肺功能不全
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肺功能不全. Pulmonary insufficiency. 广东医学院病理生理教研室. 呼吸衰竭. 什么是肺的功能?. 肺 功 能 不 全. 呼吸功能 障碍. 呼吸功能. 非呼吸功能. 非呼吸功能 障碍. 呼 吸 衰 竭. (respiratory failure). 概述. 病因和发病机制. 代谢和功能改变. 防治的病理生理学基础. 肺通气. 肺换气. 气体在血液中的运输. 组织换气. 细胞内氧化代谢. 外呼吸. 内呼吸. 概述. 血液循环. 组织细胞. 肺. O 2. O 2. CO 2. CO 2. 呼吸全过程示意图.

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肺功能不全

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Presentation Transcript


5187783

肺功能不全

Pulmonary insufficiency

广东医学院病理生理教研室


5187783

呼吸衰竭

什么是肺的功能?

肺 功 能 不 全

  • 呼吸功能障碍

  • 呼吸功能

  • 非呼吸功能

  • 非呼吸功能障碍


5187783

呼 吸 衰 竭

(respiratory failure)

  • 概述

  • 病因和发病机制

  • 代谢和功能改变

  • 防治的病理生理学基础


5187783

肺通气

肺换气

气体在血液中的运输

组织换气

细胞内氧化代谢

外呼吸

内呼吸

  • 概述

血液循环

组织细胞

O2

O2

CO2

CO2

呼吸全过程示意图


5187783

  • 概述

  • 概念

呼吸衰竭(respiratory failure):

  • 指由于外呼吸功能严重障碍, 导致动脉血氧分压(PaO2)低于正常范围, 伴有或不伴有二氧化碳分压(PaCO2 )异常的一种病理过程。


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诊断呼衰的主要血气标准:

成人海平面静息时:PaO2=(100-0.33×年龄) ±5 mmHg


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呼吸衰竭指数

(respiratory failure index,RFI)

PaO2(mmHg)

RFI

=

FiO2(%)

当吸入气氧浓度(FiO2 )<20%时

RFI ≤ 300(正常值:500)时可诊断为呼衰。


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PaO2 PaCO2

I 型 ↓ N (低氧血症型)

II 型 ↓ ↑ (高碳酸血症型)

III 型 ↓ ↓

  • 概述

  • 分类

  • 根据血气改变


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  • 分类

  • 根据主要发病机制:通气障碍型

  • 换气障碍型

  • 根据发病部位:中枢性

  • 外周性

  • 根据病程: 急性

  • 慢性


5187783

呼 吸 衰 竭

(respiratory failure)

  • 概述

  • 病因和发病机制

  • 代谢和功能改变

  • 防治的病理生理学基础


5187783

  • 病因和发病机制

病因

外呼吸功能障碍

呼吸衰竭

病因

肺通气功能障碍

肺换气功能障碍

呼吸衰竭


5187783

  • 病因和发病机制

  • 肺通气功能障碍

  • 限制性通气障碍

  • 阻塞性通气障碍


5187783

  • 肺通气功能障碍

  • 限制性通气障碍

(restrictive hypoventilation)

  • 概念:

吸气时肺泡扩张受限引起的肺泡通气不足。

  • 病因:

?

肺泡扩张受限


5187783

肺泡扩张动力系统

限制性通气障碍

呼吸中枢

神 经

呼吸肌

胸 廓

胸膜腔

O2 →气管、支气管↓

肺泡

O2↓肺泡膜

肺泡毛细血管

肺通气

肺换气

外呼吸过程和呼吸衰竭的发病环节


5187783

  • 限制性通气障碍

(restrictive hypoventilation)

  • 概念:

  • 病因:

呼吸运动的“动力系统”受限

①呼吸肌活动障碍

②胸廓顺应性降低

③肺顺应性降低

④胸腔积液和气胸


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  • 肺通气功能障碍

  • 阻塞性通气障碍

(obstructive hypoventilation)

  • 概念:

气道狭窄或阻塞所致的通气障碍

  • 病因:

呼吸运动的“管道系统”受阻

①气道自身病变

②气道管腔被阻塞

③气道周围组织病变等


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气管分叉以上的气道阻塞

  • 阻塞性通气障碍

(obstructive hypoventilation)

  • 气道阻塞类型:

  • 中央性气道阻塞

  • 外周性气道阻塞


5187783

  • 胸外段阻塞

  • 胸内段阻塞

  • 阻塞性通气障碍

(obstructive hypoventilation)

  • 中央性气道阻塞

胸廓


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吸气

呼气

吸气性呼吸困难

(inspiratory dyspnea)

