严重气道狭窄引起呼吸衰竭

【病因】

慢性呼吸衰竭最常见的病因为支气管-肺疾病，如COPD、重症肺结核、广泛肺间质纤维化、尘肺等，胸部病变如胸部手术、外伤、广泛胸膜增厚和胸廓畸形等亦可导致慢性呼吸衰竭。

【发病机制】

缺氧和二氧化碳潴留发生机制是：肺通气不足，通气／血流（V／Q）比例失调，气体弥散障碍以及肺动静脉样分流和氧耗量增加。

1.肺通气不足　健康成人在静息呼吸空气时，总肺泡通气量约为4L／min，才能维持正常的肺泡氧分压和二氧化碳分压。肺泡通气量减少时，肺泡氧分压下降，二氧化碳分压上升。COPD，尤其是气道急性炎症时，气道壁黏膜充血、水肿、分泌物增多，加重气道阻塞；以及肺实质的部分破坏，使辐射状牵引减退或丧失和支气管的痉挛等因素造成气道部分狭窄，引起肺泡通气不足。严重的胸膜、胸廓疾病、肺间质纤维化及呼吸驱动力减弱，如神经肌肉疾病等因素引起肺胸廓顺应性降低，亦可使肺泡通气不足。肺泡通气不足的后果是缺O2和CO2潴留。

2.通气／血流（V／Q）比例失调　安静状态下，正常人每分钟肺泡通气量（V）为4L，肺毛细血管血流量（Q）为5L，两者比为0.8，比例协调，才能保证有效的气体交换。慢性阻塞性肺病时，肺部有的区域由于肺泡壁毛细血管床总面积减少，血流灌注不足，使V／Q比例增大，形成无效腔通气，其结果是缺O2。而另外区域末梢细支气管阻塞陷闭，使V／Q比例减少，形成肺动静脉样分流，此时肺静脉血O2分压的下降远较CO2分压的增加为显著，再因其他健全的肺泡可代偿性过度通气，排出通气不足肺泡潴留的CO2，但由于健全的肺泡毛细血管内血氧饱和度已处于氧离解曲线的平坦段，即使肺泡通气量增加，吸入空气时血氧饱和度增加甚少。此时健全的通气过度的肺泡不能代偿通气不足的肺泡所致的摄氧不足，因而产生缺O2，一般无CO2潴留。可见V／Q比例失调总是导致缺O2。

3.弥散障碍　广泛肺实质病变、严重肺气肿、肺不张等使弥散面积减少，以及肺间质纤维化、肺水肿等使弥散膜增厚均可引起弥散障碍，由于CO2弥散能力为氧的20倍，故弥散障碍时，常为单纯缺O2。

4.肺动-静脉样分流　多见于肺泡萎陷如肺不张或肺泡腔充满液体如肺水肿、严重肺炎或肺泡内出血等，这部分肺泡丧失通气但血流灌注存在，其未氧合的血混入肺静脉造成缺O2。

5.氧耗量增加　急性呼吸道-肺感染时，寒战、高热势必增加耗氧量，病人因呼吸困难，如严重哮喘，病人不得不增加呼吸肌做功企图以此缓解缺氧，但反过来也增加了耗氧量。

【病理生理】

慢性呼吸衰竭的主要病理生理改变的基础是缺O2和CO2潴留对机体的影响。

1.对中枢神经系统的影响

（1）脑组织耗氧量占全身耗氧量的20%～25%，每分钟每100g脑组织耗氧3ml，因此，中枢神经对缺O2耐受性差。对中枢神经影响的程度与缺氧的程度和发生的急缓有关。急性缺氧如吸入纯氮20s内出现深昏迷和全抽搐。逐渐出现的缺O2，症状出现就较轻微和缓慢，轻度缺氧可引起注意力不集中，智力减退，定向障碍，随缺O2加重，动脉血氧分压低于50mmHg可致烦躁不安、神志恍惚、谵妄；低于30mmHg时，即神志丧失而陷入昏迷；低于20mmHg则产生不可逆转的脑细胞损伤。

