Acute Respiratory Failure

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1 Acute Respiratory Failure
急性呼吸衰竭 浙江大学医学院附属第一医院呼吸科 王雪芬 1

2 今之要点 呼吸衰竭及其发病机制和表现 ALI和ARDS 诊断：动脉血气分析 治疗：方法不少但疗效不确切， 存在争议 预后：死亡率居高不下 2

3 一、定义(definition) 呼吸衰竭——是指呼吸功能严重障碍，以致不能进行有效的气体交换，导致缺氧伴或者不伴二氧化碳潴留，从而引起一系列生理功能和代谢障碍的临床综合征。 标准：缺氧 PaO2＜60mmHg； 二氧化碳潴留 PaCO2＞50mmHg； （ 海平面，静息，呼吸空气） 3

4 复习：呼吸生理 大脑皮层 ↓ 延髓呼吸中枢（脑干） 神经冲动→神经-肌肉接头→肌肉收缩舒张→胸廓运动→气体进出肺泡（呼吸） 气体交换 4

5 复习：呼吸衰竭的发病机制 1、肺通气功能障碍： 限制性通气不足；阻塞性通气不足； 2、通气/血流比失调：正常通气/血流比=0.8
V/Q＞0.8无效腔通气； V/Q＜0.8动-静脉分流； 3、弥散功能障碍： 成人肺弥散量 ml O2 / mmHg · min; CO2的弥散速率是O2的21倍； 4、氧耗量增加： 5

6 不同类型通气功能障碍的流速容量曲线 流速 正常 阻塞 限制 混合 容量 TLC RV 6

7 复习：呼吸衰竭的发病机制 1、肺通气功能障碍： 限制性通气不足；阻塞性通气不足； 2、通气/血流比失调：正常通气/血流比=0.8
V/Q＞0.8无效腔通气； V/Q＜0.8动-静脉分流； 3、弥散功能障碍： 成人肺弥散量 ml O2 / mmHg · min; CO2的弥散速率是O2的21倍； 4、氧耗量增加： 7

8 8

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10 肺泡 10

11 复习：呼吸衰竭的发病机制 1、肺通气功能障碍： 限制性通气不足；阻塞性通气不足； 2、通气/血流比失调：正常通气/血流比=0.8
V/Q＞0.8无效腔通气； V/Q＜0.8动-静脉分流； 3、弥散功能障碍： 成人肺弥散量 ml O2 / mmHg · min; CO2的弥散速率是O2的21倍； 4、氧耗量增加： 11

12 呼吸膜 12

13 复习：呼吸衰竭的发病机制 1、肺通气功能障碍： 限制性通气不足；阻塞性通气不足； 2、通气/血流比失调：正常通气/血流比=0.8
V/Q＞0.8无效腔通气； V/Q＜0.8动-静脉分流； 3、弥散功能障碍： 成人肺弥散量 ml O2 / mmHg · min; CO2的弥散速率是O2的21倍； 4、氧耗量增加： 13

14 200 肺泡氧分压 100 400 800（ml/min） 肺泡通气量（L/min） 14

15 复习：呼吸衰竭的发病机制 多 肺通气障碍 种 V/Q比失调 PaO2 ↓ 病 弥散障碍 PaCO2↑ 因 氧耗量增加 全身多脏器受损 15

16 二、分类(classification)
Ⅰ型呼衰：PaO2＜60mmHg；PaCO2 N or↑or↓； Ⅱ型呼衰：PaO2＜60mmHg；PaCO2＞50mmHg； 医源性： PaO2 ＞ 60mmHg；PaCO2＞50mmHg； 急性呼衰：ARDS 慢性呼衰：COPD 中枢性呼衰 周围性呼衰 16

17 三、急性呼吸衰竭 急性呼衰是指原有呼吸功能正常的人， 突发某种疾患造成呼吸功能不全。 病情危重，危及生命； 抢救及时，预后尚好；
病因：1、CNS：脑炎、外伤、CO/药物中毒…… 2、N-M：重症肌无力、肌炎、肉毒中毒… 3、Chest：大量气胸、胸水、胸部外伤… 4、Broncho-lung：大气道阻塞、支气 管痉挛、肺水肿、重症肺炎、肺栓塞…… 17

