吸病理生理學課件

1、呼 吸 病 理 生 理Respiratory pathophysiologyDepartment of Pathology Shanghai University of TCM吸病理生理學1呼 吸 病 理 生 理Respiratory pathophExternal RespirationGas TransportInternal Respiration吸病理生理學2External RespirationGas Transp第一節(jié)、 肺外呼吸功能的評價肺通氣（Pulmonary ventilation ）：肺總容量(total lung capacity，TLC)用力肺活量(forced v

2、ital capacity，F(xiàn)VC)肺泡通氣量(alveolar ventilation, VA)殘氣量(residual volume，RV)：死腔量(dead space volume, VD)順應性(compliance) 肺換氣（Gas exchange）：肺彌散量(diffusing capacity)肺泡氣動脈血氧分壓差P(A-a)O2，吸病理生理學3第一節(jié)、 肺外呼吸功能的評價肺通氣（Pulmonary ve肺通氣功能的評價指標肺總容量(total lung capacity，TLC): 指肺所能容納的最大氣量。成年男性平均約5000ml，女性約3500ml。用力肺活量(forc

3、ed vital capacity, FVC)：指最大吸氣后用力呼出的氣量。正常成年男性平均約為3500ml，女性約2500ml。肺活量反映了肺一次通氣的最大能力，一般來說肺活量越大，肺的通氣功能越好。吸病理生理學4肺通氣功能的評價指標肺總容量(total lung capa肺通氣功能的評價指標殘氣量(residual volume，RV)：指最大呼氣末氣道內(nèi)殘留的氣量。正常成人約為1000 1500ml。功能殘氣量(functional residual capacity, FRC)：指平靜呼氣末存留于肺內(nèi)的氣量，正常成年人約為2500ml。功能殘氣量能緩沖呼吸過程中肺泡內(nèi)氧和二氧化碳分壓的

4、急劇變化。吸病理生理學5肺通氣功能的評價指標殘氣量(residual volume，肺通氣功能的評價指標肺泡通氣量(alveolar ventilation, VA)：指的是參與氣體交換的通氣量，是真正有效的通氣量，因此，也稱為有效通氣量。肺泡通氣量與肺通氣量不同，肺通氣量中有一部分氣體是不能進行氣體交換的。死腔量(dead space volume, VD)：進入氣道但不參與氣體交換的氣量。順應性(compliance)：在外力作用下，彈性組織擴張的難易程度。容易擴張即順應性大，不易擴張則順應性小，它與彈性阻力呈反比關系。 吸病理生理學6肺通氣功能的評價指標肺泡通氣量(alveolar ve

5、nti肺換氣功能的評價指標肺彌散量(diffusing capacity)：指氣體在1mmHg分壓差下，每分鐘經(jīng)肺泡膜彌散的容量。反映了肺換氣的效率。 肺泡氣動脈血氧分壓差P(A-a)O2：指肺泡氣氧分壓與動脈血氧分壓之差?？煞从撤闻菽ぱ踅粨Q狀態(tài)。 吸病理生理學7肺換氣功能的評價指標肺彌散量(diffusing capac第二節(jié)、呼吸衰竭呼吸衰竭(respiratory failure)：是指由于外呼吸功能嚴重障礙，導致動脈血氧分壓降低，伴有或不伴有二氧化碳分壓增高的病理過程。診斷呼吸衰竭的主要血氣標準是PaO低于60mmHg和/或PaCO2高于50mmHg。呼吸功能不全(respirator

6、y insufficiency) 吸病理生理學8第二節(jié)、呼吸衰竭呼吸衰竭(respiratory failu呼吸衰竭的分類按動脈血氣改變：低氧血癥型（I型） 高碳酸血癥型（II型）按發(fā)病機制：通氣障礙型和換氣障礙型按病變部位：中樞性和外周性按發(fā)生快慢和持續(xù)時間的長短：急性和慢性吸病理生理學9呼吸衰竭的分類按動脈血氣改變：低氧血癥型（I型）吸病理生理學呼吸衰竭的病因與發(fā)病機制吸病理生理學10呼吸衰竭的病因與發(fā)病機制吸病理生理學10一、肺通氣功能障礙限制性通氣不足(restrictive hypoventilation)因吸氣時肺泡擴張受限制而引起的肺泡通氣不足。阻塞性通氣不足（obstructi

