病理生理学16：肺功能不全思维导图

根据人民卫生出版社出版的《病理生理学》第16章肺功能不全整理。推荐大家略微修改后再做使用，使用时可收起内容进行自我检测效果更佳。感谢大家的支持！

肺功能不全

• 呼吸衰竭
  • 定义
    • 由各种原因引起的肺通气或肺换气功能障碍，以至于在静息呼吸状态，吸入空气时，会出现低氧血症（动脉血氧分压下降）伴有或不伴有二氧化碳潴留（动脉血二氧化碳分压升高），从而引起机体出现一系列病理生理改变和临床改变的综合征
  • 难以从症状判断，主要通过血气分析
    • 海平面、静息状态、吸入空气的状态下，如果动脉血氧分压低于60mmHg，伴有或不伴有动脉血二氧化碳分压高于50，排除外呼吸功能以外的原因（比如心内解剖分流和原发性心排血量降低等因素），可诊断为呼吸功能衰竭
    • 当吸入气体的氧浓度FiO2低于20%，可使用参数RFI=PaO2/FiO2，如果低于300则可判断
  • 分类
    • 根据血气分析
      • I型：低氧血症型呼吸衰竭：氧分压下降，二氧化碳分压降低或正常，由换气功能障碍引起
      • II型：高碳酸血症型呼吸衰竭：氧分压下降，二氧化碳分压升高，由通气功能障碍引起
    • 根据发病机制特点
      • 通气性
      • 换气性
    • 根据原发部位病变特点
      • 中枢性
      • 外周性
    • 根据发病缓急
      • 急性
      • 慢性
• 病因和发病机制
  • 肺通气功能障碍
    • 肺泡通气不足
      • 限制性通气不足
        • 是指由于吸气时肺泡扩张受限引起的通气不足
        • 呼吸肌运动障碍
          • 呼吸中枢或周围神经的器质性病变：脑外伤、脑血管意外、脑炎、脊髓灰质炎
          • 呼吸中枢抑制：过量安眠药、镇静药、麻醉药
          • 呼吸肌本身的收缩障碍：长期呼吸困难和呼吸运动增强而导致的呼吸肌疲劳、营养不良导致的呼吸肌萎缩
          • 呼吸肌无力：低钾血症、缺氧、酸中毒
        • 胸廓顺应性降低
          • 严重的胸廓畸形、胸膜纤维化
        • 肺顺应性降低
          • 严重的肺纤维化、肺泡表面活性物质减少
        • 胸腔积液和气胸
          • 胸腔大量积液或张力性气胸压迫肺，使得肺的扩张受限
      • 阻塞性通气不足
        • 是指由于气道狭窄或阻塞所致的通气障碍
        • 影响气道阻力的因素有：气道内径、长度、形态，气流速度、形式
        • 气道狭窄
          • 原因
            • 气管痉挛、管壁肿胀或纤维化
            • 管腔被异物、渗出物、黏液等阻塞
            • 肺组织弹性降低以至于对气道管壁的牵引力减弱
          • 生理状态下气道阻力80%以上在直径大于2mm的气管和支气管，20%在直径小于2mm的外周小气道
        • 气道阻塞
          • 中央型
            • 阻塞位于胸外
              • 产生原因：声带麻痹、炎症、水肿
              • 吸入气体压力明显降低，导致气道内压小于外界大气压，起到狭窄加重，呼气时由于气道内压大于大气压阻塞减轻，因而表现为吸气性呼吸困难
            • 阻塞位于胸内
              • 产生原因：吸气时由于胸内压降低而使得气道内压大于胸内压，呼气时由于胸内压升高而压迫气道，导致狭窄加重，表现为呼气性呼吸困难
          • 外周型
            • 内径小于2mm的小支气管软骨为不规则的块片，细支气管没有软骨支撑，管壁薄，又与管周围的肺泡结构紧密相连，随着吸气与呼气而伸缩，又与胸内压的改变，其内径也扩大或缩小，COPD主要侵犯小气道，使得管壁增厚或痉挛和顺应性降低，而且管腔也可以被分泌物阻塞，肺泡壁的破坏还可以降低对细支气管的牵引力，因此小气道阻力大大增加，患者主要表现为呼气性呼吸困难
            • 机制
