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

• 概述
  • 呼吸衰竭
    • 各种原因引起的肺通气和（或）换气功能严重障碍
    • 以至于在静息呼吸时，动脉血氧分压下降，伴或不伴有二氧化碳分压升高
    • 从而引起机体一系列病理生理改变和临床表现的综合征
    • 缺乏特异性临床表现，诊断主要依靠血气分析
      • 在海平面、静息状态、呼吸空气的条件下
      • 动脉血氧分压低于60mmHg，伴或不伴有动脉血二氧化碳分压高于50mmHg
      • 排除外呼吸功能外的原因，如心内解剖分流和原发性心排血量降低等因素，可判断为呼吸功能水阿杰
      • 当吸入气的氧浓度FiO2不足20%时，用呼吸衰竭指数RFI作为诊断指标
      • RFI=PaO2/FiO2，如果RFI小于等于300则可诊断为呼吸衰竭
    • 分类
      • 根据动脉血气特点分
        • I型
          • 低氧血症型
          • 通常由于肺换气功能障碍，对氧气交换影响较大所致
          • PaO2小于60，PaCO2降低或正常
        • II型
          • 高碳酸血症型
          • 通常由于肺通气功能障碍，对氧气和二氧化碳交换影响都较大
          • PaO2小于60，PaCO2大于50
      • 根据发病机制特点
        • 通气性
        • 换气性
      • 根据原发病变部位特点
        • 中枢性
        • 外周性
      • 根据发病的缓急
        • 急性
        • 慢性
  • 正常成年人的PaO2在海平面静息时正常范围为（100-0.32*年龄）+-4.97mmHg，PaCO2则变化不大，一般为40+-5mmHg
• 病因和发病机制
  • 肺通气功能障碍
    • 正常成人静息时有效通气量约为4L/min
    • 肺泡通气不足
      • 限制性通气不足
        • 定义
          • 吸气时肺泡扩张受限所引起的肺泡通气不足
          • 吸气为主动过程，更容易发生障碍
        • 原因
          • 呼吸肌活动障碍
            • 中枢或周围神经的器质性病变：如脑外伤、脑血管以外、脑炎、脊髓灰质炎、多发性神经炎等
            • 呼吸中枢抑制：由过量镇静药、安眠药、麻醉药所引起的呼吸中枢抑制
            • 呼吸肌本身的收缩功能障碍
              • 呼吸肌疲劳
              • 呼吸肌萎缩
              • 呼吸肌无力
          • 胸廓顺应性下降
            • 严重胸廓畸形
            • 胸膜纤维化
          • 肺的顺应性下降
            • 肺纤维化
            • 肺泡表面活性物质减少
            • 肺泡扩张的弹性阻力增大
          • 胸腔积液和气胸
            • 压迫肺，使得肺扩张受限
      • 阻塞性通气不足
        • 定义
          • 指气道狭窄或阻塞所致的通气障碍
        • 气道阻力最重要的影响因素是气道半径，黏膜水肿、支气管痉挛、管壁纤维化、管腔阻塞、肺组织弹性降低以至于对气道壁的牵张力减弱等都会使得气道半径减小
        • 生理情况下，气道阻力80%以上在直径大于2mm的支气管与器官，不足20%位于直径小于2mm的外周小气道
        • 气道阻塞
          • 中央性气道阻塞
            • 定义
              • 气管分叉以上的气道阻塞
            • 分类
              • 阻塞位于胸外
                • 比如声带麻痹、炎症、水肿等
                • 吸气时气体流经病灶引起的压力降低，可使得气道内压明显低于大气压，导致气道狭窄加重，呼气时则因为气道内压大于大气压而使得阻塞减轻
                • 表现为吸气性呼吸困难
              • 阻塞位于中央气道的胸内部位
                • 吸气时由于胸内压降低使得气道内压大于胸内压，所以使得阻塞减轻；呼气时由于胸内压增大，使得阻塞加重，因此表现为呼气性呼吸困难
          • 外周性气道阻塞
            • 定义
              • 内径小于2mm的小支气管软骨片为不规则的碎片，细支气管的扩张依赖于吸气时肺弹性组织的牵拉，此两处发生阻塞时，可造成呼气性呼吸困难
