呼吸功能不全

第十五章呼吸衰竭(RespiratoryFailure)中南大学病理生理教研室邓恭华

呼衰指数(respiratoryfailureindex，RFI)：指动脉血氧分压与吸入气氧浓度之比值。反映外呼吸效率。第一节概述一、肺外呼吸功能评价指标（一）肺通气功能指标（二）肺换气功能指标（三）肺通气、换气功能指标（一）肺通气功能指标1.肺总容量(totallungcapacity,

TLC)2.肺活量(forcedvitalcapacity,FVC)3.第一秒时间肺活量

(

forcedexpiratoryvolumein1second,FEV1.0)

健康人可以在一秒钟内呼出肺活量的

83%，两秒呼出94%，三秒呼出96%。凡第一秒呼出量下降，说明气道阻塞，多见于肺组织弹性丧失、支气管痉挛、狭窄。

4.残气量

(residualvolume,

RV)5.死腔量(deadspacevolume,

VD)6.肺顺应性(compliance)（二）肺换气功能指标

1.肺弥散量(diffusingcapacity)：

指气体在分压差作用下，每分钟经肺泡膜弥散的容量。正常值为：188ml/min·kPa。

反映肺换气效率。

2.肺泡气-动脉血氧分压差(PA-aO2)：指肺泡气氧分压与动脉血氧分压之差。

PA-aO2=PAO2-PaO2

反映肺泡膜氧交换状态。

呼衰指数(respiratoryfailureindex，RFI)：指动脉血氧分压与吸入气氧浓度之比值。反映外呼吸效率。（三）肺通气、换气功能指标二、定义

呼吸衰竭(respiratoryfailure)：是指由于外呼吸功能严重障碍，导致动脉血氧分压低于正常范围，伴有或不伴有二氧化碳分压异常的一种病理过程。成人海平面：PaO2=(100-0.33×年龄)±5mmHg正常成人呼吸衰竭

PaO2(mmHg)80～100(100)<60

PaCO2(mmHg)36～44(40)>50、正常、降低

呼衰指数(respiratoryfailureindex，RFI)

指动脉血氧分压与吸入气氧浓度之比值。反映外呼吸效率。

RFI正常值为500左右；当FiO2<21%时，对判断呼吸衰竭有重要意义。如果RFI≤300，则可诊断为呼衰。呼吸功能不全(respiratoryinsufficiency)

PaO2

FiO2RFI=多种疾病可导致呼吸衰竭的发生内科:COPD、支气管哮喘持续发作、尘肺、重症肺结核（慢纤空）、胸膜纤维化外科：

气胸、肺癌、肺大部切除（并发症）儿科：

新生儿呼吸窘迫综合症产科：

羊水栓塞传染科:SARS耳鼻喉科：

异物误吸麻醉科：

麻醉意外急症科：

溺水、安眠镇静剂过量、酒精中毒、毒品过量、腐蚀气体误吸等等

4.根据病程：急性慢性三、分类

1.根据血气改变：

PaO2PaCO2I型↓N（低氧血症型）

II型↓↑（高碳酸血症型）

III型

↓↓

2.根据外呼吸不同环节：通气障碍型换气障碍型3.根据发病部位：中枢性外周性

呼吸中枢↓神经↓呼吸肌

↓胸廓↓

胸膜腔

O2→

气管、支气管↓

肺泡

O2↓肺泡膜

肺泡毛细血管肺泡扩张动力系统

限制性通气障碍肺通气

阻塞性通气障碍

弥散障碍肺换气

通气血流比例失调

解剖分流异常增加

第二节原因和发病机制呼吸衰竭的常见发病环节一、肺通气功能障碍

（一）、类型与原因

1.限制性通气不足

(restrictivehypoventilation)

(1).概念：主动吸气时肺泡扩张受限

(2).病因：病因很多，多个环节均可发生

限制性通气不足的病因呼吸中枢：脑外伤、“中风”、中枢镇静剂、酒精神经：格林巴利综合征、脊髓灰质炎呼吸肌：疲劳、萎缩、无力胸廓：多发性肋骨骨折、严重畸形胸膜腔：胸膜纤维化、胸腔积液、胸腔积气肺泡：表面活性物质↓:

