1、病理生理学病理生理学 第第八八版版六六肺肺肺肺发病机制发病机制呼吸呼吸主要主要代谢功能变化代谢功能变化呼吸呼吸防治的病理生理基础防治的病理生理基础 掌握呼吸衰竭，功能性分流，死腔样通气和肺性掌握呼吸衰竭，功能性分流，死腔样通气和肺性脑病的概念脑病的概念 掌握呼吸功能不全的病因及其发生机制掌握呼吸功能不全的病因及其发生机制 掌握肺性脑病的发病机制掌握肺性脑病的发病机制 熟悉呼吸功能不全的主要代谢功能变化熟悉呼吸功能不全的主要代谢功能变化 熟悉熟悉ARDSARDS的概念、特征及其发病机制的概念、特征及其发病机制 了解呼吸功能不全防治的病理生理基了解呼吸功能不全防治的病理生理基知识回顾知识回顾Int
2、ernal RespirationExternal RespirationGas Transport呼吸衰竭呼吸衰竭 (Respiratory FailureRespiratory Failure)概念概念:外呼吸功能严重障碍外呼吸功能严重障碍,导致导致在海平面，在海平面，静息呼吸状态下静息呼吸状态下,，出现，出现PaOPaO2 2，伴有或不，伴有或不伴有伴有PaCOPaCO2 2的病理过程。的病理过程。型：型：型：型：呼吸功能不全呼吸功能不全(respiratory insufficiencyrespiratory insufficiency)呼吸衰竭的分类呼吸衰竭的分类 按动脉血气：低氧血
3、症型（按动脉血气：低氧血症型（I I型）型）伴低氧的高碳酸血症型（伴低氧的高碳酸血症型（IIII型）型）按发病机制：通气性、换气性按发病机制：通气性、换气性 按病变部位：中枢性、外周性按病变部位：中枢性、外周性 按发生快慢和持续时间：急性、慢性按发生快慢和持续时间：急性、慢性发病机制发病机制外呼吸外呼吸功能障碍功能障碍肺通气肺通气功能障碍功能障碍肺换气肺换气功能障碍功能障碍弥散障碍弥散障碍通气血流通气血流比例失调比例失调解剖分流增加解剖分流增加限制性限制性通气不足通气不足阻塞性阻塞性通气不足通气不足病因和发病机制病因和发病机制一、肺通气功能障碍一、肺通气功能障碍（一）限制性通气不足（一）限制性
4、通气不足 (restrictive hypoventilation)(restrictive hypoventilation)吸气时肺泡的扩张受限引起的肺泡吸气时肺泡的扩张受限引起的肺泡 通气不足通气不足 原因：原因：呼吸肌活动障碍呼吸肌活动障碍 胸廓的顺应性降低胸廓的顺应性降低 肺的顺应性降低肺的顺应性降低 胸腔积液和气胸胸腔积液和气胸（二）阻塞性通气不足（二）阻塞性通气不足 (obstructive hypoventilation)病因：病因：气管痉挛、气管痉挛、肿胀、纤维化、渗出物、肿胀、纤维化、渗出物、异物、肿瘤、气道内外压力改变异物、肿瘤、气道内外压力改变气道狭窄或阻塞所致的通气障碍
5、气道狭窄或阻塞所致的通气障碍影响因素：影响因素：影响气道阻力最主要的是影响气道阻力最主要的是气道内径气道内径 气道阻塞气道阻塞:中央性：中央性：指气管分叉处以上的气道阻塞。指气管分叉处以上的气道阻塞。阻塞位于胸外：阻塞位于胸外：吸气性吸气性呼吸困难呼吸困难 阻塞位于胸内：阻塞位于胸内：呼气性呼气性呼吸困难呼吸困难外周性：外周性：内径小于内径小于2mm2mm的小支气管阻塞。的小支气管阻塞。常见于慢性阻塞性肺疾病常见于慢性阻塞性肺疾病 (COPD)(COPD)呼气性呼气性呼吸困难呼吸困难呼气吸气呼气吸气外周性气道阻塞外周性气道阻塞用力呼气时等压点移向小气道用力呼气时等压点移向小气道0+353530
