病理生理學/呼吸衰竭時氣體代謝變化
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呼吸衰竭時必定有血液氣體的變化，有時因原發(fā)疾病的掩蓋，呼吸衰竭本身引起的臨床表現(xiàn)可不明顯，但根據(jù)血液氣體的變化可判斷是否發(fā)生了呼吸衰竭。由于病變部位、性質(zhì)與程度以及機體反應(yīng)性和代償功能的不同，呼吸衰竭時的血液氣體變化也可不全相同，大致有下列四種類型：
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（一）PaO2下降PaCO2上升，二者成一定比例關(guān)系
各種原因只要引起總肺泡通氣量不足，就會使肺泡氣氧分壓（PAo2）下降和肺泡氣二者氧化碳分壓（PAco2））增高，流經(jīng)肺泡毛細血管的血液不能充分動脈化，因而必然導(dǎo)致（Pao2）降低和PAco2增高。PAco2取決于每分肺泡通氣量（VA）與體內(nèi)每分鐘產(chǎn)生的二氧化碳量（Vco2）,可以下式表示之，PAco2＝0.86×Vco2/VA。如Vco2不變，只要通氣減少，PAco2必增，而肺泡毛細血管末端血液的二氧化碳分壓幾乎和PAco2相等，故Paco2增高是全肺通氣不足的特征。根據(jù)肺泡氣體公式(Pao2=Pio2-PAco2/R,如吸入氣氧分壓(Pio2）為150mmHg，當通氣減少一半時，PAco2即由正常的5.33kPa（40mmHg）增至10.7kPa（80mmHg）。在R（即RQ，呼吸商）為0.8時，PAo2就由15.3kPa（100mmHg）降至6.67kPa（50mmHg）。這種變化反映在動脈血液氣體分壓也有相似的變化，即Pao2下降和Paco2上升，二者呈一定比例地加重（圖13-4A）。通常見于呼吸中樞抑制與中央氣道狹窄阻塞等所引起的通氣不足時。
（二）PaO2下降而Paco2變動不大
這種血液氣體的變化可見于下列情況：
1.肺泡通氣血流比例失調(diào)肺功能分流增加時，流經(jīng)此處的靜脈血不能充分動脈化，因此氧分壓降低二氧化碳分壓增高。由于Paco2升高剌激中樞化學感受器以及PaO2降低剌激主動脈體，頸動脈體化學感受器，故呼吸快速，每分通氣量增加，代償性過度通氣的肺泡的PAo2增高而PAco2降低，血液流經(jīng)這些肺泡，其氧分壓也會有所增高，二氧化碳分壓也必然降低?；旌系?a href="/w/%E8%82%BA%E9%9D%99%E8%84%89" title="肺靜脈">肺靜脈血最終往往是氧分壓低于正常，而二氧化碳分壓正?；蚵杂薪档?。死腔樣通氣增多時，病變區(qū)域的血液固然可以充分氧合，但浪費了通氣，其余肺泡就會相對通氣不足，因而也出現(xiàn)功能分流增加，其血液氣體變化也是PaO2降低而PaCO2變動較小（圖13-4C）。
圖13-4 呼吸衰竭時不同類型的血氣變化A. PaO2↓PaCO2↑，二者變動值呈一定比例B. PaO2↓PaCO2↑，二者變動值不呈一定比例C.PaO2↓PaCO2，不變E. D用氧后D.PaO2↓PaCO2明顯降低 F. B用氧后
部分肺泡通氣血流比例失調(diào)時，往往只引起低氧血癥而無高碳酸血癥，主要是由血液二氧化碳解離曲線和氧離曲線的特性所決定。在PaCO2相當于5.00-8.00kPa(40-60mmHg)時，血液二氧化碳分壓改變與二氧化碳的含量改變幾乎呈直線關(guān)系（圖13-5），在代償性過度通氣的肺泡，只要PAco2降低，血液中二氧化碳就可得到更多的排除，因此可以代償那些通氣不足的肺泡所造成的二氧化碳潴留。而氧離曲線的特點則與此不同。當氧分壓為13.3kPa(100mmHg)時，血氧飽和度已達95～98％，過度通氣的肺泡即使提高了氧分壓，流經(jīng)的血液氧飽和度和氧含量的增加也是極微少的，因此不能代償通氣不足的肺泡所造成的低氧血癥（圖13-6）。