合成↓：早产儿呼吸窘迫综合征消耗↑：肺气肿过度通气稀释性：肺水肿表面活性物质的生理功能降低肺泡表面张力

Laplace

定律：一个液膜组成的球,其内压与半径成反比，与表面张力成正比。

保证大、小肺泡的稳定性

2.阻塞性通气不足

(obstructivehypoventilation)

(1)概念：气道狭窄或阻塞导致的通气障碍

(2)病因：呼吸道肿瘤、异物、声带水肿、

COPD等。

气道阻力增加是关键。

层流与湍流的气道阻力湍流：层流：泊肃叶定律：

中央性气道阻塞：气管分叉以上的气道阻塞胸外阻塞→吸气性呼吸困难胸内阻塞→呼气性呼吸困难

外周性气道阻塞：内径<2mm的小支气管小气道阻塞→呼气性呼吸困难气道阻塞正常时上气道压力与流量-容积环可变胸外阻塞气道压力与流量-容积环可变胸内阻塞气道压力与流量-容积环固定上气道阻塞气道压力与流量-容积环吸气性呼吸困难

中央性气道阻塞：气管分叉以上的气道阻塞胸外阻塞→吸气性呼吸困难胸内阻塞→呼气性呼吸困难

外周性气道阻塞：内径<2mm的小支气管小气道阻塞→呼气性呼吸困难气道阻塞外周气道阻塞与等压点上移呼气时等压点理论示意图（二）通气障碍时的血气变化

Ⅱ型呼衰：PaO2<60mmHg；

PaCO2>50mmHg。（三）通气障碍时的肺容量变化

限制性通气障碍与阻塞性通气障碍时肺容量改变的异同。肺总容量(TLC)肺活量(FVC)时间肺活量(FEV1.0)FEV1.0/FVC残气量限制性通气障碍↓↓↓↑↓阻塞性通气障碍↑↓↓↓↑限制性与阻塞性通气障碍肺容量改变比较（四）呼吸功能评估(临床评估)

呼吸功能评定包括主观症状和客观检查两大类。

1．主观症状：

通常以有无出现气短、气促症状为标准。采用六级制，即按日常生活中出现气短、气促症状，分成六级：

0级：虽存在有不同程度的呼吸功能有减退，但活动如常人。对日常生活能力不受影响，即和常人一样，并不过早出现气短、气促。

1级：一般劳动时出现气短，但静息时尚未出现气短。

2级：平地步行不气短，速度较快或登楼、上坡时，同行的同龄健康人不感到气短而自己有气短。

3级：慢走不及百步出现气短。

4级：讲话或穿衣等轻微动作时有气短。

5级：安静时也有气短，无法平卧。

2.客观检查（1）肺容量：肺容量包括潮气量、补吸气量、深吸气量、肺活量、残气量、功能残气量和肺总量等，其中以肺活量最常用，并可用以下经验公式计算：男性=[27.63－(0.112×年龄)]×身高(cm)

女性=[21.78－(0.101×年龄)]×身高(cm)①常规肺活量测定：②多次肺活量测定：每隔30秒重复检测肺活量一次，连续3~5次。（2）通气量:常用指标有最大通气量（MVV，又称最大自主通气量）和时间肺活量（FVC或FEV，或称用力呼气量）。

①最大通气量：在15秒内测定最大限度的快而深的呼吸。②时间肺活量：主要测定气道阻塞及呼吸肌力和协调性。（3）呼吸气分析：是检测气体代谢的一种无创性方法。通过测定呼出气和大气中的：氧差（O2D%）和二氧化碳差（CO2D%）

推算出：摄氧量（VO2）、氧当量（VE/O2D%）、二氧化碳当量（VE/CO2D%）、氧脉搏（OP、VO2/心率）、呼吸商（RQ、CO2/O2）、恢复商（EQ）等值。

二、弥散障碍（diffusionimpairment)1.概念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。

2、病因

面积↓：肺实变（大叶性肺炎、ARDS、肺水肿）肺不张（早产儿呼吸窘迫综合征、气胸）肺叶切除厚度↑：肺水肿、ARDS、肺纤维化、肺泡毛细血管扩张弥散时间↓：体力负荷增加（劳动、运动）

