呼吸衰竭生理机制.ppt

急性呼吸衰竭和相关呼吸生理,大纲,正常人的呼吸过程 急性呼吸衰竭时功能障碍机制 机械通气能做什么 自主呼吸和机械通气,HOW TO BREATH ?,解剖,以喉为界分为上呼吸道和下呼吸道 气管长度1013cm，口径1825mm 小气道 2mm 肺泡：是呼吸气体进行交换的场所 呼吸肌肉,呼吸道,呼吸道的主要功能 气体通道 加温加湿 清洁过滤 防御性反射 其他：发声、嗅觉等,小气道,1、管壁菲薄，炎症易波及气道全层及其周围组织 2、管腔纤细、易因分泌物或者渗出物等因素而阻塞 3、纤毛减少或消失，微生物、尘埃等易沉积在黏膜上，导致黏膜损伤 4、总横截面积非常大，使气道阻力显著减少，小气道阻力 仅占整个气道阻力的20%，有利于吸入气体在肺内的均匀分布。 5、软骨缺如，在神经体液作用下，通过平滑肌舒缩改变口径。,肺 脏,肺实质 支气管树 肺泡 肺间质 结缔组织 血管 神经等,呼吸肌肉,主要吸气肌 膈肌 肋间外肌 主要呼气肌 肋间内肌 腹肌 辅助呼吸肌,什么是呼吸？,机体与外界进行气体交换的过程 外呼吸 内呼吸 就是将氧（O2）发送到代谢活跃的阻止,以利用能量，并把这些组织中的CO2清除,肺通气,吸气 呼吸肌主动收缩 胸廓扩张 胸内负压增加 肺扩张 肺容积 增加 肺内压下降 与大气压产生压力梯度 气体进入肺泡 呼气 膈肌、肋间肌松弛 胸廓弹性回缩 胸内负压减少 肺回缩 肺容量减小 肺内压升高 与大气压产生压力梯度 气体排 出,呼吸运动过程,吸气 主动过程 呼气 被动过程,肺通气的动力,直接动力 肺泡与外界环境之间的压差 原动力 呼吸肌节律性收缩和舒张 吸气运动：胸式呼吸 腹式呼吸,最常见的关键词,容量 volume 压力 pressure 阻力 resistance 顺应性 compliance,容量,潮气量（Vt） 平静呼吸时每次吸入或呼出的气量 一般500600ml 潮气量=解剖无效腔量+肺泡通气量 临床设置810ml/Kg Vi Ve 呼吸道和肺泡的加温 肺总量（TLC）=VC+RV 最大深吸气后肺内总含气量 一般为5.0L 肺活量（VC） 最大吸气后能呼出的最大气量 25003500ml,容量,功能残气量（FRC） 功能： 稳定肺泡内的气体分压，减少呼吸间歇时对肺内气体交换的影响 防止呼气末期肺泡完全陷闭（动静脉分流） FRC增加说明肺泡扩张，FRC减少说明肺泡陷闭 功能残气量取决于肺的弹性回缩力、气道阻力、呼气时间 增加PEEP，可以增加FRC,压力,与之相关的压力： 胸内压 正常功能残气位 -5cmH2O 肺泡内压 取决于胸膜腔内压和肺弹性回缩压差 气道压 跨肺压：肺收缩/扩张的直接动力 跨胸壁压 跨胸压：机械通气时的总驱动压 跨气道压 气道峰压 平台压 平均气道压,肺内压和胸腔内压,肺内压 肺泡内的压力 胸腔内压 胸膜腔内的压力,生理学第七版,胸腔内负压的作用,保持肺处于扩张状态 使肺跟随胸廓的运动而张缩 促进血液及淋巴液的回流,阻力 顺应性,气道阻力,弹性阻力+PEEPi,肺通气的阻力,肺通气阻力,弹性阻力 静态阻力，2/3,非弹性阻力 动态阻力，1/3,肺弹性阻力,胸廓弹性阻力,黏性阻力,惯性阻力,肺黏性阻力,气道黏性阻力,胸廓黏性阻力,肺惯性阻力,气道惯性阻力,胸廓惯性阻力,肺通气总阻力=肺弹性阻力+胸廓弹性阻力+气道阻力,弹性阻力,弹性 弹性物质在外力作用下变形时，对抗变形和弹性回位的倾向 平静呼吸时，约占总阻力的2/3 