7、ve hypoventilation) 由于呼吸道狹窄或阻塞，使氣道阻力增加所致的通氣障礙吸病理生理學11一、肺通氣功能障礙限制性通氣不足(restrictive h1. 限制性通氣不足常見原因呼吸肌活動障礙中樞神經(jīng)系統(tǒng)或周圍神經(jīng)系統(tǒng)器質性病變麻醉藥、鎮(zhèn)靜藥過量所致的呼吸中樞抑制和神經(jīng)阻滯；呼吸肌收縮功能障礙：呼吸肌疲勞；呼吸肌營養(yǎng)不良性萎縮；低鉀血癥、酸中毒引起的呼吸肌無力等。吸病理生理學121. 限制性通氣不足常見原因呼吸肌活動障礙吸病理生理學121. 限制性通氣不足常見原因胸廓或肺的順應性降低嚴重的胸部畸形、胸膜粘連增厚或纖維化 嚴重的肺纖維化（石棉肺、矽肺、彌漫性肺間質纖維化）表面活性

8、物質（alveolar surfactant）生成不足和（或）消耗、破壞增多胸腔積液和氣胸 肺擴張受限 吸病理生理學131. 限制性通氣不足常見原因胸廓或肺的順應性降低吸病理生理學肺泡表面活性物質Laplace定律P=2T/r吸病理生理學14肺泡表面活性物質Laplace定律P=2T/r吸病理生理學1Neonatal respiratory distress syndrome (NRDS): lack of surfactantretraction of soft tissue on inspiration吸病理生理學15Neonatal respiratory distress 2. 阻塞性

9、通氣不足 阻塞性通氣不足（obstructive hypoventilation)：由于呼吸道狹窄或阻塞，使氣道阻力增加所致的通氣障礙。氣道阻力（airway resistance）：氣體流動時，氣體分子之間和氣體與呼吸道內(nèi)壁之間產(chǎn)生摩擦而形成的阻力。影響氣道阻力的因素是多方面的，其中以氣道內(nèi)徑最為重要。R 1/r4吸病理生理學162. 阻塞性通氣不足 阻塞性通氣不足（obstructive2. 阻塞性通氣不足氣道阻塞:中央性：指氣管分叉處以上的氣道阻塞。又分為胸外與胸內(nèi)阻塞2種。外周性：內(nèi)徑小于2mm的小支氣管狹窄或阻塞。常見于慢性阻塞性肺疾病 （COPD）吸病理生理學172. 阻塞性通氣不

10、足氣道阻塞:吸病理生理學17中央性氣道阻塞 阻塞位于胸外（ extrathoracic obstruction ）： 吸氣性呼吸困難（Inspiratory dyspnea ）阻塞位于胸內(nèi)（ intrathoracic obstrucdtion ）： 呼氣性呼吸困難（ Expiratory dyspnia ） 吸病理生理學18中央性氣道阻塞 阻塞位于胸外（ extrathoracic 中央性氣道阻塞位于胸外吸氣性呼吸困難ExpiratoryInspiratory吸病理生理學19中央性氣道阻塞位于胸外吸氣性呼吸困難Expiratory中央性氣道阻塞位于胸內(nèi)呼氣性呼吸困難ExpiratoryIns

11、piratory吸病理生理學20中央性氣道阻塞位于胸內(nèi)呼氣性呼吸困難Expiratory外周性氣道阻塞 主要表現(xiàn)為呼氣性呼吸困難 發(fā)生機制：小氣道的解剖結構等壓點（isobaric point, IP） 上移等壓點：在氣道上，氣道內(nèi)壓與胸內(nèi)壓相等的部位。吸病理生理學21外周性氣道阻塞 主要表現(xiàn)為呼氣性呼吸困難 吸病理生理學21正常人用力呼氣肺氣腫者用力呼氣等壓點上移時用力呼氣引起氣道壓縮而閉合0+10+20+30+35+20+20+10+20+25+50+20+20等壓點上移吸病理生理學22正常人用力呼氣肺氣腫者用力呼氣等壓點上移時用力呼氣引起氣道壓通氣障礙的血氣變化 * 型呼衰： PaO25

