http://172.16.2.78/cartoon/book_file/1551/398411551/398412097/20140822153548/images/128/Image0.jpg

（1）弥散障碍（diffusion impairment）肺泡气与肺泡毛细血管中血液之间进行气体交换是一个物理弥散过程。气体弥散速度与肺泡膜两侧气体分压差、肺泡膜的面积与厚度以及气体的相对分子质量和溶解度有关。弥散障碍主要是由于肺泡膜弥散面积减少或肺泡膜厚度增加而引起的气体（主要是氧）交换障碍。

1）肺泡膜面积减少：正常成人肺泡膜总面积约80 m2，静息时参与换气的面积仅为35～40 m2，运动时参与换气的面积增大。因此，只有当肺泡膜面积减少一半以上时，才会发生换气功能障碍。常见于肺实变、肺不张、肺叶切除、肺气肿等。

2）肺泡膜厚度增加：肺泡与毛细血管之间的气体交换是通过肺泡膜来实现的。肺泡膜由6层结构组成，即毛细血管内皮层、基膜层、胶原纤维和弹力纤维交织成网的间隙、肺泡上皮层、液体分子层和表面活性物质层，但其平均厚度不到1μm，故正常时气体交换很快。当肺水肿、肺纤维化、肺透明膜形成时，弥散距离增宽使弥散速度减慢。

肺泡膜面积减少或增厚的患者在静息状态下一般不出现血气异常，虽然弥散速度减慢，但仍可在正常的接触时间（0.75秒）内达到血液氧分压与肺泡气氧分压的平衡，而不至于发生血气的异常。只在体力负荷增加等使心排血量增加和肺血流加快、血液和肺泡接触时间过短的情况下，才会出现明显的气体弥散障碍而发生低氧血症。由于CO2弥散速度比O2快，因而血液中的CO2能较快地弥散入肺泡，只要患者肺泡通气量正常，就可保持PaCO2与肺泡气二氧化碳分压正常。所以，单纯的弥散障碍引起的血气变化特点是PaO2降低，即只有低氧血症而无高碳酸血症。如果存在代偿性通气过度，CO2排出过多反而降低。

（2）肺泡通气与血流比值失调（ventilation-perfusion imbalance）要实现气体交换，除了与肺泡膜的面积、通透性有关外，还必须有足量的肺泡通气和充足的肺毛细血管血流，且二者要有恰当的比值。正常成人在静息状态下，肺泡通气量（V A）约为4 L/min，肺血流量（Q）约为5 L/min，二者比值（V A/Q）约为0.8（见图15-2A）。某些肺疾病导致肺病变程度与分布不均匀，使肺内各部分V A/Q严重失调，有以下两种类型。

1）部分肺泡通气不足：如气道阻塞、肺实变、肺水肿、肺纤维化等，使部分肺泡通气减少甚至失去通气功能，而血流未相应减少，有时还可因炎性充血使血流增多（如大叶性肺炎早期），V A/Q降低。此时，流经通气不足肺泡的静脉血未能充分氧合而掺杂到动脉血内，这种情况类似动—静脉短路，故称功能性分流（functional shunt），又称静脉血掺杂（venous admixture），结果PaO2降低（见图15-2C）。

2）部分肺泡血流不足：如肺动脉栓塞、肺血管收缩、肺气肿、DIC等使部分肺泡血流减少而通气基本正常，引起V A/Q增高。此时该部分肺泡通气不能被充分利用，形成无效腔样通气（dead space like ventilation），结果PaO2降低（见图15-2D）。

http://172.16.2.78/cartoon/book_file/1551/398411551/398412097/20140822153548/images/128/Image1.jpg

A.正常；B.解剖分流；C.功能分流；D.无效腔样通气

无论是功能性分流，还是无效腔样通气，均可导致PaO2降低，而PaCO2可正常、降低或升高，这取决于PaO2降低时反射性地引起肺组织代偿通气的程度。如果代偿性通气很强，CO2排出过多，PaCO2可低于正常；如果肺组织病变广泛，代偿不足，则会因气体交换障碍而致PaCO2升高。

（3）解剖分流增加 生理情况下，肺内存在解剖分流，即有少量的静脉血可以不经过肺泡而通过肺动—静脉吻合支、支气管静脉与肺静脉之间的交通支直接流入肺静脉。正常情况下，这部分解剖分流的血液仅占心排血量的2%～3%，不会对PaO2产生影响。严重创伤、休克时，可因肺微循环栓塞和肺小动脉收缩，使肺循环阻力升高，引起肺内动—静脉短路开放，解剖分流增加，导致PaO2明显下降（图15-2B）。

肺严重病变（如肺不张和肺实变等）时，部分肺泡的通气完全停止，但仍有血液流经病变肺泡，而又未经氧合便掺入动脉血，类似解剖分流。有人把这种完全未经气体交换的血液分流和解剖分流称为真性分流（true shunt）。真性分流时，吸入纯O2并不能明显提高PaO2。而功能性分流时，吸入纯O2可提高PaO2，使低氧血症得到明显改善，用这种方法可鉴定功能性分流和真性分流。

必须指出，单纯通气障碍或换气障碍所致呼吸衰竭较少见，往往是多种因素同时存在或相继发生作用。如慢性阻塞性肺气肿所致的呼吸衰竭，虽然阻塞性通气功能障碍是重要因素，但肺泡弥散面积减少，肺泡壁毛细血管床减少等亦使换气功能障碍。因此，对不同疾病引起呼吸衰竭的机制必须进行具体分析。

急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome, ARDS）是由急性肺损伤（肺泡毛细血管膜损伤）引起的一种急性呼吸衰竭。

引起急性肺损伤的常见原因有休克、大面积烧伤、败血症、吸入毒气、输液过量、体外循环以及氧中毒等。不同病因引起肺损伤的机制不尽相同，有些致病因子可直接作用于肺泡膜引起肺损伤；有的则主要通过激活中性粒细胞和血小板间接引起肺损伤。大量中性粒细胞在趋化因子（TNF-α、IL-8、C5a、LTB4、TXA2、PAF、FDP等）作用下聚集于肺、黏附于肺泡毛细血管内皮，释放氧自由基、蛋白酶和炎症介质等，导致肺泡—毛细血管膜损伤，通透性增高及微血栓形成。急性肺损伤进一步发展，可导致呼吸衰竭，其机制见下图（见图15-3）。

http://172.16.2.78/cartoon/book_file/1551/398411551/398412097/20140822153548/images/128/Image2.jpg

慢性阻塞性肺疾病是指由慢性支气管炎和肺气肿引起的慢性气道阻塞，简称“慢阻肺”，其共同特征是管径小于2 mm的小气道阻塞和阻力增高。COPD是引起慢性呼吸衰竭的最常见原因，其引起呼吸衰竭机制见下图（图15-4）。

http://172.16.2.78/cartoon/book_file/1551/398411551/398412097/20140822153548/images/128/Image3.jpg