第十五章肺功能不全.doc

疆 医 科 大 学 教 案 首 页 编号：14课程名称病理生理学专 业预防医学专业层次本科主讲老师玛依努尔.伊米尔山计划时数4班级2009级班专业技术职 称病理生理学副教授编写时间2011.4章节名称第十五章 肺功能不全使用时间2011.6教学目的与 要 求教学目的：临床上许多疾病可以引起通气和换气功能障碍，近而可发生呼吸功能不全。通过本章学习呼吸功能不全的病因发病学，为临床防治呼吸功能不全打下基础。教学要求：1掌握呼吸功能不全和呼吸衰竭的概念与分类。2掌握呼吸衰竭的病因及发病机制。3熟悉呼吸衰竭机体的主要代谢和功能变化。4.了解呼吸衰竭防治的病理生理基础。教学重点与 难 点重点：呼吸衰竭的概念和分类；呼吸衰竭病因和发病机制。难点：肺泡通气与血流比例失调及其血气变化的发生机制。教学内容更 新ARDS发病机制新进展教学方法 采用案例式讲授法为主，辅以启发式、问题式讲授法；关键词、概念用双语教学。教学手段多媒体和传统手段相结合教学时间分 配概述 15分钟第一节 病因和发病机制 100分钟第二节 呼吸衰竭时主要的代谢功能变化 60分钟第三节 呼吸衰竭防治的病理生理基础 15分钟课堂小结 10分钟教材和参考书目录使用教材：金惠铭、王建枝主编 第七版病理生理学，2008年出版参考书： 石增立主编（案例版）病理生理学，2006年出版；王迪浔主编人体病理生理学第2版，2002年出版，叶任高主编 第七版内科学。集体备课意 见以一位教师谈自己对内容的理解和课堂组织，然后集体讨论确定授课的大致内容和原则。教 研 室审查意见通过教研室审查，同意使用 教研室主任：第十五章 肺功能不全（Respiratory failure）呼吸衰竭：指外呼吸功能严重障碍，导致PaO2降低或伴有PaC02增高的病理过程。诊断标准是PaO2低于60mmHg，伴有或不伴有PaC02高于50mmHg。呼吸衰竭必定有PaO2。根据PaC02是否，分为低氧血症型(I型)和高碳酸血症型(型)根据主要发病机制不同，分为通气性和换气性根据原发病变部位不同，分为中枢性和外周性根据发病的缓急，分为慢性和急性呼吸衰竭。第一节 病因和发病机制 外呼吸包括肺通气和肺换气，前者指肺泡气与外界气体交换的过程，后者是肺泡气与血液之间的气体交换过程。呼吸衰竭则是肺通气或(和)肺换气功能严重障碍的结果。一、肺通气功能障碍 (一)限制性通气不足(restrictive hypoventilation)指吸气时肺泡的扩张受限引起的肺泡通气不足。其原因有：呼吸肌活动障碍：A.中枢或周围神经的器质性病变如脑外伤、脑血管意外、脑炎等。B.过量镇静药、安眠药、麻醉药所引起的呼吸中枢抑制；C.呼吸肌本身的收缩功能障碍,如肌营养不良；重症肌无力D.低钾血症、缺氧、酸中毒等所致呼吸肌无力，胸廓的顺应性 严重的胸廓畸形、胸膜纤维化等可限制胸部的扩张。肺的顺应性：如严重的肺纤维化或肺泡表面活性物质减少。胸腔积液和气胸：胸腔大量积液或张力性气胸压迫肺，使肺扩张受限。(二)阻塞性通气不足(obstructive hypoventilation)指气道狭窄或阻塞所致的通气障碍。中央性气道阻塞：指气管分叉处以上的气道阻塞。A.阻塞位于胸外(如声带麻痹、炎症、水肿等)，吸气时气体流经病灶引起的压力，可使气道内压明显低于大气压，导致气道狭窄加重；呼气时则因气道内压大于大气压而使阻塞减轻，表现为吸气性呼吸困难。B.阻塞位于中央气道的胸内部位，吸气时胸内压气道内压大于胸内压阻塞减轻；呼气时由于胸内压升高而压迫气道气道狭窄加重，表现为呼气性呼吸困难；外周性气道阻塞： 慢性阻塞性肺疾患主要侵犯小气道，管壁增厚或痉挛和顺应性降低，管腔被分泌物堵塞，肺泡壁的损坏还可降低对细支气管的牵引力，小气道阻力大大增加，患者主要表现为呼气性呼吸困难其机制为：用力呼气时胸内压和气道内压均高于大气压，在呼出气道上，压力由小气道到中央气道逐渐下降，通常将气道内压与胸内压相等的气道部位称为“等压点”(equal pressure point)。