12、0 mmHg。 PAO2、PACO2 PaO2、PaCO2PaCO2取決于：每分CO2產(chǎn)量/每分肺泡通氣量。PaCO2是反映肺泡通氣量變化的最佳指標。 PaCO2 PACO20.86Vco2/VA吸病理生理學23通氣障礙的血氣變化 * 型呼衰： PaO260 mmHg二、肺換氣功能障礙肺換氣功能障礙：彌散障礙diffusion impairment肺泡通氣與血流比例失調ventilation-perfusion imbalance解剖分流增加increase of anatomical shunt吸病理生理學24二、肺換氣功能障礙肺換氣功能障礙：吸病理生理學24（一）彌散障礙彌散障礙（diff

13、usion impairment）是由肺泡膜面積減少或肺泡膜異常增厚和彌散時間縮短引起的氣體交換障礙。氣體彌散速度：肺泡膜兩側的氣體分壓差；氣體的分子量和溶解度；肺泡膜面積與厚度氣體彌散量：血液與氣體接觸的時間吸病理生理學25（一）彌散障礙彌散障礙（diffusion impairme彌散障礙的原因肺泡膜面積減少 肺泡膜厚度增加 彌散時間縮短肺泡紅細胞毛細血管血漿吸病理生理學26彌散障礙的原因肺泡紅細胞毛細血管血漿吸病理生理學26彌散障礙的原因肺泡膜面積減少 正常成人肺泡膜總面積80m2，平靜呼吸時，3540m2面積肺實變、肺不張、肺葉切除等 肺泡膜厚度增加 肺泡膜薄部1um，肺泡腔到紅細胞膜

14、5um 肺水腫、肺纖維化、肺泡透明膜形成時使彌散距離增寬，減慢彌散速度 彌散時間縮短吸病理生理學27彌散障礙的原因肺泡膜面積減少 吸病理生理學27PO2（KPa）肺動脈肺毛細血管肺靜脈13.310.78.005.332.67 00 0.25 0.50 0.75正常與肺泡膜增厚時Hb氧合所需時間示意圖（1）靜息時血液流經(jīng)肺泡的時間 （2）運動時血液流經(jīng)肺泡的時間（1）（2）正常肺泡膜面積減少或厚度增加時間（S）吸病理生理學28PO2（KPa）肺動脈肺毛細血管肺靜脈13.30 彌散障礙時的血氣變化* I型呼衰：PaO2 ，PaCO2 正常。原因： O2和CO2解離曲線的差異O2和CO2彌散速度的差

15、異 吸病理生理學29彌散障礙時的血氣變化* I型呼衰：PaO2 ，PaCO2血液O2與CO2解離曲線吸病理生理學30血液O2與CO2解離曲線吸病理生理學30彌散障礙時的血氣變化*由于CO2的彌散速度比O2快，能夠較快的彌散入肺泡，因此只要肺泡通氣量是正常的，單純彌散障礙時PaCO2 多是正常的。吸病理生理學31彌散障礙時的血氣變化*由于CO2的彌散速度比O2快，能夠較快（二）肺泡通氣與血流比例失調通氣血流比值 (Ventilation/perfusion ratio, VA/Q) = 4.2 / 5 = 0.84通氣血流比值范圍：0.63.0 吸病理生理學32（二）肺泡通氣與血流比例失調通氣血

16、流比值 (Ventilat（二）肺泡通氣與血流比例失調肺泡通氣血流比例失調（ventilation-perfusion imbalance）引起的氣體交換障礙，是呼吸衰竭發(fā)生的最常見機制。VA/Q : Venous Admixture （靜脈血摻雜） VA/Q : Alveolar Dead Space （死腔樣通氣） 吸病理生理學33（二）肺泡通氣與血流比例失調肺泡通氣血流比例失調（venti1. 部分肺泡通氣不足（VA/Q ）因阻塞性或限制性通氣障礙引起部分肺泡通氣嚴重不足，但血流量未相應減少，VA/Q顯著降低，以致流經(jīng)該部分肺泡的靜脈血未經(jīng)充分氧合便摻入動脈血中，稱為靜脈血摻雜(veno