            • 等压点
              • 定义
                • 用力呼气时，胸内压和气道内压均高于大气压，且在呼出气道上，压力从小气道至中央气道逐渐下降，通常将气道内压与胸内压相等的气道部位称为等压点
              • 等压点下游（通向鼻腔）的一端的气道内压低于胸内压，气道可能被压缩
              • 正常人，气道的等压点位于有软骨环支撑的大气道，即使气道外的压力大于气道内压也不会使得大气道闭合
              • 慢支等病变可导致小气道阻塞，当气流通过阻塞处时压力急剧下降，使得通过以后的气道压力低于正常，因此可使得等压点由大气道上移至没有软骨支撑的小气道，在用力呼气时小气道外的压力大于小气道内的压力，从而使得起到阻塞加重，甚至使小气道闭合
              • 肺气肿时，弹性纤维降解，使得肺泡弹性回缩力下降，此时胸内负压降低，可压迫小气道，导致小气道阻塞；同时，肺泡扩大而数量减少，从而使得细支气管壁上的肺泡附着点减少，导致细支气管缩小变形，气道阻塞。由于上述原因造成肺气肿患者肺泡回缩力降低，胸呢压力增高，导致等压点上移到小气道，引起小气道闭合而出现呼气性呼吸困难
            • COPD主要侵犯小气道，不仅可以使管壁增厚或痉挛和顺应性降低，而且管腔也可以被分泌物堵塞，肺泡壁的损坏还可以降低对细支气管的牵引力
    • 肺泡通气不足时的血气变化
      • 肺泡通气不足时，不仅有PaO2的下降，还会出现PaCO2的上升，也称为II型呼衰
      • 此时PaO2和PaCO2的变化量成一定比例关系，比值为呼吸商
      • 在呼吸空气的条件下，PaCO2=PACO2=0.863*VCO2/VA，其中VCO2为机体每分钟产生的二氧化碳量，而VA为肺泡通气量，由此可见，PaCO2是反映总肺泡通气量变化的最佳指标
  • 肺换气功能障碍
    • 弥散障碍
      • 弥散障碍的常见原因
        • 肺泡膜面积减少
          • 只有减少一半以上时，才会发生换气功能障碍
          • 见于肺实变、肺不张、肺叶切除等
        • 肺泡膜厚度增加
          • 在肺泡膜的薄区，由毛细血管内皮、基膜、肺泡上皮共同构成，厚度不到1微米
          • 肺水肿、肺泡透明膜形成、肺纤维化、肺泡毛细血管扩张（血浆变厚）时，肺泡膜厚度增加，弥散障碍
        • 弥散时间缩短
          • 正常的弥散时间约为0.25s，而血液流经肺泡膜的时间为0.75s，远远超出所需时间
          • 通常即便是弥散时间缩短，也不会发生异常，只有当体力负荷增加等使得心输出量增加和肺血流加快时，弥散时间更加缩短，导致低氧血症
      • 弥散障碍时的血气变化
        • 弥散时由于二氧化碳溶解度较大，因此受到的影响很小，通常只有低氧血症的表现
        • 如果出现代偿性通气增加，则可能导致二氧化碳分压下降
    • 肺泡通气与血流比例失调
      • 是肺部疾患引起呼衰最常见最重要的机制
      • VA/Q
        • 为肺泡每分通气量与血流量的比值，正常人为0.8,
        • 受到体位影响，直立位时自上而下递减，这种生理性的肺泡通气与血流比例不均衡是造成正常PaO2比PAO2稍低的主要原因
      • 部分肺泡通气不足
        • 限制性通气障碍可导致某些区域气道阻塞，而造成肺泡通气的严重不均
        • 功能性分流/静脉血掺杂
          • 部分肺泡通气不足而造成流经这些肺泡的血液未能进行充分的动脉化便掺入动脉血内，这种情况类似于动静脉短路，故称为功能性分流，又称为静脉血掺杂
        • 部分肺泡通气不足时，病变肺泡的气体血流比值很低，此处发生功能性分流，因而血氧分压下降，二氧化碳分压上升。这种血气变化引起代偿性的呼吸运动加强，从而主要使得健处的通气血流比值升高，但是健处氧含量增加很少，因为本来健处的氧分压就比较高，再增高也不能使得血氧饱和度升高很多，但是二氧化碳分压与含量明显降低。总体来说，动脉血的氧含量和氧分压均降低，而二氧化碳的分压与含量可能正常，此时呼吸运动的刺激因素较小，达到一个呼吸运动的稳态，但是低氧血症仍然存在。二氧化碳分压随着呼吸代偿而变化，可以高或低或正常
      • 部分肺泡血流不足
        • 血管栓塞、DIC、肺动脉炎、肺血管收缩等都可以使得部分肺泡血流减少，造成这些部分肺泡的通气不能被充分利用，称为死腔样通气
        • 正常人肺的生理性死腔VD约占据30%，疾病时功能性死腔VDf显著增加
