1、呼吸系统的病理生理学南方医科大学病理生理学教研室1主要内容u 呼吸衰竭u 病理生理改变u ARDSu 防治原则23内呼吸内呼吸外呼吸外呼吸气体运输气体运输4PiO2 150mmHgPAO2 100PACO2 40PvO2 40mmHgPvCO2 46mmHgPaO2 100mmHgPaCO2 40mmHg换气gas exchange肺通气ventilation外呼吸（Externel respiratory）5衡量外呼吸功能正常与否的主要指标：衡量外呼吸功能正常与否的主要指标：血气分压血气分压血气分压：血气分压：kPa (mmHg) A VO2 13.3(100) 5.32(40)CO2 5.
2、32(40) 6.18(46) 动脉血氧分压（动脉血氧分压（PaO2）水平是呼吸功能活动各环）水平是呼吸功能活动各环节正常与否的总结果，是气体交换完善与否的直接表节正常与否的总结果，是气体交换完善与否的直接表现。呼吸衰竭的定义则以动脉血氧分压的量值为定义。现。呼吸衰竭的定义则以动脉血氧分压的量值为定义。 判断呼吸功能的指标有许多，但是：判断呼吸功能的指标有许多，但是：6呼吸功能不全（呼吸功能不全（respiratory insufficiency）：）： 由于肺呼吸储备功能下降，在体力活动、发热由于肺呼吸储备功能下降，在体力活动、发热等因素致负荷加重时，等因素致负荷加重时， PaO2降低或伴有
3、降低或伴有PaCO2升升高，并出现相应体征和症状。涵盖外呼吸功能障碍高，并出现相应体征和症状。涵盖外呼吸功能障碍的全过程。的全过程。 发展严重可致呼吸衰竭。发展严重可致呼吸衰竭。呼吸衰竭呼吸衰竭（respiratory failure):respiratory failure): 概念：概念：由于由于外呼吸功能障碍外呼吸功能障碍致致动脉血氧分压动脉血氧分压(PaO(PaO2 2) )降低降低，伴，伴有或不伴有有或不伴有二氧化碳分压二氧化碳分压(PaCO(PaCO2 2) )升高升高的病理过程。的病理过程。 诊断标准诊断标准：PaO2 60mmHg (8kPa)PaO2 50mmHg (6.67
4、kPa) or PaCO2 50mmHg (6.67kPa) RFI = PaO2/FiO2 300RFI = PaO2/FiO2 3007呼吸衰竭的分类呼吸衰竭的分类根据血气变化特点：呼衰低氧血症型（型）低氧血症伴高碳酸血症型（型）89 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 根据原发病变部位不同根据原发病变部位不同 中枢性中枢性 外周性外周性 9呼吸衰竭的病因与发病机制呼吸衰竭的病因与发病机制10病因和发病机制病因和发病机制(Causes and mechanisms of respiratory insufficiency)外呼吸功能障碍肺通气功能障碍肺换气功能障
5、碍11一、通气功能障碍肺通气：肺泡与外界进行气体交换的过程限制性通气不足阻塞性通气不足肺通气功能障碍12通气功能障碍的发病环节呼吸中枢抑制脊髓高位损伤脊髓前角细胞受损运动神经受损呼吸肌 无力弹性阻力增加 胸壁损伤气道狭窄 或阻塞131314原因原因机制机制(restrictive hypoventilation)顺应性顺应性吸气时肺泡的扩张受限引起的肺泡通气不足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中枢抑制呼吸肌不能收缩呼吸肌不能收缩呼吸动力呼吸动力胸廓及胸膜疾患胸廓及胸膜疾患限制性限制性通气通气障碍障碍肺组织变硬肺组织变硬胸腔积液和气胸胸腔积液和气胸压迫肺压迫肺2.阻塞性通气