等压点下游端(通向鼻腔的一端)的气道内压低于胸内压，气道可能被压缩。正常人气道的等压点位于有软骨环支撑的大气道，即使气道外压力大于气道内压力，也不会使大气道闭合。慢性支气管炎时，由于小气道的阻塞，病人在用力呼气时，气体通过阻塞部位形成的压差较大，使阻塞部位以后的气道压低于正常，以致等压点由大气道上移至无软骨支撑的小气道，在用力呼气时小气道外的压力大于小气道内的压力，使气道阻塞加重，甚至使小气遭闭合。(三)肺泡通气不足时的血气变化PaO2，PaC02并成一定比例关系，其比值相当于呼吸商因为 PiO2为吸入气氧分压，海平面为150mmHg，VA为肺泡通气量当VA减少一半时，PaCO2由正常的40mmHg增加至80mmHg，在R为o8时PAO2就由正 常的l00mmHg降低至50mmHg。二、肺换气功能障碍肺换气功能障碍包括弥散障碍、肺泡通气与血流比例失调以及解剖分流增加。(一)弥敝障碍指由肺泡膜面积减少或肺泡膜异常增厚和弥散时间缩短引起的气体交换障碍。1弥散障碍的常见原因 肺泡膜面积减少：正常成人肺泡总面积约为80m2：静息时参与换气的面积约为3540m2，运动时增大。由于储备量大，只有当肺泡膜面积减少一半以上时，才会发生换气功能障碍：肺泡膜面积减少见于肺实变、肺不张、肺叶切除等。肺泡膜厚度增加：当肺水肿、肺泡透明膜形成、肺纤维化及肺泡毛细血管扩张或稀血症导致血浆层变厚时，可因弥散距离增宽使弥散速度减慢。血液与肺泡接触时间过短2血气变化 PaO2，PaC02正常或(二)肺泡通气与血流比例失调是肺部疾患引起呼吸衰竭最常见和最重要的机制。1部分肺泡通气不足 功能性分流病变重的部分肺泡通气明显减少，而血流未相应减少，以致流经这部分肺泡的静脉血未经充分动脉化便掺人动脉血内。这种情况类似动静脉短路，故称功能性分流。常见于支气管哮喘、慢性支气管炎、阻塞性肺气肿等引起的气道阻塞，以及肺纤难化、肺水肿等2部分肺泡血流不足 死腔样通气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。肺动脉栓塞、弥散性血管内凝血、肺动脉炎、肺血管收缩等，都可使部分肺泡血流减少，VQ显著大于正常。 3血气变化PaO2，PaC02正常或或（三）解剖分流增加支气管扩张症可伴有支气管血管扩张和肺内动静脉短路开放，使解剖分流量增加，静脉血掺杂异常增多，而导致呼吸衰竭。解剖分流的血液完全未经气体交换过程，故称为真性分流。吸入纯氧可有效地提高功能性分流的Pa02，而对真性分流的Pa02则无明显作用，用这种方法可对二者进行鉴别。在呼吸衰竭的发病机制中，单纯通气不足，单纯弥散障碍，单纯肺内分流增加或单纯死腔增加的情况较少见，往往是几个因素同时存在或相继发生作用。例如在休克肺(即急性呼吸窘迫综合征)时：肺不张肺内分流，徼血栓形成和肺血管收缩死腔样通气，肺水肿气体弥散功能障碍等。急性呼吸窘迫综合征(ARDS)与呼吸袁竭：ARDS是由急性肺损伤(ALI)引起的一种急性呼吸衰竭.急性肺损伤的原因1. 化学性因素，如吸人毒气、烟雾、胃内容物等；2. 物理性因素，如肺部损伤，放射性损伤等；3. 生物因素，如肺部冠状病毒感染引起的严重急性呼吸综合征(SARS)4. 全身性病理过程，如休克、大面积烧伤、败血症等；5. 某些治疗措施，如做体外循环、血液透析等所致ALI机制大量中性粒细胞在趋化因子(TNFa、IL-8、脂多糖、C5a、LTB4、TXA2、PAF、FDP等)作用下聚集于肺、粘附于肺泡毛细血管内皮，释放氧自由基、蛋白酶和炎症介质等，损伤肺泡上皮细胞及毛细血管内皮细胞。