（2）CO2潴留使脑脊液H＋浓度增加，引起酸中毒，脑细胞外H＋内移，加重细胞内酸中毒，当脑脊液pH降至6.8时，脑电活动几乎停止。CO2潴留对中枢神经影响最先是直接抑制大脑皮质，使其兴奋性降低；随着CO2潴留的增加，皮质下刺激增强，间接引起皮质兴奋；当CO2浓度继续增高，皮质及皮质下均受到抑制，引起中枢神经处于麻醉状态，即临床上所谓“CO2麻醉”。呼吸衰竭病人在“CO2麻醉”前常有失眠、兴奋、暴躁不安等先兆症状。

（3）早期缺O2和CO2潴留均可扩张脑血管减少脑循环阻力，增加血流量，起到有益的代偿。但当病情加重尤其严重缺氧时，脑细胞“离子泵”的作用减弱，脑血管通透性增加，出现脑水肿，导致颅内高压，这不但挤压脑组织，还压迫脑血管，减少脑血流量，形成恶性循环。

2.对心血管系统的影响　缺O2和CO2潴留早期均可代偿性地使心率增快，心排血量增加，血压升高，亦引起肺动脉小血管收缩，增加肺循环阻力，加重右心负荷。最终导致肺源性心脏病。

3.对呼吸系统的影响　缺O2对呼吸的影响较CO2潴留的影响小。缺O2时通气量增加主要是通过颈动脉窦和主动脉体化学感受器的刺激反射作用来实现的。如果缺O2程度逐渐加重，这种反射减弱。CO2是呼吸中枢强有力的兴奋药，吸入气体中，CO2稍增加，通气即见增加，PaCO2每增加1mmHg，通气量增加2L／min。当吸入气中二氧化碳浓度超过12%时，通气量不再增加，呼吸中枢处于被抑制状态。慢性呼吸衰竭时，由于动脉血二氧化碳分压缓慢升高，通气量的增加不如急性者明显，当CO2分压很高时通气量无相应增加，甚至还下降，其原因往往与长期CO2潴留，导致呼吸中枢或周围感受器敏感性和反应性减退有关。

4.对血液系统的影响　慢性缺O2刺激肾脏产生红细胞生成因子，再作用于肝脏生成的促细胞生成素原，转变为促红细胞生成素，刺激骨髓，引起继发性红细胞增多，代偿性地增加携氧量，但亦增加了血液黏稠度，加重右心室负荷。

5.对肝、肾的影响　呼吸衰竭时常可见肝功能异常如丙氨酸转氨酶升高，但多为功能性改变，随着缺O2改善可恢复正常。轻度动脉血氧分压降低和二氧化碳潴留时，肾血流量、肾小球滤过率、尿量和钠排出量减少。肾功能受到抑制程度与PaCO2减低程度相关。

6.对酸碱平衡和电解质的影响

（1）呼吸衰竭的酸碱失衡和电解质变化是复杂的，而且相互影响，但最基本的变化与缺O2和CO2潴留有关，在严重缺O2时，细胞有氧代谢降低，无氧酵解加强，供能减少。无氧酵解产生乳酸增多，从而引起代谢性酸中毒，同时，由于细胞能量不足，细胞离子泵功能受到损害，Na＋和H＋进入细胞内，细胞内K＋转移到组织间液或血液中，可造成细胞内酸中毒及高钾血症。

（2）慢性呼吸衰竭时，若CO2潴留缓慢发展，通过肾脏调节，可保持pH稳定，故虽有明显CO2潴留，pH还可正常或接近正常。此时，因血中HCO－3增加，则Cl－相应降低，产生低氯血症。如果有慢性呼吸衰竭急性加重或急性衰竭，CO2潴留与代谢性酸中毒往往同时存在，故pH常明显降低。

【临床表现】

除了原发病的症状和体征外，主要是由缺O2和CO2潴留引起的多器官功能紊乱。

1.呼吸困难　多数病人有呼吸困难，表现在频率、节律和幅度的改变。起初呼吸费力伴呼气延长，严重时发展为浅快呼吸、点头或提肩呼吸。并发CO2麻醉时出现呼吸减慢或潮式呼吸。中枢神经抑制性药物中毒，表现为潮式、间停或抽泣样呼吸。

