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1、第十四章 呼吸衰竭 （respiratory failure）,黄佳祎 ,内呼吸,外呼吸,气体运输, 概念 由于外呼吸功能严重障碍，以致机体在海平面，静息状态下呼吸空气时，动脉血氧分压低于8kpa（60mmHg），伴有或不伴有动脉血二氧化碳分压高于6.67kpa（50mmHg）的病理过程称为呼吸衰竭。 呼吸功能不全(respiratory insufficiency),分类 按发病速度分：急性；慢性 按发病机制分：通气性呼衰；换气性呼衰,按动脉血气变化特点分 低氧血症型（型） PaO2 高碳酸血症型（型） PaO2 PaCO2 4.根据原发病变部位不同 中枢性 外周性,二、呼吸衰竭的原因和发生
2、机制,能直接、间接影响肺通气、肺换气的因素都可导致呼衰： 肺通气功能障碍 Disorders in Pulmonary Ventilation 肺换气功能障碍 Disorders in Gas Exchange of the Lungs,（一）肺通气功能障碍,正常成人静息时肺通气量为6L/min，30%为死腔通气（气道），肺泡通气量为4L/min。只有肺泡通气量是有效通气量.,进行有效通气需要：有赖于肺泡的正常扩张与回缩和呼吸道的畅通。,限制性通气不足: 肺泡扩张受限 2. 阻塞性通气不足: 呼吸道阻塞或狭窄 气道阻力增加。,原因,机制,1.限制性通气不足(restrictive hypove
3、ntilation),顺应性,吸气时肺泡的扩张受限引起的肺泡通气不足,呼吸中枢抑制 呼吸肌不能收缩,呼吸动力,胸廓及胸膜疾患,限制性 通气 障碍,肺组织变硬,胸腔积液和气胸,压迫肺,阻塞性通气不足 (obstructive hypoventilation),概念 由于气道狭窄或阻塞引起肺泡通气不足。 就是气道阻力增加。,病因：气管痉挛 肿胀 纤维化 渗出物 异物 肿瘤 气道内外压力改变 分类: 中央性：指气管分叉处以上的气道阻塞。又分为胸外与胸内阻塞2种。 外周性：内径小于2mm的小支气管阻塞。常见于慢性阻塞性肺疾病 (COPD), 原因与机制, 中央气道阻塞 指气管分叉以上的气道阻塞。 胸外
4、可变阻塞 吸气性呼吸困难(inspiratory dyspnea) 三凹征 胸内可变阻塞 呼气性呼吸困难(expiratory dyspnea),阻塞位于胸外，表现为吸气性呼吸困难 (Inspiratory Dyspnea),阻塞位于胸内，表现为呼气性呼吸困难 (Exspiratory Dyspnea), 外周小气道阻塞 内径2mm的细支气管无软骨支撑，管壁薄，与周围的肺泡结构紧密相连，随着吸气与呼气，其内径也随之扩大和缩小。吸气时随肺泡的扩张，细支气管被周围弹性组织牵拉，其口径变大管道拉长；呼气时，由于胸内压的增高可使小气道被压而闭合阻塞，,表现： 呼气性呼吸困难 常见于：慢性阻塞性肺疾病（
5、COPD）, 肺通气功能障碍时的血气变化特点,总肺泡通气量不足，使肺泡气氧分压(PAO2)下降和肺泡气二氧化碳分压(PACO2)升高，流经肺泡毛细血管的血液不能充分动脉化，必然导致PaO2，PaCO2，而且两者呈比例变化。 PaO2 PaCO2,解剖分流 增加,通气血流 比例失调,弥散 障碍,（二）肺换气功能障碍,1. 弥散障碍 (diffusion impairment),气体弥散速度取决于肺泡膜两侧的气压差、肺泡膜面积与厚度及气体弥散能力（气体的分子量和溶解度） ，气体弥散量还取决于血液与肺泡接触的时间。,肺泡-毛细血管膜 Alveolar-Capillary Membrane (弥散膜,
