病理生理学第十三章

第第 十十 三三 章章 呼呼 吸吸 衰衰 竭竭 呼 吸 是 吸 入 外 界 气 体 与 血 液 之 间 进 行 气 体 交 换 的 过 程 。 通 过 呼 吸 摄 入 氧 和 排 出 二 氧 化 碳 ， 维 持 血 液 气 体 分 压 于 正 常 范 围 内 。 气 体 交 换 过 程 分 为 通 气 、 弥 散 、 灌 流 和 呼 吸 调 控4 个 功 能 部 分 。 通 气 是 指 空 气 从 外 界 进 入 体 内 ， 在 气 管 支 气 管 系 统 内 分 布 到 气 体 交 换 单 位 即 肺 泡 。 弥 散 包 括O2和C O2经 肺 泡 毛 细 血 管 膜 在 肺 泡 腔 和 肺 毛 细 血 管 之 间 运 动 。 灌 流 是 指 肺 动 脉 的 混 合 静 脉 血 经 肺 循 环 分 布 到 肺 泡 毛 细 血 管 ， 再 回 到 肺 静 脉 的 过 程 。 呼 吸 调 控 即 通 气 调 节 ， 通 常 与 代 谢 需 要 的 变 化 一 致 。 呼 吸 衰 竭 的 概 念 在 海 平 地 区 静 息 时 吸 入 空 气 的 条 件 下 ， 由 于 呼 吸 功 能 障 碍 致 动 脉 血 氧 分 压 （PaO2）下 降 低 于6 0 m m H g （8.0 kPa） ， 或 伴 有 动 脉 血 二 氧 化 碳 分 压（PaCO2）升 高 超 过5 0 m m H g (6.7 kPa)， 同 时 有 呼 吸 困 难 表 现 者 ， 称 为 呼 吸 衰 竭(respiratory failure)。 我 们 将 从 轻 到 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 。 本 章 阐 述 呼 吸 衰 竭 的 分 类 、 原 因 、 发 病 机 制 、 机 能 代 谢 变 化 ， 并 专 门 介 绍 急 性 呼 吸 衰 竭 的 一 个 例 子 557 急 性 呼 吸 窘 迫 综 合 征 。 第第 一一 节节 呼呼 吸吸 衰衰 竭竭 的的 分分 类类 从 不 同 角 度 出 发 ， 可 将 呼 吸 衰 竭 分 成 各 种 类 型 。 一一 、 急急 性性 和和 慢慢 性性 根 据 发 生 的 速 度 分 为 急 性 和 慢 性 呼 吸 衰 竭 。 急 性 呼 吸 衰 竭 可 在 数 分 钟 到 数 日 内 发 生 ， 常 出 现 明 显 症 状 。 见 于 呼 吸 中 枢 病 变 、 呼 吸 道 阻 塞 和 肺 的 急 性 病 变 。 慢 性 呼 吸 衰 竭 的 发 展 历 时 数 月 到 数 年 ， 在 代 偿 功 能 不 足 时 出 现 呼 吸 衰 竭 的 各 种 表 现 。 最 典 型 的 是 慢 性 阻 塞 性 肺 疾 患 。 二二 、 通通 气气 性性 和和 换换 气气 性性 根 据 发 生 机 理 ， 将 呼 吸 衰 竭 分 为 通 气 性 和 换 气 性 两 类 。 通 气 性 呼 吸 衰 竭 是 因 肺 的 舒 缩 受 限 或 气 道 阻 力 增 加 所 引 起 ； 换 气 性 呼 吸 衰 竭 多 因 肺 内 分 流 、 通 气 与 血 流 比 例 失 调 和 气 体 弥 散 障 碍 所 引 起 。 三三 、 低低 氧氧 血血 症症 型型 和和 低低 氧氧 血血 症症 伴伴 高高 碳碳 酸酸 血血 症症 型型 低 氧 血 症 型 又 称 型 呼 吸 衰 竭 ， 患 者 仅 有 低 氧 血 症 ，P a C O2正 常 或 降 低 。 低 氧 血 症 同 时 伴 有 高 碳 酸 血 症 又 称 为 型 呼 吸 衰 竭 。 四 、 中 枢 性 和 外 周 性 558 根 据 病 变 部 位 可 分 为 中 枢 性 和 外 周 性 呼 吸 衰 竭 。 中 枢 性 因 颅 内 炎 症 、 肿 瘤 或 药 物 、 毒 物 影 响 中 枢 ， 致 通 气 不 足 。 外 周 性 呼 吸 衰 竭 乃 因 呼 吸 器 官 本 身 如 支 气 管 、 肺 、 胸 壁 或 胸 膜 病 变 引 起 。 第第 二二 节节 呼呼 吸吸 衰衰 竭竭 的的 原原 因因 和和 发发 病病 机机 理理 外 呼 吸 包 括 通 气 和 换 气 两 个 基 本 环 节 。 各 种 病 因 都 是 通 过 通 气 功 能 障 碍 或 换 气 功 能 障 碍 而 引 起 呼 吸 衰 竭 的 。 一 、 通 气 障 碍 通 气 是 肺 泡 与 外 界 环 境 进 行 气 体 交 换 的 过 程 。 吸 气 时 呼 吸 肌 收 缩 使 胸 廓 和 肺 扩 张 ， 克 服 阻 力 造 成 负 压 ， 使 空 气 从 体 外 559 图 13-1 呼吸衰竭的原因 进 入 肺 泡 腔 。 正 常 人 在 静 息 状 态 下 每 分 钟 肺 泡 通 气 量 为 4 6 升 ， 运 动 时 可 高 达7 0 L / m i n 以 上 。 通 气 功 能 障 碍 时 肺 泡 通 气 不 足 ， 可 引 起 呼 吸 衰 竭 。 