2.发绀　是缺O2的典型表现，当动脉血氧饱和度低于90%时，可在血流量较大的口唇、甲床出现发绀，发绀常受红细胞增多、严重贫血等因素影响，故与缺O2的程度不一定完全平行。

3.精神神经症状　急性呼吸衰竭者较慢性者明显，典型表现为智力减退以及定向障碍。

CO2潴留表现为先兴奋后抑制的现象。起初表现为失眠、烦躁、躁动等，加重时出现神志淡漠、注意力不集中、定向力障碍、昏睡甚至昏迷等。也可出现腱反射减退或消失，锥体束征阳性等。

4.循环系统　一定程度缺氧对心血管有兴奋作用，心率加快，血压升高。缺O2严重时，心率减慢，血压下降，甚至休克，心律失常也较常见。CO2潴留可使皮肤周围血管扩张，有时肢端多温暖红润，掩盖循环衰竭现象，临床上须加注意。

5.其他　可见多脏器损害，如肝肾功能不全、消化道出血、DIC等的表现。

以上表现均可随缺O2和CO2潴留的纠正而缓解或消失。

【辅助检查】

主要是动脉血气分析。

1.动脉血氧分压（PaO2）　指物理溶解于血液中氧分子所产生的压力。反映缺氧的敏感指标，PaO2＜60mmHg作为呼吸衰竭的诊断指标。

2.动脉血氧饱和度（SaO2）　是单位血红蛋白的含氧百分数，正常值为97%。当PaO2＜60mmHg，血红蛋白氧离解曲线处于陡直段时，SaO2才反映出缺O2状态，故在抢救重症呼吸衰竭病人时，用脉搏血氧饱和度测定仪来帮助评价缺氧程度，调整吸氧浓度使病人SaO2达90%以上，以减少创伤性抽动脉血作血气分析，这对合理氧疗和考核疗效起积极作用。

3.动脉血二氧化碳分压（PaCO2）　指物理溶解在血液中的二氧化碳分子所产生的压力。正常值为35～45mmHg，＞50mmHg为通气不足，提示有呼吸性酸中毒，为呼吸衰竭诊断指标；＜35mmHg为通气过度，提示呼吸性碱中毒。肺泡与血流之间CO2可以毫无障碍地自由弥散，故PaCO2基本上可以反映肺泡气体PaCO2，肺泡气体PaCO2决定于肺的通气功能，因此，PaCO2可以作为肺的通气功能判断指标。

4.酸碱度　为血液中氢离子浓度的负对数值。正常范围为pH7.35～7.45，平均pH7.40。pH＜7.35为失代偿性酸中毒，pH＞7.45为失代偿性碱中毒，但不能说明是何种性质的酸碱中毒。临床症状与pH的偏移密切相关。

5.实际重碳酸盐（AB）　是在实际二氧化碳分压及血氧饱和度下人体血浆中所含的碳酸氢根（HCO－3）的含量。正常值为22～27mmol／L，HCO－3含量与PaCO2有关，随着PaCO2增加，血浆HCO－3含量增加。HCO－3为血浆碱之一，当体内固定酸过多时，可通过HCO－3缓冲而使pH保持稳定，而HCO－3含量则减少。所以AB受呼吸和代谢双重影响。

6.标准碳酸氢盐（SB）　指隔绝空气的全血标本，在38℃，PaCO2为40mmHg、血红蛋白100%氧合的条件下，所测的血浆中碳酸氢根（HCO－3）的含量，正常值为22～27mmol／L，平均24mmol／L，SB不受呼吸因素的影响，其数值的增减反映体内HCO－3储备量的多少，因而说明代谢因素的趋向和程度。代谢性酸中毒时SB下降；代谢性碱中毒时SB升高。AB＞SB时，表示有CO2潴留。