18 三、急性呼吸衰竭 急性呼衰多在短时间内发生，大多数为Ⅰ型呼衰；也可在慢性呼衰的基础上急性加重，出现Ⅱ型呼衰；另外，气道阻塞和神经肌肉导致的呼吸衰竭均为Ⅱ型。 治疗原则：“事发突然”，争分夺秒 1、保持呼吸道通畅； 2、吸氧（高浓度）； 3、维持肺泡通气量； 4、积极治疗原发病。 18

19 四、急性肺损伤与急性呼吸窘迫综合征 急性肺损伤（acute lung injury，ALI）/急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS） —— 是指由心源性以外的各种肺内外致病因素所导致的急性进行性缺氧性呼吸衰竭。 ALI/ARDS是具有相同病理生理改变的两个阶段——ALI进展为ARDS，ARDS是ALI的不良结果。两者不能截然分开。 19

20 1、ARDS之病因(etiology) 休克 创伤 严重感染和脓毒血症 误吸 吸入有害气体 药物 代谢性疾病 血液疾病 妇产科疾病
其它：急性胰腺炎、结缔组织病、体外循环等 20

21 2、ARDS之发病机制和病理生理 发病机制错综复杂，未完全明了。 全身炎症反应之过度表达 炎症瀑布：启动→放大→损伤
“细胞网络”和“细胞因子网络” 肺泡cap内皮细胞和肺泡上皮细胞损伤→通透性↑→肺水肿、透明膜形成→肺顺应性下降、肺内分流增加和V/Q比失调→顽固性低氧血症 21

22 肺容量减少、肺顺应性下降、严重的通气/血流比例失调
ALI/ARDS的病理生理特点 各种损伤（如严重感染、休克、创伤及烧伤等非心源性疾病） 肺毛细血管内皮通透性增加 肺泡上皮细胞损伤 弥漫性肺间质水肿及肺泡水肿 急性低氧性呼吸功能不全或衰竭 病理生理特征： 肺容量减少、肺顺应性下降、严重的通气/血流比例失调 临床表现： 进行性低氧血症和呼吸窘迫 肺部影像学表现： 非均一性的渗出性病变 22 急性肺损伤／急性呼吸窘迫综合征诊断和治疗指南(2006） 22 22

23 3、ARDS之病理 弥漫性肺泡损伤，透明膜形成（肺泡和间质水肿）， Ⅰ型细胞坏死， Ⅱ型增生；
久之，肺组织结构改变，间质纤维化，囊状和蜂窝样变； 大体：双肺病变，表面出血灶，湿重明显增加（与严重程度相关25%/ 50% /75%）；充血、出血、水肿、实变、肺不张。 23

24 潜伏期：原发病后2~3天(易与原发病混淆)； 症状：呼吸困难、咳嗽咳痰(血水样痰！)、神志异常(烦躁、恍惚、淡漠)、肺部感染；
4、ARDS之临床表现 潜伏期：原发病后2~3天(易与原发病混淆)； 症状：呼吸困难、咳嗽咳痰(血水样痰！)、神志异常(烦躁、恍惚、淡漠)、肺部感染； 体征：紫绀(重要特征)；呼吸费力(三凹征)、频数；肺部干湿性罗音；心率增快； 24

25 5、ARDS之辅助检查 影像学表现：分为3期 一期/早期：24hs内。无异常或纹理增粗；
合并肺部感染时，可呈不均质实变和坏死等。 25

26 ARDS 26

27 5、ARDS之辅助检查 血气分析： PaO2、 PaO2 /FiO2是诊断的主要标准。 晚期： PaCO2 升高，PH下降， Ⅱ 型和呼酸；
PaO2 ≤60mmHg 和 PaCO2 /FiO2 ≤ 200mmHg； 氧分压进行性下降应高度警惕； 早期： PaCO2 正常或下降，PH升高或正常，Ⅰ 型； 晚期： PaCO2 升高，PH下降， Ⅱ 型和呼酸； 27

