呼吸系統(tǒng)病理生理學(xué)

呼吸系統(tǒng)的病理生理學(xué)南方醫(yī)科大學(xué)病理生理學(xué)教研室1主要內(nèi)容呼吸衰竭病理生理改變ARDS防治原則23內(nèi)呼吸外呼吸氣體運(yùn)輸4PiO2150mmHgO2O2O2PAO2100PACO240PvO240mmHgPvCO246mmHgPaO2100mmHgPaCO240mmHg換氣

gasexchange肺通氣ventilation外呼吸（Externelrespiratory）5衡量外呼吸功能正常與否的主要指標(biāo)：血?dú)夥謮貉獨(dú)夥謮海簁Pa(mmHg)AVO213.3(100)5.32(40)CO25.32(40)6.18(46)動(dòng)脈血氧分壓（PaO2）水平是呼吸功能活動(dòng)各環(huán)節(jié)正常與否的總結(jié)果，是氣體交換完善與否的直接表現(xiàn)。呼吸衰竭的定義則以動(dòng)脈血氧分壓的量值為定義。

判斷呼吸功能的指標(biāo)有許多，但是：6呼吸功能不全（respiratoryinsufficiency）：由于肺呼吸儲(chǔ)備功能下降，在體力活動(dòng)、發(fā)熱等因素致負(fù)荷加重時(shí)，

PaO2降低或伴有PaCO2升高，并出現(xiàn)相應(yīng)體征和癥狀。涵蓋外呼吸功能障礙的全過程。

發(fā)展嚴(yán)重可致呼吸衰竭。呼吸衰竭（respiratoryfailure):概念：由于外呼吸功能障礙致動(dòng)脈血氧分壓(PaO2)降低，伴有或不伴有二氧化碳分壓(PaCO2)升高的病理過程。診斷標(biāo)準(zhǔn)：PaO2<60mmHg(8kPa)

orPaCO2>50mmHg(6.67kPa)

RFI=PaO2/FiO2≤3007呼吸衰竭的分類根據(jù)血?dú)庾兓攸c(diǎn)：呼衰低氧血癥型（Ⅰ型）低氧血癥伴高碳酸血癥型（Ⅱ型）89按發(fā)病速度分：急性；慢性按發(fā)病機(jī)制分：通氣性呼衰；換氣性呼衰根據(jù)原發(fā)病變部位不同中樞性外周性

9呼吸衰竭的病因與發(fā)病機(jī)制10病因和發(fā)病機(jī)制(Causesandmechanismsofrespiratoryinsufficiency)外呼吸功能障礙肺通氣功能障礙肺換氣功能障礙11一、通氣功能障礙肺通氣：肺泡與外界進(jìn)行氣體交換的過程限制性通氣不足阻塞性通氣不足肺通氣功能障礙12通氣功能障礙的發(fā)病環(huán)節(jié)呼吸中樞抑制脊髓高位損傷脊髓前角細(xì)胞受損運(yùn)動(dòng)神經(jīng)受損呼吸肌無力彈性阻力增加

胸壁損傷氣道狹窄或阻塞131314原因機(jī)制1.限制性通氣不足(restrictivehypoventilation)

順應(yīng)性↓吸氣時(shí)肺泡的擴(kuò)張受限引起的肺泡通氣不足呼吸中樞抑制呼吸肌不能收縮呼吸動(dòng)力↓胸廓及胸膜疾患限制性通氣障礙肺組織變硬胸腔積液和氣胸壓迫肺2.阻塞性通氣不足

氣道阻力最主要的因素是：氣道內(nèi)徑定義：氣道狹窄或阻塞所致的通氣障礙管壁痙攣、腫脹、纖維化管腔被粘液、滲出物、異物阻塞肺組織彈性降低對氣道壁的牽引力減弱氣道阻力增大因素

