[病因]
慢性呼吸衰竭常為支氣管-肺疾患所引起，如慢性阻塞性肺病、重癥肺結(jié)核、肺間質(zhì)性纖維化、塵肺等。胸廓病變和胸部手術(shù)、外傷、廣泛胸膜增厚、胸廓畸形亦可導(dǎo)致慢性呼吸衰竭。
[發(fā)病機(jī)制和病理生理]
一、缺O(jiān)2和CO2潴留的發(fā)生機(jī)制
�。ㄒ�)通氣不足 在靜息呼吸空氣時(shí)，總肺泡通氣量約為4L/min，才能維持正常的肺泡氧和二氧化碳分壓。肺泡通氣量減少，肺泡氧分壓下降，二氧化碳分壓上升。呼吸空氣條件下（吸入氧濃度為20.93%,二氧化碳接近零)，肺泡氧和二氧化碳分壓與肺泡通氣量的關(guān)系見(jiàn)圖2-6-1。
圖 2-6-1肺泡氧和二氧化碳分壓與肺泡通氣量的關(guān)系
�。ǘ�)通氣／血流比例失調(diào) 肺泡的通氣與灌注周圍毛細(xì)血管血流的比例必須協(xié)調(diào)，才能保證有效的氣體交換。正常每分鐘肺泡通氣量（VA)4L，肺毛細(xì)血管血流量（Q)5L，兩者之比為0.8。如肺泡通氣量在比率上大于血流量（＞0.8)。則形成生理死腔增加，即為無(wú)效腔效應(yīng)；肺泡通氣量在比率上小于血流量（＜0.8),使肺動(dòng)脈的混合靜脈血未經(jīng)充分氧合進(jìn)入肺靜脈 ，則形成 動(dòng)靜脈樣分流（圖2-6-2)。通氣／血流比例失調(diào)，產(chǎn)生缺O(jiān)2，而無(wú)CO2潴留。此因混合靜脈血與動(dòng)脈血的氧分壓差要比CO2分壓差大得多，前者為7.98kPa，而后者僅0.79kPa，相差10倍。故可藉健全的肺泡過(guò)度通氣，排出較多的CO2，以代償通氣不足肺泡潴留的CO2，甚至可排出更多的CO2，發(fā)生呼吸性堿中毒。由于血紅蛋白氧離解曲線的特性，正常肺泡毛細(xì)血管血氧飽和度已處于平坦段，即使增加通氣量，吸空氣時(shí)，肺泡氧分壓雖有所增加，但血氧飽和度上升甚少，因此藉健全的通氣過(guò)度的肺泡不能代償通氣不足的肺泡所致的攝氧不足，因而發(fā)生缺O(jiān)2。
通氣＞血流 正常 血流＞通氣
（死腔效應(yīng))（有效換氣)（靜動(dòng)脈分流效應(yīng))
圖2-6-2 通氣／血流比例對(duì)氣體交換的影響
�。ㄈ�)肺動(dòng)-靜脈樣分流 由于肺部病變?nèi)绶闻菸荨?a class="channel_keylink" href="/tcm/2009/20090113023102_77291.shtml" target="_blank">肺不張、肺水腫和肺炎實(shí)變均可引起肺動(dòng)脈樣分流增加，使靜脈血沒(méi)有接觸肺泡氣進(jìn)行氣體交換的機(jī)會(huì)。因此，提高吸氧濃度并不能提高動(dòng)脈血氧分壓。分流量越大，吸氧后提高動(dòng)脈血的氧分壓效果越差，如分流量超過(guò)30%以上，吸氧對(duì)氧分壓的影響有限。醫(yī)學(xué)全在線網(wǎng)站www.med126.com
�。ㄋ�)彌散障礙 氧彌散能力僅為二氧化碳的1／20，故在彌散障礙時(shí)，產(chǎn)生單純?nèi)毖酢?/P>
