CPEは肺毛細血管静水圧の上昇により、肺間質および肺胞への液浸潤が起こることで発症する。 LA圧の上昇は、肺静脈圧と肺微小血管の圧力を上昇させ、肺水腫を引き起こす。
CPEのメカニズム
肺毛細血管血と肺胞ガスは、解剖学的に異なる3層からなる肺胞-毛細管膜によって分離されている。 (1) 毛細血管内皮；(2) 結合組織、線維芽細胞、およびマクロファージを含むことができる間質空間；および (3) 肺胞上皮。
体液交換は通常血管床と間質間で行われる。 肺水腫は、血管から間質への体液の純流量が増加したときに生じる。 肺胞と血管床の間の体液バランスはStarlingの関係によって決定される。 膜を通過する流体の正味流量は、以下の式を適用して決定される。
Q = K(Pcap – Pis) – l(Pcap – Pis),
ここでQは純流体ろ過、Kはろ過係数という定数、Pcapは毛細管静水圧で毛細管から流体を押し出す傾向がある、Pisは間質液の静水圧で毛細管の中に流体を押し出す傾向がある。 lは反射係数で、毛細血管の壁がタンパク質のろ過を防ぐ効果を示す。第2のPcapは血漿のコロイド浸透圧で、流体を毛細血管に引き込む傾向があり、第2のPisは間質液のコロイド浸透圧で、流体を毛細血管から引き離す。
体液の純濾過は、Starling方程式の異なるパラメータを変更することで増加する可能性がある。 CPEは主にLA流出障害またはLV機能障害に続発する。 肺毛細管圧の上昇により肺水腫が二次的に発生するためには、肺毛細管圧が血漿コロイド浸透圧より高いレベルまで上昇する必要がある。 肺毛細血管圧は通常8～12mmHg、コロイド浸透圧は28mmHgである。 肺毛細血管楔入圧（PCWP）の高さは、測定が行われたときに毛細血管圧が正常に戻っている場合があるため、確立したCPEでは必ずしも明らかではないかもしれない。 肺動脈毛細血管圧が急性に上昇すると（つまり>18mmHgまで）、肺の間質への液体のろ過が増加するが、リンパ液の除去はそれに対応して増加することはない。 一方、慢性的にLA圧が上昇している場合、リンパ液の除去速度は200mL/hと高くなり、肺を肺水腫から保護することができる。
ステージ
CPEにおける体液蓄積の進行は、生理学的に3つの異なるステージとして識別できる。
ステージ1
ステージ1において、LA圧上昇は小さな肺血管の拡張と開口を引き起こす。 この段階では、血液ガス交換は悪化せず、あるいはわずかに改善することもある。
ステージ2
ステージ2では、液体とコロイドが肺毛細管から肺間質へ移行するが、最初のリンパ流出の増加で液体は効率よく排出される。 しかし、液体や溶質の濾過が続くと、リンパ液の排出能力を超えてしまう。 この場合、液体は最初に比較的コンプライアントな間質区画に集まるが、これは一般に大血管の血管周囲組織であり、特に従属帯に多い。
間質への液体の蓄積は小気道を損ない、軽い低酸素血症を引き起こすかもしれない。 この段階での低酸素血症は、頻呼吸を刺激するほどの大きさであることはほとんどない。 この段階での頻呼吸は、主に肺胞近くにある無髄神経終末である肺動脈血管（Jタイプ）受容体の刺激によるものである。 J型受容体は呼吸と心拍数を調節する反射に関与する。
第3期
第3期では、液体ろ過が増加し続けて、緩い間質性空間の充填が起こると、比較的柔軟でない間質性空間内に液体が蓄積される。 間質腔は最大500mLの液体を含むことができる。 さらに蓄積すると、液体は肺胞上皮を越えて肺胞に入り、肺胞浸潤に至る。 この段階では、ガス交換の異常が顕著になり、生命維持能力などの呼吸量が大幅に低下し、低酸素血症が重症化する。
CPEとして現れる心疾患
心房流出障害
これは僧帽弁狭窄によるもの、まれに心房筋腫、人工弁の血栓症、左心房内の先天的膜（例えば三心室）等であることがある。 僧帽弁狭窄症は通常、リウマチ熱の結果として起こり、その後、徐々に肺水腫を引き起こすことがあります。 急性CPEでは僧帽弁狭窄症に他の原因が伴うことが多い；例えば、不整脈（例えば、心房細動）の頻脈や発熱によるLV充填の減少である。
LV 収縮機能不全
CPE の一般的原因の収縮機能不全とは、心臓の出力を減少する心筋収縮力の低下と定義されている。 心拍出量の低下は、レニン-アンジオテンシン-アルドステロン系を活性化することにより、交感神経活動を刺激し、血液量を膨張させ、LV充填時間の減少および毛細血管静水圧の増加により悪化を引き起こす。