通 气 功 能 障 碍 可 分 两 类 ： (一 )限 制 性 通 气 不 足(restrictive hypoventilation) 胸 廓 和 肺 的 扩 张 和 回 缩 受 限 制 所 引 起 的 通 气 不 足 ， 称 为 限 制 性 通 气 不 足 ， 其 特 征 为 肺 容 量 和 肺 活 量 都 减 少 。 正 常 肺 的 扩 张 和 回 缩 有 赖 于 呼 吸 中 枢 的 兴 奋 性 、 呼 吸 肌 的 收 缩 力 、 胸 廓 的 完 整 性 以 及 胸 廓 和 肺 的 弹 性 阻 力 。 这 些 环 节 之 一 受 损 即 引 起 限 制 性 通 气 不 足 。 见 于 ： 1 呼 吸 中 枢 受 损 或 抑 制 常 见 的 原 因 有 ： 颅 内 感 染 如 化 脓 性 脑 膜 炎 、 流 行 性 乙 型 脑 炎 等 侵 犯 呼 吸 中 枢 ； 颅 内 压 升 高 脑 外 伤 、 脑 出 血 、 脑 水 肿 或 颅 内 肿 瘤 压 迫 脑 干 呼 吸 中 枢 ； 镇 静 药 、 安 眠 药 或 麻 醉 药 过 量 。 2 呼 吸 肌 功 能 障 碍 重 症 肌 无 力 、 脊 髓 灰 质 560 炎 、 严 重 低 钾 血 症 和 有 机 磷 中 毒 等 可 引 起 呼 吸 肌 收 缩 力 减 弱 。 颈 部 或 高 位 胸 部 脊 髓 损 伤 可 因 呼 吸 肌 麻 痹 而 立 即 引 起 呼 吸 衰 竭 。 3 胸 廓 和 胸 膜 疾 患 脊 柱 严 重 畸 形 、 肋 骨 骨 折 、 胸 腔 积 液 、 气 胸 和 胸 膜 增 厚 等 ， 引 起 胸 廓 运 动 受 限 制 或 胸 膜 腔 负 压 消 失 ， 使 肺 的 扩 张 受 限 制 。 4 肺 实 质 病 变 肺 炎 、 肺 水 肿 、 肺 淤 血 、 肺 纤 维 化 （ 矽 肺 、 肺 结 核 ） 等 肺 实 质 病 变 使 肺 组 织 变 硬 ， 弹 性 阻 力 增 加 ， 肺 顺 应 性 降 低 ， 影 响 肺 泡 舒 张 和 回 缩 。 上 述 情 况 是 否 发 生 呼 吸 衰 竭 决 定 于 其 范 围 和 严 重 程 度 。 肺 泡 表 面 活 性 物 质 减 少 引 起 肺 泡 萎 陷 ， 也 限 制 肺 泡 通 气 。 正 常 时 肺 泡 、 肺 泡 管 和 呼 吸 性 细 支 气 管 表 面 被 复 有 一 层 肺 泡 表 面 活 性 物 质 ， 能 降 低 肺 泡 表 面 张 力 ， 降 低 肺 泡 回 缩 力 ， 防 止 肺 泡 萎 陷 ， 维 持 肺 泡 大 小 均 匀 性 和 稳 定 性 ； 并 阻 止 肺 泡 表 面 张 力 增 加 所 引 起 的 血 管 内 液 体 渗 出 。 表 面 活 性 物 质 是 肺 泡 型 上 皮 细 胞 合 成 和 分 泌 的 磷 脂 和 蛋 白 的 复 合 物 。 肺 的 循 环 障 碍 、 长 时 间 吸 入 高 浓 度 氧 、 脂 肪 栓 塞 等 都 可 损 害 肺 泡 型 上 皮 细 胞 ， 使 肺 泡 表 面 活 性 物 质 产 生 减 少 。 一 些 早 产 儿 肺 泡 型 上 561 皮 细 胞 未 发 育 完 全 ， 致 使 表 面 活 性 物 质 分 泌 不 足 ， 引 起 新 生 儿 呼 吸 窘 迫 综 合 征 。 肺 泡 内 渗 出 液 和 血 中 的 磷 脂 酶 、 蛋 白 水 解 酶 可 使 肺 泡 表 面 活 性 物 质 分 解 ； 人 工 呼 吸 潮 气 量 过 大 也 可 使 其 破 坏 。 肺 泡 表 面 活 性 物 质 产 生 减 少 或 破 坏 增 多 都 使 肺 泡 的 表 面 张 力 增 加 而 降 低 肺 顺 应 性 ， 使 肺 泡 不 易 扩 张 甚 至 萎 陷 ， 发 生 限 制 性 通 气 不 足 。 由 呼 吸 中 枢 抑 制 或 呼 吸 肌 麻 痹 引 起 的 通 气 不 足 是 全 肺 性 均 匀 一 致 的 ， 是 单 纯 性 的 通 气 不 足 。 由 肺 病 变 引 起 的 常 是 局 部 性 不 均 匀 的 ， 除 有 通 气 不 足 外 ， 还 有 通 气 血 流 分 布 不 均 和 气 体 弥 散 障 碍 。 ( 二 ) 阻 塞 性 通 气 不 足(obstructive hypoventilation） 气 道 狭 窄 或 阻 塞 所 引 起 的 肺 泡 通 气 不 足 称 为 阻 塞 性 通 气 不 足 。 气 道 阻 力 是 气 体 流 动 时 ， 气 体 分 子 之 间 、 气 流 与 呼 吸 道 内 壁 之 间 发 生 摩 擦 而 形 成 的 阻 力 。 气 道 阻 力 是 通 气 过 程 中 主 要 的 非 弹 性 阻 力 ， 正 常 约 为 每 秒 1 3 c m H2O / L 。 呼 气 时 略 高 于 吸 气 时 。 其 中8 0 % 以 上 发 生 于 直 径 在2 m m 以 上 的 气 道 ， 直 径 5 0 0 m m H g ， 表 示 是 由V / Q 比 值 所 引 起 ， 改 善 通 气 不 良 肺 图 13-3 肺泡通气和血流比例失调 569 泡 的 供 氧 可 使 血 液 充 分 氧 合 。 5 0 0 m m H g 提 示 主 要 存 在 肺 内 解 剖 分 流 ， 大 量 静 脉 血 不 能 接 触 含 高 浓 度 氧 的 肺 泡 而 径 直 进 入 动 脉 血( 图1 3 - 4 ) 。 