  • 胸外段阻塞

气道内压<大气压

气道内压>大气压

阻塞加重

阻塞减轻


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吸气性呼吸困难


5187783

吸气

呼气

呼气性呼吸困难

(expiratory dyspnea)

  • 胸内段阻塞

气道内压>胸内压

气道内压<胸内压

阻塞加重

阻塞减轻


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主要指内径小于2mm的小气道阻塞

  • 气道阻塞类型:

  • 中央性气道阻塞

气管分叉以上的气道阻塞

  • 外周性气道阻塞


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呼气

用力呼气

小气道闭合

呼气性呼吸困难

(expiratory dyspnea)

  • 外周性气道阻塞

吸气

阻塞减轻

阻塞加重


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0

等压点下游端

+10

等压点

+20

+20

+30

+20

+35

+20

+20

  • 外周性气道阻塞

等压点:

(equal pressure point)

用力呼气时,气道内压与胸内压相等的部位称等压点。

正常人用力呼气


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0

0

等压点上移至小气道

+10

等压点

大气道

+10

+20

小气道阻塞

+20

+30

+20

+20

+20

+20

+35

+35

+20

+20

+20

+20

慢性支气管炎者用力呼气

正常人用力呼气

  • 外周性气道阻塞


5187783

0

等压点上移至小气道

+10

+20

+20

+20

+25

+20

+20

肺气肿者

用力呼气

  • 外周性气道阻塞

0

+10

等压点

大气道

+20

+20

+30

+20

+35

+20

+20

正常人用力呼气


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  • PaO2PaCO2

Ⅱ型呼吸衰竭

  • 肺通气功能障碍

  • 血气变化特点

  • PaCO2的增值与PaO2降值成一定比例关系,其比值相当于呼吸商。

前提:单纯性通气不足


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16.0

13.3

10.7

8.00

5.33

2.67

PAO2

kPa

PACO2

2 4 6 8 10

肺泡通气量 (L/min)

  • PaO2↓与PaCO2↑成比例变化


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  • 病因和发病机制

  • 肺通气功能障碍

  • 肺换气功能障碍

  • 弥散障碍

  • 肺泡通气/血流比例失调

  • 解剖分流增加


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呼吸膜面积

弥散速度 ∝

呼吸膜厚度

thickness:<1µm

Surface size:about80m2

安静状态下用40m2

RBC

肺泡

O2

血浆

毛细血管

CO2

Structure of alveolar-capillary membrane


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  • 肺泡膜面积减少(>50%)

  • 肺泡膜厚度增加

  • 弥散时间缩短

  • 肺换气功能障碍

  • 弥散障碍 (diffusion impairment)

  • 概念:

指肺泡膜面积减少或 异常增厚和弥散时间缩短引起的气体交换障碍。

  • 病因:


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  • 弥散障碍 (diffusion impairment)

  • 血气变化特点:

  • 肺泡膜病变在静息时一般不出现血气异常


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PO2(KPa)

肺泡PO2

13.3

10.7

8.00

5.33

2.67

0

正常

肺泡膜增厚

(2)

(1)

肺动脉

毛细血管

肺静脉

0 0.25 0.50 0.75

时间(S)

正常与肺泡膜增厚时Hb氧合所需时间示意图

(1)静息时血液流经肺泡的时间(2)运动时血液流经肺泡的时间


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PCO2 (mmHg)

PO2

PaO2

PvCO2

80

46

60

PvO2

40

20

40

PaCO2

0 0.25 0.50 0.75

(s)

血液通过肺泡毛细血管时的血气变化

实线为正常人,虚线为肺泡膜病变患者


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  • 弥散障碍 (diffusion impairment)

  • 血气变化特点:

  • 肺泡膜病变在静息时一般不出现血气异常

  • 肺泡膜病变在体力负荷增加时的 血气变化(单纯性弥散障碍):

  • PaO2↓

  • PaCO2正常


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  • 肺换气功能障碍

  • 肺泡通气/血流比例失调

正常静息状态下:

肺泡通气量(VA): 4L/min

肺血流量(Q): 5L/min

VA/Q : 0.8


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肺总通气量和总血流量正常

但部分肺泡通气(VA )或(和)血流(Q)分布不均匀

VA/Q

部分肺泡 不正常

  • 肺泡通气/血流比例失调

  • 概念:


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  • 肺泡通气/血流比例失调

  • 存在生理性肺泡通气与血流比例不协调

  • 病理情况下,肺泡通气与血流比例严重失调则会导致换气功能的障碍


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<﹣ 10cmH2O

50%

-10

0

-20

-30

> - 2.5cm H2O

直立位时肺泡通气分布的特点


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肺泡容积

肋骨位置

生理性的通气血流比例改变


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  • 肺泡通气/血流比例失调

  • 类型:

  • 部分肺泡通气不足

  • 部分肺泡血流不足


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VA↓, Q N, VA/Q↓

  • 肺泡通气/血流比例失调

  • 部分肺泡通气不足

(1)病因:支气管哮喘、COPD、肺气肿、

肺水肿、肺纤维化等


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部分肺泡通气↓,

血流N/↑

静脉血未能

充分动脉化

VA/Q

  • 肺泡通气/血流比例失调

  • 部分肺泡通气不足

(2)机制:

“功能性分流”(Functional shunt)

“静脉血掺杂”(Venous admixture)


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正常

功能性分流

功能性分流:

正常:仅占肺血流量3%

慢阻肺时:可达30%~50%


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  • 肺泡通气/血流比例失调

  • 部分肺泡通气不足

(3)动脉血的血气变化:

PaO2

PaCO2


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PaO2





CaO2



PaCO2





VA/Q

CaCO2





部分肺泡通气不足

代偿性通气增加

功能性分流

全肺

病肺

健肺

0.8

0.8

0.8

0.8

=0.8


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60

40

20

0 20 40 60 80 100mmHg

CO2和 O2

含 量

CO2解离曲线

氧解离曲线

(ml/dl)

PCO2和PO2

血液氧和二氧化碳解离曲线


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PaO2





CaO2



PaCO2





VA/Q

CaCO2





部分肺泡通气不足

代偿性通气增加

功能性分流

全肺

病肺

健肺

0.8

0.8

0.8

0.8

=0.8

N

N


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VA N, Q ↓ , VA/Q↑

  • 肺泡通气/血流比例失调

  • 部分肺泡血流不足

(1)病因:肺动脉栓塞、炎症、收缩、肺内DIC等


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部分肺泡血流↓,

通气N

肺泡通气未充分利用

VA/Q↑

  • 肺泡通气/血流比例失调

  • 部分肺泡血流不足

(2)机制:

“死腔样通气”(Dead space like ventilation)


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正常

死腔样通气

死腔样通气:

正常:生理死腔仅占潮气量30%

肺血管病变严重:可达60%~70%


5187783

  • 肺泡通气/血流比例失调

  • 部分肺泡血流不足

(3)动脉血的血气变化:

PaO2

PaCO2


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PaO2





CaO2



PaCO2

N





 

VA/Q

CaCO2

N



 



死腔样通气

 血流增加

部分肺泡血流不足

病肺

健肺

全肺

0.80.8

=0.8

0.8

0.8


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  • 肺泡通气/血流比例失调

血气变化特点

  • PaO2↓

  • PaCO2 N,↓,↑


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  • 肺换气功能障碍

  • 解剖分流增加

  • 概念:

一部分静脉血经支气管静脉和极少的肺内动-静脉交通支直接流入 肺静脉,称解剖分流(auatomic shunt)。

正常:约占心输出量的2%~3%


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动-静脉短路开放

支气管血管扩张

静脉血完全未经气体交换

部分肺泡完全无通气

真性分流

(true shunt)

  • 解剖分流增加

  • 原因与机制:

支气管扩张症

肺不张肺实变


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支气管扩张症

肺不张等

无通气

肺A

但有血流

动-静脉短路

肺V

真性分流(true shunt):

解剖分流↑

类似解剖分流


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true shunt

Functional shunt

鉴别方法:

PaO2 ↑

功能性分流

吸入纯氧

真性分流

PaO2 (N)

真性分流与功能性分流有何异同?


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  • 解剖分流增加

  • 血气变化特点:

  • PaO2↓

  • PaCO2 N,↓,↑


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  • 限制性通气不足

Ⅱ呼衰

  • 阻塞性通气不足

  • 弥散障碍

Ⅰ呼衰

  • 肺泡通气与血流比例失调

  • 解剖分流增加

呼衰机制小结

  • 呼衰是由外呼吸功能严重障碍引起的

通气功能障碍

换气功能障碍


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举例:

急性呼吸窘迫综合征(ARDS)

(Acute Respiratory Distress Symdrom)

慢性阻塞性肺病(COPD)

(Chronic Obstructive Pulmonary Disease)

呼衰机制小结

  • 呼衰是由外呼吸功能严重障碍引起的

  • 呼衰常是由多种机制共同作用的结果


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急性呼吸窘迫综合征(ARDS)

(Acute Respiratory Distress Symdrom)

  • 概念:

“休克肺”