Obstructivehypoventilation15

①中央性氣道阻塞：于胸外阻塞（聲帶麻痹、炎癥、水腫）可表現(xiàn)為吸氣性呼吸困難于胸內(nèi)阻塞可表現(xiàn)為呼氣性呼吸困難②外周性氣道阻塞：

分類1617正常上氣道口徑的壓力17大氣壓胸內(nèi)壓大氣壓18呼氣吸氣中央性氣道阻塞－位于胸外－吸氣性呼吸困難阻塞部位對呼吸的影響胸外181920中央性氣道阻塞－位于胸內(nèi)－呼氣性呼吸困難呼氣吸氣胸內(nèi)21外周性氣道阻塞

主要表現(xiàn)為呼氣性呼吸困難

發(fā)生機(jī)制：小氣道的解剖結(jié)構(gòu)等壓點(diǎn)（isobaricpoint,IP）

上移等壓點(diǎn)：在氣道上，氣道內(nèi)壓與胸內(nèi)壓相等的部位。22正常人用力呼氣肺氣腫者用力呼氣等壓點(diǎn)上移時(shí)用力呼氣引起氣道壓縮而閉合0+10+20+30+35+20+20+10+20+25+50+20+20等壓點(diǎn)上移肺泡通氣不足時(shí)的血?dú)庾兓攸c(diǎn)

總肺泡通氣量不足→PAO2↓，PACO2↑PaO2↓，PaCO2↑Ⅱ型呼衰23二、換氣功能障礙（一）彌散障礙（二）肺泡通氣/血流失調(diào)（三）解剖分流增加肺換氣：肺泡與血液之間氣體交換的過程24定義：由于肺泡膜面積減少或肺泡膜異常增厚和彌散時(shí)間縮短所引起的氣體交換障礙。

（一）彌散障礙肺泡內(nèi)皮細(xì)胞上皮細(xì)胞間質(zhì)O2CO2表面活性物質(zhì)血液肺泡膜兩側(cè)的氣體分壓差肺泡的面積與厚度氣體的彌散常數(shù)血液與肺泡接觸的時(shí)間氣體的彌散量取決于O2的彌散能力僅為CO2的1/20.彌散障礙通常以低氧血癥為主.肺泡毛細(xì)血管膜結(jié)構(gòu)25肺泡膜面積減少

成人肺泡膜總面積80m2，平靜呼吸35～40m2肺實(shí)變、肺不張、肺葉切除等（減少面積>50%）肺泡膜厚度增加肺泡膜薄部<1μm，肺泡腔到紅細(xì)胞膜<5μm肺水腫、肺纖維化、肺泡透明膜形成彌散距離增寬，減慢彌散速度

彌散時(shí)間縮短肺泡膜病變＋心輸出量增加和肺血流加快彌散障礙的原因26PO213.3310.678.005.332.6700.250.500.75sPCO2(kPa)6.13PvCO2PvO2PaO2PaCO2血液通過肺泡毛細(xì)血管時(shí)的血?dú)庾兓瘜?shí)線為正常人虛線為肺泡膜增厚患者27彌散障礙時(shí)血?dú)庾兓疨aO2↓PaCO2N/↓

Ⅰ型呼衰原因：

O2和CO2解離曲線的差異O2和CO2彌散速度的差異（CO2快）28(二)肺泡通氣與血流比例（V/Q）失調(diào)當(dāng)肺部病變時(shí)，由于部分肺泡的通氣量不足或血流量減少，使肺泡的通氣血流比例失調(diào)，而引起氣體交換障礙。肺疾病引起呼吸衰竭最常見最重要的機(jī)制29==正常VAQ4L5L

0.8＜﹣10cmH2O＞-2.5cmH2O50%-30-20-100胸內(nèi)壓肺泡容積正常PaO2比PAO2稍低的主要原因胸腔內(nèi)負(fù)壓上部＞下部，肺尖部肺泡擴(kuò)張程度較大，順應(yīng)性小，通氣量上部＜下部而受重力影響肺底部血流＞＞肺上部從肺尖部到肺底部V/Q3.00.6生理性V/Q失調(diào)30病變重的部位通氣↓血流不變or↑V/Q↓↓靜脈血未充分更新功能性分流（靜脈血摻雜）

