血气分析与呼吸生理.ppt

1、血气分析和呼吸生理学，良好的呼吸管理，即保持稳定的呼吸功能和充足的组织供氧。呼吸状态的综合判断依赖于血气分析。与氧气消耗和二氧化碳产生相关的基础知识没有氧气，人类无法生存，构成身体的每个细胞都需要能量来生存。这些能量是通过利用氧(O2)代谢细胞中的物质产生的。就像燃烧纸张和木材产生的光能和热能一样，这个过程消耗氧气产生二氧化碳。人类生存需要多少氧气，产生多少二氧化碳？当成年人安静时，他们每分钟需要大约250毫升氧气(耗氧量)，产生大约200毫升二氧化碳(二氧化碳产量)。成年人比儿童需要更多的氧气，产生更多的二氧化碳，男人比女人多，而且在锻炼时，他们需要更多的氧气，产生更多的二氧化碳。寒冷、发烧

2、和甲状腺机能亢进也会增加氧气消耗和二氧化碳产生，而甲状腺机能减退会减少氧气消耗和二氧化碳产生。有趣的是，二氧化碳产量与氧气消耗量的比率总是不变的。这个比率叫做呼吸商，应该是气体交换率。如果一分钟内产生200毫升二氧化碳，就要消耗250毫升氧气，呼吸商为0.8。事实上，呼吸商取决于作为能量来源的碳水化合物、蛋白质和脂肪的比例，根据不同的人，呼吸商为0.750.9，通常计算为0.8。为了知道每个人的准确呼吸商，有必要分别收集呼出的空气和吸入的空气，测量实际的二氧化碳产量和氧气消耗量，并交换气体。人们不断从空气中吸收氧气并排放二氧化碳。这个过程叫做气体交换，肺是气体交换的器官。为了不断地交换气体，气

3、体应该不断地进出肺泡。通过胸腔的运动变得越来越大和越来越小，肺将随着胸腔的运动不断地膨胀和收缩，以使空气进入和排出，即换气。成人第一次呼吸量(潮气量)约为500毫升，1分钟约为7升(静息通气量)；如果肺像一个僵硬的气球，它将很难移动，并且肺具有良好的柔韧性(顺应性)。胸部只用很小的力就能使肺膨胀，而正常的肺只用20毫升的压力就能膨胀150毫升。良好的气体交换必须满足三个条件：第一，足够的通风(足够的气体进出肺泡)。此外，肺泡周围的毛细血管具有与肺泡通气相匹配的血流量，即适当的通气血流量比是气体交换的第二个条件。肺泡通气，肺泡周围的毛细血管中有血液流动，但是从肺泡到血液流动的氧气受到阻碍，不能进

4、行气体交换。氧气从肺泡通向血流，血流从肺泡中氧气浓度高的一侧扩散到血流浓度低的一侧，称为扩散。易分散性(分散能力)这是气体交换的第三个条件。与氧气不同，二氧化碳从血流中释放到肺泡和大气中。二氧化碳比氧气更容易从血液流向肺泡。只要肺泡内的空气得到充分交换，即肺泡通气充足，通气的血流比率和弥散能力就不会太成问题。环境因素、肺泡通气和肺泡水平的气体交换是影响气体交换的三个主要因素。环境因素包括大气压力和氧气浓度。肺泡通气与潮气量、呼吸速率和死腔容积有关，任何影响它们的因素都会影响肺泡通气，进而影响气体交换。肺泡水平的气体交换与通气/血流比率、扩散能力和静脉分流有关。动脉血气的测定肺的气体交换功能是否

5、正常，可以通过测量动脉血是否吸收了足够的氧气以及是否有二氧化碳滞留来大致了解。如前所述，气体交换只能在肺泡通气、通气血流量比和扩散能力达到一定条件时进行。通过测量动脉血中氧和二氧化碳的含量，可以诊断气体交换不足的情况，判断气体交换障碍的位置。此外，血气不仅可以测量氧气和二氧化碳动脉血液中氧气和二氧化碳的含量以及酸碱平衡状态都是与生命相关的指标。从这个意义上说，血气是“维持生命的指南针”，血气分析仪直接测量氧分压(Pa02)、二氧化碳分压(PaCO2)和酸碱度。其他含量，如血氧饱和度、碳酸氢盐含量、碱过量等。可以在测量这三个值后获得。然后可以推断其他临床数据，例如肺泡空气-动脉氧分压差(AaDO

6、2)、分流量、氧含量(CaO2)、氧合指数(Pa02/FiO2)等。众所周知，空气主要由氧和氮组成，其比例为21:79，这是指空气中氧和氮的分子数之比。大气压力为760毫米汞柱。像空气一样，某些种类的气体混合在一起，称为混合气体。空气混合物被认为是1，每种气体的比例被称为某一部分的浓度，用大写的F表示.大气氧气浓度(FB02)为0.21，氮气浓度(FBN2)为0.79。所谓的分压是混合气体中包含的每种组分气体的压力，它与每种组分气体的分子数成正比。换句话说，混合物总压力中的分压取决于其总浓度。大气压力为760毫米汞柱的空气含有氧气21，氧气分压为7600.21159毫米汞柱。同样，氮气含量为7