由急性肺损伤引起的急性呼吸衰竭.临床上以进行性呼吸困难和顽固性低氧血症为特征。


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非典元凶-冠状病毒

急性呼吸窘迫综合征(ARDS)

  • 病因:

  • 理化因素

  • 生物因素

  • 全身性病理过程等


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致病因子

激活中性粒细胞和血小板

释放体液介质

微血栓

肺泡-Cap膜损伤和通透性↑

急性呼吸窘迫综合征(ARDS)

  • 发病机制:


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PaO2↓

PaCO2

N或↓

急性呼吸窘迫综合征(ARDS)

  • 引起呼衰的机制:

肺水肿

透明膜形成

弥散障碍

肺不张

支气管阻塞

支气管痉挛

功能性分流

微血栓形成

肺血管收缩

死腔样通气


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呼 吸 衰 竭

(respiratory failure)

  • 概述

  • 病因和发病机制

  • 代谢和功能改变

  • 防治的病理生理学基础


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  • 代谢和功能改变

PaO2↓、 PaCO2 ↑

  • 酸碱平衡及电解质紊乱

  • 呼吸系统变化

  • 循环系统变化

  • 中枢神经系统变化

  • 其他(自学)


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  • 酸碱平衡及电解质紊乱

  • 代谢性酸中毒

  • 呼吸性酸中毒

  • 呼吸性碱中毒

  • 代谢性碱中毒

呼衰常发生混合性酸碱平衡紊乱


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  • 呼吸系统变化

  • 对呼吸中枢的影响

PaO2 ↓< 60mmHg 反射性兴奋呼吸中枢

< 30mmHg 直接抑制呼吸中枢

PaCO2↑> 50mmHg 直接兴奋呼吸中枢

> 80mmHg 直接抑制呼吸中枢

II型呼吸衰竭的给氧原则:

低浓度(30%)、低流量(1~2L/min)、持续给氧,

使PaO2上升不超过 60mmHg 。


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  • 呼吸系统变化

  • 对呼吸运动的影响

中枢性呼衰: 浅、慢呼吸、潮式呼吸、间歇呼吸等


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外周性呼衰:

限制性通气不足—浅快呼吸

阻塞性通气不足—深快呼吸

吸气性呼吸困难

呼气性呼吸困难

  • 呼吸系统变化

  • 对呼吸运动的影响


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  • 循环系统变化

  • 对心血管系统的影响

轻度→心血管中枢兴奋

重度→心血管中枢抑制


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  • 循环系统变化

  • 肺源性心脏病(pulmonary heart disease)

  • 概念:

肺的慢性器质性病变在引起呼吸衰竭的同时,可引起右心负荷增加,进而引起右心肥大和心力衰竭。


5187783

  • 肺源性心脏病

  • 发生机制:

① 肺动脉高压 →右心后负荷 ↑

酸中毒→肺小动脉收缩

肺血管壁增厚、硬化、狭窄→肺小A重塑

肺小动脉炎症、栓塞、DIC →肺血管床↓

② 缺氧、酸中毒→直接抑制心肌舒缩功能

③ 呼吸困难时用力呼吸→胸内压↑or ↓ →心脏舒缩受限

④ 长期缺氧→RBC代偿性↑,血黏度↑→右心后负荷↑


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PaO2 ↓

PaCO2↑

CNS症状

  • 中枢神经系统变化

  • 对中枢神经系统的影响

PaCO2↑>80mmHg

CO2麻醉(carbon dioxide narcosis)


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  • 中枢神经系统变化

  • 肺性脑病(pulmonary encephalopathy)

  • 概念:

指由呼吸衰竭引起脑功能障碍。


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脑血管扩张 脑血管通透性↑

脑细胞谷氨酸脱羧酶及磷脂酶活性↑

脑充血、脑水肿及脑血管内凝血

-氨基丁酸↑及溶酶体酶释放

脑功能障碍

  • Ⅱ型呼衰致肺性脑病的机制

缺氧、酸中毒


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呼 吸 衰 竭

(respiratory failure)

  • 概述

  • 病因和发病机制

  • 代谢和功能改变

  • 防治的病理生理学基础


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  • 防治的病理生理学基础

  • 防治原发病

  • 提高PaO2

  • 降低 PaCO2

  • 改善内环境及重要器官的功能


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(≤50%)

Ⅰ型呼衰

Ⅱ型呼衰

(≤30%)

高浓度吸氧

低浓度低流量吸氧

  • 提高PaO2

氧疗原则


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  • 降低 PaCO2

增加肺通气的方法:

  • 解除呼吸道阻塞

  • 增强呼吸动力

  • 人工辅助通气

  • 补充营养


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