1、部分肺泡通氣不足31功能性分流見于 慢性阻塞性肺疾病、肺纖維化、肺水腫等正常成人 功能性分流約占肺血流量3%慢性阻塞性肺疾病占30%～50%，→肺換氣(-)VA/Q下降32部分肺泡通氣不足時(shí)血?dú)獾淖兓闻萃饬縑AVA/QPaO2動(dòng)脈血氧含量CaO2PaCO2動(dòng)脈血CO2含量CaCO2

NNNN病肺健肺全肺33病變部位通氣不變血流↓V/Q↑↑肺泡通氣未充分利用死腔樣通氣2、部分肺血流障礙34肺動(dòng)脈栓塞、肺動(dòng)脈炎癥、肺毛細(xì)血管床大量破壞等可使流經(jīng)該部分肺泡的血液量減少，而通氣相對良好，VA/Q比可顯著大于正常，患部肺泡血流少而通氣多，肺泡通氣不能充分被利用，稱為死腔樣通氣(deadspacelikeventilation)。生理死腔：占潮氣量30%疾病時(shí)功能性死腔：高達(dá)60%～70%VA/Q↑35部分肺泡血流不足時(shí)血?dú)獾淖兓闻菅髁縌VA/QPaO2動(dòng)脈血氧含量CaO2PaCO2動(dòng)脈血CO2含量CaCO2

NNNN病肺健肺全肺36V/Q失調(diào)時(shí)的血?dú)庾兓δ苄苑至鳌δ苄运狼弧黀aO2↓呼衰PaCO2可正常or↓or↑？？？？37（三）解剖分流增加生理解剖分流：支氣管靜脈回流；肺內(nèi)動(dòng)-靜脈交通支，約占心輸出量的2%~3%

解剖分流增加肺實(shí)變、肺不張、支氣管擴(kuò)張癥伴支氣管血管擴(kuò)張和肺內(nèi)動(dòng)-靜脈短路開放，使解剖分流增加

，而發(fā)生呼衰。38原因與發(fā)病機(jī)制小結(jié)1.通氣障礙通常引起Ⅱ型呼衰2.換氣障礙通常引起Ⅰ型呼衰3.臨床上常為多種機(jī)制參與

通氣障礙包括限制性和阻塞性2種類型。換氣障礙包括彌散障礙、通氣/血流比例失調(diào)、解剖分流增加。3940急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）概念急性肺損傷（肺泡-毛細(xì)血管膜損傷）引起的呼衰

①吸入毒氣、煙霧、胃內(nèi)容物②廣泛的肺挫傷③嚴(yán)重的感染、敗血癥、休克、大面積燒傷原因41機(jī)制①通氣血流比例失調(diào)1.彌散障礙②功能性分流③無效腔樣通氣④肺內(nèi)解剖分流2.通氣功能障礙①肺間質(zhì)與肺泡水腫，肺泡擴(kuò)張受限②肺泡表面活性物質(zhì)↓表面張力增加，肺泡萎陷③肺泡上皮增生和纖維化42ARDS引起呼吸衰竭的機(jī)制致病因子肺泡-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彌散障礙肺內(nèi)分流死腔樣通氣低氧血癥43慢性阻塞性肺部疾患

（chronicobstructivepulmonarydisease，COPD）

由慢性支氣管炎和肺氣腫引起的慢性氣道阻塞，簡稱“慢阻肺”。是引起慢性呼衰最常見的原因。1．概念44慢性阻塞性肺病支氣管壁腫脹痙攣、堵塞,氣道等壓點(diǎn)上移肺泡表面活性物質(zhì)呼吸肌衰竭肺泡彌散面積肺泡膜炎性增厚

肺泡低通氣肺泡低血流呼吸衰竭阻塞性通氣障礙限制性通氣障礙彌散功能障礙通氣血流比例失調(diào)