              • 等压点：用力呼气的时候胸内压和气道内压均大于大气压，在呼出气道上，压力由小气道至中央气道逐渐下降，通常将起到内压与胸内压相等的气道部位称为等压点
              • 等压点的下游气道内压小于胸内压，可能被压缩，但是正常人等压点位于有软骨环支撑的大气道，因此不会被严重压缩
              • 在慢支时，患者由于黏液分泌、管壁水肿、支气管痉挛、表面活性物质减少而导致小气道的阻塞，呼气时，气体通过阻塞的部位形成的压差较大，使得阻塞部位以后的气道内压低于正常，以至于等压点由大气道上移到无软骨支撑的小气道，造成小气道的阻塞加重，甚至闭合
              • 肺气肿时
                • 支气管壁和肺泡壁弹性纤维的降解导致肺泡的弹性回缩力下降，胸内压升高，可压迫小气道导致小气道的阻塞
                • 肺泡扩大而数量减少，导致小支气管上的肺泡附着点减少，对小支气管的牵引力下降，从而使得小支气管容易发生缩小变性
                • 小气道的阻塞和缩小使得等压点上移，小气道容易发生闭合而出现呼气性呼吸困难
    • 肺泡通气不足时的血气变化
      • 氧分压下降，二氧化碳分压升高，比值等于呼吸商的倒数
      • 在呼吸空气的条件下，二氧化碳分压与肺泡通气量和体内每分钟产生的二氧化碳量可以用公式进行计算
      • 二氧化碳分压是反应肺泡通气量变化的最佳指标
  • 肺换气功能障碍
    • 弥散障碍
      • 弥散的有关因素：时间、厚度、面积、分子量、溶解度、分压差
      • 弥散障碍的常见原因
        • 呼吸膜面积减少
          • 常见于肺水肿、肺实变、肺不张、肺叶切除等
          • 减少一半以上时才会出现换气功能障碍
        • 呼吸膜厚度增加
          • 常见于肺水肿、肺泡透明膜形成（ARDS）、肺纤维化、肺泡毛细血管扩张等导致血浆层变厚时，可因为弥散距离增宽使得弥散速度减慢
        • 弥散时间缩短
          • 正常弥散需要0.25s就可以达到平衡，实际上弥散时间可以有0.75s，储备很大
          • 但是在体力负荷增加导致心输出量增加和肺血流加快时，血液和肺泡接触时间过短，出现低氧血症
      • 弥散障碍时的血气变化
        • 氧分压减低，但是不会使得二氧化碳分压身高
        • 因为二氧化碳在水中溶解度较大，如果存在代偿性通气过度则会使得肺泡气和动脉血的二氧化碳分压低于正常
    • 通气血流比值失调（最常见和最重要的机制）
      • 正常值约为0.8，重力对血流和胸膜腔内气体有影响，但是对血流的影响更大，因此肺尖部的通气血流比值比较大，这种不均匀造成了肺泡气和动脉血氧分压的差距
      • 部分肺泡通气不足
        • 功能性分流/静脉血掺杂
          • 原因
            • 阻塞性或限制性通气不足
          • 结果
            • 造成部分肺泡通气不足，血流不变或增加（大叶性肺炎早期），类似于动静脉短路
          • 正常情况下由于肺内通气不均匀造成的功能性分流约占肺血流量的3%，疾病情况可达到30-50%，严重影响肺的换气功能
        • 发展
          • 部分肺泡出现功能性分流以后，该处的动脉血氧分压下降，二氧化碳分压上升
          • 二氧化碳可以刺激呼吸中枢来使得呼吸运动加深加快
          • 呼吸运动加深加快可以促进正常肺泡的肺通气，从而使得流经这些肺泡的动脉血二氧化碳分压下降，总体来说二氧化碳分压可以上升、下降或不变，主要取决于障碍区的范围以及代偿的程度
      • 部分肺泡血流不足
        • 死腔样通气
          • 原因
            • 肺动脉栓塞、DIC、肺动脉炎、肺血管收缩等
          • 结果
            • 病变部位的通气不变，但是血流减少显著，导致流经此处的动脉血氧分压降低
            • 健康部位的血流量增加，导致通气血流比值减少，形成功能性分流，导致氧分压降低，二氧化碳分压升高，最终的二氧化碳分压取决于代偿的强度