（五)氧耗量 氧耗量增加是加重缺O(jiān)2的原因之一，發(fā)熱、寒戰(zhàn)、呼吸困難和抽搐均將增加氧耗量。寒戰(zhàn)耗氧量可達(dá)500ml/min，嚴(yán)重哮喘，隨著呼吸功的增加，氧耗量可為正常的十幾倍。氧耗量增加，肺泡氧分壓下降，正常人藉助增加通氣量以防止缺氧。圖2-6-3表示呼吸空氣時(shí)，氧耗量的變化對(duì)肺泡氧分壓和肺泡通氣量關(guān)系的影響。圖中各條曲線與虛線相交之點(diǎn)為不同氧耗量時(shí)，維持正常肺泡氧分壓所需的肺泡通氣量，隨著氧耗量的增加，亦相應(yīng)明顯增加，每分鐘氧耗量分別為200ml、400ml、800ml時(shí)，肺泡通氣量分別達(dá)3L、6L、12l 。從圖中每條曲線前段陡直，后段平坦的特點(diǎn)亦能看出，氧耗量增加的通氣功能障礙的患者，肺泡氧分壓不能提高，缺氧亦難緩解。
圖2-6-3 不同氧耗量時(shí)肺泡通氣量與肺泡氧分壓的關(guān)系
（曲線旁數(shù)字表示氧耗量ml/min)
二、缺O(jiān)2、CO2潴留對(duì)機(jī)體的影響
�。ㄒ�)對(duì)中樞神經(jīng)的影響 腦組織耗氧量約占全身耗量的1/5－1/4。中樞皮質(zhì)神經(jīng)原細(xì)胞對(duì)缺氧最為敏感，缺O(jiān)2的程度和發(fā)生的急緩對(duì)中樞神經(jīng)產(chǎn)次價(jià)高生不同的影響。如突然中斷供O2，改吸純氮20秒鐘可出現(xiàn)深昏迷和全身抽搐。逐漸降低吸O2的濃度，癥狀出現(xiàn)緩慢，輕度缺O(jiān)2可引起注意力不集中、智力減退、定向障礙；隨缺O(jiān)2加重，動(dòng)脈血氧分壓(PaO2)低于6.66kPa 可致煩躁不安、神志恍惚、譫妄；低于3.99kPa時(shí)，會(huì)使神志喪失，乃至昏迷；低于2.66kPa則會(huì)發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的腦細(xì)胞損傷。
CO2潴留使腦脊液氫離子濃度增加，影響腦細(xì)胞代謝，降低腦細(xì)胞興奮性，抑制皮質(zhì)活動(dòng)；隨著CO2的增加，對(duì)皮質(zhì)下層刺激加強(qiáng)，引起皮質(zhì)興奮；若CO2繼續(xù)升高，皮質(zhì)下層受抑制，使中樞神經(jīng)處于麻醉狀態(tài)。在出現(xiàn)麻醉前的患者，往往有失眠、精神興奮、煩躁不安的先兆興奮癥狀。
缺O(jiān)2和CO2潴留均會(huì)使腦血管擴(kuò)張，血流阻力減小，血流量增加以代償之。嚴(yán)重缺O(jiān)2會(huì)發(fā)生腦細(xì)胞內(nèi)水腫，血管通透性增加，引起腦間質(zhì)水腫，導(dǎo)致顱內(nèi)壓增高，擠壓腦組織，壓迫血管，進(jìn)而加重腦組織缺O(jiān)2，形成惡性循環(huán)。
�。ǘ�)對(duì)心臟、循環(huán)的影響 缺O(jiān)2可刺激心臟，使心率加快和心搏量增加，血壓上升。冠狀動(dòng)脈血流量在缺O(jiān)2時(shí)明顯增加，心臟的血流量遠(yuǎn)超過(guò)腦和其他臟器。心肌對(duì)缺O(jiān)2十分敏感，早期輕度缺O(jiān)2即在心電圖上顯示出現(xiàn)，急性嚴(yán)重缺O(jiān)2可導(dǎo)致心室顫動(dòng)或心臟驟停。缺O(jiān)2和CO2潴留均能引起肺動(dòng)脈小血管收縮而增加肺循環(huán)阻力，導(dǎo)致肺動(dòng)脈高壓和增加右心負(fù)擔(dān)。
吸入氣中CO2濃度增加，可使心率加快，心搏量增加，使腦、冠狀血管舒張，皮下淺表毛細(xì)血管和靜脈擴(kuò)張，而使脾和肌肉的血管收縮，再加心搏量增加，故血壓仍升高。
