呼吸衰竭的病因与发病机制
一、肺通气功能障碍
1. 限制性通气不足(restrictive hypoventilation)
因吸气时肺泡扩张受限制而引起的肺泡通气不 足。 2. 阻塞性通气不足（obstructive hypoventilation) 由于呼吸道狭窄或阻塞，使气道阻力增加所致 的通气障碍
能严重障碍，导致动脉血氧分压降低，伴有或 不伴有二氧化碳分压增高的病理过程。 诊断呼吸衰竭的主要血气标准是PaO２低于 60mmHg和/或PaCO2高于50mmHg。


呼吸功能不全(respiratory insufficiency)
呼吸衰竭的分类
按动脉血气改变：低氧血症型（I型）
高碳酸血症型（II型） 按发病机制：通气障碍型和换气障碍型 按病变部位：中枢性和外周性 按发生快慢和持续时间的长短：急性和慢性
原因：

O2和CO2解离曲线的差异
O2和CO2弥散速度的差异
部分肺泡通气不足时血气的变化
病肺
肺泡通气量 VA

健肺

全肺
N N N N
VA / Q PaO2
动脉血氧含量 CaO2
PaCO2
动脉血CO2含量 CaCO2
部分肺泡血流不足时血气的变化

肺换气（Gas exchange）：

肺通气功能的评价指标

肺总容量(total lung capacity，TLC): 指肺所能容 纳的最大气量。成年男性平均约5000ml，女性 约3500ml。 用力肺活量(forced vital capacity, FVC)：指最大 吸气后用力呼出的气量。正常成年男性平均约 为3500ml，女性约2500ml。肺活量反映了肺一 次通气的最大能力，一般来说肺活量越大，肺 的通气功能越好。


（一）弥散障碍
弥散障碍（diffusion impairment）是由肺泡膜面积
减少或肺泡膜异常增厚和弥散时间缩短引起的气 体交换障碍。 气体弥散速度： 肺泡膜两侧的气体分压差；气体的分子量和溶解
度；肺泡膜面积与厚度
气体弥散量：
血液与气体接触的时间
弥散障碍的原因


肺泡膜面积减少
肺泡膜厚度增加

弥散时间缩短
肺 泡 血 浆
红 细 胞
毛细 血管
弥散障碍的原因

肺泡膜面积减少

正常成人肺泡膜总面积80m2，平静呼吸时， 35～40m2面积 肺实变、肺不张、肺叶切除等


肺泡膜厚度增加


肺泡膜薄部<1um，肺泡腔到红细胞膜<5um
肺水肿、肺纤维化、肺泡透明膜形成时使弥 散距离增宽，减慢弥散速度
通气血流比值
(Ventilation/perfusion

ratio, VA/Q)
= 4.2 / 5 = 0.84

通气血流比值范围：
0.6~3.0
（二）肺泡通气与血流比例失调

肺泡通气血流比例失调（ventilation-perfusion
imbalance）引起的气体交换障碍，是呼吸衰竭发 生的最常见机制。
外周性气道阻塞

主要表现为呼气性呼吸困难
发生机制：
1. 小气道的解剖结构 2. 等压点（isobaric point, IP） 上移

等压点：在气道上，气道内压与胸内压相等的 部位。
0 +10 +20 +20 +30
0 +5
+10
+20
+35
+20
+20 +20
等压点上移
+25
正常人用力呼气

支气管扩张、肺实变、肺不张时增加
呼衰时主要代谢与功能变化

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 肾功能变化 胃肠变化
1酸中毒

Ⅱ型呼吸衰竭（CO2潴留） 血清K+浓度升高 血清氯浓度降低
RBC
HHb(O2) Hb(O2) ＋ H
严重的胸部畸形、胸膜粘连增厚或纤维化 严重的肺纤维化（石棉肺、矽肺、弥漫性肺间质纤 维化） 表面活性物质（alveolar surfactant）生成不足和 （或）消耗、破坏增多

3. 胸腔积液和气胸

肺扩张受限
肺泡表面活性物质
Laplace定律
P=2T/r
Neonatal respiratory distress syndrome (NRDS): lack of surfactant