          • 正常人肺内的死腔只有30%，疾病时可达到60-70%，导致呼吸衰竭
      • 均可以导致氧分压降低，二氧化碳分压正常或降低，严重的肺内分流（功能性分流和死腔样通气）可导致二氧化碳分压升高，出现高碳酸血症型呼吸衰竭
    • 解剖学分流增加
      • 解剖分流
        • 原因
          • 一部分静脉血经过支气管静脉以及极少的肺内动静脉交通支直接流入肺静脉
          • 生理情况下，肺内也存在少量的解剖分流，约占正常心输出量的2-3%
          • 支扩症时可伴有支气管血管扩张以及诶内动静脉短路开放，使得解剖分流量增加，静脉血掺杂异常增多，导致呼吸衰竭
        • 解剖分流的血液完全没有经过气体交换，称为振兴分流
        • 在肺实变和肺不张时，肺泡完全失去通气功能，但仍有血流，但是流经的血液完全没有进行气体交换而掺入动脉血，类似于解剖分流
        • 吸入纯氧可以有效提高功能性分流的动脉血氧分压，但是对真性分流的动脉血氧分压则没有明显的作用，可据此对二者进行鉴别
  • 常见呼吸系统疾病导致呼吸功能障碍的机制
    • ARDS
      • 发病机制
        • 各种因素的直接损伤呼吸膜
        • 细胞因子招募中性粒细胞，损伤呼吸膜
        • 巨噬细胞、血小板等激活而间接引起肺损伤
        • 血管内膜的损伤、中性粒细胞浸润、肺组织释放的促凝物质会导致DIC，形成微血栓，微血栓阻断血流进一步引起肺损伤，通过形成纤维蛋白降解产物以及TXA2发生急性肺损伤
      • 呼吸膜损伤导致肺泡上皮和毛细血管内皮通透性增高，引起渗透性肺水肿和透明膜形成，导致肺弥漫性功能障碍
      • 肺泡II型上皮细胞损伤导致肺表面活性物质减少，肺的顺应性降低，引起肺不张
      • 肺不张可以引起功能性分流增加，DIC可以引起死腔样通气增加，使得动脉血氧分压降低，导致I型呼吸衰竭
      • 当肺部病变广泛导致二氧化碳潴留时，可造成II型呼吸衰竭
    • COPD
      • 管径小于2mm的小器官阻塞和阻力增高
      • 是引起慢性呼吸衰竭最常见的原因
      • 机制
        • 阻塞性通气不足
        • 限制性通气不足
        • 弥散功能障碍
        • 肺泡通气与血流比例失调
  • 临床常用的肺通气功能评价指标
    • 每分通气量VE
      • 安静状态
      • 每分通气量
      • 反应肺通气储备功能，降低则说明肺通气功能损伤严重
    • 每分钟肺泡通气量VA
      • 每分钟肺泡交换气体的体积，需要扣除无效腔气量
      • 可直接反应有效通气量
    • 用力肺活量FVC和一秒钟用力呼气容积FEV1
      • 比值反应气道阻力
    • 最大通气量MVV
      • 每分钟最大和最快深呼吸所测定的总通气量
      • 可以反映气道的动态功能
    • 最大呼气中段流量MMEF
      • 将用力呼出的气体分成四等分，中间25-75%气体的时间
      • 是小气道功能评价的最佳指标
• 呼吸衰竭时主要的代谢功能变化
  • 酸碱平衡及电解质紊乱
    • 概述：常为混合型
      • 代酸：低氧血症导致
      • 代酸和呼酸：II型呼衰时有低氧血症和高碳酸血症并存
      • 代酸和呼碱：ARDS患者有代偿呼吸
      • 呼碱或代碱：医源性措施如人工呼吸机、过量利尿剂、碳酸氢钠过量使用
    • 代酸
      • 产生机制
        • 缺氧导致乳酸增多
        • 功能性肾功能不全导致肾小管排酸保碱能力降低
        • 感染、休克等
      • 结果
        • 高血钾
          • 酸中毒导致细胞内钾离子外移，肾小管排钾减少
        • 高血氯
          • 代酸时由于碳酸氢根降低，使得肾脏排氯离子减少，所以血液中氯离子经常升高
    • 呼酸