7、9，氮气分压为601毫米汞柱。当气体与液体接触时，气体分子可以自由进入液体，同时气体分子溢出。当进入和溢出的分子数相等时，称为平衡态。当气体和液体处于平衡状态时，气相和液相两侧的气体分压相等。在人体内，血液中气体的分压之和与大气压力相平衡，血液中气体的分压之和也是760毫微克。血气正常值： pao 2:80100 * mmhg Sao 2:95%或以上PaCO 2: 3545 mmhg ph :7 . 357 . 45 HCO 3-: 2226 mmol/l be 3360-33 mmol/l *氧分压随年龄而降低，如气体交换指数：氧分压(Pa02)、氧饱和度(Sao 2)和二氧化碳分压，酸碱

8、平衡指标：酸碱度，碳酸氢盐(HCO3-)，碱渣(BE)和二氧化碳分压。二氧化碳分压是气体交换和酸碱平衡的指标。肺泡通气气体进出肺的过程就是通气。气体被胸肌吸入和排出，也就是说，通过横膈膜和肋间肌的运动，肺被动地收缩和扩张。生理学上所谓的通气是指二氧化碳从肺部排出。每次呼吸可吸入或排出的潮气量约为每公斤体重7毫升，成年人的平均潮气量约为500毫升。但不是所有的都被送到肺泡进行气体交换以参与CO2的排放。从鼻和口通过气管和支气管到肺泡的通道(气道)是气体交换的无用空间，称为死空间。成人呼吸器死空间约为150毫升，2.2毫升/公斤。死体积与潮汐体积的比值约为0.3。吸入气道的空气(称为吸入空气)与体

9、外空气略有不同，区别在于气道空气中存在饱和水蒸气，饱和水蒸气的分压为47毫微克。由于吸入气体的总压与大气的总压相同，为760毫米汞柱，吸入气道中吸入气体的氧分压(表示为PIO2)是大气压力(PB)减去47毫米汞柱的饱和水蒸气压力乘以大气氧浓度21的差值。当大气压力为760毫微克时，方程通常写成PIO 2=(76047)0.21=150毫微克，肺泡通气量(VA)是潮气量和无气体交换的死腔(VD)之间的差值。每分钟肺泡通气量是单位时间通气量(1分钟)和死腔通气量之间的差值。即肺泡通气量=分钟通气量-死腔通气量=(潮气量-死腔容积)呼吸频率。如前所述，环境、肺泡通气和肺状态(肺泡水平的气体交换)是影

10、响气体交换的三个主要因素。影响肺泡通气的每个环节都会影响二氧化碳，计算PaCO _ 2的公式为：健康人的近似值为：二氧化碳产生量Vco _ 2=200毫升/分钟，肺泡通气量VA=4.5L升/分钟，0.86是求解标准状态、体温、压力和饱和水蒸气的数学常数，因此PaCO _ 2=38毫米汞柱可由该公式得到。从上述公式可以看出，如果产生的二氧化碳量(Vco2)不变，则PaCO2与肺泡通气量(VA)成反比。如果肺泡通气量增加一倍，二氧化碳减少12；肺泡通气减少了12，而二氧化碳增加了一倍。此外，当身体活跃时，如果产生的二氧化碳量增加，肺泡通气量也会增加，使二氧化碳浓度保持不变(40毫微克)。肺泡通气的

11、调节，人即使在睡觉时也必须呼吸。一旦肺泡通气量减少，PaCO2增加，PaO2减少，刺激颈动脉体和主动脉体化学感受器，延髓呼吸中枢发出通气指令，自动调节通气量，使PaCO2保持在40 mmHg左右。延髓呼吸中枢发出通气指令，由过氧化氢、过氧化氢、酸碱度调节，由意识控制。二氧化碳减少(肺泡过度换气，二氧化碳35毫米汞柱)。由于各种原因，如呼吸中枢过度活跃，PaCO 2减少。与相应产生的二氧化碳量相比，肺泡通气排出的二氧化碳量增加。中枢神经系统疾病的精神因素：更常见于肺栓塞、肺充血、肺水肿、间质性肺炎、急性呼吸窘迫综合征等。这些疾病几乎都伴有低氧血症，低氧刺激通气。它基本上是由肺部受体的刺激引起的。

12、过氧化氢也是酸碱平衡的因素之一。由各种原因引起的代谢性酸中毒可增加通气量，降低二氧化碳。其他：怀孕、发烧、甲状腺机能亢进、药物和呼吸机调整不当。PaC02增加(肺泡通气不足，PAC 0245 mmHg)，而PAC 02增加是因为无法获得对应于产生的二氧化碳量的肺泡通气，也就是说，这是由肺泡通气不足引起的。持续性肺泡通气不足有三种：第一，呼吸中枢的通气命令不足，可见于延髓呼吸中枢本身的紊乱，镇静剂起抑制作用，代谢性碱中毒也可引起肺泡通气不足。第二，虽然通气命令可以从呼吸中枢发出，但存在传导神经障碍，不能将冲动传递到膈肌和胸部呼吸肌，或者是由呼吸肌本身的障碍引起的。第三，在呼吸系统疾病中，肺变得僵