6、不足 气道阻力最主要的因素是：气道内径定义：气道狭窄或阻塞所致的通气障碍l管壁痉挛、肿胀、纤维化l管腔被粘液、渗出物、异物阻塞l肺组织弹性降低对气道壁的牵引力减弱气道阻力增大因素 Obstructive hypoventilation15 中央性气道阻塞： 于胸外阻塞（声带麻痹、炎症、 水肿） 可表现为吸气性呼吸困难 于胸内阻塞可表现为呼气性呼吸困难 外周性气道阻塞： 分 类1617正常上气道口径的压力正常上气道口径的压力17大气压胸内压大气压18呼气呼气吸气吸气中央性气道阻塞位于中央性气道阻塞位于胸外胸外吸气性吸气性呼吸困难呼吸困难阻塞部位对呼吸的影响181920中央性气道阻塞位于中央性气道
7、阻塞位于胸内胸内呼气性呼气性呼吸困难呼吸困难呼气呼气吸气吸气21外周性气道阻塞外周性气道阻塞 主要表现为主要表现为呼气性呼吸困难呼气性呼吸困难 发生机制：发生机制：1.小气道的解剖结构小气道的解剖结构2.等压点（等压点（isobaric point, IP） 上移上移等压点：等压点：在气道上，气道内压与胸内压相等的在气道上，气道内压与胸内压相等的部位。部位。22正常人用力呼气肺气肿者用力呼气等压点上移等压点上移时用力呼气引起气道压缩而闭合时用力呼气引起气道压缩而闭合0+10+20+30+35+20+20+10+20+25+50+20+20等压点上移等压点上移肺泡通气不足时的血气变化特点肺泡通气
8、不足时的血气变化特点n总肺泡通气量不足 PAO2，PACO2nPaO2 ，PaCO2 n型呼衰23二、换气功能障碍二、换气功能障碍（一）弥散障碍（一）弥散障碍（二）肺泡通气（二）肺泡通气/ /血流失调血流失调（三）解剖分流增加（三）解剖分流增加肺换气：肺泡与血液之间气体交换的过程24定义：由于肺泡膜面积减少或肺泡膜异常增厚和弥散时间缩 短所引起的气体交换障碍。 （一） 弥散障碍肺泡内皮细胞上皮细胞间质O2CO2表面活性物质血液l肺泡膜两侧的气体分压差l肺泡的面积与厚度l气体的弥散常数l血液与肺泡接触的时间气体的弥散量取决于wO2的弥散能力仅为CO2的1/20.w弥散障碍通常以低氧血症为主.肺泡
9、毛细血管膜结构25 成人肺泡膜总面积成人肺泡膜总面积80m2，平静呼吸，平静呼吸3540m2 肺实变、肺不张、肺叶切除等（肺实变、肺不张、肺叶切除等（减少面积减少面积50%） 肺泡膜薄部肺泡膜薄部1m，肺泡腔到红细胞膜，肺泡腔到红细胞膜5m 肺水肿、肺纤维化、肺泡透明膜形成肺水肿、肺纤维化、肺泡透明膜形成 肺泡膜病变心输出量增加和肺血流加快肺泡膜病变心输出量增加和肺血流加快 弥散障碍的原因弥散障碍的原因26PO213.3310.678.005.332.6700.250.500.75 sPCO2( kPa )6.13PvCO2PvO2PaO2PaCO2血液通过肺泡毛细血管时的血气变化实线为正常人
10、 虚线为肺泡膜增厚患者27弥散障碍时血气变化弥散障碍时血气变化PaO2 PaCO2 N / 型呼衰型呼衰原因： O2和CO2解离曲线的差异O2和CO2弥散速度的差异（CO2快）28(二) 肺泡通气与血流比例（V/Q）失调当肺部病变时，由于部分肺泡的通气量不足或血流量减少，使肺泡的通气血流比例失调，而引起气体交换障碍。肺疾病引起呼吸衰竭最常见最重要的机制29 =正常VAQ4L5L 0.8 10cmH2O - 2.5cm H2O50%-30-20-100胸内压肺泡容积正常PaO2比PAO2稍低的主要原因l胸腔内负压上部下部，肺尖部肺泡扩张 程度较大，顺应性小，通气量上部下部 l而受重力影响肺底部血