      • 产生机制
        • II型呼衰时，大量二氧化碳潴留引起呼酸
      • 结果
        • 高血钾
        • 低血氯
          • 高碳酸血症增强了氯转移
          • 肾小管上皮细胞产生氨增多，使得碳酸氢钠重吸收增多，尿中氯化钠和氯化铵排泄增加
    • 呼碱
      • 过度通气，I型呼衰
      • 结果
        • 低血钾
        • 高血氯
  • 呼吸系统变化
    • 化学刺激
      • 低氧分压可刺激化学感受器，反射性增强呼吸运动，此反应要在动脉血氧分压低于60明显，30最大，因为低于30以后低氧对呼吸中枢的抑制作用会抵消对外周的促进作用
      • 二氧化碳分压升高可以刺激呼吸中枢，加强呼吸运动，但是存在适应，在慢性疾病中，吸氧浓度不宜过高，因为低氧可能是维持呼吸运动的主要因素
    • 呼吸系统疾病本身
      • 中枢性呼吸衰竭
        • 呼吸浅而慢，最常见为潮式呼吸
          • 呼吸随着二氧化碳分压的变化而变化，中间可因为代偿过度而导致二氧化碳分压下降而出现呼吸暂停
      • 限制性通气障碍
        • 牵张感受器或肺毛细血管旁感受器J感受器受到刺激反射性引起呼吸运动变浅变快
      • 阻塞性通气障碍
        • 呼吸运动加深，可表现为吸气性或呼气性呼吸困难
    • 生理情况下，肺通气1L呼吸肌耗氧量约为0.5ml，如果呼吸运动耗氧量长时间增强，加上血氧供应不足，可导致呼吸肌疲劳，使得呼吸变浅变快，加重呼吸衰竭
  • 循环系统变化
    • 一定程度的二氧化碳分压升高和氧分压降低可兴奋心血管中枢
    • 严重的缺氧和二氧化碳潴留则是抑制作用
    • 心脑主要是根据代谢产物来进行调节，导致血流分布的改变
    • 呼吸衰竭可累及心脏，造成肺源性心脏病
      • 肺泡缺氧和二氧化碳潴留导致质子浓度过高可引起肺小动脉收缩
      • 慢性长期收缩可导致肺动脉壁增厚，形成慢性肺动脉高压
      • 长期缺氧红细胞增多，可使得血液黏度增高，增加肺血流阻力，加重右心负荷
      • 肺呼气用力可造成对心脏的压迫
      • 有些肺部病变可导致对小血管的大量破坏，从而导致肺栓塞等
      • 缺氧和酸中毒可以降低心肌舒缩功能
  • 中枢神经系统变化
    • 对缺氧最敏感
      • 氧分压下降到60时即可出现智力和视力轻度减退
      • 下降到40-50时即可出现一系列症状
      • 慢性呼吸衰竭二氧化碳潴留和缺氧都可以引起神经系统的损伤，特别是当二氧化碳分压超过80时，造成头痛、头晕、烦躁不安、言语不清、扑翼样震颤、精神错乱、失水、抽搐、呼吸抑制等，即所谓的二氧化碳麻醉
      • 缺氧和高碳酸血症引起的神经精神症状应该与脑型氧中毒区分，前者昏迷后抽搐，后者是清醒时抽搐
      • 肺性脑病：由呼吸衰竭引起的脑功能障碍
    • 酸中毒和缺氧对脑血管的作用
      • 酸中毒：脑血管扩张，损伤血管内皮，DIC
      • 缺氧：脑血管扩张，损伤血管内皮，间质水肿，脑细胞水肿，脑疝，DIC
    • 酸中毒和缺氧对脑细胞的作用
      • 脑脊液的缓冲作用较弱，血液中的碳酸氢根和质子不容易通过血脑屏障进入脑脊液，所以脑脊液的酸碱调节时间较长，PH变化明显
      • 酸中毒可增加谷氨酸脱羧酶活性，使得GABA增多，导致中枢抑制
      • 增强磷脂酶活性，引起溶酶体酶释放，导致组织损伤
  • 肾功能变化
    • 肾血管强烈收缩，导致功能性肾功能不全
  • 胃肠道变化
    • 血管收缩，血管损伤，细胞损伤，DIC
• 防治
  • 防治和去除原发原因
  • 提高氧分压
    • II型呼衰需要控制吸氧浓度，不要超过30mmHg，避免高碳酸血症的恶化
  • 降低二氧化碳分压
    • 解除呼吸道阻塞：平喘药、抗生素、清除分泌物
    • 增强呼吸动力：呼吸中枢兴奋剂尼可刹米，对一般慢性呼衰不宜使用，因为会增加呼吸肌做功，导致其疲劳
    • 人工辅助通气
    • 补充营养
  • 改善内环境及保护重要器官功能