在妊娠进程中,呼吸道会产生一系列的生理学改变来适应妊娠。呼吸系统的这些妊娠适应性改变首先是由于妊娠期内分泌变化而被动起始的,之后则是为了适应逐渐扩张的子宫,满足母体代谢和胎儿发育所需的耗氧量而进行变化。这些变化的结果就是降低孕妇到胎儿的二氧化碳分压(PCO 2 ),从而促进更有效的气体交换。
随着妊娠的进行,子宫体积逐渐变大,导致呼吸末腹压升高,横膈上移,挤压胸腔,引起胸腔形态改变。此外,孕酮会诱导韧带松弛导致底部肋骨外扩,也会引起胸腔体积变化。所以在妊娠期,孕妇胸围增大约8%,胸腔的左右径和前后径均增大约2cm,使胸腔上移,最终导致横膈上移约5cm。以上变化带来两个直接后果:①负性胸膜腔压力增加,导致小气道早期关闭,功能残气量(functional residual capacity,FRC)和补呼气量(expiratory reserve volume,ERV)降低;②胸部高度变小,但其他胸部尺寸增加,以保持肺总容量(total lung capacity,TLC)不变(Contreras et al.,1991)。
与心血管系统在妊娠过程中巨大的改变不同,呼吸系统的妊娠适应性改变十分有限,所以呼吸系统需要作出较大的功能性改变才能更好地保证妊娠进行。孕妇的耗氧量增加了30~50ml/min(Gazioglu et al.,1970),其中2/3 供应母体代谢需求(主要是肾脏),另外1/3满足胎儿发育需求。仰卧位时孕妇的PCO 2 通常比较低,因此适宜在坐位时检测血氧。因妊娠期碳水化合物和脂肪代谢增加,故耗氧量增加伴随着二氧化碳的产量也增加。
耗氧量增加与通气量增加(40%)和潮气量(基础量为200ml)的持续升高(总量达500~700ml)相关,但并不是由于呼吸频率加快引起的(孕产妇的呼吸频率始终维持在14~15次/min)。孕妇每分通气量增加约40%,同时潮气量也从7.5L/min增加到10.5L/min。母体的高通气量会增加动脉血氧分压(PO 2 ),同时降低动脉血二氧化碳分压(PCO 2 ),伴随血清碳酸氢盐浓度降至18~22mmol/L(表4-2-1)。因此,轻度呼吸性碱中毒在妊娠期间是正常的(动脉pH 7.44)。功能残气量[包括残气量和呼气储备容量(两者都下降)]减少约500ml,即与非妊娠时相比减少了20%,可以进一步增加肺泡通气。
表4-2-1 妊娠期呼吸功能正常值
注:PO 2 ,动脉血氧分压;PCO 2 ,动脉血二氧化碳分压。
肺活量为一次最大吸气后再尽最大能力所呼出的气体量。妊娠晚期的膈肌抬高导致功能残气量下降,但膈肌偏移,因此肺活量在整个妊娠期基本不变。妊娠早期由于潮气量增加,吸入储备量减少,但由于功能残气量降低,妊娠晚期会增加(图4-2-1)。 呼气流量峰值(peak expiratory flow,PEF)和第1秒用力呼气容积(forced expiratory volume in one second,FEV 1 )是间接评价气道阻力的两个指标,两者均不受妊娠影响,这可能是因为前列腺素(PGE和 PGF2α)和孕酮介导的支气管舒张和收缩叠加,以及总肺容量减少的结果,见图4-2-2。
图4-2-1 妊娠期呼吸功能的生理性变化
图4-2-2 妊娠对肺功能通气模式和气体交换的影响,包括生化(左)改变和机械(右)改变
妊娠期通气量增加的机制目前尚不明确。传统的观点认为妊娠期升高的孕酮促使通气,但是也有另一种假设认为是妊娠期升高的代谢率促使通气量增加(Bayliss et al.,1992)。孕酮可能降低通气阈值和/或增加呼吸中心对二氧化碳的敏感性,或独立地作为这两种机制的主要兴奋剂。除传统观点认为的孕酮因素外,可能还有很多其他因素(如炎症因子等)也参与通气量的改变,有待更多的研究探索。