28 血气分析价值 反映机体通气、氧合及酸碱平衡状态 判断酸碱紊乱类型，评价呼吸、循环及肾功能 28

29 血气分析常用值 ＜ 22 mmol/L 代酸（呼碱）；＞ 27mmol/L代碱（呼酸）； PH 7.35~7.45
＜ 酸血症； ＞ 碱血症 PaO ±5 mmHg; 100－1/3 年龄±5 mmHg; ＜ 60 mmHg 呼吸衰竭 PaCO2 40±5 mmHg ＜ 35 mmHg 呼碱（代酸）； ＞ 45mmHg 呼酸（代碱）； ＞50 mmHg 呼吸衰竭； HCO ~27mmol/L；平均 24 mmol/L； ＜ 22 mmol/L 代酸（呼碱）；＞ 27mmol/L代碱（呼酸）； SaO ~100% 29

30 机体酸碱调节系统 缓冲系统、呼吸系统、肾脏 30

31 PaO2 ——动脉血氧分压 血液中物理溶解的氧分子所产生的压力 反映机体的氧合状态 明确有无缺氧及缺氧程度 正常值：80－100mmHg；
判断呼吸衰竭及类型 Ⅰ型呼衰：PaO2 ＜60mmHg Ⅱ型呼衰：PaO2 ＜60mmHg＋ PaCO2＞ 50mmHg 动脉血较静脉血高40～60mmHg 31

32 32

33 SaO2—动脉血氧饱和度 指动脉血氧含量与氧容量的百分比值 动脉血中 X 100% 反映动脉血氧与Hb结合的程度 体内运送氧的主要形式
正常值：95~100%（0.95~1.00) 检测方便，无创伤 HBO2 总HB 33

34 34

35 PaCO2——动脉血二氧化碳分压 指物理溶解于血液中CO2产生的压力 衡量肺泡通气量的唯一指标 PaCO2：35～45mmHg
判断有无呼吸性酸碱失衡 呼酸：PaCO2>45mmHg；呼碱：<35mmHg 判断呼吸衰竭的类型(Ⅰ、Ⅱ型) 判断代谢性酸碱失衡的代偿反应（代酸时PaCO2 ↓ ，代碱时PaCO2 ↑） 35

36 pH ——血液酸碱度 代表血液中氢离子浓度[H+] 与HCO3-/PaCO2(20/1)比值变化相关
反映机体的酸碱平衡状态 与HCO3-/PaCO2(20/1)比值变化相关 正常值： ；(PHv较PHa低0.03～0.05) ＜7.35 酸中毒；＞7.45 碱中毒 安全范围：7.30 ～ 7.52 HCO3- PaCO2 PH=Pka+ 36

37 血红蛋白氧解离曲线（ODC） “宁酸勿碱” 37

38 SB [HCO3—]—— 标准碳酸氢盐 在37oC，Hb100%氧合，PaCO2 为40mmHg 的标准条件下，测得血浆碳酸氢盐的含量
反映酸碱平衡中的代谢因素，不受呼吸因素影响 正常值：22-27mmol/L，平均24mmol/L 代谢性酸中毒，SB↓ 代谢性碱中毒，SB↑ 38

39 AB[HCO3—]——实际碳酸氢盐 指实际条件下所测血浆中HCO3—含量 机体中最重要的碱 判断代谢性酸碱平衡紊乱指标，受呼吸因素影响
正常值：22~27mmol/L，平均24mmol/L 代谢性酸中毒，AB↓ 代谢性碱中毒，AB↑ 39

40 AB与SB 代谢性酸碱失衡： AB＝SB 呼吸性碱中毒： AB＜SB 呼吸性酸中毒： AB＞SB 40

41 BE——碱剩余 标准状态下将全血滴定至pH 7.40时所需强酸或强碱的量 判断酸碱平衡中代谢因素的指标 反映血中碱增多或缺失的具体程度
正常值：± 2.3 mmol/L 41

42 阴离子隙(AG) AG：指血清中阳离子与阴离子之差 AG ＝（Na+＋K+）－（Cl-＋HCO3-） AG↑＝ HCO3- ↓
正常值：8~16 mmol/L; ＞30mmol 肯定酸中毒 判断高AG代谢性酸中毒 判断正常AG代谢性酸中毒 判断三重酸碱失衡中AG增大的代谢性酸中毒 42