13、硬并且难以扩张(肺顺应性降低)，支气管变窄，并且空气通道困难(气道阻力增加)。为了保持通气，有必要增加必要的能量(呼吸功增加)，然后发展成呼吸肌疲劳。PaO2和低氧血症、PaCO2只取决于肺泡通气的一个因素，但PaO2要复杂得多。PaO2不仅受肺泡通气的影响，还受环境和肺泡水平气体交换的重要因素的强烈影响。环境因素包括大气压力和氧浓度，肺泡水平的气体交换因素包括通气血流量比、扩散能力和静脉分流。以上六个因素对PaO2值有影响。下面将逐一讨论从大气到细胞的氧分压(PO2)的变化，大气氧分压(PB02)为760毫伽0.21=159毫伽。吸气管(吸入空气)被水蒸气饱和，氧分压降至150兆帕。在肺泡(

14、肺泡气体)中，氧气的分压由于身体排出的CO2而持续降低。在毛细血管血液从肺泡吸氧集中于动脉的过程中，由于通气血流的不平衡和分流，氧分压下降到一定水平。然后，细胞外液和细胞内液中的氧分压继续下降，最后当使用细胞内线粒体中的氧时，氧分压仅为几毫米汞柱。当氧气从大气中到达产生能量的细胞的线粒体时，氧气的分压以逐步的方式降低，就像几层连续的瀑布，有人称之为02瀑布。人们肺泡中气体的氧分压与吸入气体的氧分压不同，因为二氧化碳不断从血液中排出到肺泡，这自然使肺泡中的氧分压变小。吸入室内空气时，肺泡气氧分压(PaO2)、吸入气氧分压(PIO2)、肺泡内二氧化碳和其他影响气体交换的成分、动脉氧分压(PAO2)

15、、肺泡气氧分压(PAO2)为100 mmHg。实际测得的动脉氧分压为8595毫米汞柱。也就是说，动脉氧分压低于肺泡氧分压，这种差异(PAO2-PaO2)称为肺泡-动脉氧分压差(AaDO2)。O2从肺泡进入毛细血管，这受到通气与血流比率、扩散能力和分流的影响。即使在正常健康人中，AaDO2也总是存在的，因为支气管静脉、胸膜静脉和从支气管、胸膜和心肌回流的心脏小静脉直接合并到肺静脉或左心房中，并且这种固定的生理解剖分流导致AaDO2的永久存在。AaDO2值反映肺泡水平气体交换的影响程度，AaDO2是反映肺通气功能的指标。吸入室内空气时，空气中二氧化硫的正常值为1015毫克，并随年龄增长而增加。肺炎

16、、阻塞性肺疾病间质性肺炎和肺纤维化患者同时存在通气血流比例失衡或弥散障碍，且AaDO2值增加。急性呼吸窘迫综合征(ARDS)和广泛肺不张(早期)出现分流增大，AaDO2显著升高。当吸入不同浓度的氧气时，AaDO2的值变化很大，很难准确判断呼吸功能。此时，可以计算呼吸指数和氧合指数，这更有助于判断患者的呼吸功能。呼吸指数AaDO2/Pa02氧合指数Pa02/FiO2，这两个指标作为肺氧合能力的指标，即使FiO2不同，仍有参考价值。呼吸指数越大，氧合功能越差。氧合指数越小，肺的氧合功能越差。氧合指数低于300毫微克，这通常是急性肺损伤的表现；氧合指数低于200毫微克，这是诊断急性呼吸窘迫综合征的证

17、据之一。氧气的输送已经在上面讨论了动脉血液中的氧分压指数。通过肺部进入血液的O2必须通过血液输送到各种组织和器官，其中约1.5%通过物理溶解输送，最重要的是(约98.5%)与红细胞中的血红蛋白(Hb)结合并输送到组织。1微克/100毫升血液中只有0.0031毫升的溶解氧。就像人们渡河一样，乘船渡河比游泳更有效率，血红蛋白轮渡运送氧气的效率也相当高。血红蛋白的携氧能力，即氧饱和度(血红蛋白与氧结合的程度称为氧饱和度，Sa02)取决于氧分压。Hb氧饱和度(纵坐标)和PaO2(横坐标)之间的关系为s形曲线，称为氧离解曲线。从曲线可以看出，只要动脉血氧饱和度在60毫微克以上，氧对血氧饱和度和动脉血携氧能力的影响很小。Pa02解离曲线在60毫微克以下较陡，PaO2略有下降，血红蛋白与氧的结合力急剧下降。这有利于动脉血在组织中释放大量氧气。关于氧离解曲线，临床上应注意三个要点：离解曲线的“369法则”，即当Pa02为3