肺功能不全 (Respiratory insuffciency) 病理教研室 钟子健

(Respiratory failure) 呼吸衰竭 (Respiratory failure) 因外呼吸功能严重障碍，PaO2低 于60 mmHg,伴有或不伴有PaCO2高于 50 mmHg，并出现一系列临床症状和 体征。

PaO2 RFI= FiO2 FiO2:吸入气的氧浓度 RFI:呼吸衰竭指数 RFI≦300为呼吸衰竭

呼吸衰竭的分类： （1）根据发病机理分类 通气性呼吸衰竭 换气性呼吸衰竭 （2）根据血气特点分类 低氧血症型呼吸衰竭（Ⅰ） 通气性呼吸衰竭 换气性呼吸衰竭 （2）根据血气特点分类 低氧血症型呼吸衰竭（Ⅰ） 低氧血症伴有高碳酸血症型呼吸衰竭（Ⅱ） （3）根据原发部位分类 中枢性呼吸衰竭 外周性呼吸衰竭 （4）根据病程不同分类：急性 慢性

(Causes and mechanisms of respiratory insufficiency) 第一节 病因和发病机制 (Causes and mechanisms of respiratory insufficiency)

(Alveolar hypoventilation) (restrictive hypoventilation) 一、肺通气功能障碍 (Alveolar hypoventilation) (一)限制性通气不足 (restrictive hypoventilation) 吸气时肺泡扩张受限引起肺泡通气不足

由于肺通气的动力不足和 肺及胸廓的弹性阻力增大，肺 泡在吸气末扩张受限，造成肺 泡通气量不足。

(hypo-motility of pulmonary ventilation) 1. 肺通气的动力不足 (hypo-motility of pulmonary ventilation) 中枢神经系统受损 周围神经受损 呼吸肌无力,收缩功能障碍 胸膜腔负压消失

(increased ventilation resistance) 2. 肺通气的阻力增加 (increased ventilation resistance) 胸廓顺应性降低 纤维性胸膜增厚，胸腔积液，气胸，胸部畸形。

肺的顺应性降低(取决于容量及僵硬度） 肺的总容量降低：肺不张、气道阻塞、肺叶切除。 肺组织变硬，弹性阻力↑：肺淤血、水肿、纤维化。 肺泡表面活性物质减少：休克、氧中毒、肺水肿。

肺泡壁上的Ⅱ型细胞又称分泌细胞，它分泌一种由磷脂和蛋白质结合而成的表面活性物质，其主要成分为二软脂酰卵磷脂，以单分子层铺盖在液泡的内表面，它能疏松肺泡层液体的分子结构，从而可以减少由肺泡液层与气层间所造成的表面张力，这种表面张力使肺泡趋向缩小，是肺泡缩小的一个重要因素。

(obstructive hypoventilation) (二)阻塞性通气不足 (obstructive hypoventilation) 由于气道狭窄或阻塞所致 肺泡通气量不足。

①中央气道阻塞： 急性多于慢性，见于气管异物，肿瘤，白喉，可威胁生命 分为固定及可变两种： 固定：疤痕形成（声带麻痹） 可变：胸内与胸外（阻塞随跨壁压改变） 胸内：呼气性呼吸困难 胸外：吸气性呼吸困难

②外周气道阻塞 内径小于2mm的细支气管无软骨支撑，管壁薄，与管周肺泡结构紧密连接，随吸气与呼气跨壁压改变，内径也发生动力学变化 吸气：肺泡扩张，细支气管受周围弹性组织的牵拉，口径变大。 呼气：相反，口径变小

慢 性 破坏小气道，管壁增厚，平滑肌紧张 肺 性增高 疾 分泌物潴留狭窄 患 肺泡壁破坏对细支气管牵拉作用减弱 →气道阻力增加→呼气性呼吸困难

因肺通气的动力不足和肺通气 的阻力增加所致的呼吸衰竭属于Ⅱ 型呼吸衰竭。

in alveolar hypoventilation) (三) 肺泡通气量不足的血气变化 (Changes of blood gas in alveolar hypoventilation) ． PACO2×VA 呼吸商(R)= ． (PiO2-PAO2) ×VA PACO2肺泡气二氧化碳分压 PiO2吸入气氧分压;PAO2肺泡气氧分压

PACO2是反映总肺泡通气量变化的最佳指标,PACO2取决于每分钟肺泡通气量与体内每分钟产生的二氧化碳量 PAO2=Pio2- R PACO2是反映总肺泡通气量变化的最佳指标,PACO2取决于每分钟肺泡通气量与体内每分钟产生的二氧化碳量

二、肺换气障碍 (一) 气体弥散障碍 指肺泡膜面积减少或肺泡膜异常增厚和弥散时间缩短引起的气体交换障碍.