6、正常人0+35肺气肿慢性支气管炎0+353520（三）肺泡通气不足时的血气变化（三）肺泡通气不足时的血气变化u单纯肺低通气时的血气变化单纯肺低通气时的血气变化:PaOPaO2 2,PaCO,PaCO2 2uPaCOPaCO2 2的增值与的增值与PaOPaO2 2的降值成一定的比例关系，的降值成一定的比例关系，其比值相当于其比值相当于呼吸商（呼吸商（R R）uPaCOPaCO2 2是反映是反映总总肺泡通气量变化的最佳指标。肺泡通气量变化的最佳指标。PaCO2=PACO2=VA0.863 X VCO2 如如VCOVCO2 2不变，不变，P Pa aCOCO2 2与与V VA A成反比成反比。二二
7、肺换气功能障碍肺换气功能障碍弥散障碍弥散障碍 肺泡通气与血流比例失调肺泡通气与血流比例失调解剖分流增加解剖分流增加（一）弥散障碍（一）弥散障碍 肺泡膜面积减少肺泡膜面积减少 肺泡膜厚度增加肺泡膜厚度增加 肺血流加快肺血流加快 成人肺泡膜总面积成人肺泡膜总面积80m80m2 2，平静呼吸，平静呼吸353540m40m2 2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%50%）弥散障碍的原因弥散障碍的原因 肺泡膜薄部肺泡膜薄部1m1m，肺泡腔到红细胞膜肺泡腔到红细胞膜5m5m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 心输出量增加和肺血流加快心
8、输出量增加和肺血流加快 弥散障碍时的血气变化弥散障碍时的血气变化 I I型呼衰：型呼衰：PaOPaO2 2，PaCOPaCO2 2 正常。正常。原因：原因：O O2 2和和COCO2 2解离曲线的差异解离曲线的差异O O2 2和和COCO2 2弥散速度的差异弥散速度的差异（COCO2 2快）快）患者在静息时一般不出现血气异常患者在静息时一般不出现血气异常0 20 40 60 80 100 mmHg 2.67 5.33 8.00 10.7 13.3 kPaPvCO297.5%HbO2PaCO270%HbO2PvO2PaO2PCO2 和PO2CO2和O2含量（md/dl）604020PO2（KPa
9、）肺动脉肺毛细血管（1）（2）正常肺泡膜面积减少或厚度增加时间（S）肺静脉13.310.7 8.0 5.3 2.700 0.250.50 0.75（二）（二）肺泡通气与血流比例失调肺泡通气与血流比例失调1.1.部分肺泡通气不足部分肺泡通气不足2.2.部分肺泡血流不足部分肺泡血流不足3 3.解剖分流增多解剖分流增多通气血流比值通气血流比值(Ventilation/perfusion ratioVA/Q)平均为平均为4/5=0.8 通气血流比值范围通气血流比值范围 0.6-3.0 生理性通气与血流生理性通气与血流 比例失调比例失调L/min 血流量通气量（肺容量）VA/Q肺 泡 容 积1.1.部分
10、肺泡通气不足部分肺泡通气不足 功能性分流功能性分流 (functional shuntfunctional shunt)静脉血掺杂静脉血掺杂(venous admixturevenous admixture)气道阻塞气道阻塞限制性通气障碍限制性通气障碍肺泡通气不足肺泡通气不足血流未减少，血流未减少，甚至增多甚至增多下降下降V VA A/Q/Q 因通气障碍引起部分肺泡通气因通气障碍引起部分肺泡通气明显减少明显减少，而而血流未相应减少，血流未相应减少，显著降低，以致流显著降低，以致流经该部分肺泡的静脉血未经充分经该部分肺泡的静脉血未经充分动脉化动脉化便掺便掺入动脉血入动脉血内内，称，称静脉血掺杂静
11、脉血掺杂(venous(venous admixture)admixture)，因因类似动静脉短路，故称类似动静脉短路，故称功功能性分流能性分流(functional shunt)(functional shunt)。VA/Q 功能性分流见于功能性分流见于支气管哮喘支气管哮喘、慢支慢支、慢阻肺、慢阻肺、肺纤维化、肺水肿肺纤维化、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%3%慢性阻塞性肺疾病慢性阻塞性肺疾病占占30%30%50%50%V VA A/Q/Q下降下降部分肺泡通气不足部分肺泡通气不足时血气的变化时血气的变化肺泡通气量肺泡通气量 V VA AV VA