呼 吸 衰 竭 的 发 生 中 ， 上 述 各 因 素 单 独 起 作 用 的 很 少 ， 往 往 是 综 合 起 作 用 。 但 各 个 具 体 疾 病 各 有 其 主 要 的 发 病 机 制 ， 须 作 具 体 分 析 。 图 13-4 解剖分流和功能性分流吸入纯氧后 PaO2的变化 570 第 三 节呼呼 吸吸 衰衰 竭竭 时时 的的 机机 能能 代代 谢谢 改改 变变 呼 吸 衰 竭 时 机 体 各 系 统 的 机 能 都 受 影 响 ， 其 主 要 的 共 同 机 制 是 低 氧 血 症 和 高 碳 酸 血 症 。 一一 、 血血 液液 气气 体体 的的 变变 化化 ( 一 ) 低 氧 血 症 P a O2正 常 范 围 为1 0 . 7 1 3 . 3 k P a ( 8 0 1 0 0 m m H g ) ， 低 于1 0 . 7 k P a ( 8 0 m m H g ) 即 为 低 氧 血 症 。 通 气 和 换 气 障 碍 的 结 果 都 是P a O2降 低 ， 其 中 以 肺 泡 通 气 不 足 ，V / Q 失 调 和 肺 内 分 流 量 增 加 最 为 重 要 。 低 氧 血 症 由P a O2可 判 断 。 此 外 还 可 计 算 肺 泡- 动 脉 氧 分 压 差（alveolar-arterial oxygen gradient, A-aDO2）, 它 是 判 断 有 无 换 气 障 碍 的 有 用 指 标 。 正 常 人 为 1 2 k P a ( 815mmHg) , 随 年 龄 递 增 ， 但 不 超 过 2 . 7 k P a ( 20mmHg) 。 通 气 障 碍 时 肺 泡 氧 分 压 (PAO2) 降 低 ，P a O2也 随 之 降 低 ，A - a D O2仍 正 常 。 弥 散 障 碍 、 通 气 血 流 异 常 和 肺 内 分 流 时 ， 因 气 体 交 换 发 生 障 碍 ， 致 使A - a D O2增 大 。 （ 二 ） 高 碳 酸 血 症 肺 泡 通 气 不 足 引 起 ， 根 据 肺 泡 气 方 程 式 ； 0 . 8 6 3 V C O2 PAC O2 = VA 571 即 在C O2产 生 量 （V C O2） 不 变 时 ， PAC O2与 肺 泡 通 气 量（ VA） 成 反 比 ，C O2通 过 肺 泡 膜 弥 散 快 ，PAC O2基 本 上 与P a C O2相 等 ， 所 以P a C O2是 判 断 肺 泡 通 气 状 况 的 良 好 指 标 。 肺 泡 通 气 量 不 足 以 充 分 排 出 同 时 产 生 的C O2， P a C O2 即 升 高 。 通 气 血 流 比 例 失 调 及 肺 内 右- 左 分 流 引 起P a C O2升 高 的 情 况 不 常 见 ， 因 为 当P a C O2 趋 向 增 高 时 ， 会 刺 激 外 周 和 中 枢 化 学 感 受 器 使 通 气 增 强 ， C O2从 正 常 和 病 变 较 轻 的 肺 泡 排 出 增 多 ， 使 P a C O2不 致 升 高 。 肺 泡 内O2和C O2分 压 有 一 定 关 系 ， 如 肺 泡 气 体 公 式 所 示 ： PAO2= P i O2 PAC O2/ R 若 吸 入 气 氧 分 压（PiO2）为1 5 0 m m H g ， 当 通 气 量 降 低 一 半 ，PAC O2从 正 常 的4 0 m m H g 增 高 至 8 0 m m H g ， 在 呼 吸 商 （R ） 为0 . 8 时 ， 依 上 式 计 算 ， PAO2即 从1 0 0 m m H g 降 至5 0 m m H g 。 反 映 在 动 脉 血 内 即P a C O2上 升 ， 二 者 呈 一 定 比 例 加 重 。 见 于 呼 吸 中 枢 病 变 ， 呼 吸 肌 麻 痹 以 及 上 呼 吸 道 阻 塞 所 引 起 的 呼 吸 衰 竭 ， 这 些 情 况 下 全 肺 呈 均 匀 一 致 的 肺 泡 通 气 不 足 。 在 肺 实 质 病 变 时 ， 因 肺 泡 、 间 质 、 血 管 或 外 周 小 气 道 的 病 变 并 非 均 匀 一 致 ， 不 仅 有 肺 泡 通 气 不 足 ， 而 且 还 572 有 通 气 血 流 比 例 失 调 ， 使 通 气 不 足 所 引 起 的 高 碳 酸 血 症 在 通 气 尚 正 常 的 肺 泡 得 到 部分 代 偿 ， 因 此 P a C O2虽 仍 然 增 高 ， 但 小 于P a O2下 降 的 程 度 ， 与 低 氧 血 症 不 呈 固 定 的 比 例 关 系 。 ( 三 ) P a C O2正 常 或 低 碳 酸 血 症 型 呼 吸 衰 竭 表 现 为 单 纯 的 低 氧 血 症 ， P a C O2并 不 高 ， 而 是 正 常 甚 至 降 低 。 见 于 肺 泡 通 气 血 流 比 例 失 调 、 弥 散 障 碍 和 肺 内 动 静 脉 分 流 等 换 气 障 碍 的 情 况 。 这 是 因 为 ： 1 部 分 肺 泡 通 气 过 度 致 代 偿 性 排 出C O2 过 多 引 起 换 气 障 碍 的 肺 病 变 往 往 不 是 全 肺 均 匀 一 致 。 