（三)對(duì)呼吸影響 缺O(jiān)2對(duì)呼吸的影響遠(yuǎn)較CO2潴留的影響為小。缺O(jiān)2主要通過(guò)頸動(dòng)脈竇和主動(dòng)脈體化學(xué)感受器的反射作用刺激通氣，如缺O(jiān)2程度緩慢加重，這種反射遲鈍。
CO2是強(qiáng)有力的呼吸中樞興奮劑，吸入CO2濃度增加，通氣量成倍增加，急性CO2潴留出現(xiàn)深大快速的呼吸；但當(dāng)吸入超過(guò)12％CO2濃度時(shí)，通氣量不再增加，呼吸中樞處于被抑制狀態(tài)。而慢性高碳酸血癥，并無(wú)通氣量相應(yīng)增加，反而有所下降，這與呼吸中樞反應(yīng)性遲鈍、通過(guò)腎臟對(duì)碳酸氫鹽再吸收和H＋排出，使血pH值無(wú)明顯下降，還與患者氣阻力增加、肺組織損害嚴(yán)重，胸廓運(yùn)動(dòng)的通氣功能減退有關(guān)。
�。ㄋ�)對(duì)肝、腎和造血系統(tǒng)的影響 缺O(jiān)2可直接或間接損害肝使谷丙轉(zhuǎn)氨酶上升，但隨著缺O(jiān)2的糾正，肝功能逐漸恢復(fù)正常。
動(dòng)脈血氧降低時(shí)，腎血流量、腎小球?yàn)V過(guò)量、尿排出量和鈉的排出量均有增加；但當(dāng)PaO2＜5.3kPa時(shí)，腎血流量減少，腎功能受到抑制。
組織低氧分壓可增加紅細(xì)胞生成素促使紅細(xì)胞增生。腎臟和肝臟產(chǎn)生一種酶，將血液中非活性紅細(xì)胞生成素的前身物質(zhì)激活成生成素，刺激骨髓引起繼發(fā)性紅細(xì)胞增多。有利于增加血液攜氧量，但亦增加血液粘稠度，加重肺循環(huán)和右心負(fù)擔(dān)。
輕度CO2潴留會(huì)擴(kuò)張腎血管，增加腎血流量，尿量增加；當(dāng)PaCO2超過(guò)8.64kPa，血pH明顯下降，則腎血管痙攣，血流減少，HCO3－和Na＋再吸收增加，尿量減少。
�。ㄎ�)對(duì)酸堿平衡和電解質(zhì)的影響 嚴(yán)重缺O(jiān)2可抑制細(xì)胞能量代射的中間過(guò)程，如三羧酸循環(huán)、氧化磷酸化作用和有關(guān)酶的活動(dòng)。這不但降低產(chǎn)生能量效率，還因產(chǎn)生乳酸和無(wú)機(jī)磷引起代謝性酸中毒。由于能量不足，體內(nèi)離子轉(zhuǎn)運(yùn)的鈉泵遭損害，使細(xì)胞內(nèi)鉀離子轉(zhuǎn)移至血液，而Na＋和H＋進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，造成細(xì)胞內(nèi)酸中毒和高鉀血癥。代謝性酸中毒產(chǎn)生的固定酸與緩沖系統(tǒng)中碳酸氫鹽起作用，產(chǎn)生碳酸，使組織二氧化碳分壓增高。
PH值取決于碳酸氫鹽與碳酸的比值，前者靠腎臟調(diào)節(jié)（1－3天)，而碳酸調(diào)節(jié)靠肺（數(shù)小時(shí))。健康人每天由肺排出碳酸達(dá)15000mmol之多，故急性呼衰CO2潴留對(duì)pH影響十分迅速，往往與代謝性酸中毒同時(shí)存在時(shí)，因嚴(yán)重酸中毒引起血壓下降，心律失常，乃至心臟停搏。而慢性呼衰因CO2潴留發(fā)展緩慢，腎減少碳酸氫排出，不致使pH明顯降低。因血中主要陰離子HCO3－和CI－之和為一常數(shù)，當(dāng)HCO3－增加，則CI－相應(yīng)降低，產(chǎn)生低氯血癥。