12、A/Q/QPaOPaO2 2动脉血氧含量动脉血氧含量 CaOCaO2 2PaCOPaCO2 2动脉血动脉血COCO2 2含量含量 CaCOCaCO2 2 0.8 0.8 N =0.8 0.8 0.8 N N 病肺病肺 健肺健肺 全肺全肺2.2.部分肺泡血流不足部分肺泡血流不足 肺动脉栓塞、肺动脉栓塞、DICDIC 、肺动脉炎、肺血管、肺动脉炎、肺血管收缩等，收缩等，都都可使部分肺泡血流减少，可使部分肺泡血流减少，V VA A/Q/Q可显著大于正常，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患部肺泡血流少而通气多，肺泡通气不能充分被利用，称为利用，称为死腔样通气死腔样通气(dea
13、d space like dead space like ventilationventilation)。生理死腔：占潮气量生理死腔：占潮气量30%30%疾病时功能性死腔：高达疾病时功能性死腔：高达60%60%70%70%VA/Q部分肺泡血流不足部分肺泡血流不足时血气的变化时血气的变化肺泡血流量肺泡血流量 Q QVA/QVA/QPaO2PaO2动脉血氧含量动脉血氧含量 CaO2CaO2PaCO2PaCO2动脉血动脉血CO2CO2含量含量 CaCO2CaCO2 0.8 0.8 N =0.8 0.8 0.8 N N 病肺病肺 健肺健肺 全肺全肺通气通气/血流比值及其变化示意图血流比值及其变化示意图
14、VA/Q正常VA/Q增大VA/Q减小3 3 解剖分流增多解剖分流增多生理解剖分流：生理解剖分流：肺内动肺内动-静脉交通支静脉交通支；分流量约占心输出量的分流量约占心输出量的2%3%2%3%解剖解剖（真性）（真性）分流分流 (anatomic/true shuntanatomic/true shunt)支气管扩张症伴支气管血管扩张和肺内动支气管扩张症伴支气管血管扩张和肺内动-静脉短路静脉短路开放，发生呼衰开放，发生呼衰。与功能型分流鉴别：吸入纯氧与功能型分流鉴别：吸入纯氧1.1.急性呼吸窘迫综合征（急性呼吸窘迫综合征（ARDSARDS）急性肺损伤（急性肺损伤（acute lung injurya
15、cute lung injury，ALIALI）引起的引起的一种一种急性呼吸衰竭。急性呼吸衰竭。临床表现：极度呼吸临床表现：极度呼吸窘迫窘迫 严重低氧血症严重低氧血症血气变化特点：血气变化特点：型呼吸衰竭型呼吸衰竭三、常见呼吸系统疾病导致呼衰的机制三、常见呼吸系统疾病导致呼衰的机制ARDSARDS引起呼衰发病机制引起呼衰发病机制慢性阻塞性肺病支气管壁肿胀支气管壁肿胀痉挛、堵塞痉挛、堵塞,气道等压点上移气道等压点上移肺泡肺泡表面活性物质表面活性物质呼吸肌衰竭呼吸肌衰竭肺泡弥散面积肺泡弥散面积肺泡膜炎性增厚肺泡膜炎性增厚 肺泡低通气肺泡低通气肺泡低血流肺泡低血流阻塞性阻塞性通气障碍通气障碍限制性限
16、制性通气障碍通气障碍弥散功能弥散功能障碍障碍通气血流通气血流比例失调比例失调四、临床常用肺通气功能评价指标四、临床常用肺通气功能评价指标 每分通气量(VE):安静状态下，测定的每分钟通气量。每分钟肺泡通气量(VA)：每分钟肺泡交换气体的体积。用力肺活量(FVC)和一秒钟用力呼气容积(FEV1)：用力肺活量指深吸气后，用力以最快速度所呼出的气体体积。一秒钟用力呼气容积是指深吸气后，用力以最快速度在第一秒呼出的气体体积。最大通气量(MVV)：指每分钟最大和最快深呼吸所测得的通气总量。最大通气中段流量(MMEF)：指将用力呼出的气体容积分成四等份，其中间呼出气体（即MMEF 25%-75%）的容积除