11、流肺上部l从肺尖部到肺底部V/Q 3.0 0.6生理性V/Q失调30病肺健肺病变重的部位通气血流不变 orV/Q静脉血未充分更新功能性分流（静脉血掺杂） 1、部分肺泡通气不足31 功能性分流见于功能性分流见于慢性阻塞性肺疾病、肺纤维化、慢性阻塞性肺疾病、肺纤维化、肺水肿肺水肿 等等 正常成人正常成人功能性分流约占肺血流量功能性分流约占肺血流量3% 慢性阻塞性肺疾病慢性阻塞性肺疾病占占30%50% ，肺换气肺换气(-)VA / Q下降32部分肺泡通气不足时血气的变化肺泡通气量 VAVA / QPaO2动脉血氧含量 CaO2PaCO2动脉血CO2含量 CaCO2 NN NN病肺 健肺 全肺33病变
12、部位通气不变血流V/Q肺泡通气未充分利用死腔样通气病肺健肺2、部分肺血流障碍34n肺动脉栓塞、肺动脉炎症、肺毛细血管床大量破坏等可使流经该部分肺泡的血液量减少，而通气相对良好，VA/Q比可显著大于正常，患部肺泡血流少而通气多，肺泡通气不能充分被利用，称为死腔样通气(dead space like ventilation)。n生理死腔：占潮气量30% n疾病时功能性死腔：高达60%70% VA / Q35部分肺泡血流不足时血气的变化肺泡血流量 QVA / QPaO2动脉血氧含量 CaO2PaCO2动脉血CO2含量 CaCO2 NN NN病肺 健肺 全肺36V/Q失调时的血气变化失调时的血气变化
13、功能性分流功能性分流 功能性死腔功能性死腔PaO2呼衰PaCO2可正常 oror？37（三）解剖分流增加（三）解剖分流增加病肺健肺生理解剖分流：支气管静脉回流；肺内动-静脉交通支，约占心 输出量的2 % 3 % 解剖分流增加肺实变、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，使解剖分流增加 ，而发生呼衰。38原因与发病机制小结 3940急性呼吸窘迫综合征（ARDS）概念急性肺损伤（肺泡 - 毛细血管膜损伤）引起的呼衰 吸入毒气、烟雾、胃内容物 广泛的肺挫伤 严重的感染、败血症、休克、大面积烧伤原因41机机 制制 通气血流比例失调1. 弥散障碍 功能性分流 无效腔样通气 肺内解剖
14、分流2. 通气功能障碍 肺间质与肺泡水肿，肺泡扩张受限 肺泡表面活性物质表面张力增加，肺泡萎陷 肺泡上皮增生和纤维化42ARDS引起呼吸衰竭的机制引起呼吸衰竭的机制致病因子肺泡-毛细血管膜损伤、炎症肺水肿肺不张支气管痉挛肺血管收缩 微血栓弥散障碍肺内分流死腔样通气低氧血症43慢性阻塞性肺部疾患慢性阻塞性肺部疾患 （chronic obstructive pulmonary disease，COPD） 由慢性支气管炎和肺气肿引起的慢性气道阻塞， 简称“慢阻肺”。是引起慢性呼衰最常见的原因。1概念44慢性阻塞性肺病支气管壁肿胀痉挛、堵塞, 气道等压点上移肺泡表面活性物质呼吸肌衰竭肺泡弥散面积肺泡膜
15、炎性增厚 肺泡低通气肺泡低血流阻塞性通气障碍限制性通气障碍弥散功能障碍通气血流比例失调 (Metabolism and functional alterations of respiratory insufficiency)第二节呼吸衰竭时主要的代谢功能变化45低氧血症（80 mmHg）高碳酸血症（？）呼吸衰竭的直接后果： 各系统功能受影响的主要机制是：低氧血症、高碳酸血症一、 血液气体的变化 46vPaO2 60mmHg 代偿反应为主代偿反应为主 40mmHg 代谢、机能严重紊乱代谢、机能严重紊乱vPaCO2 50mmHg 代偿反应为主代偿反应为主 80mmHg 代谢机能严重紊乱代谢机能严重