17、us admixtrue)，因如同動靜脈短路，故又稱功能性分流(functional shunt)。 吸病理生理學341. 部分肺泡通氣不足（VA/Q ）因阻塞性或限制性通氣障1. 部分肺泡通氣不足（VA/Q ）功能性分流見于：慢性阻塞性肺疾病、肺纖維化、肺水腫 等正常成人：功能性分流約占肺血流量3% 慢性阻塞性肺疾?。赫?0%-50% ，肺換氣(-)吸病理生理學351. 部分肺泡通氣不足（VA/Q ）功能性分流見于：慢性阻2. 部分肺泡血流不足（VA/Q ）肺動脈栓塞、肺動脈炎癥，肺毛細血管床大量破壞等可使流經(jīng)該部分肺泡的血液量減少，而通氣相對良好，VA/Q比可顯著大于正常，患部肺泡血流少而

18、通氣多，肺泡通氣不能充分被利用，稱為死腔樣通氣(dead space like ventilation)。生理：占潮氣量30% 病理：高達60%-70% 吸病理生理學362. 部分肺泡血流不足（VA/Q ）肺動脈栓塞、肺動脈炎癥吸病理生理學37吸病理生理學37VA/Q失調的血氣變化I型呼衰：PaO2 ，PaCO2 正常。原因： O2和CO2解離曲線的差異O2和CO2彌散速度的差異 吸病理生理學38VA/Q失調的血氣變化I型呼衰：PaO2 ，PaCO2 正部分肺泡通氣不足時血氣的變化 病肺 健肺 全肺肺泡通氣量 VAVA / QPaO2動脈血氧含量 CaO2PaCO2動脈血CO2含量 CaCO2

19、 NN NN吸病理生理學39部分肺泡通氣不足時血氣的變化 部分肺泡血流不足時血氣的變化 病肺 健肺 全肺肺泡血流量 QVA / QPaO2動脈血氧含量 CaO2PaCO2動脈血CO2含量 CaCO2 NN NN吸病理生理學40部分肺泡血流不足時血氣的變化 3. 解剖分流增加生理情況下，肺內(nèi)存在解剖分流(anatomic shunt)，即一部分靜脈血經(jīng)支氣管靜脈和肺內(nèi)動-靜脈吻合支直接流入肺靜脈，其分流量約占心輸出量的23%。這部分血液未經(jīng)氧合即流入動脈血中，稱之為真性分流（ture venous admixture）。支氣管擴張、肺實變、肺不張時增加吸病理生理學413. 解剖分流增加生理情況下

20、，肺內(nèi)存在解剖分流(anatom呼衰時主要代謝與功能變化酸堿平衡及電解質紊亂呼吸系統(tǒng)變化循環(huán)系統(tǒng)變化中樞神經(jīng)系統(tǒng)變化腎功能變化胃腸變化吸病理生理學42呼衰時主要代謝與功能變化酸堿平衡及電解質紊亂吸病理生理學421. 酸堿平衡及電解質紊亂呼吸性酸中毒型呼吸衰竭（CO2潴留）血清K+濃度升高血清氯濃度降低吸病理生理學431. 酸堿平衡及電解質紊亂呼吸性酸中毒吸病理生理學43CO2CO2H2OH2CO3HHCO3-Hb(O2)-HHb(O2)Cl-HCO3-Cl-HK RBCK 吸病理生理學44CO2CO2H2OH2CO3HHCO3-Hb(O2)-H1. 酸堿平衡及電解質紊亂代謝性酸中毒 缺氧時，無

21、氧代謝加強，乳酸等酸性代謝產(chǎn)物增多。呼吸性堿中毒 型呼衰的病人伴肺過度通氣。血鉀降低，血氯增高。代謝性堿中毒人工呼吸機過快排出大量二氧化碳吸病理生理學451. 酸堿平衡及電解質紊亂代謝性酸中毒 缺氧時，無氧代謝加2. 呼吸系統(tǒng)變化低氧血癥和高碳酸血癥對呼吸中樞的影響PaO2 60mmHg 反射性興奮呼吸中樞PaO2 50mmHg 直接興奮呼吸中樞PaCO2 80mmHg 直接抑制呼吸中樞（此時呼吸運動主要依靠PaO2對外周化學感受器的刺激得以維持）。 吸病理生理學462. 呼吸系統(tǒng)變化低氧血癥和高碳酸血癥對呼吸中樞的影響Pa2. 呼吸系統(tǒng)變化II型呼吸衰竭的給氧原則：低濃度(30%)、低流量(