肺通气（Pulmonary ventilation ）：

肺总容量(total lung capacity，TLC) 用力肺活量(forced vital capacity，FVC) 肺泡通气量(alveolar ventilation, VA) 残气量(residual volume，RV)： 死腔量(dead space volume, VD) 顺应性(compliance) 肺弥散量(diffusing capacity) 肺泡气－动脉血氧分压差[P(A-a)O2]，

低氧血症和高碳酸血症对呼吸中枢的影响
PaO2 ↓ < 60mmHg 反射性兴奋呼吸中枢 PaO2 ↓ < 30mmHg 直接抑制呼吸中枢 PaCO2↑ > 50mmHg 直接兴奋呼吸中枢 PaCO2↑ > 80mmHg 直接抑制呼吸中枢（此时呼吸

阻塞位于胸内（ intrathoracic obstrucdtion ）： 呼气性呼吸困难（ Expiratory dyspnia ）
中央性气道阻塞－位于胸外－吸气性呼吸困难
Inspiratory
Expiratory
中央性气道阻塞－位于胸内－呼气性呼吸困难
Inspiratory
Expiratory

肺通气功能的评价指标



肺泡通气量(alveolar ventilation, VA)：指的是参与气 体交换的通气量，是真正有效的通气量，因此，也 称为有效通气量。肺泡通气量与肺通气量不同，肺 通气量中有一部分气体是不能进行气体交换的。 死腔量(dead space volume, VD)：进入气道但不参与 气体交换的气量。 顺应性(compliance)：在外力作用下，弹性组织扩张 的难易程度。容易扩张即顺应性大，不易扩张则顺 应性小，它与弹性阻力呈反比关系。

弥散时间缩短
PO2（KPa）
13.3 10.7 8.00 5.33 正常 肺泡膜面积 减少或厚度 增加 （2）
2.67
（1）
肺动脉
0 0
肺毛细血管
0.25 0.50 0.75
肺静脉
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
弥散障碍时的血气变化*
性分流(functional shunt)。
1. 部分肺泡通气不足（VA/Q ）

功能性分流见于：慢性阻塞性肺疾病、肺纤维
化、肺水肿 等

正常成人：功能性分流约占肺血流量3%
慢性阻塞性肺疾病：占30%-50% ，→肺换气(-)
2. 部分肺泡血流不足（VA/Q ）

肺动脉栓塞、肺动脉炎症，肺毛细血管床大量破
肺换气功能的评价指标

肺弥散量(diffusing capacity)：指气体在1mmHg 分压差下，每分钟经肺泡膜弥散的容量。反映 了肺换气的效率。 肺泡气－动脉血氧分压差[P(A-a)O2]：指肺泡气氧 分压与动脉血氧分压之差。可反映肺泡膜氧交
换状态。

第二节、呼吸衰竭

呼吸衰竭(respiratory failure)：是指由于外呼吸功

2. 阻塞性通气不足

气道阻塞:

中央性：指气管分叉处以上的气道阻塞。又
分为胸外与胸内阻塞2种。

外周性：内径小于2mm的小支气管狭窄或阻 塞。常见于慢性阻塞性肺疾病 （COPD）
中央性气道阻塞

阻塞位于胸外（ extrathoracic obstruction ）：
吸气性呼吸困难（Inspiratory dyspnea ）
坏等可使流经该部分肺泡的血液量减少，而通气 相对良好，VA/Q比可显著大于正常，患部肺泡血 流少而通气多，肺泡通气不能充分被利用，称为 死腔样通气(dead space like ventilation)。


生理：占潮气量30%
病理：高达60%-70%
VA/Q失调的血气变化

I型呼衰：PaO2 ↓，PaCO2 正常。
呼吸病理生理
Respiratory pathophysiology
Department of Pathology Shanghai University of TCM
External Respiration
Gas Transport
Internal Respiration
第一节、 肺外呼吸功能的评价

VA/Q : Venous Admixture （静脉血掺杂） VA/Q : Alveolar Dead Space （死腔样通气）
1. 部分肺泡通气不足（VA/Q ）

因阻塞性或限制性通气障碍引起部分肺泡通气
严重不足，但血流量未相应减少，VA/Q显著降 低，以致流经该部分肺泡的静脉血未经充分氧 合便掺入动脉血中，称为静脉血掺杂(venous admixtrue)，因如同动－静脉短路，故又称功能