急性呼吸窘迫综合征肺泡塌陷与肺复张的意义.pdf

圆桌会议:ARDS的规范治疗急性呼吸窘迫综合征肺泡塌陷与肺复张的意义邱海波摘要:大量肺泡塌陷是急性呼吸窘迫综合征(ARDS)病理生理改变的基础,可导致顽固性低氧血症、肺泡表面活性物质丢失、呼气气流受限、去复张性肺损伤、肺部感染和生物性肺损伤。积极的实施肺开放策略,实现塌陷肺泡的复张具有重要的临床意义。肺复张导致肺泡过度膨胀、循环干扰,以及肺泡难以复张因素的存在,使肺泡完全复张可能并不必要。在避免肺泡塌陷危害与肺复张的局限性之间寻求平衡,才能使肺复张确立其在ARDS治疗中的恰当地位。关键词:急性呼吸窘迫综合征,肺泡塌陷,肺复张手法,炎症中图分类号:R563.8 文献标识码:A 文章编号:1002-0772(2007)02-0008-04Should We Need Recruit All of Collapsed Alveolar in Acute Respiratory Distress Syndrome?QIU Hai2bo.Department of Critical Care Medicine,Nanjing Zhong-Da Hospital and School ofClinical Medicine,Southeast University,Nanjing210009,ChinaAbstract:The acute respiratory distress syndrome(ARDS)is characterized by the collapse of peripheral lung units with stiff lungs,decreased lung capacity,mismatch of ventilation and perfusion ratio,and pulmonary arterial hypertension.Hypoxemia,lossof sur2factant,limitation of expiratory flow,derecruitment induced lung injury and biotrauma are associated with the alveolar collapse.Recruitment maneuver is necessary to open the collapsed alveolar.Sustained inflation,pressure control and increased PEEP methodmay be used for lung recruitment.After recruitment maneuver,hypoxemia,derecruiment induced lung injury and biotrauma maybe improved significantly.Of course,alveolar overdistension,hemodynamic unstable may be caused by overuse of recruitment ma2neuver.So it is very important to balance the benefit and harmful of recruitment maneuver in ARDS.Key Words:acute respiratory distress syndrome,alveolar collapse,recruitment maneuver,inflammation 急性呼吸窘迫综合征(ARDS)是以低氧血症为特征的急性呼吸衰竭,肺泡塌陷被认为是ARDS重要的病理生理特征,应用呼气末正压(PEEP)或肺复张手法(RM)复张塌陷肺泡,是ARDS常用的治疗手段,但肺复张到何种程度,是否需要将所有的塌陷肺泡均实现复张,尚不清楚。