22、12L/min)、持續(xù)給氧。使PaO2 上升不超過 5060mmHg。 吸病理生理學472. 呼吸系統(tǒng)變化II型呼吸衰竭的給氧原則：低濃度(30%)3. 循環(huán)系統(tǒng)變化 低氧血癥和高碳酸血癥對心血管系統(tǒng)的影響：輕、中度心血管中樞興奮：心率、心收縮力 、外周血管收縮、全身血液重新分配。（循環(huán)系統(tǒng)的代償反應）重度心血管中樞抑制：心率失常、心收縮力、外周血管擴張（肺血管收縮）、血壓 。 吸病理生理學483. 循環(huán)系統(tǒng)變化 低氧血癥和高碳酸血癥對心血管系統(tǒng)的影響：肺源性心臟病：肺的慢性器質性病變在引起呼吸衰竭的同時，可引起右心負荷增加，進而引起右心肥大和心力衰竭。肺源性心臟病的發(fā)生機制：肺動脈壓升高 缺

23、氧、酸中毒肺小血管收縮肺A壓升高增加右心后負荷3. 循環(huán)系統(tǒng)變化 吸病理生理學49肺源性心臟?。悍蔚穆云髻|性病變在引起呼吸衰竭的同時，可引起持久穩(wěn)定的慢性肺動脈高壓 肺小血管長期收縮、缺氧肺血管平滑肌細胞、成纖維細胞增生；膠原蛋白、彈性蛋白合成增多持久穩(wěn)定的慢性肺A高壓代償性紅細胞增多癥血液粘度增高肺血管床的大量破壞肺動脈高壓缺氧、酸中毒降低心肌舒縮功能 胸內(nèi)壓升高使心臟舒張受限；胸內(nèi)壓降低使心臟收縮負荷增加3. 循環(huán)系統(tǒng)變化 吸病理生理學50持久穩(wěn)定的慢性肺動脈高壓 3. 循環(huán)系統(tǒng)變化 吸病理生理學54. 中樞神經(jīng)系統(tǒng)變化 PaO260mmHg 智力和視力輕度減退PaO24050mmHg

24、神經(jīng)精神癥狀 PaO220mmHg 神經(jīng)細胞不可逆損害 PaCO280mmHg 定向障礙、肌肉震顫、嗜睡、木僵、昏迷等（CO2麻醉） 吸病理生理學514. 中樞神經(jīng)系統(tǒng)變化 PaO260mmHg 肺性腦病(pulmonary encephalopathy)肺性腦?。河珊粑ソ咭鸬哪X功能障礙。發(fā)病機制：酸中毒和缺氧對腦血管的作用 腦血管擴張 腦細胞水腫：ATP生成 Na+-K+泵功能障礙腦間質水腫：血管內(nèi)皮損傷通透性增高酸中毒和缺氧對腦細胞的作用 -氨基丁酸生成增多中樞抑制 腦內(nèi)磷酯酶活性增強溶酶體水解酶釋放神經(jīng)細胞損傷 吸病理生理學52肺性腦病(pulmonary encephalopath

25、y)5. 腎或胃腸功能變化缺氧、酸中毒交感神經(jīng)興奮腎血管收縮GFR功能性急性腎功能衰竭。缺氧、 酸中毒 交感神經(jīng)興奮腹腔內(nèi)臟血管收縮胃腸黏膜缺血糜爛、壞死、出血、潰瘍形成。吸病理生理學535. 腎或胃腸功能變化缺氧、酸中毒交感神經(jīng)興奮腎血管收縮呼吸衰竭的防治原則防治原發(fā)病吸氧以提高PaO2對型呼吸衰竭，改善肺通氣以降低PaCO2解除氣道阻塞增強通氣動力人工輔助通氣補充營養(yǎng)改善內(nèi)環(huán)境及重要臟器的功能吸病理生理學54呼吸衰竭的防治原則防治原發(fā)病吸病理生理學54第三節(jié)、急性呼吸窘迫綜合征與呼衰急性呼吸窘迫綜合征：(acute respiratory distress syndrome，ARDS)是指在多種原發(fā)病過程中，因急性肺損傷(acute lung injury，ALI)引起的急性呼吸衰竭。以彌漫性肺泡毛細血管膜損傷為主要病理特征。臨床主要表現(xiàn)為進行性呼吸困難和頑固性低氧血癥。吸病理生理學55第三節(jié)、急性呼吸窘迫綜合征與呼衰急性呼吸窘迫綜合征：吸病理生急性肺損傷的發(fā)病原因 直接損傷肺泡毛細血