呼吸衰竭11-12-1 4課件

1、第十五章 呼吸功能不全 Respiratory insufficiency病理生理學(xué)教研室 李淑琴概述呼吸衰竭的病因和發(fā)病機制機體的主要代謝與功能變化急性呼吸窘迫綜合癥（ARDS）防治原則概 述introduction 復(fù)習(xí)呼吸過程 呼吸功能不全、呼吸衰竭 和呼吸衰竭指數(shù)的概念 呼吸衰竭的分類Internal RespirationExternal RespirationGas Transport5.細(xì)胞內(nèi)氧化代謝呼吸的三個 基本過程 外呼吸的主要功能是吸入O2和呼出CO2大氣肺泡血液換氣通氣在靜息時，在海平面呼吸空氣的情況下，PaO2 ：80-100 mmHg PaCO2 ：36-44 mm

2、Hg肺通氣ventilation肺換氣gas exchange呼吸衰竭（Respiratory failure） 當(dāng)外呼吸功能嚴(yán)重障礙，以致機體在靜息狀態(tài)、海平地區(qū)、吸入空氣時，PaO2低于60 mmHg，或伴有PaCO2高于50 mmHg，出現(xiàn)一系列臨床表現(xiàn)，稱為呼吸衰竭。 輕重不同程度的呼吸功能 障礙都稱為呼吸功能不全 呼吸衰竭是呼吸功能不全 的嚴(yán)重階段 呼吸功能不全與呼吸衰竭的關(guān)系 呼吸衰竭的分類 按發(fā)生快慢和持續(xù)時間長短：急性和慢性 按原發(fā)病所在部位：中樞性和外周性 按發(fā)生機制 和血氣特點換氣功能障礙型PaO260mmHg, PaCO2不高通氣功能障礙型PaO250mmHg低氧血癥型或

3、型呼吸衰竭高碳酸血癥型或型呼吸衰竭(Causes and mechanisms of respiratory insufficiency)第一節(jié) 原因與發(fā)病機制呼吸衰竭發(fā)生的原因肺的病變肺或胸膜彈性阻力增加 胸壁損傷呼吸中樞障礙上運動神經(jīng)元傳導(dǎo)受阻脊髓前角細(xì)胞受損下運動神經(jīng)元傳導(dǎo)受阻呼吸肌 無力氣道狹窄 或阻塞神經(jīng)肌肉接頭阻滯 肺通氣障礙：型呼吸衰竭 限制性通氣不足 阻塞性通氣不足 中央性氣道阻塞 外周性氣道阻塞 肺換氣障礙：型呼吸衰竭 彌散障礙 肺泡通氣/血流比例失調(diào) 肺內(nèi)解剖分流增加 呼吸衰竭的發(fā)生機制可變型胸外阻塞可變型胸內(nèi)阻塞固定型上氣道阻塞一、肺通氣障礙 (Alveolar hypo

4、ventilation) 限制性通氣不足 (restrictive hypoventilation) 阻塞性通氣不足 (obstructive hypoventilation) 限制性通氣障礙的原因呼吸中樞受損：腦外傷、“中風(fēng)”、中樞鎮(zhèn)靜劑、酒精 支配呼吸肌的周圍神經(jīng)病變：格林巴利綜合征、脊髓灰質(zhì)炎 呼吸肌本身收縮功能障礙：疲勞、萎縮、無力1. 呼吸肌活動障礙 2. 胸廓和肺的順應(yīng)性降低（彈性阻力增加）胸廓的順應(yīng)性降低：多發(fā)性肋骨骨折、嚴(yán)重畸形 胸膜粘連增厚或纖維化肺的順應(yīng)性降低3. 胸腔積液或氣胸（二）阻塞性通氣不足 (obstructive hypoventilation) 由于呼吸道狹窄