炎 症 、 水 肿 等 病 变 兴 奋 肺 泡 壁 牵 张 感 受 器 或 肺 毛 细 血 管 旁J 感 受 器 ， 反 射 性 地 引 起 呼 吸 浅 快 。 低 氧 血 症 刺 激 颈 动 脉 体 化 学 感 受 器 反 射 性 地 增 强 通 气 。 这 些 反 射 引 起 呼 吸 兴 奋 ， 使C O2从 尚 正 常 的 肺 泡 排 出 增 多 ， 抵 消 病 变 肺 组 织 血 中 的P C O2增 高 ， 结 果P a C O2正 常 甚 至 降 低 。 2 C O2的 特 性 C O2通 过 肺 泡 膜 的 弥 散 能 力 很 强 ， 约 为O2的2 0 倍 ， 只 要PAC O2不 增 高 ， 多 可 充 分 排 出 ， 甚 至 排 出 过 度 。 此 外 ， 当P a C O2 在4 0 6 0 m m H g 时 ， 血 液C O2解 离 曲 线 近 似 直 线 573 （ 图1 3 - 5 ）。 在 代 偿 性 过 度 通 气 的 肺 泡 ， 随 着 C O2排 出 ，P a C O2降 低 ，血 液C O2含 量 也 就 相 应 减 少 ， 可 代 偿 通 气 不 足 的 肺泡 所 造 成 的C O2潴 留 。 而 氧 解 离 曲 线 的 特 点 则 与 此 不 同 。 当P O2 为1 0 0 m m H g 时 ， 血 氧 饱 和 度 已 达9 5 9 8 % ， 代 偿 通 气 的 肺 泡 内P O2即 使 提 高 ， 流 经 的 血 液 氧 饱 和 度 和 氧 含 量 增 加 也 极 其 有 限 ， 不 能 抵 消 病 变 部 位 所 造 成 的 低 氧 血 症 。 如 上 所 述 ， 换 气 功 能 障 碍 引 起 的 呼 吸 衰 竭 一 般 不 伴 有 高 碳 酸 血 症 ， 但 若 病 变 范 围 过 大 ， 残 存 正 常 的 肺 泡 太 少 无 法 代 偿 ， 也 会 出 现P a C O2增 高 。 图 13-5 CO2解离曲线 574 二二 、 酸酸 碱碱 平平 衡衡 紊紊 乱乱 呼 吸 衰 竭 时 的 酸 碱 平 衡 紊 乱 最 为 复 杂 ， 表 现 多 样 。 常 见 的 有 呼 吸 性 酸 、 碱 中 毒 及 合 并 代 谢 性 酸 、 碱 中 毒 。 （ 一 ） 呼 吸 性 酸 中 毒 型 呼 吸 衰 竭 的 主 要 肺 功 能 变 化 是 肺 泡 通 气 量 不 足 ， 血 中C O2潴 留 ， 使P a C O2升 高 ， 引 起 呼 吸 性 酸 中 毒 。 应 用 呼 吸 兴 奋 剂 和 支 气 管 扩 张 药 物 后 提 高 肺 泡 通 气 量 ， 可 使 呼 吸 性 酸 中 毒 减 轻 。 （ 二 ） 呼 吸 性 碱 中 毒 型 呼 吸 衰 竭 的 主 要 变 化 是 肺 实 质 病 变 所 致 的 低 氧 血 症 。 此 时 发 生 的 过 度 通 气 引 起 低 碳 酸 血 症 ， 造 成 呼 吸 性 碱 中 毒 。 若 用 人 工 呼 吸 机 潮 气 量 过 大 ， 也 可 引 起 呼 吸 性 碱 中 毒 。 （ 三 ） 代 谢 性 酸 中 毒 各 种 类 型 的 呼 吸 衰 竭 都 有 低 氧 血 症 ， 组 织 缺 氧 ， 乳 酸 产 生 增 加 。 进 食 少 时 ， 因 饥 饿 还 可 有 酮 体 生 成 增 多 ， 因 此 代 谢 性 酸 中 毒 在 呼 吸 衰 竭 时 甚 为 常 见 。 由 于 乳 酸 和 酮 体 增 多 ， 阴 离 子 隙 增 大 。 （ 四 ） 代 谢 性 碱 中 毒 慢 性 阻 塞 肺 疾 患 病 人 使 用 排 钾 利 尿 剂 和 肾 上 腺 皮 质 激 素 等 可 引 起 代 谢 性 碱 中 毒 。 型 呼 吸 衰 竭 若 因 创 伤 、 大 手 术 等 引 起 ， 由 应 激 反 575 应 引 起 的 肾 上 腺 皮 质 激 素 大 量 分 泌 也 可 引 起 代 谢 性 碱 中 毒 。 呼 吸 衰 竭 的 病 人 视 病 情 和 治 疗 措 施 不 同 而 可 表 现 为 上 述 酸 碱 紊 乱 的 混 合 型 。 三三 、 呼呼 吸吸 系系 统统 变变 化化 呼 吸 衰 竭 病 人 因 原 发 病 不 同 ， 而 有 各 种 形 式 的 呼 吸 机 能 的 改 变 ， 表 现 为 ： （ 一 ）呼 吸 型 式 的 改 变 即 呼 吸 频 率 、 深 度 和 节 律 的 改 变 。 通 常 有 以 下 几 种 型 式 ： 1 浅 快 呼 吸 见 于 限 制 性 通 气 不 足 。 由 肺 内 炎 症 和 水 肿 刺 激 牵 张 感 受 器 反 射 引 起 ， 胸 腔 积 液 和 气 胸 限 制 肺 的 活 动 ， 也 引 起 浅 快 呼 吸 。 2 . 浅 慢 呼 吸 见 于 呼 吸 中 枢 抑 制 。 3 . 深 慢 呼 吸 见 于 上 呼 吸 道 狭 窄 和 塞 。 4 . 呼 气 时 间 延 长 多 发 生 于 慢 性 阻 塞 性 肺 疾 患 。 由 于 外 周 小 气 道 在 呼 气 时 发 生 动 态 压 缩 ， 呼 气 比 吸 气 更 为 困 难 ， 呼 气 时 间 延 长 。 