16、紊乱特 点47二、酸碱平衡和电解质代谢紊乱(Acid-base imbalance and electrolyte disturbances) v 代谢性酸中毒 K+、Cl- v 呼吸性酸中毒 K+、 Cl-v 呼吸性碱中毒 K+ 、Cl- v 代谢性碱中毒 48限制性通气障碍 浅慢呼吸阻塞性通气障碍 深慢呼吸中枢性呼衰 呼吸浅慢、节律不等， 潮式、间歇、抽泣样呼吸 二、 呼吸系统变化1.原发疾病对呼吸的影响呼衰的早期，呼吸幅度、频率和节律主要与原发疾病的特性有关49潮式呼吸正常PaCO2呼吸暂停呼吸中枢不兴奋PaCO2呼吸中枢兴奋CO2排出502. PaO2 ，PaCO2对呼吸的影响 直接作
17、用：抑制呼吸中枢 间接作用：PaO2，刺激化学感受器，增强呼吸。PaO2轻度: 明显刺激呼吸重度: 呼吸中枢抑制PaCO251l轻度PaO2 PaCO2 兴奋心血管运动中枢：HR心收缩力，外周血管 收缩，促进静脉回流l严重PaO2 PaCO2 抑制心血管中枢：BP心收缩力心律失常 三、循环系统变化l肺源性心脏病52缺氧引起肺小动脉收缩，增加右心后负荷稳定的肺动脉高压形成RBC代偿血液粘度肺循环阻力右心后负荷 肺部慢性病变促进肺动脉高压形成缺氧和酸中毒影响心肌的收缩和舒张功能呼吸困难时使胸腔内负压波动过大，也影响到心脏 的舒缩功能 肺源性心脏病机制53肺泡PO2低酸中毒肺小动脉收缩肺气肿使肺毛细
18、血管受压或萎缩肺纤维化时肺小血管受累，管壁狭窄，阻力慢性缺氧，红细胞，血液粘度，肺血管阻力 肺动脉压升高呼吸衰竭引起肺动脉压升高54肺动脉压右心后负荷红细胞缺氧、H+ 心肌舒缩减弱右室肥大右室衰竭右心肥大与衰竭用力呼气心脏受压呼吸困难用力吸气心外负压舒张受限收缩受限55l中枢神经系统对缺氧最为敏感lPaCO2 超过80mmHg时，可出现二氧化碳麻醉。l由呼吸衰竭引起的脑功能障碍肺性脑病（pulmonary encephalopathy） 四、中枢神经系统变化56 脑血管扩张，脑血流脑充血酸中毒 血管内皮受损 、通透性 脑间质水肿和缺氧 血管内凝血 ATP 生成 钠泵功能 脑细胞水肿 颅内压 压
19、迫脑血管缺氧加重，形成恶性循环 脑疝形成肺性脑病机制酸中毒和缺氧对脑血管的作用57l酸中毒谷氨酸脱羧酶活性 GABA 生成 中枢抑制l酸中毒磷脂酶活性 膜磷脂降解溶 酶体酶释放神经和组织细胞的损伤 缺氧和酸中毒对脑细胞的作用lATP 生成 钠泵功能 脑细胞水肿5859功能性急性肾功能衰竭五、肾功能变化缺氧、酸中毒交感神经兴奋肾血管收缩GFR60六、胃肠变化六、胃肠变化缺氧、缺氧、 酸中毒酸中毒 交感神经兴奋交感神经兴奋CO2潴留腹腔内脏血管收缩胃肠黏膜缺血胃酸分泌碳酸酐酶活性糜烂、坏死、出血、溃疡形成61第三节第三节(Pathophysiological basis of prevention
20、 and treatment of RF) 呼吸衰竭防治的病理生理基础62一、防治原发病，解除呼吸道阻塞二、改善肺通气，提高肺泡通气量五、改善内环境和重要器官功能三、氧疗，提高PaO2四、纠正酸碱和水电解质紊乱防治原则63吸入较高浓度的氧（40%50%）尽快提高PaO2大于60mmHg（8kPa） SaO2上升到85%以上。低流量、低浓度（30）、持续给氧，维持PaO2 于 5060mmHg。氧 疗型呼衰：型呼衰:64为什么要低流量吸氧为什么要低流量吸氧? ?慢性呼衰呼吸的维持靠慢性呼衰呼吸的维持靠低氧血症低氧血症对动脉窦、主动脉体对动脉窦、主动脉体的化学感受器兴奋作用。若吸入高浓度氧，解除低
21、氧的化学感受器兴奋作用。若吸入高浓度氧，解除低氧对外周化学感受器的刺激，可加重对外周化学感受器的刺激，可加重COCO2 2潴留。潴留。根据氧解离曲线的特性，严重缺根据氧解离曲线的特性，严重缺O O2 2时时PaOPaO2 2稍有升高，稍有升高，SaOSaO2 2便有较多的增加，低流量给氧，既可解除严重缺便有较多的增加，低流量给氧，既可解除严重缺氧，但缺氧未完全纠正，仍能刺激化学感受器，维持氧，但缺氧未完全纠正，仍能刺激化学感受器，维持对通气的刺激作用对通气的刺激作用。病例分析65病例病例1患者男，患者男，58岁，小学文化，退休工人，慢性咳嗽，咳痰岁，小学文化，退休工人，慢性咳嗽，咳痰7年，活动