5、或阻塞，使氣道阻力增加引起的通氣障礙。影響氣道阻力的因素有：氣道的內(nèi)徑：與阻力成反比氣道的長度：與阻力成正比氣流性質(zhì)（層流、湍流）：湍流比層流時氣道阻力增加 其它：氣道壁表面光滑程度、平滑肌張力等生理情況下，平靜呼吸時氣道阻力的80%以上來自大氣道（分支多、有銳角、口徑常有改變、高流速都造成湍流），而外周小氣道阻力（直徑小于2 mm）僅占總阻力的20%以下。 中央氣道阻塞：從環(huán)狀軟骨下緣至氣道分叉處 外周氣道阻塞：又稱小氣道阻塞，常發(fā)生于內(nèi) 徑小于2 mm的細(xì)支氣管，包括從終末細(xì)支氣管到 呼吸性細(xì)支氣管。胸外阻塞胸內(nèi)阻塞可變型阻塞固定型阻塞 外周性氣道阻塞最常見原因是慢性阻塞性肺病(COPD)

6、。呼氣性呼吸困難，原因： 小氣道狹窄在呼氣時加重 呼氣時等壓點移向小氣道 1. 小氣道狹窄在呼氣時加重小氣道無軟骨支撐、管壁薄，與管周圍的肺泡結(jié)構(gòu)緊密相連，胸內(nèi)壓及周圍組織的牽引力可影響其內(nèi)徑。呼氣性呼吸困難吸氣時阻力變小呼氣時阻力變大 老慢支、肺氣腫等患者由于細(xì)支氣管狹窄，氣道阻力異常增加，氣流通過狹窄的氣道耗能增加，使氣道內(nèi)壓迅速下降；或由于肺泡壁彈性回縮力減弱，使胸內(nèi)壓增高，使等壓點上移（移向肺泡端）。外周氣道阻塞-呼氣性呼吸困難等壓點等壓點(二) 肺泡通氣不足的血氣變化(Changes of blood gas in alveolar hypoventilation)通氣障礙使氧的吸入

7、和二氧化碳的排除均受阻，所以單純性通氣障礙所致的呼吸衰竭屬于型呼吸衰竭（PaO250 mmHg）。 二、彌散障礙（Impaired Gas Diffusion）由于呼吸膜面積減少、肺泡膜異常增厚或彌散時間明顯縮短所引起的氣體交換障礙。O2100CO2 40100O2:40, CO2: 46CO2:40正常肺泡-毛細(xì)血管氣體交換示意圖O2:100氣體的彌散受以下因素的影響 呼吸膜兩側(cè)的氣體壓力差 肺泡膜的面積與厚度 氣體的彌散能力 血液與肺泡接觸的時間膜兩側(cè)的O2的分壓差是CO2 的10倍；CO2的彌散系數(shù)是O2 的20倍。所以，CO2 的彌散速率（彌散系數(shù)與分壓差的乘積）通常比氧約大一倍。正常

8、時血液流經(jīng)肺泡毛細(xì)血管時間為0.75 s，CO2 達(dá)到平衡的時間(0.13s)是O2 的(0.25s) 。呼吸膜厚度增加和血液與肺泡接觸時間短主要影響O2的平衡，而對CO2 影響較小。 呼吸膜厚度增加（肺水腫、肺透明 膜形成、肺纖維化） 呼吸膜面積減少 血液與肺泡的接觸時間過短 (0.75s，0.34s，0.25s，0.13s)肺實變、肺不張、肺葉切除、肺水腫 1、彌散障礙的病因和機制 (etiologies and mechanisms of impaired diffusion)大葉性肺炎（紅色肝樣變期，灰色肝樣變期）血液與肺泡接觸時間減少正常時血液流經(jīng)肺泡cap的時間為0.75s。PaO

9、2、氧飽和度體力負(fù)荷CO、肺血流 肺實變、肺不張、肺切除、肺水腫血液與肺泡接觸時間2、彌散障礙的血氣變化PaO2 PaCO2不變或降低彌散障礙引起的呼衰類型：型呼衰成人在靜息狀態(tài)下，肺泡通氣(VA)約為4 L/min，肺泡毛細(xì)血管的血液灌流量(Q)約為5 L/min， VA / Q =0.8正常肺上部通氣量較少，但血流更少，通氣/血流比值可高達(dá)3；下部通氣多血流更多，通氣/血流比值為0.6。三、通氣-血流比值失調(diào) (Ventilation-Perfusion Imbalance)1. 通氣-血流比值失調(diào)的類型 部分肺泡通氣不足 V/Q 部分肺泡血流不足 V/Q 比例失調(diào)的病因和機制 (etio

