呼吸衰竭的原因包括气道阻塞性病变、肺组织病变、胸廓与胸膜病变、神经肌肉病变；发病机制有通气功能障碍（包括限制性通气不足和阻塞性通气不足）和气体交换障碍（包括弥散障碍和通气/血流比例失调）。
一、呼吸衰竭的原因
（一）气道阻塞性病变
各种原因引起的气道狭窄或阻塞都可导致通气不足，肺泡通气减少，从而引发呼吸衰竭。例如，慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者，由于气道慢性炎症、黏液分泌增多、平滑肌痉挛等，导致气道狭窄，气流受限，长期可引起呼吸衰竭；重症哮喘发作时，气道痉挛、黏液栓形成等也可造成气道阻塞，引起严重的通气功能障碍。
（二）肺组织病变
1.肺部炎症：如肺炎，细菌、病毒等病原体感染肺组织，导致肺泡炎症、渗出，影响气体交换。例如，社区获得性肺炎或医院获得性肺炎，炎症累及大量肺泡，使肺泡换气功能受损，严重时可导致呼吸衰竭。
2.肺水肿：心源性肺水肿常见于左心衰竭，左心射血功能下降，肺静脉回流受阻，肺毛细血管压升高，液体渗出到肺泡和间质，影响气体交换；非心源性肺水肿如急性呼吸窘迫综合征（ARDS），多种因素（如严重感染、创伤、误吸等）导致肺毛细血管内皮和肺泡上皮损伤，血管通透性增加，引起肺水肿，进而影响气体交换。
3.肺间质纤维化：多种原因可引起肺间质纤维化，如特发性肺间质纤维化、结缔组织病相关的肺间质病变等。肺间质纤维化使肺顺应性降低，肺泡弹性减退，导致气体交换面积减少和弥散功能障碍，最终可发展为呼吸衰竭。
（三）胸廓与胸膜病变
1.胸廓畸形：严重的胸廓畸形，如严重脊柱侧凸，可影响胸廓的正常扩张和收缩，导致肺通气不足。例如，幼年时患佝偻病引起的胸廓畸形，随着年龄增长，可能逐渐出现呼吸功能受限，进而发展为呼吸衰竭。
2.胸膜病变：大量胸腔积液、气胸等可破坏胸腔的正常负压，使肺组织受压，肺扩张受限，通气量减少，同时也影响气体交换。例如，大量胸腔积液时，患侧肺被压缩，通气和换气功能均受到明显影响，可导致呼吸衰竭。
（四）神经肌肉病变
1.中枢神经系统疾病：如脑血管意外、颅脑外伤、脑炎、脑肿瘤等，可累及呼吸中枢，导致呼吸中枢调控呼吸的功能障碍，引起通气不足。例如，急性脑血管意外可能影响呼吸中枢的正常功能，使呼吸节律和深度异常，导致呼吸衰竭。
2.周围神经病变：如吉兰-巴雷综合征，可累及周围神经，导致呼吸肌麻痹，呼吸肌无力或瘫痪，使肺通气不足。该疾病多见于青壮年，可急性或亚急性起病，若累及呼吸肌，可迅速导致呼吸衰竭。
3.呼吸肌病变：如重症肌无力，是一种自身免疫性疾病，主要累及神经-肌肉接头处的乙酰胆碱受体，导致呼吸肌无力，尤其影响呼吸肌的收缩功能，进而引起通气功能障碍，严重时可发生呼吸衰竭。
二、呼吸衰竭的发病机制
（一）通气功能障碍
1.限制性通气不足
胸廓与胸膜病变导致的胸廓活动受限，如严重脊柱侧凸使胸廓变形，肺扩张受限制，肺的顺应性降低，吸气时肺泡的扩张受限，引起肺通气量减少。
肺组织病变如肺间质纤维化，肺组织弹性减退，也会使肺的顺应性降低，导致吸气时肺泡扩张困难，通气量不足。
神经肌肉病变时，呼吸中枢受抑制或呼吸肌本身病变导致呼吸肌无力，不能产生足够的吸气力量，使胸廓和肺的扩张受限，从而引起限制性通气不足。
2.阻塞性通气不足
气道阻塞性病变时，气道管径变小，气道阻力增加。根据泊肃叶定律，气道阻力与气道半径的4次方成反比，气道半径轻度减小即可导致气道阻力显著增加。例如，COPD患者气道存在慢性炎症、黏液高分泌、平滑肌痉挛等，使气道狭窄，气流受限，出现阻塞性通气不足。
（二）气体交换障碍
1.弥散障碍
肺泡膜面积减少：如肺实变、肺不张等，可使参与气体交换的肺泡膜面积减少。例如，大叶性肺炎时，病变肺组织实变，肺泡被炎性渗出物填充，有效气体交换面积减少。
肺泡膜厚度增加：如肺间质纤维化、肺水肿等，肺泡膜增厚，气体弥散速度减慢。例如，肺水肿时，肺泡间质水肿使肺泡膜厚度增加，影响气体的弥散。
2.通气/血流比例失调
通气/血流（V/Q）比值增大：见于肺栓塞等，肺动脉部分栓塞，血流减少，而通气正常，导致V/Q比值增大，无效腔样通气增加。例如，肺栓塞时，栓塞的血管区域血流减少甚至中断，而该区域的肺泡仍在通气，造成这部分气体不能进行有效的气体交换，相当于无效腔增加。
V/Q比值减小：见于气道阻塞，如慢性支气管炎急性发作时，气道阻塞导致通气不足，而血流未相应减少，使V/Q比值减小，出现功能性分流增加。例如，气道阻塞区域的肺泡通气减少，但血流仍正常，这部分血液未经充分氧合就回到左心，类似于动-静脉短路，导致低氧血症。