5 . 周 期 性 呼 吸 为 呼 吸 衰 竭 严 重 时 的 表 现 ， 因 呼 吸 中 枢 兴 奋 性 降 低 所 引 起 。 呼 吸 运 动 和 呼 吸 暂 停 呈 周 期 性 的 变 化 ， 最 常 见 的 是 潮 式（Cheyne-Stokes）呼 吸 576 （ 图 1 3 - 6 ）。 潮 式 呼 吸 多 发 生 于 严 重 缺 氧 、 心 力 衰 竭 、 尿 毒 症 以 及 呼 吸 中 枢 受 损 或 抑 制 时 。 其 发 生 机 理 ， 一 般 认 为 是 由 于 呼 吸 中 枢 兴 奋 性 降 低 ， 血 中C O2浓 度 不 足 以 引 起 中 枢 兴 奋 ， 于 是 发 生 呼 吸 暂 停 ； 呼 吸 暂 停 期 间 ， 血 中P C O2逐 渐 升 高 ， 达 到 足 以 兴 奋 呼 吸 中 枢 的 程 度 时 ， 则 又 出 现 呼 吸 。 呼 吸 运 动 恢 复 后 ，P a C O2逐 渐 下 降 ， 又 出 现 呼 吸 暂 停 。 如 此 反 复 交 替 ， 表 现 为 潮 式 呼 吸 。 （ 二 ）呼 吸 困 难 外 周 性 呼 吸 衰 竭 多 有 代 偿 性 的 呼 吸 运 动 加 强 。 病 人 感 到 呼 吸 费 力 ， 喘 不 过 气 ； 客 观 上 也 有 呼 吸 困 难 的 表 现 。 这 可 能 是 由 于 呼 吸 中 枢 兴 奋 ， 呼 吸 肌 过 度 用 力 和 肺 通 气 量 增 加 而 产 生 的 。 呼 吸 肌 做 功 增 加 ， 使 氧 耗 增 多 ， 更 加 重 缺 氧 ； 同 时 呼 吸 肌 更 易 疲 劳 ， 使 缺 氧 和 呼 吸 困 难 加 重 。 （ 三 ）呼 吸 中 枢 的 兴 奋 性 改 变 图 13-6 潮式呼吸 577 高 碳 酸 血 症 患 者P a C O2升 高 ， 作 用 于 延 髓 腹 侧 表 面 中 枢 化 学 感 受 器 ， 使 呼吸 中 枢 兴 奋 ， 呼 吸 加 深 加 快 ；但 随 着P a C O2进 一 步 升高 ， 中 枢 化 学 感 受 器 渐 趋 抑 制 ，对C O2的 敏 感 性 降 低 。 此 时 主 要 靠 低 氧 血 症 对 外 周 化 学感 受 器 的 刺 激 来 维 持 呼 吸 中 枢 的 兴 奋 性 ，P a O2低 于8 k P a ( 6 0 m m H g ) 启 动 此 反 应 。 如 果 给 病 人吸 入 高 浓 度 氧 ， 消 除 了 缺 氧 对 呼 吸 的 兴 奋 作 用 ， 使 呼 吸进 一 步 抑 制 ， 通 气 量 更 加 减 少 而 加 重 C O2潴 留 。 四 、 循 环 系 统 变 化 缺 氧 和 高 碳 酸 血 症 起 初 可 通 过 交 感- 肾 上 腺 系 统 兴 奋 引 起 心 跳 加 强 加 快 、 血 压 升 高 和 全 身 血 液 再 分 配 等 代 偿 性 反 应 。 但 发 生 急 骤 而 严 重 时 ， 则 代 偿 不 完 全 。 心 肌 缺 氧 ， 能 量 产 生 不 足 ， 致 收 缩 力 减 弱 ； 心 血 管 运 动 中 枢 抑 制 也 减 弱 心 血 管 反 应 ， 可 使 血 压 下 降 。 有 时 还 发 生 心 率 不 齐 。 呼 吸 衰 竭 常 伴 有 肺 动 脉 压 升 高 ， 尤 其 是 慢 性 阻 塞 性 肺 疾 患 所 引 起 的 更 为 重 要 。 这 是 因 为 ： 肺 泡 P O2低 或 再 伴 有 高 碳 酸 血 症 和 酸 中 毒 ， 引 起 肺 小 动 脉 收 缩 ； 肺 气 肿 使 肺 泡 壁 毛 细 血 管 受 压 或 萎 缩 ， 肺 纤 维 化 578 时 肺 小 血 管 也 受 累 ， 管 壁 狭 窄 ， 阻 力 增 加 ； 慢 性 缺 氧 使 红 细 胞 生 成 增 多 ，血 液 粘 滞 性 增 高 ， 也 增 加肺 血 管 阻 力 。 肺 血 管 阻 力增 加 使 肺 动 脉 压 升 高 ， 长 久 可 使 右 心 肥 大 ， 成 为 慢 性 肺 源 性 心 脏 病 。 右 心 负 担 过 重失 代 偿 时 发 生 右 心 衰 竭 。 五 、 中 枢 神 经 系 统 变 化 中 枢 神 经 系 统 对 缺 氧 很 敏 感 。 当P a O2降 至8 k P a ( 6 0 m m H g ) 时 ， 可 出 现 智 力 和 视 力 轻 度 减 退 ； 降 到5 . 3 6 . 7 k P a ( 4 0 5 0 m m H g ) 以 下 ， 就 会 引 起 一 系 列 精 神 神 经 症 状 。P a O2低 于2 . 7 k P a ( 2 0 m m H g ) 时 ， 几 分 钟 就 可 造 成 神 经 细 胞 的 不 可 逆 损 害 。 C O2潴 留 使P a C O2超 过1 0 . 7 k P a ( 8 0 m m H g ) 时 可 引 起 头 痛 、 头 晕 、 烦 躁 不 安 、 呼 吸 抑 制 、 嗜 睡 、 抽 搐 以 至 昏 迷 。 慢 性 呼 吸 衰 竭 时 出 现 的 中 枢 神 经 机 能 障 碍 称 为 肺 性 脑 病（pulmonary encephalopathy） 。 