(Metabolismandfunctionalalterationsofrespiratoryinsufficiency)第二節(jié)呼吸衰竭時(shí)主要的代謝功能變化45低氧血癥（<80mmHg）高碳酸血癥（？）呼吸衰竭的直接后果：

各系統(tǒng)功能受影響的主要機(jī)制是：低氧血癥、高碳酸血癥一、血液氣體的變化

46PaO2

＜60mmHg代償反應(yīng)為主＜40mmHg代謝、機(jī)能嚴(yán)重紊亂PaCO2

＞50mmHg代償反應(yīng)為主＞80mmHg代謝機(jī)能嚴(yán)重紊亂特點(diǎn)47二、酸堿平衡和電解質(zhì)代謝紊亂(Acid-baseimbalanceandelectrolytedisturbances)

代謝性酸中毒[K+]↑、[Cl-]↑

呼吸性酸中毒[K+]↑、[Cl-]↓呼吸性堿中毒[K+]↓、[Cl-]↑代謝性堿中毒48限制性通氣障礙淺慢呼吸阻塞性通氣障礙深慢呼吸中樞性呼衰呼吸淺慢、節(jié)律不等，

潮式、間歇、抽泣樣呼吸二、呼吸系統(tǒng)變化1.原發(fā)疾病對呼吸的影響呼衰的早期，呼吸幅度、頻率和節(jié)律主要與原發(fā)疾病的特性有關(guān)49潮式呼吸正常PaCO2呼吸暫停呼吸中樞不興奮PaCO2↑呼吸中樞興奮CO2排出↑502.PaO2↓，PaCO2↑對呼吸的影響

直接作用：抑制呼吸中樞間接作用：PaO2，刺激化學(xué)感受器，增強(qiáng)呼吸。PaO2↓輕度:明顯刺激呼吸重度:呼吸中樞抑制PaCO2↑51輕度PaO2↓PaCO2↑

興奮心血管運(yùn)動(dòng)中樞：HR↑心收縮力↑，外周血管收縮，促進(jìn)靜脈回流嚴(yán)重PaO2↓PaCO2↑抑制心血管中樞：BP↓心收縮力↓心律失常三、循環(huán)系統(tǒng)變化肺源性心臟病52①缺氧引起肺小動(dòng)脈收縮，增加右心后負(fù)荷②穩(wěn)定的肺動(dòng)脈高壓形成③RBC代償↑血液粘度↑肺循環(huán)阻力↑右心后負(fù)荷↑④肺部慢性病變促進(jìn)肺動(dòng)脈高壓形成⑤缺氧和酸中毒影響心肌的收縮和舒張功能⑥呼吸困難時(shí)使胸腔內(nèi)負(fù)壓波動(dòng)過大，也影響到心臟的舒縮功能

肺源性心臟病機(jī)制53肺泡PO2低酸中毒肺小動(dòng)脈收縮肺氣腫使肺毛細(xì)血管受壓或萎縮肺纖維化時(shí)肺小血管受累，管壁狹窄，阻力↑慢性缺氧，紅細(xì)胞↑，血液粘度↑，肺血管阻力↑肺動(dòng)脈壓升高呼吸衰竭引起肺動(dòng)脈壓升高54肺動(dòng)脈壓↑右心后負(fù)荷↑紅細(xì)胞↑缺氧、[H+]↑心肌舒縮減弱右室肥大右室衰竭右心肥大與衰竭用力呼氣……心臟受壓呼吸困難用力吸氣…心外負(fù)壓↑舒張受限收縮受限55中樞神經(jīng)系統(tǒng)對缺氧最為敏感PaCO2超過80mmHg時(shí)，可出現(xiàn)二氧化碳麻醉。由呼吸衰竭引起的腦功能障礙肺性腦?。╬ulmonaryencephalopathy）