有必要对肺泡塌陷的危害性、肺复张的必要性以及肺复张的程度进行客观的评估和分析。1 肺泡大量塌陷是ARDS病理生理改变的基础1.1ARDS肺容积明显减少是肺泡大量塌陷的结果维持正常的肺容积,特别是维持一定的功能残气量,是维持肺功能的前提。1967年Ashbaugh首先描述ARDS时,在病理上就注意到,广泛存在肺泡和肺间质高蛋白性水肿、肺出血、肺不张、大量炎细胞浸润1。提示ARDS存在广泛的肺泡塌陷和水肿。1986年Gatinonni首次对ARDS患者行胸部CT扫描,结果令人惊诧,大量肺泡塌陷,参与通气的肺泡仅占肺容积20%30%,可见,ARDS的肺是小肺(small lung)或婴儿肺(baby lung)2。导致肺泡塌陷的原因主要包括:表面活性物质减少,导致肺泡表面张力增加,引起肺泡塌陷;小气道痉挛和肺间质水肿压迫导致细支气管塌陷,远端肺单位闭 东南大学医学院附属中大医院ICU 江苏南京 210009陷;严重的肺泡水肿填充整个肺泡,使肺泡丧失功能。大量肺泡塌陷的直接后果是不同程度肺容积降低。主要表现为肺总量、肺活量、潮气量和功能残气量明显低于正常,其中以功能残气量减少最为明显3。1.2 肺泡塌陷导致肺顺应性明显降低肺顺应性降低是ARDS的病理生理特征之一1,3。肺泡塌陷引起的肺不张、肺水肿和肺出血是ARDS患者肺顺应性降低的主要原因,其中,肺泡塌陷引起的肺不张是最重要的因素。当然,在ARDS后期,肺纤维化也可导致肺顺应性明显降低。呼吸力学方面,肺顺应性降低表现为肺压力-容积曲线向右下方向移位,即获得同样潮气量,需要较高气道压。这也是ARDS患者呼吸困难的主要机制。1.3 肺泡塌陷是通气/血流比例失调的主要原因通气/血流比例失调,特别是肺内分流增加,是ARDS发生顽固性低氧血症的主要机制3。肺泡部分萎陷时,使相应肺单位通气不足,通气/血流比值降低,产生生理学分流。完全的肺泡塌陷和肺泡水肿引起局部肺单位只有血流而无通气,即解剖样分流。ARDS早期肺内分流率可达10%20%,后期高达30%以上2。1.4 肺泡塌陷也是肺动脉高压的原因之一ARDS也可出现肺动脉高压,肺泡塌陷参与了肺动脉高压的发生。功能残气量水平直接影响肺循环阻力,医学与哲学(临床决策论坛版)2007年2月第28卷第2期总第327期8Medicine and Philosophy(Clinical Decision Making Forum Edition),Feb 2007,Vol.28,No.2,Total No.327正常功能残气量时肺循环阻力最低,但ARDS时肺泡大量塌陷导致功能残气量明显降低,导致肺循环阻力明显增加,参与肺动脉高压的发生。另外,肺泡塌陷导致局部肺单位处于低氧状态,诱发低氧性缩血管反应,加重肺动脉高压。当然,大量缩血管炎症介质可能是导致肺动脉高压的主要原因。2 肺泡塌陷可导致严重的病理生理损害2.1 肺泡塌陷是低氧血症难以纠正的重要原因大量肺泡塌陷导致肺内分流明显增加,是引起ARDS顽固性低氧血症的主要原因。Gattinoni的研究显示,重度ARDS患者若不实施肺复张,塌陷肺泡占到全肺组织的55.6%,吸入氧浓度(FiO2)即使为100%,动脉氧分压(PaO2)也只有100mmHg(PaO2/FiO2=100)(1mmHg=0.133kPa),实施肺复张手法可使塌陷肺泡明显减少到全肺组织的11.7%,PaO2明显升高到350mmHg4。最近,Amato进一步观察了肺泡塌陷与PaO2的关系5,提示塌陷肺泡比例与PaO2呈明显的负相关(r=-0.91,P 0.000 1)。可见,复张塌陷肺泡,降低肺内分流,可以改善低氧血症。2.2 肺泡塌陷可导致肺泡表面活性物质丢失表面活性物质是维持肺泡低表面张力,保持肺泡处于膨胀状态的重要物质,若表面活性物质减少,则肺泡表面张力明显增加,易发生肺泡塌陷。