10、logies and mechanisms of imbalance)-病變區(qū)域 VA/Q比值降低 部分肺泡通氣不足而血液灌流量正常 見于：支氣管哮喘，慢性支氣管炎、阻塞 性肺氣腫、肺纖維化等。病變不均一：有的部位肺泡通氣嚴(yán)重不足 有的部位肺泡通氣相對正常部分肺泡通氣不足(靜脈血摻雜)1通氣不足低氧血流未完全動脈化靜脈血摻雜（venous admixture） 部分靜脈血流經(jīng)通氣不良的肺泡時，未經(jīng)充分氧合便摻入到動脈血內(nèi)。如同動-靜脈短路，又稱功能性分流（functional shunt）。2. VA/Q比值失調(diào)時的血氣變化 (Changes of blood gas in imbalance

11、)彌散速度的差異解離曲線的差異呼吸代償性增強 二氧化碳解離曲線 CO2解離曲線特征： 當(dāng)PaCO2在37.560 mmHg 范圍內(nèi)，血 液CO2含量與PaCO2 幾乎呈直線關(guān)系。氧離曲線二氧化碳解離曲線 氧解離曲線的特征： S型曲線。氧分壓達(dá)100 mmHg時，血氧飽和度已高達(dá)95%以上，處于曲線的平坦段，所以即使健全肺因通氣加強進一步提高了氧分壓，但血氧含量的增加也極少，無法代償通氣不足肺泡所造成的低氧血癥。血氣變化通氣不足病肺：PaO2、CaO2（血氧含量）健肺代償：PaO2、CaO2PaO2CaO2病肺：PaCO2、CaCO2健肺：PaCO2、CaCO2PaCO2 (CaCO2)：N、或

12、2部分肺泡血流減少：VA/Q部分肺泡的血液灌流量減少，但肺泡通氣量沒有相應(yīng)降低。見于：肺動脈炎、肺血管收 縮、栓塞 、DIC 等血流不足血流增多，但不能充分氧合低氧血流死腔樣通氣血氣變化PaO2、CaO2PaCO2 (CaCO2)：N、或 肺泡通氣與血流比例失調(diào)時的血氣變化，無論是部分肺泡通氣不足引起的功能性分流增加，還是部分肺泡血流不足引起的死腔樣通氣，均為換氣障礙，主要引起PaO2降低，而PaCO2可正常，甚至因代償過度而降低，病人出現(xiàn)I型呼吸衰竭。只在嚴(yán)重障礙和代償不足時，PaCO2才會高于正常，出現(xiàn)型呼衰。解剖分流（anatomic shunt）一部分靜脈血（營養(yǎng)氣管和支氣管的血液形成

13、靜脈血）經(jīng)支氣管靜脈和極少的肺內(nèi)動-靜脈交通支直接流入肺靜脈，這些叫解剖分流。 正常：約占心排出量的2%3%四、解剖分流增加 （Increased anatomic shunt）解剖分流增加的原因：支氣管擴張時伴有支氣管血管擴張、肺小血管栓塞時肺動脈壓增高導(dǎo)致的肺內(nèi)動-靜脈短路開放、COPD時支氣管靜脈與肺靜脈之間形成吻合支等。 血氣特點：PaO2 PaCO2 N， 解剖分流又稱為真性分流 (true shunt)鑒別功能性分流與真性分流方法為吸純氧 吸純氧能提高動脈氧分壓的為功能性分流。 吸純氧不能提高動脈氧分壓的為真性分流。功能性分流解剖分流臨床上常為多種機制共同參與：如慢性阻塞性肺病1、

14、肺通氣障礙（單純通氣障礙引起型呼衰）彌散障礙：通常引起型呼衰通氣/血流比例失調(diào)：型或型呼衰解剖分流增加：型或型呼衰限制性阻塞性：中央性氣道阻塞、外周性氣道阻塞2、肺換氣障礙（通常引起型呼衰） 原因與發(fā)病機制小結(jié)阻塞性通氣障礙：支氣管炎癥，分泌物阻塞。限制性通氣障礙：呼吸肌疲勞，肺組織炎癥、間質(zhì)和肺的纖維化以及累及胸膜，表面活性物質(zhì)減少，肺和胸廓順應(yīng)性降低。彌散障礙：肺纖維化、炎癥等引起肺泡膜損傷（呼吸膜的厚度增加、面積減少、血液與肺泡的接觸時間過短） 。通氣/血流比值失調(diào)：部分肺泡通氣減少或喪失，部分肺泡血流明顯減少（由于毛細(xì)血管床的破壞造成血管重建）。 動-靜脈吻合支開放引起真性分流。 慢性