17、以呼气所需的时间。1.1.酸碱平衡及电解质紊乱酸碱平衡及电解质紊乱2.2.呼吸系统变化呼吸系统变化3.3.循环系统变化循环系统变化4.4.中枢神经系统变化中枢神经系统变化5.5.肾功能变化肾功能变化6.6.胃肠变化胃肠变化第二节第二节 呼吸衰竭时主要功能代谢变化呼吸衰竭时主要功能代谢变化1.1.酸碱平衡及电解质紊乱酸碱平衡及电解质紊乱 代谢性酸中毒代谢性酸中毒 缺氧时无氧代谢加强，乳酸等酸性代谢产缺氧时无氧代谢加强，乳酸等酸性代谢产物增多物增多 代谢性碱中毒代谢性碱中毒医源性：人工呼吸机、利尿剂、补碱医源性：人工呼吸机、利尿剂、补碱 呼吸性酸中毒呼吸性酸中毒型呼吸衰竭（型呼吸衰竭（COCO2
18、2潴留）潴留）血清血清K K+浓度升高浓度升高血清氯浓度降低血清氯浓度降低 呼吸性碱中毒呼吸性碱中毒 型呼衰病人伴过度通气，型呼衰病人伴过度通气，血钾降低、血氯增高血钾降低、血氯增高CO2CO2H2OH2CO3HHCO3-Hb(O2)-HHb(O2)HCO3-Cl-RBCHKKCl-2.呼吸系统变化呼吸系统变化 低氧血症和高碳酸血症对呼吸中枢的影响低氧血症和高碳酸血症对呼吸中枢的影响P Pa aO O2 2 60mmHg 60mmHg 反射性兴奋呼吸中枢反射性兴奋呼吸中枢P Pa aO O2 2 30mmHg 50mmHg 50mmHg 直接兴奋呼吸中枢直接兴奋呼吸中枢P Pa aCOCO2
19、280mmHg 80mmHg 直接抑制呼吸中枢直接抑制呼吸中枢（此时呼吸运动主要依靠（此时呼吸运动主要依靠P Pa aO O2 2 对外周化学感对外周化学感受器的刺激得以维持）。受器的刺激得以维持）。IIII型呼吸衰竭的型呼吸衰竭的给氧原则给氧原则：低浓度低浓度(30%)(30%)、低流量低流量(1(12 L/min)2 L/min)、持续给氧。使持续给氧。使P Pa aO O2 2 上升不超过上升不超过505060mmHg60mmHg。原发疾病对呼吸的影响原发疾病对呼吸的影响限制性通气障碍限制性通气障碍 浅快呼吸浅快呼吸阻塞性通气障碍阻塞性通气障碍 深慢呼吸深慢呼吸中枢性呼吸衰竭中枢性呼吸衰
20、竭 呼吸浅慢、呼吸浅慢、节律不等，节律不等，出现潮式、间歇、出现潮式、间歇、抽泣样呼吸抽泣样呼吸3.循环系统变化循环系统变化 低氧血症和高碳酸血症对心血管系统影响：低氧血症和高碳酸血症对心血管系统影响：l 轻、中度轻、中度心血管中枢兴奋：心率心血管中枢兴奋：心率、心收缩力、心收缩力 、外周血管收缩、全身血液重新分配。外周血管收缩、全身血液重新分配。（循环系统的代偿反应）（循环系统的代偿反应）l 重度重度 心血管中枢抑制：心率失常、心收缩力心血管中枢抑制：心率失常、心收缩力、外周血管扩张（肺血管收缩）、血压外周血管扩张（肺血管收缩）、血压。1.1.肺动脉压升高肺动脉压升高 缺氧、缺氧、COCO2
21、 2 、潴留潴留酸中毒酸中毒肺小血管收缩肺小血管收缩肺肺A A压压升高升高增加右心后负荷增加右心后负荷2.2.持久稳定的慢性肺动脉高压持久稳定的慢性肺动脉高压 肺小血管长期收缩、缺氧肺小血管长期收缩、缺氧肺血管平滑肌细胞、肺血管平滑肌细胞、成纤维细胞增生；胶原蛋白、弹性蛋白合成增多成纤维细胞增生；胶原蛋白、弹性蛋白合成增多3.3.代偿性红细胞增多症代偿性红细胞增多症血液粘度增高血液粘度增高4.4.肺血管床的大量破坏肺血管床的大量破坏肺动脉高压肺动脉高压5.5.缺氧、酸中毒降低心肌舒缩功能缺氧、酸中毒降低心肌舒缩功能 6.6.胸内压升高使心脏舒张受限；胸内压降低使心脏胸内压升高使心脏舒张受限；胸