43 一个公式…酸碱平衡失调基本类型 pH=PK+ 代谢性酸中毒←减少 增多→代谢性碱中毒 [HCO3-] PaCO2
代谢性酸中毒←减少 增多→代谢性碱中毒 （ HCO3- ↓，pH↓) （ HCO3- ↑，pH↑） [HCO3-] PaCO2 呼吸性酸中毒←增多 减少→呼吸性碱中毒 （ H2CO3↑，pH↓) （H2CO3 ↓，pH↑) pH=PK+ 43

44 规律和推论 HCO3- 、PaCO2 具有同向代偿性 HCO3-/PaCO2相反变化必有混合性酸碱失衡
超出代偿极限必有混合性酸碱失衡，或HCO3-/PaCO2明显异常而PH正常，提示混合酸碱失衡 原发失衡>代偿变化 PH由原发改变决定 44

45 6、ARDS之诊断 符合以上5项条件者，可诊断ALI或ARDS。 ALI/ARDS高危因素： 直接/间接肺损伤 ALI/ARDS诊断标准：
①存在高危因素； ②急性起病，呼吸窘迫； ③氧合指数PaO2/FiO2 ≤ 300mmHg或200mmHg； ④胸片两肺浸润影； ⑤PCWP ≤18mmHg或除外心源性肺水肿。 符合以上5项条件者，可诊断ALI或ARDS。 45

46 ALI/ARDS的常见病因 肺外源性 肺内源性 脓毒症(25～50%) 严重肺部感染 休克 胃内容物吸入(9～26%) 严重的非胸部创伤
重症胰腺炎 大量输血（40%） 体外循环 肺内源性 严重肺部感染 胃内容物吸入(9～26%) 肺挫伤 吸入有毒气体 淹溺 氧中毒 脓毒症是最常见的危险因素 46

47 女，77岁。高热3天入院。无呼吸道症状。 血常规正常。无心脏病、COPD病史。
120303 47

48 突发氧合下降，PaO2升高，PH明显下降。气管插管。吸出较多血性稀薄分泌物。
120307 120310 48

49 鉴别诊断 肺水肿 放射性肺炎 放射性肺炎 49 49

50 溺水 朱XX，男性，32岁。2004年12月17日晚酒醉后骑摩托车溺水。水质差，工业排污。 送当地医院时神志模糊，呼吸困难。
041218 溺水 朱XX，男性，32岁。2004年12月17日晚酒醉后骑摩托车溺水。水质差，工业排污。 送当地医院时神志模糊，呼吸困难。 当地18日凌晨0点多钟的CT显示右肺大片团状密度增高影。 50 50

51 复查 041218凌晨 041221 041218下午4点44分 51

52 PAP PCP 血吸虫 GPS 52 52

53 7、ARDS之治疗 目前尚无特效的治疗方法。 主要原则： 去除病因，治疗原发病， 控制感染，改善通气和组织 氧供，纠正缺氧和二氧化碳
潴留，纠正代谢功能紊乱， 防止进一步肺损伤和肺水肿。 53

54 ALI/ARDS的治疗 (二)呼吸支持治疗 (三)液体管理 (三)药物治疗 (一)原发病治疗 54
根据中国ALI/ARDS诊治指南，目前临床上使用的ALI/ARDS的治疗原则主要为： 1 对原发病进行治疗。 2 呼吸支持治疗：包括氧疗、机械通气。 3 药物治疗，包括肺泡表面活性物质、抗氧化剂、糖皮质激素、NO、PS、PGE1等。 54 54

55 （一）积极治疗原发病，预防发生 积极治疗原发病，及早去除诱因，是治疗ARDS的首要原则。 积极控制感染 积极抢救休克 静脉输液避免过多过快
及时的骨折复位、固定 避免长时间高浓度吸氧 55

56 原发病治疗 感染、创伤等导致的多器官功能障碍(MODS)中，肺往往也是最早发生衰竭的器官。 肺容易受到损伤的原因可能是：
①肺是全身静脉血的滤器，血内的有害物质容易阻留在肺； ②肺泡巨噬细胞、炎性细胞释放出种种血管活性物质和炎症介质，损伤肺组织； 56