7.缓冲碱（BB）　指血液中具有缓冲作用的碱的总和（即具有缓冲作用的阴离子的总和），包括碳酸氢盐、磷酸盐、血浆蛋白质及血红蛋白等。全血缓冲碱正常值为45mmol／L。BB是反映机体对酸碱总的缓冲能力，代表机体碱的总储量，是一个非常全面的指标，但受血浆蛋白量，血红蛋白浓度及其他电解质的影响，因此，不是理想的指标，代谢性酸中毒时BB值减少，代谢性碱中毒时BB值增高。

8.碱过剩（BE）　指温度在38℃、PaCO2为40mmHg、血红蛋白100%氧合条件下，将血液滴定至pH7.40时所需要的酸碱量。是反映代谢性酸碱失衡的定量指标，BE正常值为（0±3）mmol／L，加碱量BE负值大，提示代谢性酸中毒，加酸量为BE正值，提示代谢性碱中毒。在纠正代谢性酸碱失衡时，它可作为估计用抗酸或抗碱药物剂量的参考。

【诊断】

根据病人有呼吸系统慢性疾病和其他导致呼吸功能障碍的病史，以及缺O2和（或）CO2潴留的临床表现，结合实验室检查，对呼吸衰竭的诊断一般不困难。动脉血气分析不但能确定呼吸衰竭的性质和程度，而且对指导治疗有重要意义。

【治疗】

慢性呼吸衰竭多有基础疾病，常因某些原因而急性加重。因此，慢性呼吸衰竭处理原则是尽快去除或控制引起呼吸衰竭的肺部或肺外的致病原因的同时，保持呼吸道通畅，积极改善和纠正缺O2、CO2潴留及代谢功能紊乱，防治并发症。具体措施视病人实际情况而定。

1.保证呼吸道通畅和人工气道的建立　相当数量慢性呼吸衰竭病人伴有不同程度的气道阻塞，而气道阻塞又是呼吸衰竭加重的重要环节，因此在氧疗和改善通气前，必须采取措施，保证呼吸道通畅。鼓励病人咳嗽，加强翻身、拍背和顺位排痰，或可用多孔导管通过口腔、咽喉部，将分泌物或胃内反流物吸出；痰黏稠不易咳出者，可用环甲膜穿刺保留塑料管注入生理盐水稀释分泌物促使排出；或给予支气管扩张药解除支气管痉挛，必要时可给予激素。还可用纤支镜将分泌物吸出。

若上述措施仍不能奏效时，可考虑建立人工气道。临床上常见的人工气道有经鼻或口气管插管和气管切开术后置入气管导管。人工气道建立后可方便吸引痰液，亦可行机械通气。

2.氧疗　氧疗是纠正缺氧的针对性措施，通过增加吸入氧浓度，从而提高肺泡内氧分压，增加氧弥散量，提高血氧饱和度，改善组织缺氧。合理的氧疗应还能减轻呼吸做功和降低缺氧性肺动脉高压，减轻右心负荷。

（1）缺氧伴有二氧化碳潴留（Ⅱ型呼吸衰竭）：氧疗原则是低浓度（一般为28%～30%）持续给氧。传统的观点认为，由于慢性CO2潴留，呼吸中枢对CO2的刺激已不敏感，呼吸主要靠低氧血症对主动脉体和颈动脉窦化学感受器刺激来维持，若吸入高浓度氧解除了缺O2对周围化学感受器的刺激，病人呼吸变浅慢使肺泡通气量下降，因而，PaCO2随之上升，加重病情。严重时可出现肺性脑病。此外，吸入高浓度的O2解除低氧性肺血管收缩，使肺内血流重新分布，有可能加重通气与血流比例失调，引起生理死腔与潮气量之比（VD／VT）的增加，从而使有效肺泡通气量减少，PaCO2进一步升高。另外，根据血红蛋白氧离解曲线的特征，严重缺O2时，PaO2与SaO2的关系处于氧离曲线的陡直段，PaO2值稍有上升，SaO2便有较多的增加，达到安全水平，但仍有缺O2，能刺激化学感受器，维持对通气刺激作用，通常调节吸入氧浓度使PaO2在60mmHg以上或SaO2在90%以上。合理的控制性吸氧通常不会引起明显的PaCO2增高。