吸气时的阻力，呼气时的动力,弹性阻力影响因素,1、肺泡表面张力 II型肺泡上皮细胞 肺泡表面活性物质 2、肺弹性回缩力 肺的弹性成分主要存在于肺间质,非弹性阻力,黏性阻力与惯性阻力 以气道黏性阻力为主（80%90%） 平静呼吸时，约占总阻力的1/3,非弹性阻力,黏性阻力 气体分子之间、气体分子与气道壁之间的摩擦力以及呼吸时组织发生相对位移时的摩擦阻力 气道阻力、肺组织黏性阻力、胸廓黏性阻力 惯性阻力 气流在发动、变速、换向时由于气流与组织的惯性所产生的阻止运动的因素,影响气道阻力的因素,气流形态 气道管径 气道长度 气体的粘性与密度 肺容积 身材与年龄,气道阻力与肺容积的关系,气道阻力,层流 阻力来源于气体之间的相互摩擦 Raw8l/(r4),湍流 阻力来源于气体之间以及气体与气道壁之间的相互摩擦 Rawvl*摩擦因子/ 42r5,层流示意图,湍流示意图,气体分子之间、气体分子与气道壁之间的摩擦力,气道阻力的分布,整个气道阻力50%在鼻和口腔，25%位于声门，15%位于气管、支气管，,MV时影响气道阻力的因素,气道阻力增加 与人工气道有关 管腔狭小，扭曲，贴壁，痰痂形成 与气道有关 气道痉挛，分泌物增加,气道陷闭,顺应性,物体的易扩张性，指单位压力改变所引起的容积改变 计算公式 CV/P 弹性阻力的倒数 静态顺应性：气流阻断后所测得的顺应性 动态顺应性：未阻断气流所测得的顺应性,影响顺应性的因素,弹性阻力增加（顺应性降低） 肺水肿，实变，纤维化，肺不张 气胸、胸腔积液 脊柱侧弯或其他胸壁畸形 肥胖、腹胀 动态肺充气,呼吸运动的调节,1、中枢性调节 2、神经反射性调节 肺牵张反射 呼吸肌本体感受性反射 3、化学性调节,什么是急性呼吸衰竭？,呼吸衰竭定义： 是指各种原因引起的肺通气和（或）肺换气功能严重障碍，以致在静息状态下亦不能维持足够的气体交换，导致低氧血症，伴或不伴高碳酸血症，进而引起一系列病理生理改变和相应临床表现的综合征。 急性呼吸衰竭（acute respriatory failure）是在呼吸系统功能失常，引起的气体交换异常可能危及生命时发生的。,急性呼吸衰竭病因,低氧和高碳酸的临床表现,低氧血症的发生机制,1、吸入气中氧分压下降 2、呼吸不足 3、氧耗增加 4、V/Q失调 5、分流 6、弥散功能障碍,呼吸功耗增加,1、气道阻力增加 2、呼吸系统顺应性降低 3、内源性PEEP 4、分钟通气量增大 可由正常的5%增加到2550%,氧耗量（ml/min）,V/Q不匹配及分流增加的常见原因,-上述疾病是造成难治性低氧的最主要原因,n n n,肺实质与肺间质疾患：肺炎，ILD，ARDS， 肺血管疾患：肺栓塞，血管炎，肿瘤，畸形， 心脏疾病：大面积心梗，CPE ，,肺换气的形式为弥散 影响弥散的因素： 气体分压差 氧疗的基础 呼气末肺泡容积（FRC）、弥散面积和距离 通气/血流（V/Q） 气体的分子量和溶解度,通气功能障碍,通气的效率性,死腔（dead space）通气：未进行气体交换的气体,总的分钟通气量= 肺泡通气量 + 死腔通气量,分钟通气量、肺泡通气量和死腔量,分钟通气量等于潮气量乘以呼吸频率 例：病人 f 12次/分，VT 600ml，VD 200ml 计算肺泡通气量VA,.,VA= VE VD=（600-200）12=4800（ml/min）,.,.,.,例：,在上述通气条件下测得PaCO2 40 mmHg 2小时后出现 f 增加至24次/分，但总分钟通气量无变化 复查血气示： PaCO2 72 mmHg ？ 