早 期 表 现 为 神 情 淡 漠 、 失 眠 、 头 痛 、 记 忆 力 减 退 ， 继 之 出 现 烦 躁 、 谵 妄 、 定 向 障 碍 、 嗜 睡 、 抽 搐 乃 至 昏 迷 。 开 始 是 功 能 性 改 变 ， 晚 期 则 有 脑 水 肿 、 出 血 等 形 态 学 变 化 。 其 发 生 机 制 仍 未 完 全 明 了 ， 一 般 认 为 是 低 氧 血 症 、 高 碳 酸 血 症 和 酸 碱 平 衡 紊 乱 综 合 579 作 用 的 结 果 ， 引 起 下 列 改 变 。 （ 一 ）脑 血 管 扩 张 C O2可 直 接 扩 张 脑 血 管 ， 增 加 脑 血 流 量 。P a C O2升 高1 0 m m H g ， 脑 血 流 量 可 增 加5 0 % 。 脑 血 管 过 度 扩 张 可 引 起 脑 水 肿 和 颅 内 压 升 高 。 （ 二 ）脑 脊 液p H 降 低 脑 脊 液 的 缓 冲 能 力 比 血 液 为 低 。P C O2比 动 脉 血 内 高8 m m H g 左 右 ， H C O3 - 与 血 中 相 似 ， 故 脑 脊 液 的p H 较 血 中 为 低 （7 . 3 3 7 . 4 0 ）。 脑 脊 液 内 的 缓 冲 盐 只 有 H C O3 - ， 故p H 改 变 完 全 决 定 于P C O2与H C O3 - 的 比 例 。 血 中P C O2升 高 时 ，C O2容 易 通 过 血 脑 屏 障 进 入 脑 脊 液 ， 而H C O3 - 和H + 则 很 缓 慢 ， 致 使 脑 脊 液p H 下 降 更 甚 ， 引 起 神 经 细 胞 功 能 障 碍 以 至 结 构 改 变 （ 图1 3 - 7 ）。 （ 三 ）神 经 细 胞 能 量 供 应 不 足 缺 氧 使 神 经 细 胞A T P 产 生 减 少 ， 细 胞 膜 钠 泵 功 能 障 碍, 引 起 神 经 细 胞 内 水 肿 和 钠 积 聚 。 这 些 情 况 在 缺 氧 章 已 详 述 。 虽 然 肺 性 脑 病 一 般 认 为 是 综 合 作 用 的 结 果 ， 但 许 多 人 仍 重 视 高 碳 酸 血 症 的 作 用 。 发 生 肺 性 580 脑 病 的 患 者P a C O2都 在6 0 m m H g 以 上 ，P a C O2 达8 0 m m H g 时 ， 大 多 数 患 者 都 发 生 肺 性 脑 病 。 因 此 一 些 人 将 肺 性 脑 病 称 为C O2麻 醉 。 六 、 胃 肠 道 改 变 图 13-7 PaCO2和 pH 在肺性脑病发生中的作用 581 慢 性 呼 吸 衰 竭 晚 期 可 发 生 消 化 道 出 血 ， 胃 肠 粘 膜 广 泛 充 血 糜 烂 ， 这 可 能 是 由 于 缺 氧 和 高 碳 酸 血 症 引 起 皮 肤 和 内 脏 小 血 管 收 缩 ， 微 循 环障 碍 或 发 生 播 散 性 血 管 内 凝血 有 关 。 有 的 病 人 可 因 消 化 道 大 量 出 血 而 死 亡 。 慢 性 呼 吸 衰 竭 时 ， 由 于 长 期 低 氧 血 症 、 高 碳 酸 血 症 和 酸 中 毒 的 作 用 ， 影 响 全 身 许 多 系 统 器 官 的 功 能 。 除 上 述 各 系 统 的 功 能 障 碍 外 ， 还 可 出 现 肾 功 能 衰 竭 、 弥 漫 性 血 管 内 凝 血 以 及 肝 功 能 障 碍 。 第第 四四 节节 防防 治治 原原 则则 一 、防防 治治 原原 发发 病病 和和 诱诱 因因， 打 断 发 展 到 呼 吸 衰 竭 的 中 间 环 节 。 保 持 呼 吸 道 通 畅 。 二二 、 吸吸 氧氧 P a O2在5 0 m m H g 以 上 不 致 危 及 生 命 ， 在 5 0 m m H g 以 下 将 损 害 组 织 细 胞 。 只 有 低 氧 血 症 而 无C O2 潴 留 的 患 者 ， 可 吸 入 较 高 浓 度 的 氧 ， 使P a C O2 升 至6 0 m m H g 以 上 。 但 也 不 宜 长 时 间 吸 入 高 浓 度 氧 ， 以 免 发 生 氧 中 毒 。 对 于 慢 性 型 呼 吸 衰 竭 患 者 ， 给 氧 的 原 则 是 持 续 低 浓 度 低 流 量 。 即 氧 浓 度 为2 4 % 3 0 % , 流 量 为 582 1 2 L / m i n , 使P a C O2维 持 在5 0 6 0 m m H g 。 这 是 因 为 ： 1 严 重 低 氧 血 症 时P a O2位 于 氧 解 离 曲 线 的 陡 峭 部 ， 稍 提 高P a O2， 氧 饱 和 度 就 有 较 大 的 增 加 。 P a O2在5 0 5 5 m m H g 时 血 氧 饱 和 度 已 达8 0 8 5 % 。 此 时 的 氧 含 量 足 以 维 持 有 氧 代 谢 。 2 慢 性 通 气 衰 竭 的 患 者 ， 中 枢 化 学 感 受 器 对C O2 的 敏 感 性 降 低 ， 呼 吸 中 枢 的 兴 奋 主 要 靠 低 氧 血 症 对 颈 动 脉 体 化 学 感 受 器 的 刺 激 来 维 持 。