呼衰中山医学院病理生理

(Respiratory insuffciency),中山大学病理生理教研室 雷俊霞,第十五章 肺功能不全,(General introduction）,概述,呼吸膜由肺泡腔内表面的液体层(其表面还有表面活性物质) 、肺泡上皮、上皮基底膜、组织间隙、毛细血管基底膜和内皮细胞6层组成.厚度不足1m.气体由肺泡到达红细胞中心的弥散距离不超过5 m, 正常分压差下只需0.25秒即可完成.,肺换气,肺的正常功能,肺的功能障碍呼吸功能障碍 防御功能障碍代谢功能障碍,呼吸衰竭,肺部疾病,呼吸衰竭(respiratory failure),呼吸功能不全 呼吸功能衰竭,分类:,根据PaCO2是否升高 发病机制 原发病机制 病程经过,由于外呼吸功能的严重障碍, 以致机体PaO 2低于正常范围,伴有或不伴有PaCO2增高的病理过程. 一般以PaO 2 60mmHg , 或伴有PaCO2 50mmHg作为诊断呼衰的标准.RFI=PaO2/FiO2RFI300,RF,外呼吸功能障碍而不能维持血气稳态但未达上述水平;或在静息状态时,血气值正常,仅在运动负荷时PaO 2才明显下降或伴PaCO2增高者,称为呼吸功能不全.,型 和型 型: PaO26.7kPa （60mmHg) 50mmHg,1、通气性呼衰:通气功能障碍 引起. 2、换气性呼衰:换气功能障碍 引起.,1、中枢性呼衰:呼吸中枢抑制或损害. 2、外周性呼衰:呼吸肌、神经、胸廓、胸膜、气道、肺疾病等引起.,1、急性呼衰:起病急,发展迅速,多由气道急性梗阻、中毒、创伤等,机体失代偿,需及时抢救. 2、慢性呼衰:继发于慢性呼吸系统疾病,慢阻肺、重症肺结核等,早期代偿,诱因作用进入失代偿期.,概念:,(Causes and mechanisms of respiratory insufficiency),第一节 呼吸功能不全的原因和发病机制,肺通气功能障碍(ventilatory disorders),肺换气障碍(gas exchange disorders),限制性通气不足阻塞性通气不足,弥散障碍通气血流比例失衡解剖分流,限制性通气不足(restrictive hypoventilation),原因与机制:,呼吸肌活动障碍: 胸廓畸形.胸膜纤维化和肥胖肺的弹性阻力增加:肺严重纤维化.肺泡表面活性物质减少胸腔积液和气胸,大脑皮层调节呼吸肌作随意运动,脑桥、延髓不随意的自主节律呼吸调节,脊 髓,肋间神经,肋间肌,肋骨、胸骨,隔肌,胸膜及胸膜腔,胸 廓,外伤、中毒出血、感染,脊髓灰质炎、高位截瘫,多发性神经炎,重症肌无力、多发性肌炎大量腹水、上腹巨大肿物,外伤、骨折,气胸、大量胸腔积液,概念:,原因和机制:,阻塞性通气不足(Obstructive hypoventilation),根据部位不同,气道阻塞分为：中央气道阻塞：胸内阻塞和胸外阻塞外周性:又称小气道阻塞,常见于COPD和哮喘,由于气道阻塞或狭窄引起的通气障碍.,中央气道阻塞,胸外,阻塞部位对呼吸的影响:,三凹征,中央气道阻塞,吸气,呼气,*呼气性呼吸困难 (inspiratory dyspnea),胸内,阻塞部位对呼吸的影响:,无软骨支撑,管壁薄与周围的肺泡结构紧密相连,随吸气和呼气、肺泡扩大和回缩,气管内径增大和缩小. 