        • 病变肺区通气血流比值很高，氧分压没有明显提高，而健康的肺区却因为血流量的增加而导致通气血流比值偏低，造成氧分压降低，二氧化碳分压升高。最终混合而成的动脉血氧分压降低，二氧化碳分压变化则取决于代偿呼吸增强的程度
      • 都可以引起氧分压降低，二氧化碳分压升高，严重的肺内分流还可以导致II型呼衰
    • 解剖学分流增加
      • 解剖分流（真性分流）
        • 一部分静脉血直接经过支气管静脉或者肺内动静脉短路流入肺静脉，没有进行气体交换
        • 正常情况下，肺内解剖分流的血流量约占据心输出量的2-3%
        • 支扩症可伴有血管扩张和肺内动静脉短路开放，从而使得解剖分流量增加，静脉血掺杂异常增多，而导致呼吸衰竭
        • 某些情况下类似解剖分流，但不是真正的解剖分流
          • 肺实变和肺不张时，病变的肺泡完全失去通气功能，但仍有血流，流经的血液完全没有进行气体交换而掺入动脉血
          • 吸入纯氧可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没有明显作用，用这种方式可以对二者进行鉴别
  • 常见肺部疾病的呼衰机制
    • ARDS
      • 疾病概述
        • 急性肺损伤，弥漫性肺泡损伤
        • 特征性改变：上皮细胞损伤（透明膜形成）、血管内皮损伤（血栓形成）、肺泡膜通透性增加（肺水肿）、大量中性粒细胞浸润、低氧血症、呼吸窘迫
      • 致病因子
        • 细胞损伤
        • 单核巨噬细胞系统激活
        • 血小板激活
        • 肺泡-毛细血管膜损伤
          • 肺水肿
            • 弥散障碍
          • 支气管痉挛
            • 通气障碍和功能分流
          • 肺不张
            • 解剖分流增加
          • 肺血管收缩、微血栓
            • 死腔样通气
          • 呼衰
    • COPD
      • 疾病概述
        • 管径小于2Mm的气道阻塞和阻力增高
      • 机制
        • 阻塞性通气障碍
          • 炎症介质作用引起的支气管痉挛
          • 黏液分泌多、纤毛细胞损伤引起的支气管腔堵塞
          • 小气道阻塞、肺泡弹性回缩力降低引起的气道等压点上移
        • 限制性通气障碍
          • II型上皮细胞受损及表面活性物质消耗过多引起的肺泡表面活性物质减少
          • 营养不良、缺氧、酸中毒、呼吸肌疲劳引起的呼吸肌衰竭
        • 弥散功能障碍
          • 肺泡壁损伤引起的肺泡弥散面积减少和肺泡膜炎性增厚
        • 肺泡通气与血流比例失调
          • 气道阻塞不均引起的部分肺泡低通气，肺血管收缩和肺血管改建引起的部分肺泡地血流
  • 临床常用肺通气功能评价指标
    • 每分通气量VE
      • 安静状态下测得的每分钟通气量
      • 反应肺通气储备功能，如果下降说明损伤严重
    • 每分钟肺泡通气量VA
      • 每分钟肺泡交换气体的体积，=（潮气量-无效腔气量）*呼吸频率
      • 可以直接反应有效通气量
    • 用力肺活量FVC和一秒用力呼气容积FEV1
      • FVC
        • 深吸气后用力以最快速度呼出气体容积，正常在3s以内全部呼出
      • FEV1
        • 深吸气后用力以最快速度在第一秒呼出的气体容积
      • 二者之比用于反应气道阻力
    • 最大通气量MVV
      • 每分钟最大和最快深呼吸所测定的通气总量
      • 可以反应气道的动态功能
    • 最大呼气中段流量MMEF
      • 是指将用力呼出的气体容积分成四等分，其中间呼出气体（即MMEF 25%-75%）的容积除以呼气所需的时间
      • 可以比较准确的反映气道的阻塞程度，尤其是小气道的阻塞程度
• 呼衰时主要的代谢功能变化
  • 酸碱平衡和电解质紊乱
    • 一般而言呼衰时常发生混合酸碱平衡紊乱
      • 低氧血症可引起代酸
      • 高碳酸血症即为呼酸导致
      • 过度代偿呼吸可引起呼碱
      • 医源性过度治疗可导致代碱
    • 代酸
      • 产生原因
        • 缺氧导致乳酸产生增多
        • 功能性肾功能不全
        • 感染、休克等原发病理过程
      • 电解质变化
        • 血清钾浓度增高
        • 血清氯浓度增高
    • 呼酸