发生机理 单位时间内气体弥散量取决于肺泡膜两侧气体分压差，肺泡膜的面积与厚度，气体的弥散常数（与气体的分子量及溶解度有关）。在一般环境条件下，分压差，气体弥散常数是一定的，因而主要与肺泡膜的面积及厚度有关

1. 弥散障碍的常见原因 (etiologies and mechanisms of impaired diffusion) ①弥散膜面积减少 肺实变，肺不张，肺叶切除，→肺泡膜面积减少﹥1/2时→换气功能障碍

②弥散膜增厚 肺水肿，肺泡透明膜形成，肺纤维化、肺泡毛细血管扩张，稀血症→肺泡膜通透性降低或弥散距离增宽→弥散障碍

in impaired diffusion) 2. 弥散障碍时血气改变 (changes of blood gas in impaired diffusion) 单纯性弥散障碍时，病人表现 为Ⅰ型呼吸衰竭。

(二) 通气-血流比例失调 成人在静息状态下，肺泡通气(VA) (Ventilation-Perfusion Imbalance) 成人在静息状态下，肺泡通气(VA) 约为4 L/min,肺泡毛细血管的血液灌流量(Q)约为5L/min， VA / Q =0.8

mechanisms of imbalance) 1. 比值失调的病因和机制 (etiologies and mechanisms of imbalance) (1)肺泡通气不足,VA/Q比值降低 部分肺泡通气不足而血液灌流量未相应降低。

功能性分流(functional shunt) 或静脉血掺杂(venous admixture) 部分静脉血流经通气不良的肺泡时 血中的气体未得到充分更新，未能成为 动脉血就掺入到动脉血内流回心脏。

肺泡 O 2 CO 2 A血 V血

功能性分流 O 2↓ CO 2 V血 V血

(2)肺泡血流不足,VA/Q比值增高 部分肺泡的血液灌流量减少，但肺泡通气量没有相应降低。

肺动脉压降低，肺动脉栓塞，肺血管受压，肺泡壁毛细血管床减少→V/Q↑吸入气无血液进行气体交换，（死腔样通气）→而其他部分血流的增加，通气量相对不足血液不能完全氧合 → PaO2↓ PaCO2↑ →机体代偿→总通气量↑ → 排出CO2 → PaCO2升高不明显

O 2 CO 2 A血 V血

死腔样通气 O 2 CO 2 A血 V血

(Increased anatomic shunt) (三) 肺部解剖分流增加 (Increased anatomic shunt) 解剖分流(anatomic shunt) 或真性分流(true shunt) 肺内有一部分完全未经气体交换 的静脉血经支气管静脉和极少的肺内 动脉—静脉吻合支直接流回肺静脉。

小结 在某一病例中，通气与换气障碍，多数是并存或相继出现，两者共同作用引起呼吸衰竭的发生 通气障碍多表现为低氧血症伴二氧化碳瀦留的Ⅱ型呼吸衰竭；而弥散障碍一般表现为低氧血症血中二氧化碳变动不大，有时还可下降的Ⅰ型呼吸衰竭

(acute respiratory distress syndrome, ARDS) 3.急性呼吸窘迫综合征 (acute respiratory distress syndrome, ARDS) 是指严重感染、创伤、休克等肺内外袭击后 出现的以肺泡毛细血管损伤为主要表现的临 床综合征，属于急性肺损伤严重阶段或类型。 其临床特征呼吸频速和窘迫，进行性低氧血症， X线呈现弥漫性肺泡浸润。

ARDS的病因各异，但是病理生理和临床过程基本上并不依赖于特定病因，共同基础是是肺泡-毛细血管的急性损伤。肺损伤可以是直接的，如胃酸或毒气的吸入，胸部创伤等导致内皮或上皮细胞物理化学性损伤。而更多见的则是间接性肺损伤。虽然肺损伤的机制迄今未完全阐明，但已经确认它是系统性炎症反应综合征的一部分。在肺泡毛细血管水平由细胞和体液介导的急性炎症反应，涉及两个主要过程即炎症细胞的迁移与聚集，以及炎症介质的释放，它们相辅相成，作用于肺泡毛细血管膜的特定成分，从而导致通透性增高。

ARDS发生的机制是: 肺泡-毛细血管膜受损 Ⅱ型肺泡细胞受损 肺血管收缩

各种病因所致的ARDS病理变化可以分为渗出、增生和纤维化三个相互关联和部分重叠的阶段。 （一）渗出期  见于发病后第一周。 肺呈暗红或暗紫的肝样变，可见水肿、出血。重量明显增加。24小时内镜检见肺微血管充血、出血、微血栓，肺间质和肺泡内有蛋白质水肿液及炎症细胞浸润。若为感染性病因引起者，肺泡腔PMNs聚集和浸润更为明显。72小时后由血浆蛋白凝结、细胞破裂、纤维素形成透明膜，灶性或大片肺泡萎陷不张。在急性渗出期Ⅰ型细胞受损坏死。

