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肺泡过度膨胀和肺泡塌陷哪个损伤更严重?
  东南大学附属中大医院的黄英姿教授在2017 年中华医学会第11 次全国重症医学大会的讲课中,用直接和间接证据共同说明了,与肺泡塌陷比起来,肺泡过度膨胀的损伤更严重这一观点。


  在一项于2014年发表在《Current opinion in critical care》的题为“The acute respiratory distress syndrome: incidenceand mortality, has it changed? ”的文章中,作者对急性呼吸窘迫综合征(ARDS)患者的发病率和结局进行分析。该作者依据美国和欧洲共识定义的ARDS诊断标准,重点关注自2000年以来发表的、关于ARDS人群发病率的流行病学研究,并对观察性和随机对照研究所报道的ARDS患者数据进行了回顾分析。分析结果表明,虽然近50年来,ARDS的病死率已呈现显著下降的趋势,但目前ARDS成人患者的死亡率仍高于40%。据此,黄英姿教授提出,对于ARDS这一常见的临床综合征,病死率显著下降是谁的功劳,对于仍然存在的ARDS 40%的病死率,我们还能做什么?


  依据指南中关于ARDS预防和治疗的反思,联系ARDS的定义和病理生理学变化,我们可以应用低气道平台压来控制肺损伤的发生。在临床实践中,我们可以把潮气量限制在6ml/kg或更低,以此减少肺损伤的发生,其他还有什么医疗措施吗?




肺损伤定义的提出



  肺损伤的定义早已被提出。1970年,已有学者提出,我们需要在临床实践中规避气压伤,即气道压力不能特别高,从而便有了气道峰压和气道平台压的定义。80年代,相关学者提出,潮气量应低于12~15ml/kg,从而避免肺损伤的发生。2000年左右, 有学者提出, 潮气量数值, 尤其是呼气末正压通气(PEEP)值设定得不合适,患者便会出现肺泡萎陷伤。


  早在1970年,就有国外学者提出了应力的概念,即如果患者的气道压力超过4倍平台压,此时会产生明显的剪切力或明显的应力。到了2000年,相关研究,特别是基础研究表明,比较高的PEEP值,可能能减轻一部分发生中重度ARDS患者的肺的炎症介质释放。后续多项研究同样表明,高PEEP值可以减轻肺部的炎症反应。


  多年来,我们的一些想法和观念一直在改变。PEEP值设定也好、肺复张也好,甚至于高频震荡通气、特殊通气方式等治疗措施的应用,均未能使肺损伤患者的临床预后和结局得到改善,这又是为什么呢?我们带着问题来看两个病例。




病例资料1



  患者,男,26岁


  主诉:高热、咳嗽、咳痰4天,加重伴呼吸困难1天


  既往体健


  查体:神情、口唇紫绀,双肺底呼吸音低、湿啰音


  生命体征:呼吸44次/分,心率150次/分


  实验室检查:pH7.52;氧合指数75;动脉血二氧化碳分压(PaCO2)22;WBC 2.1×109;H7N9 +


  病程第4天胸片示:两肺斑片状浸润;CT示:肺尖部透亮,下肺大面积塌陷


  问题:对于这种患者,如何进行机械通气?




病例资料2



  患者,男,47岁


  主诉:发热5天伴呼吸困难3天,无创机械通气(NIV)治疗5天


  查体:两肺斑片状浸润,非常严重的纵膈气肿,气压伤


  患者先行NIV,后改为有创通气,但是患者皮下气肿及气压伤明显,大量肺泡尤其是下肺呈塌陷状态


  问题:在这种情况下,我们应该让患者的肺泡全部打开,还是不应该行过度通气使得气压伤进一步发生呢?




问题:过度膨胀和肺泡塌陷,哪个损伤更严重?



  基于以上两个病例通气方式的思考,必须回答同一个问题——肺泡过度膨胀和肺泡塌陷,哪个损伤更严重?不可否认的是,肺泡过度膨胀和肺泡塌陷都是有害的情况,都会对肺组织造成损伤。但是,有相当多的间接及直接证据均表明,肺泡过度膨胀造成的损伤比肺泡塌陷造成的损伤,更严重。



  间接证据



  小潮气量通气、俯卧位、肌松是在ARDS研究领域,用以改善患者病死率的三种广为接纳的方法。小潮气量实际上是减轻了驱动压,避免了肺泡的过度膨胀,但并不能改善已经塌陷的肺泡;肌松药是为了降低跨肺压,使得患者的呼吸不那么窘迫,同时使得患者的胸腔内负压从-50降低到-3或者-5,从而避免肺泡的过度膨胀。


  于2000年到2015年发表在《The New England Journal of Medicine》的多项研究都表明,与患者病死率相关的不是PEEP,而是驱动压,两者呈正相关关系。随着PEEP的逐渐增加及驱动压的逐渐减小,患者病死率呈下降趋势。控制驱动压的本质还是为了避免肺泡的过度膨胀。


  在一项于2017年发表在《Intensive Care of Medicine》的研究中,研究者发现,在重症监护病房(ICU)治疗期间,患者的潮气量下降了12.6%、驱动压下降了26%、峰压和平台压也明显降低,患者的病死率同样明显下降。这就提示,潮气量和驱动压的降低,减少了肺泡的过度膨胀,这可能是降低患者病死率的重要原因。


  众所周知,体外膜肺氧合(ECMO)是对重度ARDS患者进行治疗的手段。在ECMO的机械通气原则中,超级肺保护策略要求更低的潮气量(约4ml/kg)、更低的驱动压、更低的通气频率(约为10次/分),同时平台压限制为20~25cmH2O,这些原则皆是为了避免肺泡过度膨胀带来的肺损伤。