15、阻塞性肺疾患引起呼吸衰竭的機制 肺通氣障礙：型呼吸衰竭 限制性通氣不足 阻塞性通氣不足 中央性氣道阻塞 外周性氣道阻塞 肺換氣障礙：型呼吸衰竭 彌散障礙 肺泡通氣/血流比例失調(diào) 肺內(nèi)解剖分流增加 呼吸衰竭的發(fā)生機制可變型胸外阻塞可變型胸內(nèi)阻塞固定型上氣道阻塞(Effects of respiratory insufficiency)第二節(jié)呼吸功能不全對機體的影響 低氧血癥和高碳酸血癥是機體發(fā)生功能和代謝變化的基礎(chǔ)，它們對機體的影響主要取決于發(fā)生速度、嚴(yán)重程度、持續(xù)時間和機體本身的功能狀態(tài)。 低氧血癥時造成的缺氧往往是造成急性呼吸衰竭最嚴(yán)重的死亡原因之一；而機體對二氧化碳有較大的緩沖作用，所以低

16、氧血癥對機體的影響比高碳酸血癥更加嚴(yán)重。一、酸堿平衡紊亂 (Acid-base imbalance) 代謝性酸中毒（HCO3-）: 原因: 低氧血癥（組織細(xì)胞缺氧，乳酸等酸性代謝產(chǎn)物增多，pH下降）、腎功能不全 （酸性物質(zhì)排出減少等）、感染和休克。 呼吸性酸中毒（PaCO2）：限制性通氣不足、阻塞性通氣不足、嚴(yán)重的通氣血流比例失調(diào)，CO2排出受阻，見于型呼衰。 呼吸性堿中毒（PaCO2） 嚴(yán)重缺氧使肺通氣過度CO2排出過多, 呼堿(型) 代謝性堿中毒（ HCO3- ）代謝性堿中毒人工呼吸機使用不當(dāng), CO2過多過快排出，而體內(nèi)代償性增加的HCO3-來不及排出 混合性酸堿平衡紊亂 (Mixed

17、acid-base disturbances)缺氧和CO2潴留代酸呼酸單純氧分壓降低引起的通氣增強代酸呼堿呼吸困難往往是呼衰在臨床上最先出現(xiàn)的癥狀，主要表現(xiàn)為呼吸頻率和節(jié)律的改變。 二、呼吸系統(tǒng)的變化(Changes of respiratory system)PaO260mmHg興奮外周化學(xué)感受器興奮中樞化學(xué)感受器PaCO250mmHg且80mmHg(一) 低氧血癥和高碳酸血癥對呼吸中 樞的影響 (Compensatory reaction)PaO230mmHg PaCO280mmHg直接抑制呼吸中樞 慢性阻塞性肺病型呼衰時，因為PaCO2過高而抑制呼吸中樞，所以此時呼吸中樞主要靠低氧興奮。

18、因此，治療應(yīng)低濃度（25%29%的氧）、低流量（12L/min）持續(xù)給氧，使PaO2上升到55 mmHg即可，此時SaO2已達(dá)80%以上，否則會導(dǎo)致呼吸抑制。 40%50%氧（二）原發(fā)病引起的呼吸變化1、吸氣性呼吸困難：氣道阻塞位于中央 氣道的胸外部位（由于氣流阻力增大，患者呼吸深而慢）呼氣呼氣吸氣呼氣2、呼氣性呼吸困難：氣道阻塞位于中央氣 道的胸內(nèi)部位或小氣道阻塞 （深而慢）吸氣呼氣吸氣呼氣3、呼吸中樞抑制：主要表現(xiàn)為呼吸節(jié)律 紊亂，如：潮式呼吸（最多見）、間歇 呼吸、抽泣樣呼吸、嘆氣樣呼吸等。4、肺的順應(yīng)性降低或呼吸肌功能障礙 引起的限制性通氣障礙，通過刺激牽 張感受器或肺毛細(xì)血管旁感受器