肺Ⅱ型上皮细胞增生覆盖损伤的基底膜，肺泡囊和肺泡管可见纤维化，肌性小动脉出现，纤维细胞性内膜增生，导致血管腔截面积减少。 （二）增生期  损伤后1～3周 肺Ⅱ型上皮细胞增生覆盖损伤的基底膜，肺泡囊和肺泡管可见纤维化，肌性小动脉出现，纤维细胞性内膜增生，导致血管腔截面积减少。

（三）纤维化期  生存超过3～4周的ARDS患者肺泡间隔和气管腔壁广泛增厚，散在分步的胶原结缔组织增生致弥漫性不规则纤维化。肺血管床发生广泛管壁纤维增厚，动脉变形扭曲，部分血管扩张。即使非感染性病因引起的ARDS，在后期亦不避免地合并肺部感染，常见有组织坏死和微小脓肿。

11月17日是世界慢性阻塞性肺疾病日，慢性阻塞性肺疾病简称“慢阻肺 COPD”，主要症状为长时间咳嗽、咳痰以及气短。据世界卫生组织估计，慢阻肺在全球疾病死亡原因当中，次于心脏病、脑血管病和急性肺部感染，与艾滋病一起并列第4位。 　　在我国，COPD是肺心病的主要基础病（占82％），COPD患者预后不良，最终常死于呼吸衰竭和肺原性疾病。我国共约有2500万COPD患者，每年由于COPD造成的死亡可达100万人，致残人数达500万～1000万。环境质量的下降是造成这一疾病高发的最重要原因之一，吸烟、粉尘、化学污染、空气质量下降等都不同程度地损伤肺部，导致COPD的发生。早发现早治疗可减缓COPD发病进程，并可预防由它引起的肺组织破坏！

美国胸科学会(ATS)和中华医学会呼吸系统学会对COPD定义为：具有气流阻塞特征的慢性支气管炎和(或)肺气肿。COPD的主要特征是慢性进行性气流阻塞。小气道病变是气流阻塞的主要原因。正常的小气道在很大程度上是靠肺组织的弹性回缩力维持其开放状态。由于COPD患者肺泡壁破坏，失去了对小气道的牵引支持作用，导致细支气管塌陷，增加了气流阻力，同时加剧了肺脏的过度膨胀，使通气/血流比例失调。

慢性支气管炎：是指气管、支气管粘膜及其周围组织的慢性非特异性炎症。临床上以长期咯、咳痰或伴有喘息及反复发作为特征。慢性咳嗽、咳痰或伴有喘息，每年发作持续3个月，连续2年或以上，并能排除心、肺其他疾患而反复发作，部分病人可发展成阻塞性肺气肿、慢性肺原性心脏病。

肺气肿是指呼吸细支气管、肺泡管、肺泡囊和肺泡过度充气呈持久性扩张，并伴肺泡间隔破坏，以致肺组织弹性减弱、容积增大的一种病理状态

第二节 呼吸衰竭时主要的代谢功能变化 引起机体功能代谢改变的根本原因： 低氧血症，高碳酸血症，水电解质酸碱平衡紊乱

and electrolyte disturbances) 一、酸碱平衡和电解质代谢紊乱 (Acid-base imbalance and electrolyte disturbances) (一) 酸中毒 (Acidosis) 代谢性酸中毒 呼吸性酸中毒

酸中毒时电解质代谢变化是： 细胞外K+浓度增高 血清Cl­浓度增高或正常

Ⅱ型呼吸衰竭→大量CO2潴留→原发性碳酸增多 [HCO3-] H2CO3↑ 呼吸性酸中毒 Ⅱ型呼吸衰竭→大量CO2潴留→原发性碳酸增多 [HCO3-] H2CO3↑ 20 ﹤—— → PH ↓ 1

高血钾症 （慢性期） H +_K+竞争抑制 H + H + ↑（急性期) ↓ K+ K+ ↑ K+ CO2+H2O K+ ↓ H2CO3→H++HCO3- H+ ↑

低氯血症与碳酸氢根增多 红细胞： HCO3- 肾小管： HCO3- ↑ CL- CL- ↓ NH3 NH4+ CO2+H2O CL- H2CO3→ HCO3- + H+ + H+ NH4+ + CO2+H2O CL- NH4CL