6、 diffusion membrane),（1）概念 指由于肺泡膜面积减少或肺泡膜异常增厚和气体弥散时间缩短所引的气体交换障碍称为弥散障碍 。,（2）原因与机制,1). 弥散面积减少 (Decrease in the Surface Area of the Membrane),正常成人肺泡面积：70 m2 静息时换气面积： 40 m2 弥散面积减少：肺不张，肺实变，肺叶切除等。,2). 弥散膜厚度增加(Increase in the Thickness of the Membrane),肺泡膜厚度： 1 mM 弥散距离： 5 mM 弥散膜厚度增加： 肺水肿，肺泡透明膜形成，肺纤维化，肺泡毛细血
7、管扩张等。,3）.弥散时间缩短 (Shortening in the Diffusion Time),正常静息状态： 血流通过毛细血管时间: 0.75 s 弥散时间： 0.25 s 弥散时间缩短: 心输出量增加, 肺血流加快,正常与肺泡膜增厚时Hb氧合所需时间 血液流经肺泡的时间，静息时（1）、运动时（2）,完成气体交换的时间， O2需0.25秒，CO2更短，仅需0.13秒。,（3）弥散障碍时的血气变化,I型呼衰：PaO2，PaCO2 正常。 原因： O2和CO2弥散速度的差异（CO2快） （PaO2下降引起代偿性过度通气也可使PaCO2 、PACO2下降）。,2. 肺泡通气与血流比例失调,通
8、气血流比值 (Ventilation/perfusion ratio, VA/Q)，平均为4 / 5 = 0.8 通气血流比值范围 0.63.0,平均肺泡通气量（VA）为4.2L/min，平均肺血流量（Q）为5L/min，通气血流（VA/Q）比值为0.84。,通气/血流比值及其变化示意图,肺部疾患时，常常肺内病变轻重程度与分布不均匀，使肺内各部分的通气与血流比例严重失调，导致换气功能障碍。 肺的总通气量正常，但肺通气或(和)血流不均匀，也可引起气体交换障碍.。 肺泡通气与血流比例失调是导致低氧血症最常见的原因。,类型与原因 部分肺泡通气不足,概念： 病变部位肺泡通气明显减少，而血流正常，流经该
9、处的静脉血没有充分氧合便流进动脉。这种情况类似动-静脉短路称为功能性分流(functional shunt)增加，又称静脉血掺杂(venous admixture)。VA/Q 0.8 原因：支气管哮喘、慢支炎、阻塞性肺气肿(气道阻塞、肺不张、肺水肿、肺实变),血气变化特点,CO2的弥散能力比O2大。 氧离曲线与CO2解离曲线不同。,氧和二氧化碳血液中的运输 Transport of O2 and CO2 in the Blood,解离曲线,氧分压升高使氧含量增加很少，呈S形曲线关系，过度通气不能代偿PaO2下降引起的SO2下降。二氧化碳分压降低可使其含量明显降低,两者之间呈直线关系。,部分肺泡
10、通气不足时血气的变化,肺泡通气量 VA VA / Q PaO2 动脉血氧含量 CaO2 PaCO2 动脉血CO2含量 CaCO2, , ,N N N N,病肺 健肺 全肺,(2) 部分肺泡血流不足,概念： 部分肺泡血流量减少而通气正常，肺泡通气不能充分利用，犹如 气道死腔，称为死腔样通气(dead space like ventilation)。 VA /Q 0.8 生理死腔：占潮气量30% 疾病时功能性死腔：高达60%70% 原因： 肺动脉栓塞、DIC、肺动脉炎、肺血管收缩导致病变部位肺泡血流减少。,部分肺泡血流不足时血气的变化,肺泡血流量 Q VA / Q PaO2 动脉血氧含量 CaO2
11、 PaCO2 动脉血CO2含量 CaCO2, , ,N N N N,病肺 健肺 全肺,解剖分流 (anatomic shunt)又称真性分流(true shunt): 生理条件下一部分静脉血经支气管静脉和极少的肺内A-V吻合支直接流入肺静脉 ( 2%-3% 心输出量). 肺实变、肺不张、支气管扩张症伴支气管血管扩张和肺内动-静脉短路开放，使解剖（真性）分流增加(anatomic/ true shunt) ，而发生呼衰。,（三）解剖分流增多(Increase in Anatomic Shunt),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