      • 产生原因
        • 大量二氧化碳潴留
      • 电解质变化
        • 高血钾
        • 低血氯
          • 红细胞中碳酸氢根生成过多，导致碳酸氢根-氯离子交换增多，血浆氯离子减少
    • 呼碱
      • 缺氧而引起过度通气
      • 血钾降低、血氯增高
  • 呼吸系统变化
    • 增强呼吸运动
      • PaO2低于60mmHg才可刺激化学感受器，促进呼吸运动
      • 低氧对中枢的直接作用是抑制
      • PaCO2升高主要作用于中枢化学感受器使得呼吸运动增强
      • 但是当PaCO2超过80mmHg时则出现呼吸中枢的抑制，也称为二氧化碳麻醉
      • 此时低氧是维持呼吸的主要动力，不能吸过高浓度的氧气
    • 周期性呼吸运动
    • 限制性通气障碍
      • 肺顺应性降低，呼吸时因为牵张感受器或者肺毛细血管旁感受器受到刺激而反射性引起呼吸运动变浅变快
    • 阻塞性通气障碍
      • 由于气体受阻，呼吸运动加深，可导致吸气性或者呼气性呼吸困难
    • 呼吸肌疲劳
  • 循环系统变化
    • 低氧和高碳酸血症可以刺激外周血管收缩、心率加快、心肌收缩力增强，同时加上呼吸运动增强可以使得静脉回流增加，导致心排血量增加。冠脉和脑血管受到局部代谢产物的影响较大，因此扩张，促进了血液的重新分布
    • 但是低氧和高碳酸血症对心脏的直接作用是抑制，较严重时可抑制心脏和心血管中枢的活动，扩张血管、血压下降、心肌收缩力下降、心律失常等
    • 呼衰主要累及右心，可导致右心肥大、肺源性心脏病
      • 缺氧和二氧化碳潴留导致肺血管的收缩（是个例外，一般情况下组织血管会舒张），增高右心负荷
      • 肺小动脉长期收缩，导致无肌型小动脉的肌化，从而使得SMC分泌ECM，血管壁增厚硬化，管腔变窄，由此形成稳定而持久的慢性肺动脉高压
      • 长期缺氧引起红细胞增多症，导致血液黏度增加
      • 有些肺部病变如肺栓塞等也能成为肺动脉高压的原因
      • 缺氧和酸中毒可以降低心肌收缩的功能
      • 剧烈的呼吸运动可增加心脏的收缩负荷，促使右心衰竭
  • 中枢神经系统变化
    • 对缺氧最为敏感，PaCO2降到60以下时就会产生智力和视力轻度减退
    • 如果迅速降到40-50以下，会引起一系列神经精神症状
    • 二氧化碳潴留超过80可导致头痛、头晕、烦躁不安、言语不清、扑翼样震颤、精神错乱、嗜睡、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，前者患者昏迷后才抽搐，后者则是清醒时发生抽搐
    • 肺性脑病：由呼衰引起的脑功能障碍
      • 酸中毒和缺氧对脑血管的作用
        • 酸中毒和缺氧使脑血管扩张，PaCO2升高10即可使得脑血流增加一半
        • 还会损伤血管内皮使得其通透性增高，导致间质水肿和血管内凝血
        • 缺氧使得ATP生成减少，引起细胞内钠离子和水增多，形成脑细胞水肿
        • 细胞水肿和脑充血使得颅内压增高，压迫脑血管，更加重脑缺氧，由此形成恶性循环，严重可导致脑疝形成
      • 酸中毒和缺氧对脑细胞的作用
        • 脑脊液的PH较低，且缓冲能力较差
        • 酸中毒可使得脑细胞的脑电活动完全停止
          • 增加谷氨酸脱羧酶的活性，生成更多GABA，从而导致中枢抑制
          • 增强磷脂酶活性，使得溶酶体水解酶是地方，引起神经细胞和组织的损伤
  • 肾功能变化
    • 呼衰时，肾功能受损，可引起功能性肾衰竭，乃至急性肾衰竭，这与缺氧和高碳酸血症反射性收缩肾血管，从而使得肾血流量减少有关
  • 胃肠变化
    • 严重缺氧可使得胃肠血管收缩，降低胃黏膜屏障作用
    • 聚集二氧化碳潴留可增强胃壁细胞碳酸酐酶活性，使得胃酸分泌增多
    • 胃黏膜糜烂、坏死、出血、溃疡形成
• 呼衰防治的病生基础
  • 防止与去除呼衰的原因
  • 提高PaO2
    • I型呼衰吸入较高浓度的氧气，一般不超过50%
    • II型呼衰吸入氧气浓度不超过30%，并需要控制氧流速，使得氧分压上升到50-60mmHg即可
  • 降低PaCO2
    • 解除呼吸道阻塞
      • 抗生素
      • 平喘药
      • 体位引流
      • 气管插管清除分泌物
    • 增强呼吸动力
      • 尼可刹米
      • 对一般的呼衰患者用中枢兴奋剂，在增加肺通气的同时也增加呼吸机耗氧量和加重呼吸肌疲劳，反而得不偿失
    • 人工辅助通气
    • 补充营养
  • 改善内环境以及保护重要器官的功能