神志不清，谵语，烦躁不安，口唇、面、上胸部及四肢末梢重度发绀，张口呼吸、喘憋，三凹征明显，大汗淋漓，四肢厥冷，双侧瞳孔等大等圆，直径约3.5mm，对光反应迟钝。听诊双肺布满哮鸣音，心率166次/分，律齐，心音有力。急查血WBC18.9×109/L，RBC5.5×1012/L，PLT262×109/L。病例2全民动员抗击非典肺功能不全

Pulmonaryinsufficiency

病理与病理生理学教研室李志超WhatisPulmonaryinsufficiency？Step1肺换气Gasexchange外呼吸Externalrespiration肺通气VentilationRespirationCO2O2

【呼吸功能不全,RespiratoryInsufficiency

】

在影响外呼吸功能的疾病发展过程中，当呼吸负荷加重时，PaO2↓或伴有PaCO2↑，并出现相应的体征与症状。【呼吸衰竭,RespiratoryFailure】

机体在静息时吸入空气的条件下，由于外呼吸功能严重障碍致PaO2<60mmHg，或伴有PaCO2>50mmHg，同时有呼吸困难表现。Concept【呼吸衰竭,respiratoryfailure】

机体在静息时吸入空气的条件下，由于外呼吸功能严重障碍致PaO2<60mmHg，或伴有PaCO2>50mmHg，同时有呼吸困难表现。Q1：呼衰的标准制定的依据是什么？Concept氧解离曲线PaO2<60mmHg60mmHg

PaCO2>50mmHg二氧化碳解离曲线Q：登山运动员，PaO2<60mmHg，呼衰？呼吸衰竭指数（RespiratoryFailureIndex，RFI）

RFI=PaO2/FiO2

正常值约500mmHg,呼衰时RFI≤300mmHg氧浓度Q2：当氧浓度不为21%时，怎么判断呼衰？Classification按发病机制和血气变化换气功能障碍型（低氧血症型,Ⅰ型呼衰）按病变部位：中枢性、外周性PaO2↓通气功能障碍型（高碳酸血症型,Ⅱ型呼衰）按发病急缓：急性、慢性PaO2↓+PaCO2↑HowdoesPulmonaryinsufficiencyhappen？Step2中枢神经系统病变呼吸肌功能障碍肺部病变气道阻力增加胸部和胸膜病变肺血管病变Etiology肺换气功能障碍弥散障碍通气与血流比失调解剖分流增加肺通气功能障碍阻塞性通气不足限制性通气不足外呼吸功能障碍Pathogenesis（气道-肺泡）（肺泡-血管）一、肺通气功能障碍Ventilatorydisorder阻塞性通气不足限制性通气不足肺通气动力肺通气阻力NS调控呼吸肌的呼吸运动肺弹性阻力胸廓弹性阻力气道阻力肺通气功能障碍（一）限制性通气不足【restrictivehypoventilation】吸气时肺泡的扩张受限引起的肺泡通气不足。呼吸中枢抑制呼吸肌收缩↓呼吸肌活动障碍肺通气动力↓顺应性↓胸廓及胸膜疾患肺通气阻力↑外力作用下弹性组织的可扩张性胸廓顺应性↓胸廓畸形胸膜纤维化肺顺应性↓③肺泡表面活性物质（surfactant）减少

-成分：二棕榈酰卵磷脂

-来源：肺泡II型上皮细胞

-作用：降低表面张力②弹性阻力增加①肺总容积减少③肺泡表面活性物质减少

—合成分泌减少

—消耗破坏过多大肺泡小肺泡Laplacelaw：P=2T/rPressureinalveoliSurfacetensionRadius胸腔积液和气胸压迫肺肺通气阻力↑呼吸肌活动障碍（动力↓）压迫肺顺应性↓限制性通气不足（阻力↑）（二）阻塞性通气不足【obstructivehypoventilation】呼吸道阻塞或狭窄，气道阻力增加引起的通气障碍。肺通气功能障碍