（2）缺氧不伴有二氧化碳潴留（Ⅰ型呼吸衰竭）：该类型缺O2多因通气与血流比例失调或弥散障碍引起，一般气道阻塞轻，呼吸中枢兴奋性主要由CO2调节，迅速提高动脉血氧分压不致引起通气量减少和二氧化碳分压升高，因此，可适当给予较高浓度氧（35%～45%），以期尽快纠正低氧血症。

（3）氧疗方法：最常用的给氧方法是通过鼻导管或鼻塞吸氧，其吸氧浓度可粗略按公式计算即：吸入氧浓度（FiO2）＝21＋4×吸入氧流量（L／min），它受每分通气量、呼吸频率、每分通气量和呼吸比等因素影响，结果并非十分准确，仅供临床参考。对于慢性Ⅱ型呼吸衰竭病人，特别是伴有肺源性心脏病者，长期夜间氧疗（1～2L／min，每日10h以上）有利于降低肺动脉压，减轻右心衰竭，提高生活质量及5年存活率。

3.增加通气量，减少二氧化碳潴留　CO2潴留主要是由于肺泡通气不足引起的，只有增加肺泡通气量才能有效地排出CO2。目前临床上常通过使用呼吸兴奋药和机械通气来改善肺泡通气功能。

（1）呼吸兴奋药的应用：呼吸兴奋药通过刺激呼吸中枢或周围化学感受器，提高呼吸中枢兴奋性，增加肺泡通气量。由于增加通气量的同时，病人的氧耗量和CO2产生量亦成正相应地增加，因此对其临床疗效评价不一，长期存在争论。对于慢性阻塞性肺病或其他慢性肺部疾病（如肺结核、支气管扩张等）所致呼吸衰竭，因支气管肺病变中枢反应性低下或呼吸肌疲劳而引起低通气，此时应用呼吸兴奋药并不能真正地提高通气量。然而，对于有明显嗜睡状态者，该药有利于维持病人的清醒状态和自主咳痰等。若系神经传导系统和呼吸肌病变，以及肺炎、肺水肿和肺广泛间质纤维化的换气功能障碍者则呼吸兴奋药有弊无益，不宜应用。若系中枢抑制所致的低通气呼吸衰竭，使用呼吸兴奋药能有较好效果。临床常用的有尼可刹米、洛贝林、多沙普仑、都可喜等。在使用呼吸兴奋药的过程中，应密切观察神志、呼吸和动脉血气的变化，若PaCO2下降，说明有效，若经12h无效，则应停止使用呼吸兴奋药，考虑采用机械通气治疗。

（2）机械通气：机械通气的目的在于提供维持病人代谢所需要的肺泡通气；提供高浓度氧气以纠正低氧血症，改善组织缺O2；代替过度疲劳的呼吸肌完成呼吸作用，减轻心肺功能上和体力上的负担，缓解呼吸困难症状等。其治疗呼吸衰竭的疗效已被充分肯定。对于神志尚清，能配合的呼吸衰竭者，可采用无创伤性机械通气，如经鼻或口鼻面罩机械通气，病情危重、神志不清或有呼吸道大量分泌物者，应及时建立人工气道，如气管插管机械通气，须长期机械通气支持的病人，应考虑气管切开，长期留置气管机械通气治疗。目前常用的通气模式有控制／辅助通气（C／A）、呼吸末正压通气（PEEP）、间歇指令／同步间歇指令（IMV／SIMV）以及压力支持通气（PSV）等。应结合病人的具体情况，在机械通气的不同时期，选择不同的通气模式。

4.纠正酸碱失衡和电解质紊乱

（1）呼吸性酸中毒：是最常见的一种，由于肺泡通气不足，CO2潴留产生高碳酸血症，出现呼吸性酸中毒。因为慢性呼吸衰竭病人，CO2多缓慢升高，机体有时间通过血液缓冲对和肾脏调节，pH可维持在正常范围内。一旦超过代偿范围，pH降低，表现为失代偿性酸中毒，纠正呼吸性酸中毒的根本措施是改善通气量，一般不宜补碱。

