呼吸衰竭的病因和发病机制
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总言:
慢性呼吸衰竭同急性呼吸衰竭不同的是,多在原有肺疾病的基础上发展而来,最常见原因是COPD。早期可表现为I型呼衰,随着病情加重、肺功能减退,表现为II型呼衰;慢性呼吸衰竭稳定期,虽然PaO2降低、PaCO2升高,但机体通过代偿,(代偿阶段,PH正常)患者仍可以从事一般的日常工作和活动;一旦呼吸道感染加重或其他诱因,可表现为PO2明显降低、PCO2明显升高,此时称为慢性呼吸衰竭急性发作,这是我国临床上最常见的慢性呼吸衰竭的类型。
呼吸衰竭的病因
1、支气管气道病变:如异物、炎症、肿瘤使中央气道狭窄或阻塞,更为多见的是细支气管炎、支气管哮喘、慢性支气管炎、COPD等引起外周气道的阻塞;
2、肺部病变:各种类及肺泡和间质的病变,如肺炎、肺气肿、严重肺结核、弥漫性肺纤维化,肺水肿、矽肺等,导致肺泡减少,有效弥散面积减少、肺顺应性减低,通气/血流比值失调,产生缺氧和二氧化碳潴留;
3、肺血管病变:肺栓塞、肺血管炎等可引起通气/血流比值失调,或动静脉分流,导致呼吸衰竭;
4、胸廓及胸膜病变:胸部外伤造成连枷胸、气胸、脊柱畸形、胸腔积液、胸膜粘连、强直性脊柱炎,影响胸廓和肺的扩张,造成通气减少,导致呼吸衰竭;
5、神经及呼吸肌病变:脑血管意外、药物中毒,脊髓灰质炎、重症肌无力、有机磷农药中毒、严重钾代谢紊乱,均可累及呼吸肌,造成呼吸肌无力、疲劳、麻痹,导致呼吸动力不足而引起肺通气不足。
呼吸衰竭的发病机制
肺的主要生理功能就是气体交换:分三个步骤完成:
1、机体通过肺组织从外界摄取氧气、排出机体代谢产生的CO2;
---外呼吸:包括肺通气、肺换气(肺泡和血液之间的气体交换)
2、气体在体内的运输主要通过血液循环来完成;
3、组织细胞则从血液及组织液内环境中摄取氧并排出CO2。
---内呼吸:血液、组织液与组织之间的气体交换
呼吸衰竭主要涉及的机制主要是外呼吸(即肺通气和肺换气)
(一)肺通气功能障碍
肺通气是指通过呼吸运动使肺泡与外界气体交换的过程,其功能正常与呼吸动力、阻力有关,所以凡能影响肺通气动力和阻力的因素都会影响肺的通气功能;
在静息状态下,总肺泡通气量约为4L/min,才能维持正常的氧分压和CO2分压,否则(通气不足)就会出现PO2降低,同时PCO2升高,即II型呼吸衰竭。-------肺通气功能障碍时;
肺通气功能障碍可为二种:阻塞性、限制性通气功能障碍;
一、阻塞性通气功能障碍:气道阻力增高引起的
凡是由于气道狭窄和阻塞引起的因素都会导致阻塞性通气功能障碍,如支气管水肿、增生、痉挛、分泌物、异物阻塞;肺泡壁破坏、肺泡间隔缺如所致肺组织弹性下降,对气管的牵拉减弱使气管内径变窄等;
肺功能表现为:RV/TLC明显增加,FEV1和FEV1/FVC下降;
解释:阻塞性限制性
TLC—肺总量:正常或增加;减低
VC--肺活量:正常或减低减低
RV—残气量:增加减低
RV/TLC:明显增加正常或略增
FEV1和FEV1/FVC:减低正常或增加
MMFR(最大呼气中期流速) 减低正常或减低
FEV1-第一秒用力呼气量;FEV1/FVC-用力肺活量;
二、限制性通气功能障碍:肺泡张缩受限引起的;
吸气时肺泡张缩受限引起的肺泡通气不足称为限制性通气功能障碍;通常吸气运动是吸气肌收缩引起的主动过程,而呼气则是肺泡弹性回缩与胸骨借重力作用复位的被动过程;
主动过程容易发生障碍导致肺泡扩张受限,其主要涉及呼吸中枢、胸廓、呼吸肌、肺的顺应性;前三者的障碍称为呼吸泵衰竭,因此限制性通气功能依据病变的部位分为肺实质、肺实质外两个亚组:
1、呼吸泵衰竭:属于肺实质外亚组,指中枢、胸廓、肌肉病变;
原因:
(1)呼吸驱动不足:如安眠药中毒、中枢神经系统病变;
(2)呼吸运动受限:多种疾病引起的呼吸肌功能受累,如格林巴利综合征、低钾血症、胸廓畸形、脊柱后侧弯、大量胸腔积液、气胸等;
(3)COPD病人中呼吸肌疲劳
2、肺实质疾病:属于肺实质亚组,主要指肺间质纤维化、尘肺等疾病;
原因:此类疾病功能障碍的特征为肺泡间隔纤维化,使肺实质组织弹性回位增加,气道还是开放的。
肺功能特征是:肺容量下降,主要是肺总量(TLC)和肺活量(VC)减低。
(二)肺换气功能障碍
肺的换气功能是指肺泡内气体(O2\CO2)和肺泡毛细血管中的气体交换;主要决定于通气/血流灌注比值(V/Q)和弥散功能,I型呼吸衰竭的发病机制主要是换气功能障碍,主要有通气/血流灌注比值失调和弥散功能功能障碍两种;
一、通气/血流灌注比例(V/Q)失调;表现:PO2降低,PCO2正常;低氧血症最常见的机制。
肺有效的气体交换不仅要求足够的通气量和血流量,而且要求两者比例适当,;在静息状态,健康人肺泡通气量4L/min,肺血流量为5L/min,全肺平均V/Q大约为0.8。
1、肺气肿、肺大泡、肺栓塞等疾病,肺泡通气量大于肺血流量,即V/Q>0.8,此时进入肺泡的气体不能充分的接触肺毛细血管的血液,从而不能得到充分的气体交换,即肺泡内过多的气体交换没有足够的血液交换,造成无效通气;
2、严重的COPD病人,肺血流量较肺泡通气量增加,V/Q<0.8,此时静脉血流经通气不良的肺泡毛细血管未经充分氧合就返回左心,形成动脉内静脉血掺杂,称之为功能性动静脉分流;肺不张时,肺内气体减少或无气体,而血流继续,V/Q=0,,此时流经肺的血流完全未进行气体交换而掺入动脉血中,类似解剖分流,称为真性分流、病理性动静脉分流。
解释:V/Q比值失调时PO2降低,PCO2正常(影响小)的机制:
1、动静脉血二氧化碳分压差值仅为6mmhg,而氧分压差值为60mmhg,对PO2的影响明显大于PCO2;
2、当V/Q失调时,V/Q比例正常的肺泡通气量代偿性增加,而二氧化碳弥散率为O2的21
倍;
CO2的的解离曲线是线性的,只要正常肺泡通气量增加,CO2即可排除。
二、弥散功能障碍;