可见于慢性支气管炎，肺气肿 呼气性呼吸困难,外周性气道阻塞,大气道黏液腺及杯状细胞分泌增多气道炎症，管壁增厚狭窄支气管痉挛炎症累及周围组织，压迫小气道炎症使表面活性物质减少，气道缩小,慢性支气管炎,终末细支气管远端的气腔永久性扩张，伴有肺泡壁破坏而没有明显纤维化。,概念,肺气肿(pulmonary emphysema),原因和机制,*呼气性呼吸困难 (expiratory dyspnea),正常,肺气肿,20,用力呼气小气道完全闭合！,型,肺通气不足时的血气变化:,PaCO2是反映总肺通气量变化的最佳指标,O2和CO2的离解曲线,PO2,SO2,8,90,（%）,(kPa),PCO2,SCO2,(%),(kPa),5.3,6.0,6.65,55,50,45,动脉血,静脉血,10.7,13.3,85,98,气体弥散障碍(diffusion impairment)通气-灌流比值失调(Ventilation and perfusion imbalance解剖分流增加(Anatomic shunt),肺换气障碍,弥散障碍:,影响弥散过程的因素:,气体分子扩散速度与气体分子在膜两侧的分压差和溶解度成正比,与气体分子量的平方根成反比.呼吸膜两侧O2分压差是CO2的10倍, O2的分子量小于CO2的, CO2的溶解度是O2的24倍,因此CO2的扩散速度是O2的20倍.,呼吸膜面积.,呼吸膜厚度即弥散距离.,呼吸膜很薄平均厚度不到1m，通透性极大。,血液与肺泡接触时间。,血液与肺泡有效交换的接触时间平均为0.75s,其中 O2完成交换只需0.25-0.3s, CO2只需0.13s.剧烈运动时,血流速度加快,接触时间仍有0.34 s,因此血液与肺泡接触时间缩短一般不引起弥散障碍.只有当弥散面积减少、弥散距离增大同时有体力负荷加大时才发生.,气体分子扩散的速度,两肺呼吸膜面积达70 ,静息时参与换气的只有35-40,储备很大.当其面积减少一半时,才引起气体交换障碍.,弥散障碍的主要原因:,肺实变、肺不张、肺叶切除、肺气肿,呼吸膜面积减少,矽肺、肺纤维化、肺间质水肿、肺泡水肿、肺泡透明膜形成、肺泡毛细血管扩张、稀血症等,呼吸膜厚度绝对或相对增大,弥散障碍的血气变化:,PaO2PaCO2不变或,单纯弥散障碍引起哪型呼衰 ?,型,？,单纯弥散障碍主要影响O2由肺泡弥散到血液的过程,导致PaO2降低; CO2与O2相比其弥散能力比O2大20倍,因CO2具有高溶解性和脂溶性,易于穿透脂膜,故PaCO2一般不因弥散障碍而升高！,肺泡通气与血流比例失调:,正常成人静息状态下, 肺通气/血流比值(V/Q)为0.84.,直立位时正常人的肺按V/Q分为三个区域: 1、肺尖部Q比V更少, V/Q达3.0,为高V/Q区. 2、肺底部Q增加超过V增加, V/Q达0.6,低V/Q区. 3、大部分血流量与通气量分布于 V/Q比为1.0左右的区域. 此种生理性分布不均对肺换气影响不大.,根据V/Q比值的不同,V/Q失调分为两种基本形式:,部分肺泡通气不足-V/Q部分肺泡血流不足-V/Q,阻塞性通气不足：支哮、慢支、阻塞性肺气肿 限制性通气不足：肺纤维化、肺水肿、肺不张等,机制,部分肺泡通气血流正常,V/Q,静脉血未充分动脉化掺入动脉血 静脉血掺杂 （功能性分流）,血气变化,病肺：PaO2、CaO2,健肺：PaO2、 