57 ALI 与ARDS 是MODS 在肺部的表现。 SIRS →CARS →MARS→MODS 是连续、进行性发展的动态变化。
不应局限于某一阶段，力求早期发现其发生、发展的趋势，早期及时干预可提高治愈率。 57 57

58 58

59 危险因素持续时间越长，ALI/ARDS发生率越高。
解除危险因素很重要 危险因素持续时间越长，ALI/ARDS发生率越高。 持续24hs，发生率76%； 48hs， %； 72hs， %。 急性肺损伤／急性呼吸窘迫综合征诊断和治疗指南(2006） 59

60 （二）呼吸支持治疗 1.氧疗 2.无创机械通气 3.有创机械通气 4.液体通气 5.体外膜氧合技术(ECMO) 60

61 呼吸支持治疗 氧疗：纠正低氧血症的基本手段，但严重缺氧时，常规氧疗很难奏效； 机械通气：是纠正严重缺氧的主要措施。无创/有创通气；
小潮气量肺保护性通气策略；允许性高碳酸血症； 加用呼气末正压（PEEP）5~15cmH2O防止肺泡塌陷发生； 体外膜氧合技术(ECMO) 61

62 About ECMO 体外生命支持系统（Extracorporeal life support，ECLS）是应用机械装置进行心或肺功能支持的总称，为长时间但仍属临时性（1~30天）的体外循环系统。 体外膜氧合（extracorporeal membrane oxygenation ECMO）通过纠正低氧血症和高碳酸血症来缓解肺部气体交换负荷。 ECMO抢救新生儿严重呼衰疗效卓著（有效率20%→82%）。但对ARDS的治疗效果并不理想。 技术复杂，人力、物力、财力消耗大，远期疗效不明，仅欧美、台湾地区常规开展。前者多用于严重急性呼衰，后者为心外科手术围手术期。 62 Crit Care Med 2009;37(8): J Pediatr Surg 2000;35:

63 （三）严格控制液体量 严格控制输入液体量，保持负平衡（负500~1000ml/d）；
放置Swan-Ganz导管监测PCWP，随时调整液体量。 美国ARDS协作网液体和插管治疗研究（FACTT）提示：对于无休克的ARDS患者进行保护性的液体治疗— CVP<4mmHg或PCWP<8mmHg者，可以减少机械通气和ICU时间。 Crit Care Med 2009;23:S1～17 63

64 （四）ALI/ARDS的药物治疗 糖皮质激素 一氧化氮（NO）吸入 肺泡表面活性物质（PS） 前列腺素E1（PGE1）
抗氧化剂：丙半胱氨酸和N-乙酰半胱氨酸（NAC） 环氧化酶抑制剂 细胞因子单克隆抗体或拮抗剂 己酮可可碱 重组人活化蛋白 酮康唑 鱼油 64 急性肺损伤／急性呼吸窘迫综合征诊断和治疗指南(2006）

65 ARDS的激素治疗 1、适应证： ①过敏原因导致的ARDS； ②感染性休克合并肾上腺皮质功能不全的ARDS；
4、ARDSnet的研究：激素治疗(甲泼尼龙2mg/kg/d，14天后减量)可明显改善低氧血症和肺顺应性，缩短患者的休克持续时间和机械通气时间，但ARDS发病>14天应用激素会增加病死率。 中华医学会呼吸分会《激素应用专家建议》 巡回演讲资料 65

66 脓毒症的激素应用---荟萃分析 两个年代的研究： 1989年之前激素增加病死率 1997年之后激素降低病死率 (p=0.001 )
全部研究的meta回归分析: 激素用量与死亡风险的显著相关(p=0.03 ) 低剂量获益（n=8, OR 1.39, p=0.03） 高剂量有害（n=12, OR 0.64, p=0.02） P. C. Minneci, K. J. Deans, P. Q. Eichacker, Clin Microbiol Infect. 2009; 15: 308–318 66 66

67 ALI/ARDS的激素治疗：系统回顾与荟萃分析
共纳入9项研究，648例，平均APCHE II评分 18，氧合指数平均126 mmHg。 甲泼尼龙用量 mg/d（平均140mg/d），疗程7-32天（平均8天） 病死率趋势：降低；总的相对危险度为0.62； p=0.01 有利于患者氧合指数的提高和 肺损伤、MODS积分的改善 缩短机械通气时间和入住ICU时间 与对照组比较，未增加不良反应 67 Benjamin M. P. Tang, et al. Critical Care Medicine. 2009; 37(5): 67