(二) 碱中毒 (Alkalosis) 通气过度 呼吸性碱中毒

呼吸性碱中毒 PaO2↓ →过度通气→CO2排出↑ [HCO3+] H2CO3↓ 电解质变化： ①低钾血症 ②高氯血症 ﹥ 20 PH﹥7.4

混合性酸碱平衡紊乱 缺氧和CO2潴留 代酸＋呼酸 缺氧导致肺 通气增强 代酸＋呼碱

二.呼吸系统的变化 （1）呼吸系统功能原发性改变 ①呼吸频率、节律、深度的改变 阻塞性通气障碍：气流受阻→呼吸深慢 上呼吸道不全阻塞：吸气性呼吸困难 下呼吸道阻塞：呼气呼吸困难 →

肺顺应性降低：呼吸浅快 中枢呼吸衰竭：浅慢呼吸，潮式呼吸，间歇呼吸，抽泣样呼吸，叹气样呼吸，节律紊乱 ②呼吸困难：呼吸肌过度用力，肺通量增加时的一种感觉

（2）低氧血症或高碳酸血症对呼吸的影响 PaO2↓， PaCO2↑→呼吸深快 （＜60mmHg ）(﹥ 50mmHg) PH↓ PaO2﹤ 30mmHg PaCO2﹥ 80mmHg →损害和抑制呼吸中枢 →中枢化学感受

（2）低氧血症或高碳酸血症对呼吸的影响 PaO2＜60mmHg 化学感受器 PaCO2升高 (＜50mmHg) 呼吸中枢

三、对循环系统的影响 (Effects on circulatory system) (一) 代偿性反应(Compensatory reaction) PaO2<60 mmHg PaCO2升高 心血管运动中枢

1.心输出量降低和右心衰竭(decreased cardiac output and right heart failure) (二) 损伤性变化 (Injurious changes) 1.心输出量降低和右心衰竭(decreased cardiac output and right heart failure)

缺氧和酸中毒 慢性阻塞性肺疾病 红细胞代偿性增多 缺氧 肺小动脉收缩 肺血管壁增厚和硬化 血液粘度↑ 心肌舒缩功能↓ 右心衰竭

2.心律失常(arrhythmia) 细胞外钾浓度升高 心肌兴奋性增高、传导性降低 异位起搏点

(peripheral vasodilation) 3. 外周血管扩张 (peripheral vasodilation) 缺氧和CO2潴留造成的酸中毒 使外周血管对血管活性物质的敏感性下降。

四、对中枢神经系统的影响 呼吸衰竭病人出现脑功能障碍， 即可诊断为肺性脑病 (pulmonary encephalopathy)。

缺氧： PaO2<60mm：智力、视力轻度减退 PaO2<40mm：头痛、不安、定向力及记 力障碍，精神错乱、嗜睡、惊厥、昏迷 PaO2<20mm：神经细胞不可逆改变 二氧化碳潴留(二氧化碳麻醉) PaCO2超过80mmHg：头痛、头晕、烦躁不安、言语不清、扑翼震颤、精神错乱、嗜睡、昏迷、抽搐

肺性脑病的发生机制: 1. 酸中毒和缺氧对脑血管的作用

缺氧和酸中毒 脑血管扩张 脑血流量增多 损伤血管内皮 脑间质水肿 脑水肿

脑血管内皮受损 血管内凝血 加重脑缺氧 颅内压升高 压迫脑血管

2.酸中毒和缺氧对脑细胞的作用 缺氧 ATP Na+-K+泵功能 细胞内钠水潴留 脑细胞水肿

中枢抑制 γ-氨基丁酸 细胞膜磷脂酶活性 酸中毒 溶酶体膜通透性

四、肾功能变化 轻：尿中出现红细胞、白细胞、蛋白尿、管型尿。 重：急性肾功能衰竭(少尿或无尿、水中毒、氮质血症、高血钾症、代谢性酸中毒。)

缺氧与高碳酸血症反射性地通过交感神经使肾血管收缩,肾血流量减少. 病理机制主要为: 缺氧与高碳酸血症反射性地通过交感神经使肾血管收缩,肾血流量减少. 五、胃肠变化 胃肠粘膜糜烂

第三节、呼吸衰竭防治的病理生理基础 (1)防治原发病 (2)保持呼吸道畅通和改善通气 (3)提高PaO2 原则： I型：高浓度给氧 II型：持续、低浓度、低流量给氧

Ⅱ型呼衰给氧原则的机制： 严重缺氧及高碳酸血症抑制中枢化学感受器，呼吸来自缺氧对外周化学感受器的刺激。临床上对这类病人不能给与高浓度氧。因为高浓度氧能迅速缓解低氧血症。解除了低氧血症对外周感受器的刺激作用，呼吸停止；另外由于血氧饱和度回升，能使CO2解离增多PaCO2↑ _ 呼吸中枢 PaCO2 ↑↑ PaO2 ↓↓ + 外周化感器 呼吸肌

(4)纠正酸碱平衡紊乱及水电解质紊乱 (5)密切观察监护，综合治疗，维持心、脑、肾的功能，防治并发症