圖13-5 血液二氧化碳解離曲線圖中kPa相當于mmHg的數(shù)值kPa mmHg
| 2.67 | 20 |
| 5.33 | 40 |
| 8.00 | 60 |
| 10.7 | 80 |
| 13.3 | 100 |
| 16.0 | 120 |
| 18.67 | 140 |
肺順應(yīng)性降低引起的限制性通氣障礙的患者，呼吸常加快，總通氣量可增加。同時因其病變常不是均勻一致的，還有肺泡通氣血流比例失調(diào)，故體內(nèi)二氧化碳可化償性地排出增多，其血液氣體變化亦常為Pao2下降，而Paco2不變或略低。
功能性分流增加和死腔樣通氣增多引起的缺氧，都可用吸入高濃度氧治療得到緩解。肺內(nèi)短路也可引起類似功能分流的血氣變化，唯吸入高濃度氧不能改變?nèi)毖酢?/p>
2.彌散障礙肺泡膜面積減少、厚度增加或通透性降低時，除因同時存在的肺泡通氣血流比例失調(diào)可引起低氧血癥外，嚴重時本身也可因氧從肺泡彌散到血液的過程受阻而使PaO2下降。但因二氧化碳的彌散能力很強（約比氧大20倍）其排出受影響較小，故PaCO2多正常，甚至因為代償性通氣過度而有所下降。這類病人吸入高濃度氧也可解除低氧血壓。
彌散障礙與肺泡通氣血流比例失調(diào)都使換氣不能有效地進行，因此Pao2低于PAo2，PAo2和Pao2的差值增大是它們的共同特征。
（三）PaO2下降，Paco2升高，二者變化不成一定比例關(guān)系
這種血液氣體變化可見于下列情況：
1.胸廓順應(yīng)性降低引起的限制性通氣不足 由于胸廓的病變常不對稱均勻，故此時呼吸衰竭的發(fā)病機制，不僅是肺泡通氣不足，還有肺泡通氣血流比例失調(diào)。此時，胸廓的的病變又限制了通氣反應(yīng)，使之不能充分加強，二氧化碳雖可代償性排出一部分，但又排出不足，故血液氣體變化為Pao2降低，PaCO2上升，但二者的變化不是一致的比例關(guān)系，其中以Pao2下降程度較為嚴重（圖13-4B）。
圖13-6 肺泡通氣與肺泡PO2、肺泡Pco2、
動脈血氧飽和度和動脈血pH的關(guān)系
2.慢性阻塞性肺疾患由于此時外周小氣道阻塞等病變也不均勻一致，故肺泡通氣血流比例明顯失調(diào)。這是導(dǎo)致血液氣體異常的重要機制。血液氣體變化除可表現(xiàn)為Pao2降低Paco2不變外，在有些患者可能因中樞神經(jīng)系統(tǒng)反應(yīng)性不同而使增強通氣的反應(yīng)有所減弱，故不僅有Pao2降低，而且早期就有Paco2升高，只是Paco2變動程度小于Pao2變動的程度，二者不呈固定的比例關(guān)系。這些慢性呼吸衰竭患者因肺泡通氣血流比例失調(diào)而CO2增強呼吸的作用又減弱，故Paco2升高，直到每分鐘產(chǎn)生的CO2全由通氣良好的肺泡排出，則又可使二氧化碳的生成和排出在高Paco2水平上達到新的平衡，因此Paco2可較長期維持于較高水平，患者尚能繼續(xù)生存。
（四）Pao2下降，Paco2也明顯下降
在肺泡通氣血流比例失調(diào)引起呼吸衰竭的患者中，有些在Pao2下降的同時Paco2也明顯降低（圖13-4D）。這種情況可見于成人呼吸窘迫綜合征和肺廣泛纖維性變等。血液氣體的這種變化，可能是由于此時肺間質(zhì)中感受器受到強烈刺激而反射性引起通氣極度加強所致，故即使糾正缺氧，通氣過度仍可持續(xù)存在。
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