68 肺泡表面活性物质(PS) PS 是由肺泡Ⅱ型细胞分泌的一种脂蛋白，主要成分是二棕榈酰卵磷脂，分布于肺泡液体分子层的表面——表面活性物质层。
急性肺损伤／急性呼吸窘迫综合征诊断和治疗指南(2006） 封志纯等. 国外医学生理、病理科学与临床分册 1995;15: 68 68 68

69 肺损伤时PS减少 动物模型和肺泡II型上皮细胞离体培养的体外研究结果显示，氧自由基等造成肺损伤时，II型细胞内的PS前体物质减少，其分泌到肺泡的板层体也减少；而在肺损伤恢复期，它们的量有显著增加。由此表明肺损伤时肺泡II型上皮细胞PS的合成和分泌功能受损，易引起肺泡塌陷。 因此，补充PS可能成为ARDS的治疗手段。 69

70 抗炎抗氧化药物治疗ALI/ARDS的理论基础
中国指南：全身和局部炎症反应是ALI/ARDS发生和发展的重要机制。研究显示，血浆和肺泡灌洗液中炎症因子浓度升高与ARDS病死率呈正相关。 欧美联席会议共识：激活的炎症细胞会释放高活性的氧自由基代谢物包括过氧化氢等。正常情况下机体自身具有抗氧化防御机制，可通过抗氧化酶系统（如SOD）和小分子自由基清除剂（如Vit E）清除这些氧自由基代谢物。但ARDS时，防御机制受损，肺和其他组织就会暴露在氧化损害中。药物干预途径包括增强肺抗氧化防御功能（GSH ，N-乙酰半胱氨酸）和增加氧自由基清除剂（Vit E）。 因此，抗炎抗氧化成为ARDS的一种治疗手段。 急性肺损伤／急性呼吸窘迫综合征诊断和治疗指南(2006） Artigas A, et al. Am J Respir Crit Care Med 1998;157: 70 70

71 抗肺水肿 肺泡上皮通过钠（ENaC）、水（AQP）通道和 Na+-K+-ATP 酶等组成肺泡液转运系统；ALI/ARDS时肺泡液增加、清除障碍而加重肺水肿。 促进水肿液吸收：儿茶酚胺依赖与非儿茶酚胺依赖。 儿茶酚胺可减轻高原性肺水肿、动物ALI模型和ALI肺水肿；但进一步临床观察，其对脱机时间与死亡率无显著差异。 Perkins GD, McAuley DF, Thickett DR,Am J Respir Crit Care Med 2006, 173: Matthay M, Brower R, Thompson BT, Schoenfeld D,Am J Respir Crit Care Med 2009, 179:A2166. 71

72 8、ARDS之预后 寻找早期诊断方法和治疗措施是降低病死率的关键和研究方向。 1、病死率有下降，但仍有30~40%；
2、高龄、败血症者、多器官功能不全者病死率高； 3、早期（72小时）死亡者多为原发病所致；晚期（3天后）多为继发感染、脓毒症、呼吸衰竭和MOF； 4、存活者可有肺纤维化和肺功能异常。 寻找早期诊断方法和治疗措施是降低病死率的关键和研究方向。 72

73 总 结 ALI/ARDS多发生于原心肺功能正常者； 发病机制不明。有多种效应细胞和细胞因子、炎性介质参与；
总 结 ALI/ARDS多发生于原心肺功能正常者； 发病机制不明。有多种效应细胞和细胞因子、炎性介质参与； 危险因素：严重休克、感染、创伤，DIC，误吸，溺水，大量输血，急性胰腺炎，氧中毒； 突发性进行性呼吸窘迫、发绀，烦躁，焦虑； 胸片：双肺弥漫性浸润阴影； 氧合指数（PaO2/FiO2）≤ 300/200mmHg； 积极治疗原发病；氧疗；机械通气（+PEEP）；液体量负平衡；糖皮质激素；PS；等等； 死亡率仍较高。寻找早期诊断方法和治疗措施。 73