19、（J感受 器）反射性引起呼吸淺而快。 潮式呼吸間歇呼吸(一) 代償性反應(yīng)（Compensatory reaction）PaO2降低PaCO2升高興奮交感神經(jīng)和心血管運動中樞心率增快，心肌收縮力加強，外周血管收縮以致血壓升高；血液重分配。三、循環(huán)系統(tǒng)的變化(changes of circulatory system)1、肺動脈高壓右心衰竭 缺氧、酸中毒肺血管收縮 肺血管壁增厚、硬化、狹窄肺小A重建 肺小動脈炎癥、栓塞、DIC 肺血管床 (二) 損傷性變化（Injurious changes）3、心臟舒縮受限2、心肌受損，心臟負(fù)荷加重慢性阻塞性肺疾病 肺源性心臟病缺氧酸中毒心肌受損肺血管壁增厚硬化

20、 缺氧 肺小動脈收縮 紅細(xì)胞代償性增多 血液粘度 肺動脈高壓右心后負(fù)荷 右 心 衰心臟舒縮活動受限用力呼吸 胸內(nèi)壓或 四、中樞神經(jīng)系統(tǒng)的變化 (Changes of central nervous system)中樞神經(jīng)系統(tǒng)對缺氧和二氧化碳增高十分敏感。 急性呼吸衰竭時，缺氧是呼吸衰竭時引起腦功能障礙的主要原因。當(dāng)PaO2 降至40 50mmHg ，會出現(xiàn)明顯的癥狀；當(dāng)降至20 mmHg, 出現(xiàn)不可逆的損傷，甚至危及生命。 慢性呼吸衰竭時，二氧化碳潴留和缺氧都是主要的危險因素，尤其是前者，PaCO2 高于80 mmHg時，可引起“二氧化碳麻醉”。 由慢性呼吸衰竭引起的中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙，稱肺

21、性腦病 (pulmonary encephalopathy)。 1、高碳酸血癥的作用 CO2 和H+可直接作用于腦血管，引起腦血管擴張，血流增加，造成血管性腦水腫；提高血管壁通透性，引起間質(zhì)性腦水腫。 酸中毒引起腦內(nèi)代謝障礙：能量、神經(jīng)遞質(zhì)。單位時間內(nèi)PaCO2的升高比其絕對值的改變更重要。（CO2較易通過血腦屏障進入腦組織，而血腦屏障對HCO3-和H+的通透性較低，腦脊液的pH變化較血液更明顯，酸中毒更嚴(yán)重。）肺性腦病的發(fā)生機制缺氧Na+-K+泵功能細(xì)胞內(nèi)鈉水潴留細(xì)胞毒性腦水腫ATP2、低氧血癥的作用缺氧和酸中毒腦血管擴張損傷血管內(nèi)皮腦血流量增多腦間質(zhì)水腫血管性腦水腫腦血管內(nèi)皮受損血管內(nèi)凝血

22、加重腦缺氧壓迫腦血管顱內(nèi)壓升高輕者：尿中出現(xiàn)蛋白、紅細(xì)胞、 白細(xì)胞和管型重者：少尿、氮質(zhì)血癥、代酸機制：主要是缺氧和高碳酸血癥反射 性引起腎血管收縮，腎血流量 減少，腎小球濾過率降低。五、腎功能的變化 (Changes of renal)呼衰晚期常伴發(fā)上消化道出血機制： 缺氧、二氧化碳蓄積、酸中毒引起胃 粘膜糜爛壞死，至彌漫性滲血； 二氧化碳潴留增強胃壁細(xì)胞碳酸酐酶 活性，增加胃酸分泌，促進潰瘍形成。六、胃腸道變化 (Changes of gastrointestinal tract)在多種原發(fā)病過程中，因急性肺損傷(ALI)引起的急性呼吸衰竭，以進行性呼吸困難和頑固性低氧血癥為特征，又稱休克

