呼衰中山医学院病理生理

中 山 大 学 病 理 生 理 教 研 室 雷 俊 霞 (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 1 m.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 n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 (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 : PaO28kPa, PaCO2正 常 （ 60mmHg) 型 :PaO26.7kPa （ 60mmHg) 50mmHg1、 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 . 阻 塞 部 位 对 呼 吸 的 影 响 : 三 凹 征 *呼 气 性 呼 吸 困 难 (inspiratory dyspnea)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)2020 35 2020 3020100 202550102020 20用力呼气小气道完全闭合 ！ 肺 通 气 不 足 时 的 血 气 变 化 : O2和CO2的离解曲线PO 2SO2 890（%）(kPa) PCO2SCO2(%) (kPa)5.3 6.0 6.65555045动脉血静脉血10.7 13.38598 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 O 2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 1 m， 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 ？单 纯 O2CO2 O2 弥 散 能 力 比 O2大 20倍 ,因 CO2 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 :阻 塞 性 通 气 不 足 ： 限 制 性 通 气 不 足 ：部 分 肺 泡 通 气 不 足 通 气 不 足 O2和CO2的离解曲线PO 2SO2 890（%）(kPa) PCO2SCO2(%) (kPa)5.3 6.0 6.65555045动脉血静脉血10.7 13.38598 部 分 肺 泡 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 使 流 经 闭塞 肺 泡 的血 液 完 全未 经 气 体交 换 就 掺入 动 脉 血 原 因 与 发 病 机 制 小 结换 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 。 病 因 : 全 身 性 病 理 过 程 物 理 性 因 素 化 学 性 因 素 生 物 性 因 素 治 疗 不 当 其 他 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 等急 性 呼 吸 窘 迫 综 合 征(acute respiratory distress syndrome , ARDS)急 性 弥 漫 性 肺 泡 -毛 细 血 管 膜 损 伤 引 起 的 急 性 呼吸 衰 竭 .概 念 : 进 行 性 呼 吸 困 难 和 进 行 性 低 氧 血 症 .主 要 临 床 表 现 : 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 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 -1994ARDS 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 。 概 念 ： 危 险 因 素 ： 机 制 ： 病 理 生 理 改 变 ：l咳 嗽 、 多 痰 ： 高 分 泌l呼 气 气 流 受 限 ： 疾 病 诊 断 关 键 。l低 氧 、 高 碳 酸 ： 通 气 换 气 异 常l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 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 n 代 谢 性 酸 中 毒 ： 严 重 缺 氧 、 肾 功 能 不 全 所 致n 呼 吸 性 酸 中 毒 ： CO2潴 留 引 起n 呼 吸 性 碱 中 毒 ： 缺 氧 （ 尤 其 1型 ） 引 起n 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 v 细 胞 外 K+浓 度 增 高 v 血 清 Cl-浓 度 降 低呼 吸 性 酸 中 毒代 谢 性 酸 中 毒 v 细 胞 外 K+浓 度 增 高 v 血 清 Cl-浓 度 增 高呼 吸 性 碱 中 毒 v 细 胞 外 K +浓 度 降 低 v 血 清 Cl-浓 度 增 高 (二 ) 、 呼 吸 系 统 的 变 化当 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 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 .n 呼 吸 增 强n 呼 吸 抑 制n 呼 吸 节 律异 常 (三 ) 、 循 环 系 统 的 变 化 :n 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 , CO 2对 血 管 直 接扩 张 作 用 ,血 压 下 降 ,心律 失 常 等 后 果 .n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n 脑 功 能 障 碍n 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 . n PaCO2 超 过 80mmHg时 ,出 现 烦 躁 不 安 、 精 神 错 乱 、扑 翼 样 震 颤 、 昏 迷 、 抽 搐 等 一 系 列 临 床 症 状 ,即 所 谓 的二 氧 化 碳 麻 醉 . n 肺 性 脑 病 :呼 吸 衰 竭 时 由 于 脑 功 能 障 碍 而 出 现 一 系 列 神 经精 神 症 状 的 病 理 过 程四、中枢神经系统的变化 发 生 机 制缺 氧 酸 中 毒 对 脑 血 管 的 影 响 -n脑 血 管 扩 张 .通 透 性 增 高 ,间 质 性 脑 水 肿 等ATP生 成 不 足 ,脑 细 胞 水 肿n脑 充 血 .水 肿 ,颅 压 增 高 压 迫 脑 血 管 ,加 重 缺 氧 . 缺 氧 酸 中 毒 对 脑 细 胞 的 影 响 ATP生 成 不 足 , 脑 功 能 障 碍 、 脑 细 胞 水 肿 脑 脊 液 缓 冲 能 力 低 ,出 现 细 胞 内 酸 中 毒 ： 脑 电 活 动 受 抑 、 氨 基 丁 酸 生 成 增 多 。 破 坏 膜 磷 脂 、 增 强 溶 酶 释 放 等 ,脑 细 胞 变 性 坏 死 。 第 三 节 防 治 原 则密 切 观 察 病 情保 持 呼 吸 道 通 畅 氧 疗 型 患 者 : 较 高 浓 度 (不 超 过 50%)吸 氧 . 型 患 者 :低 浓 度 (30%)低 流 量 (1-2L/m)吸 氧 ,使 PaO2上 升 到 60 mmHg即 可 .控 制 呼 吸 道 感 染纠 正 酸 碱 失 衡 及 电 解 质 紊 乱加 强 营 养 支 持 ， 防 治 并 发 症 和 多 脏 器 功 能 不 全 慎 防 碱 中 毒 ？ 本 章 名 词1、 呼 吸 衰 竭 （ respiratoryfailure）2、 死 腔 样 通 气 （ dead space like ventilation）3、 静 脉 血 掺 杂 （ venous admixture） 功 能 性 分 流 ） （ functional shunt）4、 真 性 分 流 （ true shunt)4、 肺 性 脑 病 （ pulmonary encephalopathy） 5、 肺 源 性 心 脏 病6、 ARDS COPD7、 CO 2麻 醉 (carbon dioxide narcosis) 我 呼 吸 我 感 觉 我 存 在