血管内皮的损伤和中性粒细胞及肺组织释放的促凝物质，导致血管内凝血，形成血栓，FDP和TXA2等血管活性物质进一步使肺血管通透性增高。急性肺损伤引起呼吸衰竭的机制是由于肺泡毛细血管膜的损伤及炎症介质的作用使肺泡上皮和毛细血管内皮通透性增高，引起渗透性肺水肿，致肺弥散性功能障碍。肺泡型上皮细胞损伤使表面活性物质生成减少，加上水肿液的稀释和肺泡过度通气消耗表面活性物质，使肺泡表面张力增高，肺的顺应性降低，形成肺不张。肺不张、肺水肿引起的气道阻塞，以及炎症介质引起的支气管痉挛可导致肺内分流；肺内DIC及炎症介质引起的肺血管收缩，可导致死腔样通气。肺弥敖功能障碍、肺内分流和死腔样通气均使Pa02降低，导致I型呼吸衰竭。 慢性阻塞性肺病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)与呼吸衰竭：COPD指由慢性支气管炎和肺气肿引起的慢性气道阻塞，简称“慢阻肺”，其共同特征是管径小于2mm的小气道阻塞和阻力增高。COPD是引起慢性吁吸衰竭(chronic respiratory failure)的最常见的原因。机制阻塞性通气障碍：因炎细胞浸润、充血、水肿、粘液腺及杯状细胞增殖、肉芽组织增生引起的支气管壁肿胀；因气道高反应性、炎症介质作用引起的支气管痉挛；因粘液分泌多、纤毛细抱损伤引起的支气管腔堵塞；因小气道阻塞、肺泡弹性回缩力降低引起的气道等压点上移；限制性通气障碍：因型上皮细胞受损及表面活性物质消耗过多引起的肺泡表面恬性物质减少；因营养不良、缺氧、酸中毒、呼吸肌疲劳引起的呼吸肌衰竭；弥散功能障碍：因肺泡壁损伤引起的沛泡弥散面积减少和肺泡膜炎性增厚；肺泡通气与血流比例失调：因气道阻塞不均引起的部分肺泡低通气；因微血栓形成引起的部分肺泡低血流。第二节 呼吸衰竭时主要的代谢功能变化呼吸衰竭时发生的低氧血症和高碳酸血症可影响全身各系统的代谢和功能。一、酸碱平衡及电解质紊乱1. 代谢性酸中毒，见于1型和型呼衰2. 代酸和呼酸，见于型呼衰3. 代酸和呼碱，ARDS患者由于代偿性呼吸加深加快4. 代谢性碱中毒，应用人工呼吸机、过量利尿剂或NaHCO3等。一般而言，呼吸衰竭时常发生混合性酸碱平衡紊乱。(一)代谢性酸中毒严重缺氧乳酸代谢性酸中毒。呼衰功能性肾功能不全，肾小管排酸保碱功能降低，以及引起呼衰的原发疾病或病理过程，如感染、休克等均可导致代谢性酸中毒。血液电解质变化：血清钾浓度增高：血清氯浓度增高：代谢性酸中毒时由于HCO3-降低可使肾排Cl减少，故血C1常增高。 (二)呼吸性酸中毒型呼吸衰竭时，大量二氧化碳潴留可引起呼吸性酸中毒，此时可有高血钾和低血氯。(三)呼吸性碱中毒I型呼吸衰竭时，因缺氧引起肺过度通气，可发生呼吸性碱中毒。此时病人可出现血钾降低，血氯增高。二、呼吸系统变化Pa02低于60mmHgR，为30mmHg时肺通气最大。缺氧对呼吸中枢有直接抑制作用，当Pa02低于30mmHg时，呼吸抑制。PaCO2引起呼吸加深加快。但当PaC02超过80mmHg时，则抑制呼吸中枢，此时呼吸运动主要靠Pa02对血管化学感受器的刺激得以维持。在这种情况下，氧疗只能吸入30的氧，以免缺氧完全纠正后反而呼吸抑制，加重高碳酸血症而使病情更加恶化。引起呼吸衰竭的呼吸系统疾病本身也会导致呼吸运动的变化。如中枢性呼吸衰竭时呼吸浅而慢，可出现湘式呼吸、间歇呼吸、抽泣样呼吸、叹气样呼吸等呼吸节律紊乱。其中最常见者为潮式呼吸，可能由于呼吸中枢兴奋过低而引起呼吸暂停，从而使血中CO2逐渐增多，PaC02升高到一定程度使呼吸中枢兴奋，恢复呼吸运动，从而排出C02，使PaCO2降低到一定程度又可导致呼吸暂停，如此形成周期性呼吸运动。