CaO2,PaO2CaO2,通气不足,病肺：PaCO2、CaCO2,健肺：PaCO2、CaCO2,PaCO2NCaCO2N,O2和CO2的离解曲线,PO2,SO2,8,90,（%）,(kPa),PCO2,SCO2,(%),(kPa),5.3,6.0,6.65,55,50,45,动脉血,静脉血,10.7,13.3,85,98,部分肺泡血流不足：,病因,肺A炎、肺小血管收缩、栓塞 、DIC,机制,部分肺泡血流通气量正常,肺泡通气不能被充分利用,部分肺泡血流,死腔样通气,血气变化,病肺：PaO2、 CaO2,健肺：PaO2、CaO2,PaO2CaO2,病肺：PaCO2、CaCO2,健肺：PaCO2、CaCO2,PaCO2NCaCO2N,血流不足,解剖分流增加,正常人生理状态下有一小部分静脉血液直接进入体循环动脉血中.如: 支气管静脉、纵隔静脉血流入肺静脉;心内小静脉血流入左心;肺动脉侧支血流入支气管动脉等.,支气管血管扩张严重创伤、休克等肺实变肺不张,静脉血掺杂（真性分流）,使流经闭塞肺泡的血液完全未经气体交换就掺入动脉血,PaO2,原因与发病机制小结,1.通气障碍通常引起型呼衰,2.换气障碍通常引起型呼衰,3.临床上常为多种机制参与,换气障碍包括弥散障碍、通气/血流比例失调、解剖分流增加。,通气障碍包括限制性和阻塞性2种类型。,休克是常见原因,由休克引起的叫做休克肺. DIC、大面积烧伤,严重创伤 战伤 车祸 放射性损伤,溺水 胃内容物 吸入有毒气体,严重感染,如SARS,多次大量输液 吸入高浓度氧心脏复苏输血 药物中毒,产科疾患如先兆子痫、羊水栓塞等. 糖尿病急性胰腺炎等,发生机制（1）,直接损伤：间接损伤：,常见于全身炎症反应综合征，休克、创伤、输血、急性重症胰腺炎等。激活巨噬细胞、中性粒细胞、内皮细胞和血小板 (IL-8、TNF、白三烯、蛋白酶、自由基等）,吸入毒气、溺水、弥漫性肺部感染等,致病因子,肺泡-毛细血管膜损伤,透明膜形成,肺水肿,肺不张,微血栓形成肺血管收缩,弥散障碍,功能性分流,死腔样通气,低氧血症I型呼衰,发生机制（2）,Acute onsetBilateral infiltrates on chest radiographNo evidence of left atrial hypertension PAWP 18 mm HgTwo categories: Acute Lung Injury : PaO2/FiO2 ratio 300 ARDS : PaO2/FiO2 ratio 200 -1994,ARDS definition,慢性阻塞性肺病（chronic obstructive pulmonary disease,COPD),据WHO估计，COPD病死率在世界范围内排在第四位，仅次于心脏病、脑血管疾病和急性呼吸道感染.,但据估计，在今后的二三十年内，它将成为世界范围内致残致死率上升最快的疾病。,COPD与呼衰,概念：,是一种具有气流受限特征的疾病，气流受限不完全可逆、呈进行性发展，与肺部对有害气体或有害颗粒的异常炎症反应有关。 此反应引起气道重塑和小气道狭窄,炎症使肺实质损害,最终造成 呼气时气道不能开放和气流受限的病理生理改变,没有气流阻塞的慢性支气管炎或肺气肿，则不属于 COPD。由于慢性支气管炎、肺气肿和哮喘三者之间都可能出现气流阻塞，又可能合并存在，其三者关系可参阅图,概念：,危险因素：,肺部炎症:中性粒细胞(气道腔中)、巨噬细胞(气道腔、气道壁和肺实质中)和CD8+T淋巴细胞(气道壁和肺实质中)增加。