Ventilatorydisorder层流与湍流的气道阻力湍流：层流：泊肃叶定律：R=8ηL/πr4R≈8ηL/πr5泊肃叶定律:

R=8ηL/πr4气道阻力80%—大气道20%—直径<2mm的小气道气道阻力外周性：直径小于2mm的小气道阻塞中央性：气管分叉处以上的气道阻塞外周性气道阻塞中央性可变型胸外阻塞可变型胸内阻塞固定型上气道阻塞大气压气管内压胸内压正常上气道压力呼气吸气大气压大气压>气道内压大气压<气道内压吸气性呼吸困难（1）可变型胸外阻塞吸气性呼吸困难的临床表现胸骨上窝、锁骨上窝和肋间隙明显凹陷，称之为三凹征。呼气吸气胸内压气道内压>胸内压气道内压<胸内压（2）可变型胸内阻塞呼气性呼吸困难呼气吸气（3）固定型上气道阻塞呼气、吸气均受限机制：①呼气时小气道狭窄加重外周性气道阻塞20203030正常肺气肿等压点等压点20201010机制:②呼气时等压点移向小气道呼气性呼吸困难气道阻塞内忧外

患，呼吸

困难

血气变化：

PaO2↓+PaCO2↑——Ⅱ型呼衰

(1)气体进出均受阻

(2)克服阻力，呼吸肌做功增强，氧耗↑、CO2↑机制：阻力升，动力降，气道-肺泡通气少肺通气功能障碍

VentilatorydisorderPAO2=PiO2－PACO2/RPaCO2=PACO2=0.863×VCO2/VA肺换气功能Gasexchange弥散速度取决于：呼吸膜两侧气体压力差呼吸膜面积和厚度气体弥散能力血液和肺泡接触时间

呼吸膜面积减少，肺泡膜厚度增加或弥散时间缩短所引起的气体交换障碍。二、【弥散障碍，diffusionimpairment】

机制：①肺泡膜面积减少

成人肺泡膜总面积80m2,平静呼吸35～40m2减少面积>50%②呼吸膜厚度增加

—呼吸膜薄部<1μm

—弥散距离增宽，减慢弥散速度

③血液与肺泡接触时间过短血液流经时间弥散时间正常0.75s0.25s面积↓距离↑0.75s0.6s+体力负荷↑0.5s0.6s弥散障碍时的血气变化:I型呼衰：PaO2↓原因：①呼吸代偿性增强②弥散速度的差异③需代偿值的差异（三）通气血流比失调(Ventilationperfusionimbalance)

正常VA/Q=0.8

部分肺泡通气不足—VA/Q↓静脉血掺杂(venousadmixture)，功能性分流(functionalshunt)部分肺泡血流不足—VA/Q↑无效腔样通气（deadspacelikeventilation）生理无效腔：占潮气量30%疾病时无效腔：高达60%～70%失调的血气变化:I型呼衰：PaO2↓，PaCO2

正常、降低或升高VA/QVA/Q正常VA/Q增大VA/Q减小（四）解剖分流增多解剖分流(anatomic/trueshunt)

正常功能性分流无效腔样通气解剖分流增加PaO2↓PaO2↓PaCO2↑肺通气功能障碍肺换气功能障碍弥散障碍通气与血流比失调解剖分流增加阻塞性通气不足限制性通气不足入肺难，弥散少，匹配差，分流多，小结呼吸衰竭阻力升，动力降，气道肺泡通气少呼吸功能不全

RespiratoryInsufficiency病理与病理生理学教研室李志超WhatisRespiratoryFailure？Step1HowdoesRespiratoryFailurehappen？Step2WhatareimpactsofRespiratoryFailure？Step3