在肺顺应性降低所致限制性通气障碍的疾病，因牵张感受器或肺毛细血管旁感受器(J感受器)受刺激而反射性地引起呼吸运动变浅变快。三、循环系统变化一定程度的PaO2降低和PaC02升高可兴奋心血管运动中枢，使心率加快、心缩力增强、外周血管收缩，加上呼吸运动增强使静脉回流增加，导致心输出量增加。严重的缺氧和co2潴留可直接抑制心血管中枢和心脏活动，扩张血管，导致血压下降、心收缩力下降、心律失常等严重后果。肺源性心脏病 呼吸衰竭可累及心脏，主要引起右心肥大与衰竭。发病机制肺泡缺氧和C02潴留所致血液H+浓度过高，可引起肺小动脉收缩(C02本身对肺皿管起扩张作用)使肺动脉压升高，从而增加有心后负荷；肺血管壁增厚和硬化，管睦变窄 肺小动脉长期收缩，缺氧均可引起无肌型肺微动脉肌化，肺血管平滑肌细胞和成纤维细胞肥大增生，胶原蛋白与弹性蛋白合成增加，RBC增多；肺小动脉炎、肺毛细血管床的大量破坏、肺栓塞等也能成为肺动脉高压的原因；缺氧和酸中毒降低心肌舒、缩功能；呼吸困难时，用力呼气则使胸内压异常增高，心脏受压，影响心脏的舒张功能，用力吸气则胸内压异常降低，即心脏外面的负压增大，可增加右心收缩的负荷，足使右心衰竭。 四、中枢神经系统变化中枢神经系统对缺氧最敏感，当Pa02降至60mmHg时，可出现智力和视力轻度减退。如Pa02迅速降至4050nmlHg以下，就会引起一系列神经精神症状，如头痛、不安、定向与记忆障碍、精神错乱、嗜睡，以致惊胝和昏迷。C02潴留使PaC02超过80mmHg时，可引起头痛、头晕、烦躁不安、言语不清、扑翼样震颤、精神错乱、嗜睡、抽搐、呼吸抑制等，称CO2麻醉。由呼吸衰竭引起的脑功能障碍称为肺性脑病。型呼吸衰竭患者肺性脑病的发病机制为；(一)酸中毒和缺氧对脑血管的作用酸中毒，PaC02升高，缺氧，使脑血管扩张。缺氧和酸中毒损伤血管内皮使其通透性增高，导致脑间质水肿。缺氧使细胞ATP生成减少，影响钠泵功能，形成脑细胞水肿。脑充血、水肿使颅内压增高，压迫脑血管，更加重脑缺氧，由此形成恶性循环，严重时可导致脑疝形成。(二)酸中毒和缺氧对脑细胞的作用呼吸衰竭时脑脊液的pH变化比血液更为明显。当脑脊液pH低于725时，脑电波变慢，pH低于68时脑电活动完全停止。PH降低，GABA增多，导致中枢抑制；另一方面增强磷脂酶活性，使溶酶体水解酶释放，引起神经细胞和组织的损伤。五、肾功能变化严重呼吸衰竭可发生急性肾功能衰竭，出现少尿、氮质血症和代谢性酸中毒。此时肾结构往往并无明显改变，为功能性肾功能衰竭。肾功能者竭的发生是由于缺氧与高碳酸血症反射性地通过交撼神经使肾血管收缩，肾血流量严重减少所致。六、胃肠变化严重缺氧町使胃壁血管收缩，因而能降低胃粘膜的屏障作用，C02潴留可增强胃壁细臆碳酸酐酶活性，使胃酸分泌增多，加之有的患者还可合并罚c散性血管内凝血、休克等，故呼吸衰竭时可出现胃肠粘膜糜烂、坏死、出血与溃疡形成等病变。第三节 呼吸衰竭防治的病理生理基础一、防止与去除呼吸衰竭的原因如慢性阻塞性肺疾患的病人若发生感冒与急性吏气管炎，可诱发呼吸衰竭和右心衰竭，故应注意预防，一旦发生呼吸遭感染应积极进行抗感染治疗。二、提高PaO2，呼吸衰竭者必有低张性缺氧，应尽快将PaO2提高到50mmHg以上。I型呼衰只有缺氧而无CO2潴留，可吸入较高浓度的氧(一般不超过50)。型呼衰患者的吸氧浓度不宜超过30并控制流速，使Pa02上升到5060mmHg即可。三、降低PaC02解除呼吸道阻塞。增强呼吸动力。人工辅助通气四、改善内环境及重要器官的功能如纠正酸碱平衡及电解质紊乱，预防与治疗肺心病与肺脑病等。【案例】患者王，男，58岁。因反复咳喘13年，双下肢浮肿2年，近2天加重，于2002年10月20日住院。患者于13年前因感冒、发热，出现咳喘，开始少量白色痰，后变黄痰，经治疗好转，但每于冬春季节或气候突变，而反复发作，夏天较好，一直参加农业劳动，但上述症状逐年加重。