12、与，如休克肺,包括限制性和阻塞性2种类型。,由弥散障碍、通气/血流比例失调、解剖分流增加引起。,急性呼吸窘迫综合征（ARDS）,急性肺损伤（acute lung injury，ALI，肺泡-毛细血管膜损伤）引起的呼吸衰竭。,原因：化学性因素：吸入毒气、烟雾、胃内容物 物理性因素：放射性损伤，广泛的肺挫伤 生物因素：冠状病毒 全身性病理过程：严重感染、败血症、休克、大面积烧伤 某些治疗措施所致：体外循环，血液透析,ARDS引起呼衰发病机制,三、机体机能代谢变化,呼吸衰竭时，缺氧和二氧化碳潴留以及由此而引起的酸碱平衡紊乱是引起各系统机能代谢发生改变的基础。,PaO2 60mmHg 代偿反应为主 3
13、0mmHg 代谢、机能严重紊乱 PaCO2 50mmHg 代偿反应为主 80mmHg 代谢机能严重紊乱,酸碱平衡及电解质紊乱 呼吸系统变化 循环系统变化 中枢神经系统变化 肾功能变化 胃肠变化, 酸碱平衡紊乱 酸中毒 ： 呼吸性酸中毒 型呼衰 CO2潴留 PH7.35 高钾：急性呼衰时细胞内外HK交换增多 慢性呼衰时肾小管上皮细胞排H增多排K减少。 低氯：血氯进入红细胞；肾脏排氯化铵增多,2.代谢性酸中毒 严重缺O2导致代酸。 发生功能性肾功能不全时，肾脏排酸保碱功能降低。 代酸合并呼酸时可加重酸中毒。血钾浓度进一步增高。 呼吸性碱中毒 I型呼衰病人，由于缺氧刺激，发生过度通气。,(二)呼吸系
14、统变化,1PaO2降低通过外周化学感受器反射性增强呼吸运动，缺氧直接抑制呼吸中枢，PaO2低于30mmHg抑制大于反射性兴奋作用，使呼吸抑制。 2PaCO2升高主要作用于中枢化学感受器，使呼吸中枢兴奋，呼吸加深加快；PaCO2大于80mmHg 时，抑制呼吸中枢。,3慢性II型呼衰，中枢化学感受器已被抑制，对CO2的敏感性降低，此时主要靠低氧刺激外周化学感受器而维持呼吸，这时，治疗只能吸低浓度氧，以免缺氧完全纠正后反而呼吸抑制，使高碳酸血症加重，病情恶化。,II型呼吸衰竭的给氧原则： 低浓度(30%)、低流量(12 L/min)、持续给氧。使PaO2 上升不超过5060mmHg。, 循环系统,低
15、氧血症与高碳酸血症对心血管系统的损害有协同作用。,1轻中度低氧 高碳酸血症 反射性兴奋心血管运动中枢 心率加快心收缩力增加 心输出量增加 外周小血管收缩 血液重新分布，血压轻度上升 缺氧 代偿性通气增加 胸腔负压增加 回心血量增加,2严重低氧 高碳酸血症,肺泡气氧分压降低 肺小动脉收缩 肺动脉高压,抑制心血管中枢 心收缩力降低、外周血管扩张 血压下降、心输出量减少,肺源性心脏病：由慢性肺部疾病或肺动脉病变，使肺循环阻力增加，形成肺动脉高压，导致右心肥大，晚期失代偿合并心肌缺氧变性坏死，发展为心力衰竭。 肺源性心脏病的发生机制： 心肌受损 缺O2、CO2潴留、酸中毒，电介质紊乱。,负荷过重 缺O2、CO2潴留、酸中毒 肺小血管收缩，肺A压上升，后负荷上升 肺血管肌层增厚、血管硬化，持续而稳定的慢性肺A高压 肺血管病变：肺小A炎，肺毛细血管大量破坏，肺栓塞肺A高压 慢性缺O2引起的红细胞增多，血液粘度上升，肺血流阻力上升，负荷上升。 用力呼吸，加重心脏舒张收缩负荷。,(四) 中枢神经系统 1.缺氧对中枢神经系统影响 中枢神经系统对缺氧最敏感。 PaO2 60mmHg 智力视力轻度减退 PaO2 4050mmHg 出现一系列神经精神症状 PaO2 20mmHg 神经细胞不可逆性损害,2CO2储留