  由此可见,在ARDS中提出的保护性通气策略和ECMO时的超保护通气策略均是为了避免肺泡的过度膨胀,或者都是为了尽可能减少过度膨胀的肺泡数量。



  直接证据



  在一项于2014年发表在《Critical Care of Medicine》的题为“early inflammation mainly affects normally and poorlyaerated lung in experimental ventilator-induced lunginjury”的研究中,研究者提出,大多数呼吸机引起的肺损伤的共同点是嗜中性粒细胞介导的强烈炎症反应,同时,具有18F-FDG的PET-CT可用于细胞代谢成像,在肺炎过程中可以观察嗜中性粒细胞活性的特性,因此,研究者在早期ARDS猪模型中使用18F-FDG的PET成像来评估肺部炎症反应的位置和大小。研究者使用低位呼气末正压和高吸气压力,通过肺灌洗和210分钟有害机械通气诱导肺损伤模型,随后使用18F-FDG的PET-CT对实验性呼吸机诱导的肺损伤小猪和健康对照小猪进行动态成像。研究者通过计算全肺、四个等重力区域的18F-FDG摄取率后发现,与对照组小猪相比,呼吸机诱导的肺损伤小猪的全肺和中间引力区18F-FDG摄取较高;呼吸机诱导的肺损伤小猪的正常和低通气区域的摄取率也较高。由此可见,正常和充气不良区域(对应于中间重力区)是伴随早期呼吸机引起肺损伤的炎症过程的主要区域。研究者分别对造模后3小时和24小时的PET-CT结果观察后发现,塌陷肺泡的炎症程度较膨胀肺泡更低,更为关键的是,24小时后在过度膨胀区域可以看到18F-FDG摄取率的继续增加、炎症反应和损伤的继续加重,但在塌陷肺泡中,18F的摄取率是降低的。在这个模型之中,原本过度膨胀的上肺就比塌陷肺泡的炎症反应要强,一天以后,上肺炎症反应继续而塌陷肺组织18F-FDG的摄取率是降低,其炎症反应也有所缓解,这是最直接表明何者损伤更严重的重要证据。


  基于血容量损伤和肺挫伤会促进呼吸机引起的肺损伤,但是其在呼吸机引起的肺损伤中发挥的作用并不明确。一项于2016年同样发表在《Critical Care of Medicine》、题为“ComparativeEffects of Volutrauma and Atalectrauma on LungInflammation in Experimental Acute Respiratory DistressSyndrome”的研究旨在确定实验性ARDS中容量受损和外伤对肺部炎症分布的影响。研究结果表明,静态应力是呼吸机引起肺损伤的主要决定因素。


  上述研究均表明,过度通气的肺泡的炎症反应更强,也就再次证实了,过度通气对于肺泡的损伤大于塌陷。因此,对于重度ARDS患者而言,肺泡过度膨胀可以产生更严重的炎症反应,炎症反应的持续时间可能会更长,从而导致更严重的肺损伤。




临床:如何应对肺损伤?



  理想状态下,临床医生既不希望肺泡过度膨胀的发生,也不希望肺泡塌陷的发生。因此,对于ARDS,尤其是重度ARDS患者,当肺泡过度膨胀和肺泡塌陷发生时,我们希望其能够均一。然而ARDS的程度越高,肺部气体的分布就越不均一,即有更多的肺泡过度膨胀和肺泡塌陷发生。


  有研究表明,在CT上可以明显观察到,正常肺组织和明显不均一肺组织的区别,尤其是在肺泡塌陷和肺泡过度膨胀中,肺的剪切力和损伤会更严重,那么为了缓解矛盾,我们可以做什么?


  其实,无论我们设定合适的PEEP值进行肺复张、还是将患者设置为俯卧位、监测跨肺压,这些工作都是为了让肺内的气体分布更均一,而不是为了简单地降低肺泡过度膨胀的发生或是对塌陷的肺泡置之不理。PEEP滴定可以用于改善肺的不均一性,因为合适的PEEP值既可以使得塌陷的肺泡打开,又能让已经过度膨胀的肺泡不要太过膨胀,所以PEEP值的设定也不是越高越好。


  黄英姿教授之前的研究也发现,PEEP可以改善ARDS模型小猪肺的均一性,在俯卧位通气时,其最大的贡献是让肺内气体的分布更加均一。在ECMO的使用中,超保护通气策略的目的也是降低应力、改善均一。最新的研究结果表明,不同肺组织的变化是不一样的,对于轻度ARDS而言,其压力不要那么高,太高容易导致肺泡的过度膨胀,而对于重度ARDS来说,我们需要的复张压力及PEEP值均更高。


  回顾前面提到的两个病例,患者既有严重的肺泡塌陷,又有肺泡的过度膨胀,通气目标是让塌陷的肺泡打开,并使得已经过度膨胀的肺不再进一步的膨胀,所以使用小潮气量、取俯卧位、深镇静加肌松,便可以使得肺内的气体分布更加均一。




小结



  对于ARDS机械性通气导致的呼吸机相关性肺损伤,无论是肺泡塌陷还是过度膨胀,均不好。但是从损伤的严重程度来讲,间接及直接证据均表明,过度膨胀比肺泡塌陷导致的肺损伤更加严重。从通气策略来讲,为了使得肺内的通气更加均一,应在维持氧合的基础上,为了保证塌陷和过度膨胀的肺泡之间平衡,可以“同甘”,可以“共苦”,但不能“贫富悬殊”。




责编:殷苏晴 姜旭晖




(内容源于2018.20期《麻醉·眼界》杂志,转载需经授权并注明出处!)

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