22、内压降低使心脏收缩负荷增加收缩负荷增加肺源性心脏病的肺源性心脏病的发生机制发生机制4.4.中枢神经系统变化中枢神经系统变化 P Pa aO O2 260mmHg 60mmHg 智力和视力轻度减退智力和视力轻度减退 P Pa aO O2 220mmHg 20mmHg 神经细胞不可逆损害神经细胞不可逆损害 P Pa aCOCO2 28080mmHg mmHg 头痛、烦躁、定向障碍、头痛、烦躁、定向障碍、肌肉震颤、抽搐、嗜睡、木僵、昏迷等肌肉震颤、抽搐、嗜睡、木僵、昏迷等（COCO2 2麻醉）麻醉）肺性脑病肺性脑病(pulmonary encephalopathy)(pulmonary enceph
23、alopathy)肺性脑病肺性脑病：由呼吸衰竭引起的脑功能障碍由呼吸衰竭引起的脑功能障碍发病机制发病机制：1.1.酸中毒和缺氧对脑血管的作用酸中毒和缺氧对脑血管的作用 脑血管扩张脑血管扩张 脑细胞水肿：脑细胞水肿：ATPATP生成生成NaNa+-K-K+泵功能障碍泵功能障碍 脑间质水肿：血管内皮损伤脑间质水肿：血管内皮损伤通透性增高通透性增高2.2.酸中毒和缺氧对脑细胞的作用酸中毒和缺氧对脑细胞的作用谷氨酸脱羧酶活性谷氨酸脱羧酶活性 -氨基丁酸生成氨基丁酸生成 中枢抑制中枢抑制 脑内磷酯酶活性脑内磷酯酶活性 溶酶体水解酶释放溶酶体水解酶释放神经细胞损伤神经细胞损伤 5.5.肾功能变化肾功能变化
24、缺氧、酸中毒缺氧、酸中毒交感神经兴奋交感神经兴奋肾血管肾血管收缩收缩GFRGFR功能性急性肾功能衰竭功能性急性肾功能衰竭6.6.胃肠功能变化胃肠功能变化缺氧、缺氧、酸中毒酸中毒 交感神经兴奋交感神经兴奋腹腔腹腔内脏血管收缩内脏血管收缩胃肠黏膜缺血胃肠黏膜缺血糜烂、糜烂、坏死、出血、坏死、出血、溃疡溃疡形成。形成。呼吸呼吸防治的病理生理基础防治的病理生理基础 防治原发病防治原发病 提高提高P Pa aO O2 2：吸氧原则吸氧原则 型：高浓度型：高浓度 型：低浓度、低流量型：低浓度、低流量 降低降低P Pa aCOCO2 2 对对型呼吸衰竭，改善肺通气型呼吸衰竭，改善肺通气解除气道阻塞；解除气道
25、阻塞；增强通气动力增强通气动力人工辅助通气；人工辅助通气；补充营养补充营养 改善内环境及重要脏器的功能改善内环境及重要脏器的功能病例病例 男，男，7373岁，因反复咳嗽、咳痰及气岁，因反复咳嗽、咳痰及气短短2020余年，活动后气短余年，活动后气短1010年，加重年，加重7 7天，意天，意识不清识不清3 3小时而入院。小时而入院。现病史：现病史：2020余年前，病人于受凉余年前，病人于受凉后咳嗽，咳少许白痰，喘息，自服消炎药后咳嗽，咳少许白痰，喘息，自服消炎药及平喘药后缓解。以后每年冬春季发病约及平喘药后缓解。以后每年冬春季发病约两个月。近十年出现活动后气短。两个月。近十年出现活动后气短。7 7
26、天前喘天前喘息加重，嗜睡。息加重，嗜睡。3 3小时前意识不清而入院，小时前意识不清而入院，无抽搐，无呕吐。无抽搐，无呕吐。查体：查体：P104P104次次/分，分，R24R24次次/分，分，Bp17/10.6kPaBp17/10.6kPa，抬入病房，意识不清，口唇，抬入病房，意识不清，口唇发绀，静脉怒张，双肺呼吸音弱，心律齐。发绀，静脉怒张，双肺呼吸音弱，心律齐。腹软，肝移动性浊音阳性。腹软，肝移动性浊音阳性。辅助检查：心电图示右心肥大。血气分析动辅助检查：心电图示右心肥大。血气分析动脉血氧分压脉血氧分压56.5mmHg56.5mmHg，二氧化碳分压，二氧化碳分压80mmHg，pH7.25，【HCO3】37.8mmol/l,(,(其它检查其它检查略略)讨论题：讨论题：1 1、本病例有无呼吸衰竭，为几型呼吸衰竭，、本病例有无呼吸衰竭，为几型呼吸衰竭，其原因和机制是什么？其原因和机制是什么？2 2、患者意识不清的发生机制是什么？、患者意识不清的发生机制是什么？
