第八版病理生理学--第十四章-肺功能不全

第十四章肺功能不全PulmonaryInsufficiencyInternalRespirationExternalRespirationGasTransport.呼吸衰竭(RespiratoryFailure)•外呼吸功能严重障碍导致PaO2↓，伴有或不伴有PaCO2↑的病理过程。诊断标准：PaO260mmHg(8kPa)orPaCO250mmHg(6.67kPa)RFI=PaO2/FiO2≤300呼吸功能不全(respiratoryinsufficiency).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.第一节病因和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.限制性通气不足阻塞性通气不足肺通气功能障碍.呼吸中枢抑制运动神经受损呼吸肌无力弹性阻力增加胸壁损伤气道狭窄或阻塞发病环节一、肺通气功能障碍.原因机制（一）限制性通气不足顺应性↓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不能收缩呼吸动力↓胸廓及胸膜疾患限制性通气障碍肺组织变硬胸腔积液和气胸压迫肺.（二）阻塞性通气不足•呼吸道阻塞或狭窄，气道阻力增加。气道阻力(正常人平静呼吸)：80%:直径2mm气管20%:直径2mm气管病因：气管痉挛、肿胀、纤维化、渗出物、异物、肿瘤、气道内外压力改变.气道阻塞:–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).中央性气道阻塞•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.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肺泡通气不足时的血气变化:PaO2↓,PaCO2↑PaCO2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）R=PACO2×VA(PiO2–PAO2)×VARPACO2PAO2=PiO2–.肺泡通气障碍时PaO2和PaCO2与呼吸商R的关系PaO2(kPa)12608404481220单纯通气障碍R=0.8PaO280100正常范围分流PaCO2（HHmg）PaCO2(kPa)最低可耐受值PO2.PaCO2是反映总肺泡通气量变化的最佳指标。如VCO2不变，PaCO2与VA成反比。PaCO2=PACO2=VA0.863XVCO2.解剖分流增加通气血流比例失调弥散障碍肺换气功能障碍.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•肺泡膜面积减少•肺泡膜厚度增加•弥散时间缩短肺泡红细胞毛细血管血浆.•肺泡膜面积减少–成人肺泡膜总面积80m2，平静呼吸35～40m2–肺实变、肺不张、肺叶切除等（减少面积50%）弥散障碍的原因.•肺泡膜厚度增加肺泡膜薄部1μm，肺泡腔到红细胞膜5μm肺水肿、肺纤维化、肺泡透明膜形成弥散距离增宽，减慢弥散速度•弥散时间缩短肺泡膜病变＋心输出量增加和肺血流加快.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13.310.78.05.32.7000.250.500.75.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）.血液O2与CO2解离曲线020406080100mmHg2.675.338.0010.713.3kPaPvCO297.5%HbO2PaCO270%HbO2PvO2PaO2PCO2和PO2CO2和O2含量（md/dl）604020.（二）肺泡通气与血流比例失调•通气血流比值(Ventilation/perfusionratio,VA/Q)，平均为4/5=0.8•通气血流比值范围0.6~3.0L/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(functionalshunt)静脉血掺杂(venousadmixture)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严重不足，但血流量未相应减少，显著降低，以致流经该部分肺泡的静脉血未经充分氧合便掺入动脉血中，称静脉血掺杂(venousadmixture)，因类似动－静脉短路，故又称功能性分流(functionalshunt)。VA/Q.•功能性分流见于慢性阻塞性肺疾病、肺纤维化、肺水肿等•正常成人功能性分流约占肺血流量3%•慢性阻塞性肺疾病占30%～50%，→肺换气(-)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NNNN病肺健肺全肺.2.部分肺泡血流不足•肺动脉栓塞、肺动脉炎症、肺毛细血管床大量破坏等可使流经该部分肺泡的血液量减少，而通气相对良好，VA/Q比可显著大于正常，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(deadspacelikeventilation)。•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/QPaO2动脉血氧含量CaO2PaCO2动脉血CO2含量CaCO2NNNN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.失调的血气变化•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VA/Q.（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(anatomic/trueshunt)，而发生呼衰。.原因与发病机制小结1.通气障碍通常引起Ⅱ型呼衰2.换气障碍通常引起Ⅰ型呼衰3.临床上常为多种机制参与，如休克肺包括限制性和阻塞性2种类型。由弥散障碍、通气/血流比例失调、解剖分流增加引起。.急性呼吸窘迫综合征（ARDS）•急性肺损伤（acutelunginjury，ALI，肺泡-毛细血管膜损伤）引起的呼吸衰竭。原因：①化学性因素：吸入毒气、烟雾、胃内容物②物理性因素：放射性损伤，广泛的肺挫伤③生物因素：冠状病毒④全身性病理过程：严重感染、败血症、休克、大面积烧伤⑤某些治疗措施所致：体外循环，血液透析.ALI形成机制：肺泡-毛细血管膜损伤①致病因子对肺泡膜的直接损伤作用②激活的白细胞、巨噬细胞和血小板的间接损伤作用③大量中性粒细胞黏附、聚集、释放④肺血管内微血栓形成进一步引起肺损伤.ALI引起呼衰的机制：①渗透性肺水肿，肺弥散功能障碍②肺泡表面活性物质↓顺应性↓形成肺不张③水肿液阻塞、支气管痉挛导致肺内分流↑④肺内DIC形成及炎性介质引起的肺血管收缩可导致死腔样通气↑V/Q失调(ARDS致呼衰的主要发病机制）.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.第二节呼吸衰竭时主要功能代谢变化•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.1.酸碱平衡及电解质紊乱2.呼吸系统变化3.循环系统变化4.中枢神经系统变化5.肾功能变化6.胃肠变化.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•代谢性碱中毒人工呼吸机过快排出大量二氧化碳.•呼吸性酸中毒–Ⅱ型呼吸衰竭（CO2潴留）–血清K+浓度升高–血清氯浓度降低•呼吸性碱中毒Ⅰ型呼衰病人伴过度通气，血钾降低、血氯增高.CO2CO2H2OH2CO3H＋HCO3-＋Hb(O2)-HHb(O2)HCO3-Cl-RBC＋H＋K＋K＋Cl-.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↓30mmHg直接抑制呼吸中枢PaCO2↑50mmHg直接兴奋呼吸中枢PaCO2↑80mmHg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(1～2L/min)、持续给氧。使PaO2上升不超过50～60mmHg。.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：1.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.2.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3.代偿性红细胞增多症→血液粘度增高4.肺血管床的大量破坏→肺动脉高压5.缺氧、酸中毒降低心肌舒缩功能6.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•PaO2≤60mmHg智力和视力轻度减退•PaO2≤40～50mmHg神经精神症状•PaO2≤20mmHg神经细胞不可逆损害•PaCO2≥80mmHg定向障碍、肌肉震颤、嗜睡、木僵、昏迷等（CO2麻醉）.肺性脑病(pulmonaryencephalopathy)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2.酸中毒和缺氧对脑细胞的作用•γ-氨基丁酸生成增多→中枢抑制•脑内磷酯酶活性增强→溶酶体水解酶释放→神经细胞损伤.5.肾或胃肠功能变化•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。•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。.呼吸衰竭的防治原则•防治原发病•吸氧以提高PaO2•对Ⅱ型呼吸衰竭，改善肺通气降低PaCO2–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.【学习要求】掌握呼吸功能不全，阻塞性通气不足，限制性通气不足，功能性分流，死腔样通气和真性分流的概念掌握呼吸功能不全的病因及其发生机制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础.呼吸衰竭发病环节