肺泡通气量的减小,VA= VE VD= 7200-20024= 2400（ml/min）,.,.,.,死腔通气,生理死腔量 解剖死腔 肺泡死腔量,反映通气效率的指标,死腔量与潮气量的比值：VD/VT 正常值：0.20.4,肺泡通气的有效性PaCO2,肺泡通气公式,（VCO2：CO2产生量）,0.863,高碳酸血症的发生机制,VA=（VT-VD）*RR CO2生成增多 肺泡通气量减小 死腔量增大,ARDS患者肺组织通气血流比,ARDS患者出现氧合障碍的原因,肺毛细血管内皮的损伤， 通透性增加,型肺泡上皮细胞损伤， 表面活性物质缺失,肺泡水肿 肺泡萎缩,透明膜的形成，氧弥散障碍 通气血流比例失调 微肺不张 肺内分流 肺顺应性 功能残气量,呼吸窘迫 难治性低氧血症,广泛肺损伤和微循环障碍,气道阻塞患者出现氧合障碍,通气障碍 动态过度充气 死腔增大 氧合障碍 V/Q失调 弥散面积的减少,机械通气的作用,一种脏器功能支持手段 支持对象：通气和/或氧合功能障碍的患者 支持器械：呼吸机（ventilator） 支持目标：恢复有效通气并改善氧合 支持目的：是为治疗原发病争取时间,机械通气改善氧合,减少氧耗：降低呼吸功 提高吸氧浓度(FiO2) 提高呼气末正压(PEEP) 增加吸气压力/VT 延长吸气时间(TI) 肺泡复张（RM）,患者，男，29岁，因“发热3天，进行性喘息加重1天”入院。 入院诊断为急性呼吸窘迫综合征（ARDS） 入院后第2天因氧合障碍给予气管插管，转入ICU 转入时查体：T 38 ，P 120次/分，BP 130/90mmHg，RR 40次/分，双肺大量的湿罗音。 模式PSV，参数：PS 14 cmH2O，PEEP 8 cmH2O，FiO2 100%，血气分析示pH 7.50，PaCO2 30 mmHg，PaO2 56 mmHg, HCO3 24 mmol/L。 因患者肺部感染难以控制，间断出现发热，最高体温为39，呼吸频率波动于4050次/分，VT 波动于450500ml 有创通气治疗10天后患者出现CO2潴留（ pH 7.30，PaCO2 60 mmHg ），CO2潴留的可能原因？,病例分析,此患者出现CO2潴留的原因,氧耗量的增加 发热 肺部感染 肺顺应性的降低 肺泡通气量的降低 死腔量的增加？,ARDS晚期肺大泡的出现,男，73岁，因“咳嗽、咳黄白色痰9天， 喘憋伴咯血痰6天，加重8小时“入院 16：45pm情况：,n n n,T38.1，P127，BP 179/93，RR30，烦 躁，大汗，双肺可闻及粗大湿罗音 SIMV+PSV，VT 450，f10，PS 16， PEEP6，FiO2 100 VT548ml,MV14.2L,n,ABG：pH7.36，PaCO2 37，PaO2 57,11-12-2PM,处理策略,n n n n,咪唑安定镇静 静推吗啡10mg，降温 SIMV+PSV：VT430，f16，PS16，PEEP12，FiO2 1.0 17:15pm：PSV+PEEP，PS10，PEEP12，FiO2 0.8,处理后情况 17:45pm,n n,BP123/55，HR96，RR12 患者镇静，呼吸形式正常， 双肺湿罗音逐渐减少，呼吸 音清晰,n,ABG：pH7.31，PaCO2 40， PaO2 79， FiO2 0.8,11-12-7PM,自主呼吸和机