（2）呼吸性酸中毒合并代谢性酸中毒：严重缺O2，机体细胞以无氧代谢为主，酸性代谢产物增多，肾脏H＋-Na＋交换和泌H＋功能障碍，酸性代谢产物排出受阻等综合因素导致在呼酸基础上发生代谢性酸中毒，此时，pH下降明显，多表现为失代偿性酸中毒，酸中毒使细胞内K＋外移，血K＋增加，HCO－3盐减少，血氯扩张性升高，Na＋向细胞内移动增加和肾脏排Na＋增加易造成低Na＋血症。治疗仍以改善通气，消除呼吸衰竭加重诱因为主，但若酸中毒严重（pH＜7.20），可考虑补碱如给予5%碳酸氢钠，补碱原则宁少勿多，密切注意动脉血气变化，调整用量。否则造成CO2潴留加重。

（3）呼吸性酸中毒合并代谢性碱中毒：常发生于慢性呼吸衰竭治疗过程中或以后，其病因大多属医源性，如过度机械通气，短时间内CO2骤然排出；利尿过猛或大量使用激素使排K＋、Cl－增加；碱性药物的应用；酸中毒纠正时，细胞内外K＋重新分布，产生低血K＋；呕吐所致低氯等。其防治措施首先是防止以上医源性因素，低K＋时补充氯化钾，纠正电解质紊乱。若pH升高，低氯明显，可给予盐酸精氨酸15～20g／d。

（4）呼吸性碱中毒：多见于呼吸衰竭治疗过程中，机械通气掌握不当，造成二氧化碳排出过多过快，或严重支气管痉挛，呼吸道阻塞突然解除，导致过度通气等。如果二氧化碳迅速排出，二氧化碳分压低于正常，此时肾脏又来不及代偿或因肾功能障碍HCO－3仍处于较高水平，此时须诊断为呼碱合并代碱。

近年来有提出了三重性酸碱失衡（TABD）的诊断，多见于多器官功能损害、多因素作用的肺心病呼吸衰竭病人，多因上述酸碱失衡处理不当造成，包括呼酸＋代碱＋代酸称呼酸型TABD和呼碱＋代碱＋代酸称呼碱型TABD。它的发生提示预后不良。

5.抗生素治疗　我国慢性呼吸衰竭急性加重的诱因80%以上为急性呼吸系统感染，即使非感染因素诱发者也很快会继发感染。因此，抗感染治疗亦是呼吸衰竭治疗的重要环节，抗生素的选择请参阅肺部感染有关章节。

6.其他治疗

（1）慢性呼吸衰竭急性加重期应尽量避免使用镇静药，因其可能抑制呼吸中枢，加重CO2潴留。必要时，应在严密观察下或做好人工通气准备前提下使用，可用小剂量地西泮，一旦出现呼吸抑制应给予人工通气。对呼吸中枢有明显抑制作用的药物如吗啡、哌替啶及巴比妥类药物应属禁忌。

（2）糖皮质激素能减轻支气管黏膜水肿，抑制腺体分泌，解除支气管痉挛，促进肺部炎症吸收，降低颅内压减轻脑水肿，以及改善慢性缺氧继发的肾上腺皮质功能不全，对肺性脑病尤为有利。但应注意其不良反应如加重感染或导致二重感染、消化道出血等。应避免其发生。

（3）对于严重缺O2和CO2潴留病人，应常规给予保护胃黏膜的药物，以预防上消化道出血，若大便隐血试验阳性，或者出现呕血、便血者，应按消化道出血积极治疗。

（4）许多病人由于消化道功能紊乱至营养摄入不足、呼吸功增加、发热等因素使消耗增多，往往表现营养不良、免疫功能低下、感染不易控制、呼吸肌疲劳。因此应尽可能为病人补充营养。

【思考题】

1.慢性呼吸衰竭的发病机制及临床表现有哪些？

2.慢性呼吸衰竭的处理原则有哪些？