22、后年，活动后气短，心悸气短，心悸2年，发热年，发热3天，咳黄色脓痰，但不易咳出，查体：天，咳黄色脓痰，但不易咳出，查体：T 38.6、P 104次次/分、分、R 25次次/分，分，BP150/100mmHg，神志清楚，口唇，神志清楚，口唇发绀，呼吸费力，咳嗽无力，双侧下肢水肿，尿少，颈静脉怒张，桶发绀，呼吸费力，咳嗽无力，双侧下肢水肿，尿少，颈静脉怒张，桶状胸，叩诊过清音，听诊两肺呼吸音减低，两肺干湿罗音，心律齐，状胸，叩诊过清音，听诊两肺呼吸音减低，两肺干湿罗音，心律齐，未闻杂音，腹部（未闻杂音，腹部（-），膝反射正常，巴氏征（），膝反射正常，巴氏征（-）。白细胞）。白细胞11109/L，中
23、性粒细胞中性粒细胞0.95，血气分析：，血气分析：PH7.25，PaO2 50mmHg， PaCO2 60mmHg。X线示右下肺动脉干扩张，右室扩大。患者吸烟史线示右下肺动脉干扩张，右室扩大。患者吸烟史30年，年，几次戒烟均失败，但现在由过去的几次戒烟均失败，但现在由过去的30支支/日降至日降至20支支/日。既往无心脏日。既往无心脏病。病。66问题1、该患者可能的诊断是什么？其依据是什么？、该患者可能的诊断是什么？其依据是什么？2、此病人应采取何种氧疗？为什么？、此病人应采取何种氧疗？为什么？67病例2患者女性，38岁，反复咳嗽、咳痰20年，活动后胸闷气促2年，加重3天入院。体检 神志清楚，慢
24、性病容，呼吸急促，面色及口唇发绀，颈静脉怒张。胸廓呈桶状胸，肋间隙增宽，肺部叩诊呈过清音，呼吸音粗，双肺闻及痰鸣音、哮鸣音及湿性罗音，以下肺为多。心界小，心率110次/分，心律齐，肺动脉听诊区可闻及级收缩期吹风样杂音。剑突下见心脏搏动。肝脏肋下3CM，肝颈静脉返流征（+），脾未及，移动性浊音（+），下肢凹陷性水肿（+），指端紫绀，可见杵状指。68实验室检查及辅助检查血常规：WBC 12.2109/L，中性 84.7%，淋巴 9.4%（提示白细胞增多）血气分析：pH 7.36，PaCO2 60mmHg，PaO2 50mmHg，HCO3- 31mmol/L，SaO2 72%，心电图：肺型P波顺钟向
25、转位（提示右室增大）超声心动图：肺动脉主干增宽、右房右室扩大、三尖瓣重度返流(提示肺动脉高压) 腹部B超：肝肿大，肝静脉增宽，肝淤血，腹水（提示右心衰竭）。69问题 可能的临床诊断有哪些？ 本病有没有呼吸衰竭？发生呼吸衰竭的原因是什么？ 患者是否存在肺源性心脏病？如果有，原因是什么？70临床诊断1、 慢性支气管炎伴感染（急性发作）2、 慢性阻塞性肺气肿3、 肺心病 右心衰竭4、 慢性呼吸衰竭（型）71本病例患者发生呼吸衰竭的机制有：阻塞性通气障碍：感染急性发作可引起狭窄的小气道进一步狭窄；限制性通气障碍：肺气肿使肺泡表面活性物质密度减少；长期呼吸急促导致呼吸肌疲劳；腹水形成导致吸气时膈肌下降受阻；弥散障碍：感染使呼吸膜厚度增加；通气血流比例失调：当病变不均匀时，导致部分肺泡通气不足，引起功能性分流；肺气肿可导致毛细血管床大量破坏，引起死腔样通气；72本病例患者发生肺心病的机制有： 肺泡缺氧和二氧化碳潴留可引起肺小动脉收缩； 长期缺氧可导致肺血管壁增厚； 长期缺氧引起代偿性红细胞增多，加重心脏负荷； 肺部病变使毛细血管大量破坏； 缺氧和酸中毒可降低心肌舒缩功能； 呼吸困难时用力呼气可使心脏受压。73