这些细胞释放趋化因子(LTB4和IL-8)吸引循环中的炎症细胞,释放炎前细胞因子(TNF-、IL-1和IL-6)扩大炎症反应,释放生长因子(TGF-)诱导结构改变。此外,氧化应激和过量的蛋白酶也使炎症反应进一步扩大,机制：,病理生理改变：,咳嗽、多痰：高分泌呼气气流受限：疾病诊断关键。低氧、高碳酸：通气换气异常肺原性心脏病右心衰竭,呼吸衰竭,慢性阻塞性疾病,支气管璧肿胀痉挛、堵塞气道的重塑、纤维化和狭窄,肺泡表面活性物质减少呼吸肌衰竭,肺泡弥散面积,部分肺泡通气不足部分肺泡低血流,阻塞性通气障碍,限制性通气障碍,弥散障碍,通气血流比例失调,呼衰,(Effects of respiratory insufficiency),第二节呼吸功能不全对机体的影响,一、酸碱平衡和电解质代谢紊乱,代谢性酸中毒：严重缺氧、肾功能不全所致呼吸性酸中毒：CO2潴留引起呼吸性碱中毒：缺氧（尤其1型）引起代谢性碱中毒：多为医源性,混合性酸碱失衡最多见！呼吸性酸中毒也常见！,电解质代谢变化,细胞外K+浓度增高 血清Cl浓度降低,呼吸性酸中毒,代谢性酸中毒,细胞外K+浓度增高 血清Cl浓度增高,呼吸性碱中毒,细胞外K+浓度降低 血清Cl浓度增高,(二) 、呼吸系统的变化,当PaO2低于60mmHg时,外周化学感受器兴奋,反射性增强呼吸中枢活动,呼吸功能相对增强;缺氧对中枢有直接抑制作用,若PaO2低于30 mmHg时,抑制作用将大于兴奋作用,呼吸功能减弱.,呼衰时, CO2 潴留和酸中毒主要通过中枢化学感受器影响呼吸活动.使呼吸中枢兴奋,呼吸加深加快,通气量增加.但有限度,当PaCO2高于80 mmHg时,呼吸中枢反而抑制,此时呼吸维持主要靠PaO2降低对外周化学感受器的刺激.病人宜用低浓度低流量氧进行氧疗,以免过快纠正低氧血症造成呼吸中枢抑制,使高碳酸血症加重.,呼吸增强呼吸抑制呼吸节律异常,(三) 、循环系统的变化:心血管中枢兴奋与抑制,发生机制 1.肺动脉高压右心负荷过度 2.红细胞代偿性增多，血液粘度 3.缺氧酸中毒心肌舒缩功能障碍 4.呼吸困难，用力呼气时，胸内压异常 增 高，心脏受压心脏舒张受限； 用力吸气时，胸内压异常降低 心 脏收缩负荷增加,一定程度的PaO2降低和PaCO2升高可兴奋交感神经和心血管运动中枢,使心率加快,心肌收缩力加强.腹腔内脏血管收缩,血压轻度上升,代偿作用。 严重的PaO2降低和PaCO2升高则损害心血管运动中枢,心率减慢,心肌收缩力降低,心排出量减少, CO2对血管直接扩张作用,血压下降,心律失常等后果.,肺源性心脏病:呼吸衰竭引发的心力衰竭.,缺氧酸中毒,肺小动脉收缩肺小动脉长期收缩,细胞增生肥大,胶原蛋白与弹性蛋白合成增加,肺血管增厚狭窄.肺小动脉炎,毛细血管床的 大量破坏,发生机制 1.肺动脉高压右心负荷过度 2.红细胞代偿性增多，血液粘度 3.缺氧酸中毒心肌舒缩功能障碍 4.呼吸困难，用力呼气时，胸内压异常 增高，心脏受压心脏舒张受限； 用力吸气时，胸内压异常降低 心 脏收缩负荷增加,三、循环系统的变化,(四) 、中枢神经系统的变化脑功能障碍缺氧:PaO2降至60mmHg时,CNS症状较轻; PaO2降至40-50 mmHg时, CNS症状较重; PaO2低于20mmHg时, CNS发生不可逆性损伤. PaCO2超过80mm