1997年以来发作较频，劳累后感心悸、气促，休息后好转。近二年来出现双下肢浮肿、腹胀。患者一直在基层医院给予中西医药治疗，症状稍有改善，但平时有轻度咳喘，咳白色粘痰，夜间较重，多于早晨45点出现喘息，今年5月症状加重，曾来我院治疗。8月23日入院。3天前因感冒、发热、黄痰、咳喘加重、食纳差、少尿而入院。体检：T36。C，P116次/分，R26次/分，神志清，发育正常，营养欠佳，自动体位。呼吸稍促，呼气明显延长，口唇轻度发绀伴颜面水肿，面色黄，舌质淡，苔厚腻干，颈静脉怒张，肝-颈静脉返流征（+）。胸廓前后径增宽，肋间隙增宽，叩诊呈过清音，肺肝界于右第6肋间，双肺可闻及干湿罗音。心尖搏动不明显，剑突下可见心脏搏动，心界无明显增大，心音弱，各瓣膜无明显杂音，心率116次/分，可闻期前收缩。腹平软，右上腹压痛明显，肝大肋下2.5cm，脾未触及，移动性浊音（+）。脊柱四肢无畸形，双肾区无叩痛，双下肢凹陷性水肿（+）。神经系统检查生理反射存在，病理反射未引出。实验检查：RBC5.61012/L,Hb16.5g/L,WBC9.8109/L,中性粒75%，淋巴25%。PaO250mmHg, PaCO256mmHg,HCO3-27.3mmol/L,SB20.5mmol/L,pH7.25。肝功能正常，血清总蛋白3.7g/dl,清蛋白2.4g/dl,球蛋白1.3g/dl。血清Na+142mmol/L,血氯101mmol/L,血钾5.8mmol/L。心电图检查：P波高尖，顺钟向转位，右室肥厚，心肌劳损，多源性期前收缩。X线检查：肺动脉段突出，右室弓增大，肺野透过度增强，肺门部纹理增粗。治疗：入院后经抗感染、祛痰、利尿、强心等治疗，病情好转。思考题：1.该患者病程演变过程如何？2.病人呼吸功能状态及发生机制是什么？3.病人心脏功能状态及发生机制是什么？4.病人气促、发绀、水肿的发生机制是什么？病程过程：1、急性支气管炎：于13年前因感冒、发热，出现咳喘，开始少量白色痰，后变黄痰，经治疗好转。2、慢性支气管炎：每于冬春季节或气候突变，而反复发作，夏天较好，一直参加农业劳动，但上述症状逐年加重。3、慢性支气管炎伴肺气肿急性发作：因感冒、发热、黄痰、咳喘加重、食纳差、少尿儿入院。临床特点：呼吸26次/分，呼气明显延长；口唇轻度发绀；胸廓前后径增宽，肋间隙增宽，叩诊呈过清音，肺肝界于右第六肋间，双肺可闻及干湿罗音。患者有呼吸性酸中毒合并代谢性酸中毒。诊断依据：1、血气变化：pH7.25,PaCO256mmHg,HCO3- 27.3mmol/L,SB 20.5mmol/L.2、血电解质变化：Na+142mmol/L,Cl-101mmol/L,K+5.8mmol/L.患者呼吸26次/分，呼气明显延长。PaO250mmHg,PaCO256mmHg。 由于低氧血症和高碳酸血症引起呼吸中枢兴奋，使呼吸加快。表现为呼气性呼吸困难。【总结】 1呼吸衰竭，又称呼吸功能不全，是指由于外呼吸功能严重障碍，导致动脉血氧分压降低（PaO250mmHg）的病理过程，包括低氧血症型（I型呼吸衰竭)和高碳酸血症型(型呼吸衰竭)两种主要类型。2. 呼吸衰竭的病因和发生机制（1）肺通气功能障碍：限制性通气不足，是指吸气时肺泡的扩张受限引起的肺泡通气不足，见于呼吸肌活动障碍、胸廓顺应性降低，肺的顺应性降低、胸腔积液和气胸；阻塞性通气不足，是指气道狭窄或阻塞所致的通气障碍，不同部位的中央性呼吸道阻塞时，可表现出不同的呼吸困难特点，而外周呼吸道阻塞时所表现出的呼气性呼吸困难与等压点向肺泡段移位有关；血气变化为PaO2降低和PaCO2升高，而且两者成一定的比例关系。（2）弥散障碍：常见于肺泡膜面积减少和厚度增加，其血气变化为PaO2降