3、血气变化

I型呼衰：PaO2↓;PaCO2

正常

为什么在弥散障碍时发生Ⅰ型呼衰？

1.呼吸代偿性增强

2.解离曲线的差异

3.弥散速度的差异

4.需代偿值的差异AB分压差溶解度弥散系数弥散速度CO260.592(24)(20)(2)O2600.0244(1)(1)(1)需代偿值的差异：

PO2：100–40=60（mmHg）PCO2：46–40=6（mmHg）

三、通气/血流比例失调

（ventilation-perfusionimbalance)

正常肺脏：VA/Q平均值=0.8，但：肺上部：V少，Q更少，VA/Q>0.8(1.8~3.0)

死腔通气，占潮气量30%

肺下部：V多，Q更多，VA/Q<0.8(0.6~0.8)

正常人功能性分流，占肺血流量3%单肺泡多肺泡（一）类型

1.部分肺泡通气不足

V↓，QN，VA/Q↓

功能性分流（functionalshunt)

又称：静脉血掺杂（venousadmixture)

(1）病因：支气管哮喘、COPD、肺气肿、肺水肿、肺纤维化等

(2）程度：功能分流占肺血流量30%~50%

2、部分肺泡血流不足

Q↓，VN，VA/Q↑

又称：死腔样通气（deadspacelikeventilation)1）病因：肺动脉栓塞、炎症、收缩、肺内DIC等

2）程度：死腔样通气占潮气量60%~70%

（二）血气变化

Ⅰ型呼衰：PaO2↓PaCO2

正常四、解剖分流增加(anatomicshunt)1.概念一部分静脉血经支气管静脉和极少的肺内动-静脉交通支直接流入肺静脉，称解剖分流。

2.病因支气管扩张症、肺内动-静脉短路大量开放严重的肺实变和肺不张3.机制静脉血入动脉4.血气变化

PaO2

降低，

PaCO2

降低、升高或正常5.与功能性分流鉴别吸纯氧15min五、COPD与ARDS（一）慢性阻塞性肺病(COPD)(ChronicObstructivePulmonaryDisease)（二）急性呼吸窘迫综合征(ARDS)(AcuteRespiratoryDistressSymdrom)（一）慢性阻塞性肺病

(chronicobstructivepulmonarydisease,COPD)

1.概念COPD

standsforchronicobstructivepulmonary(lung)disease.COPDisageneraltermusedforseverallungdiseases.Themostcommondiseasesinthisgroupare

chronicbronchitis

andemphysema.Chronicasthma

mayalsobeincludedinthisgroup.WhilesomepatientswithCOPDhaveonlychronicbronchitisoremphysema,mostpatientshaveacombinationofboth.COPDworsensgradually,causinglimitedairflowinandoutofthelungs.

emphysema慢性支气管炎哮喘

2.病因：慢性肺部炎症，常见于慢性支气管炎、肺气肿和哮喘等。

3.病死率：逐年升高

4.临床检查：肺气肿、肺纹理增粗、肺纤维化COPD（肺气肿）慢性支气管炎

5.COPD导致呼衰的机制

(1)阻塞性通气障碍炎性增生、肉芽组织增生；水肿液、粘液堵塞；炎症介质→支气管痉挛；肺组织弹性下降→小气道阻塞。

(4)肺泡通气血流比例失调气道阻塞→肺泡低通气→功能性分流；微血栓形成→死腔样通气。

(3)弥散功能障碍吸吸膜炎性增生、增厚、密度增加。

(2)限制性通气障碍肺组织增生、纤维化及Ⅱ型上皮细胞受损；缺氧、酸中毒、营养不良→呼吸肌衰竭。（二）急性呼吸窘迫综合征(acuterespiratorydistresssydrome,ARDS)

1.概念由急性肺损伤(acutelunginjury,ALI，以弥漫性呼吸膜损伤为主要特征)引起的呼吸衰竭。ARDSAcutelunginjuryDiffusealveolardamage(DAD)orAcuterespiratorydistresssyndromeARDS