妊娠期间呼吸阻力增加而呼吸驱动力下降。由于激素诱导气管支气管树平滑肌松弛,妊娠晚期肺和气道阻力总体趋于下降。妊娠期肺静态和动态顺应性,扩散能力和肺静态压力不变(Contreras et al.,1991)。单胎和双胎妊娠孕妇的呼吸功能无显著差异。
妊娠期高潮气量和不变的呼吸频率导致每分通气量从妊娠早期开始就显著增加约48%。这种通气模式会持续整个妊娠期。妊娠期间每分通气量/吸气时间比和口腔闭塞压力均增加,这分别提示通气和吸气驱动增加。妊娠期增加的每分通气量主要通过改善胸腔的位移实现(Contreras et al.,1991)。
妊娠期可能伴未缺氧的主观呼吸困难感。这种现象在妊娠晚期最为常见,但也可能发生在妊娠期的任何时间。一般来说,孕妇在休息时或谈话期间可能出现呼吸困难,但也有可能在轻度活动期间有所改善。
通常约70%的健康孕妇会在妊娠前3个月时开始出现呼吸困难的症状。这种早期发作的症状不是妊娠所致,可能的原因主要有:①对妊娠相关的过度通气感觉增强;②随着每分通气量增加,孕妇呼吸不适感增强;③以上两者的组合。
现已证明,妊娠引起的过度换气是化学反射驱动变化、酸碱平衡、代谢率和脑血流量之间相互作用的结果。因此,医护人员难以区分呼吸困难的生理和病理起因。
总之,在正常妊娠过程中,母体会随着耗氧量的增加而作出一系列相应的改变,并伴随潮气量的增加以减低PCO 2 。这一系列的变化是由妊娠期高水平的孕酮介导,并由减低的残气量所致。表4-2-2总结了妊娠过程中呼吸系统的一系列适应性改变。
除了生物化学和机械因素外,许多呼吸系统疾病对母体呼吸道和胎儿的生长发育,甚至从胎儿生后到儿童期、成年期的健康产生显著影响。妊娠相关的呼吸系统疾病有很多种,主要有哮喘、肺水肿、子痫前期、急性呼吸窘迫综合征、严重的限制性肺部疾病等。临床上控制孕产妇病情的诊疗方法也根据情况进行相应变化。
现以哮喘为例,简单介绍母体呼吸系统的妊娠适应性对妊娠结局的重要作用。3%~14%的孕妇伴哮喘。妊娠期伴哮喘的诊断标准一般比较直接,因为大部分患者在妊娠前就已经有哮喘。但是,也有一部分患者在妊娠前无哮喘史或患有不典型的哮喘。不论是成年人还是儿童,甚至是孕产妇,呼吸道病毒感染是导致哮喘加剧的主要原因。最近的研究显示,哮喘可能导致一系列不良妊娠结局:①低体重儿的发病率在患有中重度哮喘的孕妇中更高,并且在妊娠过程中孕妇本身的哮喘会加剧;②患有哮喘的孕妇,尤其是口服激素干预的孕妇更容易早产;③哮喘会导致新生儿先天畸形,容易发生唇裂或腭裂;④新生儿死亡的风险有所增加;⑤孕妇并发子痫前期的风险升高。目前用于临床控制哮喘的方法主要是妊娠早期给予高剂量可吸入糖皮质激素(inhaled corticosteroids,ICS)或长期给予β 2 受体激动剂联合给予低剂量ICS。就两种诊疗方法的安全性,目前尚无定论。
表4-2-2 妊娠正常呼吸生理变化
注:PO 2 ,动脉血氧分压;PCO 2 ,动脉血二氧化碳分压;Eq,当量。
妊娠相关的呼吸疾病种类较多,而且每一种疾病都或轻或重地对妊娠结局造成影响,甚至威胁到母亲及子代的健康。由于目前对呼吸系统生理性改变的观察研究还只停留在表象上,其中的机制尚不十分清楚,故导致临床上对妊娠相关呼吸疾病的治疗效果较差。所以,对妊娠过程中呼吸系统生理性改变的机制研究显得尤为重要。
(邵璇 王雁玲)