23、肺。ALI 和ARDS是全身炎癥反應(yīng)綜合癥(SIRS)在肺部的突出表現(xiàn)。 ARDS(RFI200 mmHg)為ALI (RFI300 mmHg)的終末階段。第三節(jié) 急性呼吸窘迫綜合征 (acute respiratory distress syndrome, ARDS)一、病因 凡能引起肺泡-毛細(xì)血管膜損傷的因素：1、直接肺損傷因素： 肺部感染、胃內(nèi)容物 吸入、溺水、有害氣體的吸入、肺挫傷等。2、間接肺損傷因素：肺外嚴(yán)重感染、嚴(yán)重胸 外創(chuàng)傷伴休克、急性重癥胰腺炎、多次大量 輸血及藥物過量等。 由冠狀病毒家族的新成員(世界衛(wèi)生組織命名為SARS病毒)引起的嚴(yán)重急性呼吸綜合征(severe acu

24、te respiratory syndrome, SARS)，國內(nèi)又稱非典型肺炎，是21世紀(jì)出現(xiàn)的兇險的呼吸系統(tǒng)傳染病，其病理過程就是ARDS。SARS:果子貍主要臨床表現(xiàn): 持續(xù)高燒(高于38)，頭痛和全身酸痛、乏力，干咳、少痰，部分病人有氣促等呼吸困難癥狀，少數(shù)進展為呼吸窘迫綜合征，肺部影像學(xué)顯示肺炎改變。SARS病毒能侵犯多種臟器，引起免疫系統(tǒng)對臟器的過度攻擊，導(dǎo)致嚴(yán)重的臟器損傷?？咕師o效。 一般感冒病征包括發(fā)燒，咳嗽，頭痛，可在數(shù)日后好轉(zhuǎn)，并且一般沒有肺炎跡象外周血白細(xì)胞計數(shù)無明顯變化，淋巴細(xì)胞計數(shù)減少。 病房中醫(yī)務(wù)人員正在搶救SARS病人SARS預(yù)防二、ARDS的發(fā)病機制 急性肺損

25、傷的機制 急性肺損傷致呼吸衰竭的機制 呼吸窘迫的機制機制未明，炎癥反應(yīng)的失控直接或間接地引起了肺泡-毛細(xì)血管膜的損傷。1. 單核-吞噬細(xì)胞系統(tǒng)的激活: TNF、IL-1 啟動因子 2. 中性粒細(xì)胞積聚與激活: 氧自由基 蛋白酶 5-HT 組胺3. 血小板積聚活化: 5-HT、TXA2、白三烯、FDP肺動脈高壓4. 血管內(nèi)皮細(xì)胞受損: 血管活性物質(zhì) 炎癥介質(zhì)失控的炎癥反應(yīng)5. 肺泡上皮細(xì)胞受損：屏障作用、表面活性物質(zhì)（一）急性肺損傷的機制 肺部病理變化有肺泡上皮細(xì)胞受損，血管內(nèi)皮細(xì)胞受損，血管通透性增加。 可出現(xiàn)肺水腫，透明膜形成、肺淤血，肺內(nèi)小血管栓塞、肺不張或肺內(nèi)出血。 彌散障礙：肺泡-微血

26、管膜受損，微血管內(nèi) 皮與肺泡上皮的通透性增高，致肺間質(zhì)和肺 泡水腫、肺透明膜形成。 通氣血流比值失調(diào) 無效腔樣通氣：微血管的栓塞或DIC、肺微 血管收縮。 功能性分流：堵塞小氣道、支氣管痙攣等。 肺內(nèi)解剖分流：肺小血管的收縮與栓塞。 通氣障礙：肺間質(zhì)與肺泡水腫、肺泡表面活性物質(zhì)減少、肺泡上皮增生和纖維化。 （二）急性肺損傷致呼吸衰竭的機制 肺泡毛細(xì)血管膜損傷 炎癥肺水腫肺不張支氣管痙攣肺血管收縮微血栓肺內(nèi)分流彌散障礙死腔樣通氣低氧血癥ARDS 呼吸衰竭致病因子早期過度通氣，往往是型呼衰；嚴(yán)重者因廣泛的肺部病變，肺總通氣量降低，為型呼衰。1、肺順應(yīng)性降低，彈性阻力增高，呼吸肌做 功增加，耗能增多，患者呼吸費力。2