慢性LV不全は通常うっ血性心不全（CHF）または心筋症により起こるものである。 急性増悪の原因としては、以下のようなものがある。
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急性心筋梗塞（MI）または虚血
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食事制限（例：食塩制限）の患者の非遵守
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投薬（例：薬物の使用）の患者の非遵守
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重度の貧血
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敗血症
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甲状腺中毒症
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心筋炎
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心筋毒素（eg． アルコール、コカイン、化学療法剤（ドキソルビシン、トラスツズマブなど）
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慢性弁膜症、大動脈弁狭窄症、大動脈弁閉鎖不全症。 および僧帽弁閉鎖不全症
LV拡張機能障害
虚血および梗塞は収縮機能障害に加えLV拡張機能障害を引き起こす場合があります。 同様のメカニズムで、心筋梗塞は収縮期または拡張期機能障害を引き起こす。
拡張期機能障害はLV拡張期膨張率（コンプライアンス）の減少を知らせている。 このコンプライアンスの減少のため、同じようなストローク量を達成するために拡張期圧を高くすることが必要となる。 LV収縮力が正常であるにもかかわらず、心拍出量の減少が拡張末期圧の上昇と相まって静水性肺水腫を引き起こす。 拡張期異常はまた、収縮性心膜炎およびタンポナーデによって引き起こされることがある。
不整脈
新たに発症した急速な心房細動および心室頻拍は、CPEの原因となることがある。
LV hypertrophy and cardiomyopathies
これらはLV硬化と拡張末期圧を増加させ、毛細管静水圧の増加により肺水腫を引き起こす。
LV volume overload
LVボリュームオーバーは心臓または非循環器疾患の多様性で発生します。 心疾患は心室中隔破裂、急性または慢性の大動脈弁閉鎖不全、急性または慢性の僧帽弁閉鎖不全症である。 心内膜炎、大動脈解離、外傷性破裂、先天性弁柵の破裂、および医原性原因は、肺水腫につながる可能性のある急性大動脈弁閉鎖不全症の最も重要な病因である。
心室中隔破裂、大動脈閉鎖不全、僧帽弁閉鎖不全はLV拡張末期圧およびLA圧を上昇させ、肺水腫に導く。 大動脈弁狭窄症などによるLV流出障害は、拡張末期充填圧の上昇、LA圧の上昇、肺毛細血管圧の上昇をもたらす。
LV収縮機能障害に伴い、多少のナトリウム貯留が起こることがある。 しかし、原発性腎障害などの特定の条件では、ナトリウム貯留と体積過多が主な役割を果たすことがある。 CPEは血液透析依存性腎不全の患者において、しばしば食事制限の非遵守や血液透析セッションの非遵守の結果として起こりうる。
心筋梗塞
心筋梗塞の機械的合併症として、心室中隔または乳頭筋の破断が挙げられる。 これらの機械的合併症は急性期に体積負荷を大幅に増加させるため、肺水腫を引き起こす可能性がある。
LV outflow obstruction
大動脈弁の急性閉塞は肺水腫を引き起こすことがある。 しかし、先天性疾患、石灰化、人工弁機能不全、またはリウマチ性疾患による大動脈弁狭窄症は通常慢性経過をたどり、心臓の血行力学的適応と関連している。 この適応には同心円状のLV肥大が含まれることがあり、それ自体がLV拡張機能障害によって肺水腫を引き起こすことがある。 肥大型心筋症は動的なLV流出閉塞の原因である。
全身血圧の上昇は左心室のポンプ機能に対する全身抵抗を増加させるので、LV流出閉塞の病因と考えることができる。