P a O2在 6 0 m m H g 以 上 则 不 能 使 之 兴 奋 ， 所 以 要 控 制 给 氧 量 ， 保 持 一 定 的 缺 氧 状 态 ， 以 维 持 呼 吸 中 枢 的 兴 奋 性 。 给 高 浓 度 氧 将 使 呼 吸 中 枢 抑 制 加 深 ， 通 气 量 减 少 ， 加 重C O2潴 留 ， 诱 发 肺 性 脑 病 。 三 、正正 确确 判判 断断 酸酸 碱碱 平平 衡衡 状状 况况， 同 时 还 要 注 意 检 查 心 、 脑 、 肾 和 胃 肠 道 功 能 以 及 凝 血 系 统 状 况 ， 防 治 各 器 官 的 并 发 症 。 第第 五五 节节 急急 性性 呼呼 吸吸 窘窘 迫迫 综综 合合 征征 一一 、 概概 念念 583 急 性 呼 吸 窘 迫 综 合 征 是 指 原 无 心 肺 疾 病 ， 在 各 种 因 素 作 用 下 ， 发 生 急 性 肺 泡 毛细 血 管 膜 损 伤 而 引 起 的 呼 吸功 能 不 全 。 表 现 为 在 原始 病因 作 用 后 数 小 时 到 数 日 之 内 ，相 继 出 现 呼 吸 困 难 ， 持 续 性 通 气 过 度 ， 进 行 性 低 氧 血 症 ，病 程 为 数 天 到 数 周 ， 时 间 稍 长 可 发 生 肺 纤 维 化 。A R D S 的 死 亡 率 甚 高 。 达 4 0 % 7 0 % 。 以 往 曾 有 多 种 名 称 如“ 休 克 肺”、“ 创 伤 后 肺 功 能 衰 竭” 和 “ 湿 肺”、“ 充 血 性 肺 不 张” 等 。 由 于 临 床 表 现 和 病 理 检 查 与 新 生 儿 呼 吸 窘 迫 综 合 征 十 分 类 似 ，1 9 6 7 年Ashbaugh 建 议 称 为 成 人 呼 吸 窘 迫 综 合 征 （adult respiratory distress syndrome, ARDS） ， 后 被 广 泛 采 用 。 1 9 9 2 年 美 欧A R D S 讨 论 会 上 改 名 为 急 性 呼 吸 窘 迫 综 合 征（acute respiratory distress syndrome） ， 缩 写 仍 为 A R D S 。 将 发 展 为A R D S 的 由 轻 到 重 的 全 过 程 称 为 急 性 肺 损 伤 ，A R D S 是 急 性 肺 损 伤 发 展 的 严 重 阶 段 。 左 心 衰 竭 引 起 的肺 水 肿 不 属 于 急 性 肺 损 伤 。 二二 、 原原 因因 引 起A R D S 的 原 因 可 分 直 接 和 间 接 两 大 类 。 直 接 原 因 胃 内 容 物 吸 入 肺 内 ， 肺 挫 伤 、 淹 溺 、 584 烟 雾 或 毒 物 吸 入 性 损 伤 和 弥 漫 性 肺 炎 等 。 致 病 因 素 由 气 道 进 入 ， 直 接 损 伤 肺 泡 毛 细血 管 膜 。 间 接 原 因 通 过 细 胞 或 体 液 机 制 ， 经 循 环 而 引 起 肺 泡 毛 细 血 管 膜 病 变 。 常 发 生 在 脓 毒 症 、 多 发 伤 、 大 手 术 、 氧 中 毒 （ 吸 入 氧 浓 度 在6 0 % 以 上2 4 4 8 h 或 吸 入 纯 氧1 2 2 4 h 即 可 发 生 氧 中 毒 ）、 急 性 胰 腺 炎 、 长 骨 骨 折 和 弥 漫 性 血 管 内 凝 血 等 情 况 。 有 时 也 可 发 生 血 液 透 析 和 体 外 循 环 。 以 上 情 况 被 认 为 是 发 生 A R D S 的 高 危 因 素（high risk factors） 。 三三 、 发发 病病 机机 理理 A R D S 的 发 病 机 理 尚 未 最 终 阐 明 。 各 种 不 同 的 病 因 能 引 起 共 同 的 病 理 生 理 和 临 床 改 变 ， 提 示 不 同 的 损 害 通 过 共 同 的 途 径 造 成 肺 损 伤 。 现 在 认 为 A R D S 病 理 改 变 的 中 心 环 节 是 急 性 肺 泡 毛 细 血 管 膜 损 伤 。 间 接 因 素 经 血 液 循 环 首 先 影 响 毛 细 血 管 内 皮 一 侧 ， 直 接 因 素 经 气 道 进 入 首 先 损 伤 肺 泡 上 皮 。 不 论 首 先 损 伤 哪 一 部 位 ， 最 后 都 影 响 到 整 个 肺 泡- 毛 细 血 管 膜 。 肺 泡 毛 细 血 管 膜 受 损 机 理 的 机 理 是 近2 0 年 来A R D S 研 究 的 焦 点 ， 并 取 得 了 长 足 进 展 。 现 认 为 这 是 全 身 性 炎 症 反 应 失 控 在 肺 部 的 表 现 。 创 伤 、 感 染 使 585 中 性 粒 细 胞 和 单 核 巨 噬 细 胞 （ 包 括 肺 泡 巨 噬 细 胞 ） 等 吞 噬 细 胞 激 活 ， 释 放 大 量 炎 症介 质 诱 发 肺 部 的 炎 症 反 应 。同 时 体 内 还 产 生 抗 炎 物质 ，损 伤 机 体 免 疫 功 能 ， 两 方 面共 同 作 用 使 炎 症 反 应 失 控 。 与 肺 泡 毛 细 血 管 膜 损 伤 有 关的 炎 症 反 应 有 下 列 几 类 。 （ 一 ） 补 体 系 统 和 凝 血 纤 溶 系 统 激 活 全 身 性 感 染 、 严 重 创 伤 等 情 况 下 有 全 身 性 的 补 体 系 统 激 活 ， 产 生C 5 a 等 活 化 补 体 。 它 使 循 环 中 的 中 性 粒 细 胞 互 相 聚 集 成 为 白 细 胞 栓 子 ， 随 血 流 嵌 塞 在 各 器 官 尤 其 是 肺 的 小 血 管 内 ； 还 促 使 它 们 粘 附 于 血 管 内 皮 ， 并 经 小 血 管 壁 游 出 至 肺 间 质 和 肺 泡 腔 内 。 聚 集 和 粘 附 的 中 性 粒 细 胞 处 在 激 活 状 态 ， 释 放 出 氧 自 由 基 、 蛋 白 酶 和 花 生 四 烯 酸 代 谢 产 物 等 ， 引 起 急 性 肺 损 伤 。 A R D S 病 人 尸 检 常 可 见 肺 内 有 微 血 栓 。D I C 病 人 发 生A R D S 较 多 。 微 血 栓 的 来 源 可 能 是 凝 血 途 径 被 激 活 或 血 小 板 聚 集 之 故 。 微 血 栓 中 血 小 板 释 放 出 的5 - 羟 色 胺 可 使 细 支 气 管 收 缩 。 血 栓 中 纤 维 蛋 白 降 解 产 物 可 能 引 起 肺 微 血 管 通 透 性 增 高 。 血 小 板 也 能 释 出 血 栓 素 等 ， 参 与 肺 损 害 的 发 生 。 ( 二 )细 胞 因 子 释 放 激 活 的 吞 噬 细 胞 释 586 放T N F 、 I L - 1 、 I L - 6 、 I L - 8 等 ， 一 些A R D S 病 人 和 实 验 动 物 的 血 浆 和 支气 管 肺 泡 灌 洗 液 中 ， 这 些 细胞 因 子 的 水 平 升 高 。 细胞 因子 通 过 与 其 受 体 结 合 ， 作 用于 吞 噬 细 胞 、 血 管 内 皮 细 胞 和 血 小 板 ， 进 一 步 诱 导 炎 症介 质 的 合 成 和 释 放 ， 扩 大 了 炎 症 反 应 。 用T N F 单 抗 、I L - 1 受 体 拮 抗 剂 阻 断T N F 、 I L - 1 的 作用 ， 可 防 止 肺 和 其 他 器 官 损 伤 ， 提 示 这 些 细 胞 因 子 在A R D S 发 生 中 起 重 要 作 用 。 （ 三 ） 粘 附 蛋 白 的 作 用 T N F 、 I L - 1 等 可 刺 激 中 性 粒 细 胞 和 血 管 内 皮 细 胞 产 生 多 种 粘 附 蛋 白 ， 使 中 性 粒 细 胞 粘 附 在 血 管 内 皮 细 胞 表 面 ， 并 在 趋 化 因 子 作 用 下 向 肺 间 质 和 肺 泡 内 浸 润 。 中 性 粒 细 胞 激 活 产 生 氧 自 由 基 ， 释 放 溶 酶 体 酶 等 内 容 物 ， 损 伤 邻 近 细 胞 。 肺 毛 细 血 管 内 皮 细 胞 损 伤 使 肺 泡 上 皮 屏 障 破 坏 ， 使 间 质 内 积 聚 的 液 体 进 入 肺 泡 。 正 常 情 况 下 肺 间 质 压 若 增 高 ， 肺 泡 型 上 皮 细 胞 可 进 行 主 动 的 离 子 转 运 清 除 肺 泡 内 液 体 ， 产 生 肺 泡 表 面 活 性 物 质 来 稳 定 肺 泡 表 面 张 力 ； 肺 泡 上 皮 受 损 使 这 些 防 御 代 偿 作 用 丧 失 而 发 生 肺 水 肿 。 四四 、 肺肺 的的 形形 态态 和和 机机 能能 变变 化化 各 种 原 因 引 起 的A R D S 都 有 类 似 的 形 态 和 机 能 587 改 变 。 ( 一 )形 态 改 变 大 体 观 肺 有 充 血 、 出 血 、 重 量 增 加 ， 似 肝 样 。 湿 而 硬 ， 因 此 有“ 创 伤 性 湿 肺” 之 称 。 镜 检 有 间 质 和 肺 泡 水 肿 。 肺 小 血 管 扩 张 充 血 ， 可 有 白 细 胞 聚 集 物 和 微 血 栓 形 成 。 有 散 在 的 片 状 肺 不 张 。 肺 的 病 变 呈 不 均 匀 分 布 。 在 骨 折 和 软 组 织 损 伤 的 患 者 ， 可 能 并 发 脂 肪 栓 塞 。 渗 到 肺 泡 内 的 血 浆 蛋 白 久 后 可 干 缩 成 层 ， 复 盖 于 肺 泡 内 表 面 ， 称 为 透 明 膜 。（ 图 1 3 - 8 ）。 若 患 者 存 活 ， 肺 内 炎 症 病 变 可 消 散 恢 复 ， 肺 泡 型 上 皮 细 胞 增 生 ， 修 复 上 皮 屏 障 。 一 些 患 者 可 发 生 肺 图 13-8 ARDS 的病理改变 588 泡 壁 纤 维 化 。 ( 二 ) 机 能 改 变 主 要 是 换 气 功 能 障 碍 ， 通 气 功 能 也 有 损 害 。 1 肺 内 分 流 增 加 肺 内 充 满 渗 出 物 或 肺 泡 完 全 不 张 的 区 域 ， 血 流 经 过 时 不 能 氧 合 ； 血 管 内 有 脂 肪 栓 塞 和 微 血 栓 的 部 位 ， 肺 循 环 阻 力 增 加 ， 致 肺 动 静 脉 吻 合 支 开 放 ； 这 些 情 况 造 成 肺 内 解 剖 分 流 增 加 ， 使 未 经 氧 合 的 静 脉 血 直 接 注 入 动 脉 血 内 ， 静 脉