四、中樞神經(jīng)系統(tǒng)變化56

腦血管擴(kuò)張，腦血流↑腦充血酸中毒血管內(nèi)皮受損、通透性↑腦間質(zhì)水腫和缺氧血管內(nèi)凝血

ATP生成↓鈉泵功能↓腦細(xì)胞水腫顱內(nèi)壓↑壓迫腦血管缺氧加重，形成惡性循環(huán)腦疝形成肺性腦病機(jī)制①酸中毒和缺氧對腦血管的作用57酸中毒→谷氨酸脫羧酶活性↑→GABA

生成↑→中樞抑制酸中毒→磷脂酶活性↑→膜磷脂降解→溶酶體酶釋放→神經(jīng)和組織細(xì)胞的損傷②缺氧和酸中毒對腦細(xì)胞的作用ATP生成↓→鈉泵功能↓→腦細(xì)胞水腫5859功能性急性腎功能衰竭五、腎功能變化缺氧、酸中毒交感神經(jīng)興奮腎血管收縮GFR↓60六、胃腸變化缺氧、酸中毒→交感神經(jīng)興奮CO2潴留→腹腔內(nèi)臟血管收縮胃腸黏膜缺血胃酸分泌↑碳酸酐酶活性↑糜爛、壞死、出血、潰瘍形成61第三節(jié)(PathophysiologicalbasisofpreventionandtreatmentofRF)呼吸衰竭防治的病理生理基礎(chǔ)62一、防治原發(fā)病，解除呼吸道阻塞二、改善肺通氣，提高肺泡通氣量五、改善內(nèi)環(huán)境和重要器官功能三、氧療，提高PaO2四、糾正酸堿和水電解質(zhì)紊亂防治原則63吸入較高濃度的氧（40%~50%）盡快提高PaO2大于60mmHg（8kPa）

SaO2上升到85%以上。低流量、低濃度（30％）、持續(xù)給氧，維持PaO2于50～60mmHg。氧療★Ⅱ型呼衰：Ⅰ型呼衰:64為什么要低流量吸氧?慢性呼衰呼吸的維持靠低氧血癥對動(dòng)脈竇、主動(dòng)脈體的化學(xué)感受器興奮作用。若吸入高濃度氧，解除低氧對外周化學(xué)感受器的刺激，可加重CO2潴留。根據(jù)氧解離曲線的特性，嚴(yán)重缺O(jiān)2時(shí)PaO2稍有升高，SaO2便有較多的增加，低流量給氧，既可解除嚴(yán)重缺氧，但缺氧未完全糾正，仍能刺激化學(xué)感受器，維持對通氣的刺激作用。病例分析65病例1患者男，58歲，小學(xué)文化，退休工人，慢性咳嗽，咳痰7年，活動(dòng)后氣短，心悸2年，發(fā)熱3天，咳黃色膿痰，但不易咳出，查體：T38.6℃、P104次/分、R25次/分，BP150/100mmHg，神志清楚，口唇發(fā)紺，呼吸費(fèi)力，咳嗽無力，雙側(cè)下肢水腫，尿少，頸靜脈怒張，桶狀胸，叩診過清音，聽診兩肺呼吸音減低，兩肺干濕羅音，心律齊，未聞雜音，腹部（-），膝反射正常，巴氏征（-）。白細(xì)胞11×109/L，中性粒細(xì)胞0.95，血?dú)夥治觯篜H7.25，PaO250mmHg，PaCO260mmHg。X線示右下肺動(dòng)脈干擴(kuò)張，右室擴(kuò)大。患者吸煙史30年，幾次戒煙均失敗，但現(xiàn)在由過去的30支/日降至20支/日。既往無心臟病。66問題1、該患者可能的診斷是什么？其依據(jù)是什么？2、此病人應(yīng)采取何種氧療？為什么？67病例2患者女性，38歲，反復(fù)咳嗽、咳痰20年，活動(dòng)后胸悶氣促2年，加重3天入院。體檢神志清楚，慢性病容，呼吸急促，面色及口唇