PaO2

＜60mmHg

compensation

＜30mmHgdisturbancesPaCO2

＞50mmHg

compensation

＞80mmHgdisturbances代偿损伤呼衰对机体的影响呼吸系统循环系统酸碱平衡紊乱中枢神经系统组织细胞肾功能变化胃肠道变化Ⅱ型呼吸衰竭（高碳酸血症）呼吸性酸中毒呼吸衰竭必有，乳酸等酸性代谢产物增多代谢性酸中毒呼吸性碱中毒Ⅰ型呼衰，过度通气，CO2排出过多，PaCO2↓酸碱平衡紊乱代谢性碱中毒人工呼吸机过快排出大量CO2，血浆中碳酸浓度迅速纠正，体内代偿性增加的HCO3-来不及排出CO2CO2H2OH2CO3H＋HCO3-＋Hb(O2)-HHb(O2)HCO3-RBC＋混合型酸碱平衡紊乱

I型呼衰呼酸+代酸Ⅱ型呼衰呼碱+代酸呼吸系统变化

PaO2↓<60mmHg反射性兴奋呼吸中枢

PaO2↓<30mmHg直接抑制呼吸中枢

PaCO2↑>50mmHg兴奋呼吸中枢

PaCO2↑>80mmHg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）。抑制呼吸中枢PaO2<30mmHg限制性通气障碍—呼吸变浅变快阻塞性通气障碍—吸气或呼气性呼吸困难呼吸节律变化缺氧交感神经兴奋↑心率↑心收缩力↑呼吸↑静脉回流↑代谢产物↑心、脑血管扩张循环系统变化

肺血管收缩肺血管重塑肺动脉高压右心后负荷↑心衰肺毛细血管床减少肺源性心脏病（pulmonaryheartdisease）缺氧、酸中毒心肌收缩性↓心肌结构损伤缺氧血液粘滞度增高外周阻力增大心脏后负荷增高心衰用力呼气胸内压降低心脏舒张受限心脏收缩负荷增加胸内压升高用力吸气PaO2≤60mmHg症状较轻PaO2≤20mmHg神经细胞不可逆损害PaCO2≥80mmHg头痛，CO2麻醉中枢神经系统变化

肺性脑病（pulmonaryencephalopathy）

由慢性呼吸衰竭引起的脑功能障碍。发病机制：酸中毒和缺氧对脑的影响

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→通透性增高脑脊液pH值降低缺氧、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。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。肾或胃肠功能变化弥漫性的呼吸膜损伤ARDS病因

由冠状病毒引起的严重急性呼吸综合征(severeacuterespiratorysyndrome,SARS)，其病理过程就是ARDS。正常ARDS胸部X光片AcuteonsetBilateralinfiltratesonchestradiographPulmonaryarterywedgepressure<18mmHgifPaO2:FiO2<300mmHg(40kPa)acutelunginjury(ALI)ifPaO2:FiO2<200mmHg(26.7kPa)acuterespiratorydistresssyndrome(ARDS)ARDSischaracterizedby:ARDSpatientsusuallypresentwithshortnessofbreath,tachypneaandoccasionallywithconfusionresultingfromlowoxygenlevels.ARDScanoccurwithin24to48hoursofaninjury(trauma,burns,aspiration,massivebloodtransfusion,drug/alcoholabuse)oranacuteillness(infectiouspneumonia,sepsis,acutepancreatitis).SignsandsymptomsThepathologymostcommonlyassociatedwithARDSisdiffusealveolardamage(DAD).DADischaracterizedbyadiffuseinflammationoflungparenchyma.Initialreleaseofcytokinesandotherinflammatorymediators,secretedbylocalepithelialandendothelialcells.PathophysiologyTypicalhistologicalpresentationinvolvesdiffusealveolardamageandhyalinemembraneformationinalveolarwalls.肺水肿肺不张微血栓形成肺血管收缩弥散障碍肺内分流无效腔样通气低氧血症致病因子肺泡-毛细血管膜损伤、炎症通气障碍ARDS引起呼衰发病机制FourmaincriteriaforARDS:HypoxiaChestX-Ray:BilateraldiffuseinfiltratesofthelungsNocardiovascularlesionPFratioislesserthan200(PF=PaO2/FiO2)HSP启动子NF-κBP65ASODNI-κBNF-κBNF-κB炎性因子油酸LPS肺损伤