心肺功能不全或衰竭是肺癌手术后常见的并发症，是手术后死亡的重要原因。主要是由于肺组织切除后对肺储备的直接消减，影响了心肺负荷以及术后早期伤口的疼痛、胸腔积液、呼吸道分泌物阻塞和炎症都使得心肺负担额外加重，从而造成心肺功能不全或者衰竭。这个时候患者可出现呼吸困难、呼吸浅而急促、紫绀、脉速、休克等症状。
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肺癌手术后还可能出现张力性气胸、纵膈移位、反常呼吸运动，这主要是由于支气管残端缝线脱落或肺切除断面缝合不善，造成大量漏气而引起气胸。病人可出现胸闷及呼吸困难。大量气胸或血胸可造成纵膈移位（全肺切除后更容易造成纵膈移位）。三根以上的肋骨切除后，常常会出现反常的呼吸运动，即吸气时软化区的胸壁内陷，而不随同其余胸廓向外扩展，呼气时则反之。
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急性肺水肿是肺切除后严重的并发症。由于部分肺组织被切除，术后肺膨胀不全，减少了肺泡-毛细血管的有效容量。特别是全肺切除后，心脏衰竭、输液过多、输液速度过快，都容易出现循环超负荷，导致并发急性肺水肿。这时患者会出现呼吸困难、紫绀、心动过度、可泡沫痰等。
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由于胸部切口较大，胸腔内黏连，大量的毛细血管充血，再加上手术位置接近心脏及大血管和胸腔负压均可造成术后胸腔内渗血较多。患者会出现面色苍白、血压下降、脉速等休克症状，同时胸腔引流量增多，色深或鲜红。