2.发病率与病死率ARDS(Acuterespiratorydistresssyndrome)

3.病因

(1)直接肺损伤因素常见为肺炎（细菌性、病毒性、真菌性）、胃内容物吸入；少见为肺挫伤（创伤、车祸等直接引起的肺损伤）、淹溺、脂肪栓塞、肺栓子清除或移植后的再灌流性肺水肿等。

(2)间接肺损伤因素常见为严重感染及脓毒症（各种病原菌感染，尤以

G-杆菌感染多见）、严重创伤伴休克、急性胰腺炎，多次大量的输血及药物过量（如海洛因、阿司匹林、巴比妥盐）等。

4.机制

肺泡-毛细血管膜（呼吸膜）通透性↑单核-吞噬细胞血管内皮细胞肺泡上皮细胞5.血气变化：Ⅰ型、Ⅱ型或Ⅲ型呼衰6.ARDS的诊断要点

(1).具有引起ARDS的原发疾病和病因

(2).突发性进行性呼吸衰竭，R大于30次/分

(3).胸片：“白肺”

(4).PaO2

低于60mmHg，一般氧疗难以改善

(5).排除心源性肺水肿引起的呼吸衰竭最近，由冠状病毒家族的新成员(世界卫生组织命名为SARS病毒)引起的严重急性呼吸综合征(severeacuterespiratorysyndrome,SARS)，国内又称非典型肺炎，是21世纪出现的凶险的呼吸系统传染病，其病理过程就是ARDS。SARS:果子狸主要临床表现:

持续高烧(高于38℃)，头痛和全身酸痛、乏力，干咳、少痰，部分病人有气促等呼吸困难症状，少数进展为呼吸窘迫综合征，肺部影像学显示肺炎改变。

一般感冒病征包括发烧，咳嗽，头痛，可在数日后转好，并且一般没有肺炎迹象外周血白细胞计数无明显变化，淋巴细胞计数减少。

SARS病毒能侵犯多种脏器，引起免疫系统对脏器的过度攻击，导致严重的脏器损伤。

抗菌药无效。SARS患者胸片（3天）SARS患者胸片（5天）SARS患者胸片（8天）SARS患者胸片（10天）病房中医务人员正在抢救SARS病人SARS预防:(台湾)非典疫苗1.证SARS疫苗动物实验2.SARS疫苗首露真容哈哈！我们有疫苗啦。第三节呼吸衰竭时主要代谢功能变化

（一）酸碱平衡及电解质平衡紊乱

1.代谢性酸中毒缺氧、感染、休克、肾功能↓；血K+↑、血Cl-↑

N2.呼吸性酸中毒

II型呼衰；

血K+↑、血Cl-↓3.呼吸性碱中毒肺通气过度；血K+↓

、血Cl-↑4.代谢性碱中毒医源性：(1）人工呼吸机使呼吸过快；

(2）NaHCO3纠酸过量；（二）呼吸系统变化

1.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

<30mmHg直接抑制呼吸中枢

PaCO2↑>50mmHg直接兴奋呼吸中枢

>80mmHg直接抑制呼吸中枢

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60mmHg2.不同原因呼衰对呼吸运动的影响

中枢性呼衰:

浅、慢呼吸、潮式呼吸、间歇呼吸、抽泣样呼吸叹气样呼吸外周性呼衰

限制性通气不足—浅快呼吸阻塞性通气不足—深快呼吸吸气性呼吸困难呼气性呼吸困难（三）循环系统变化

1.低氧血症和高碳酸血症对心血管系统的影响轻、中度→心血管中枢兴奋：心率↑、心收缩力↑、外周血管收缩、全身血液重新分配重度→心血管中枢抑制：心率失常、心收缩力↓、外周血管扩张、血压↓

2.肺源性心脏病（pulmonaryheartdisease)(1)概念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。(2)机制

①肺动脉高压→右心后负荷↑酸中毒→肺小动脉收缩肺血管壁增厚、硬化、狭窄→肺小A重塑肺小动脉炎症、栓塞、DIC→肺血管床↓②缺氧、酸中毒→直接抑制心肌舒缩功能③呼吸困难时用力呼气→胸内压↑→心脏舒张受限呼