研究显示,完全塌陷的肺泡因II型上皮细胞功能障碍,不能有效合成表面活性物质。对于周期性塌陷和开放的肺泡,呼气肺泡萎陷时,表面活性物质极易被挤出肺泡,而进入细支气管,再次吸气时,表面活性物质难以回到肺泡表面,导致表面活性物质的丢失,造成这部分肺泡持续性的塌陷2。可见,肺泡表面活性物质丢失,促进了肺泡的周期塌陷向持续性塌陷发展。当然,ARDS肺毛细血管高通透性导致血浆样物质渗出到肺泡腔内,血浆样物质能够直接灭活表面活性物质,导致肺泡塌陷。2.3 肺泡塌陷导致呼气气流受限ARDS患者的肺泡存在三种不同的状态,即膨胀的肺泡、周期性塌陷的肺泡和完全塌陷的肺泡。由于膨胀肺泡和周期性塌陷肺泡的时间常数不同,同时肺间质和细支气管的不同程度的水肿导致不同程度的小气道狭窄,气道水肿和狭窄的分布也不均一,呼气后期出现肺泡呼气尚未完成,已发生气道闭陷,结果表现为呼气气流受限。将进一步加重肺内气体分布异常,加重通气/血流比例失调。2.4 周期性的肺泡塌陷与复张导致去复张性肺损伤肺泡周期性的塌陷和复张加重肺损伤。塌陷的肺泡再次复张时,巨大的剪切力作用于细支气管和肺泡,从需要的气道压力来看,压力可能超过2060cmH2O,从而导致细支气管和肺泡损伤,加重肺损伤。由于这种损伤与反复的肺泡开放和塌陷有关,因此,有学者将其称为去复张性肺损伤6。实验研究显示,周期性的塌陷和复张可导致肺组织炎症细胞活化,核因子NF-kB表达明显增加,进而导致炎症介质大量释放。炎症性损伤的加重最终导致肺损伤恶化,氧合指数明显降低,而实施肺复张开放塌陷的肺泡,并应用适当的PEEP维持肺泡开放,可防止去复张性肺损伤。可见,避免周期性的肺泡塌陷与复张是避免去复张性肺损伤,遏制肺损伤恶化的重要手段。2.5 肺泡塌陷可加重肺部感染肺泡塌陷不仅有助于细菌等微生物在局部滋生,同时导致细支气管和肺泡引流障碍,使塌陷区域易于发生感染,而一旦发生感染,控制也较为困难。对全身麻醉后肺不张与肺部感染的研究显示,肺不张发生率越高,肺部感染发生率也越高,而且肺不张的范围越大,也越易发生肺部感染7。可见,积极使塌陷肺泡复张,有可能降低肺部感染的发生率。2.6 肺泡塌陷导致生物性肺损伤不仅周期性塌陷和复张的肺泡和细支气管可产生剪切力,引起去复张性肺损伤。Slusky等认为,持续塌陷的肺泡与相邻的膨胀肺泡之间存在巨大的剪切力,即牵拉力量,压力可达到120cmH2O以上,导致塌陷肺泡和膨胀肺泡均发生机械性钝挫伤,同时也对肺泡间的毛细血管产生巨大的牵拉,引起内皮细胞间紧密连接的断裂和损伤激活。如同机械性肺钝挫伤,肺泡和毛细血管的机械损伤同样可剧烈激活炎症细胞,导致炎症介质的暴风式释放,导致生物性肺损伤,加重ARDS2-3。还需强调的是,肺部剧烈的炎症不仅打击肺脏,而且炎症介质也可随血流进入体循环,向全身移位,将导致或加重肺外器官的衰竭,即导致多器官功能障碍综合征。3 实现塌陷肺泡复张的手段从ARDS的病理生理特点和肺泡塌陷造成的严重后果来看,采取积极有效的措施,使塌陷肺泡复张,并保持开放状态,就显得很有必要2,8。塌陷肺泡的复张是压力依赖性和时间依赖性的,也就是说,塌陷肺泡的复张需要一定的开放压和维持时间。在盐水灌洗猪模型中开放肺泡需要55cmH2O,在油酸所致ARDS狗中压力超过50cmH2O时,仍有约4%处于不张状态。研究表明肺泡灌洗导致的重度ARDS家兔模型实施控制型肺膨胀的最佳压力是5倍平均气道压。术后肺不张患者实施肺复张需3040cmH2O的压力。目前临床常用压力为3045cmH2O,有的可达6070cmH2O。持续时间为20s60s,有的可达2 min8-9。目前常用的肺开放的实施方法包括:控制性肺膨胀、PEEP递增法、压力控制法等8。控制性肺膨胀推荐采用恒压通气方式,吸气压力3045cmH2O、持续时间3050s。PEEP递增法则是在限制气道峰值压40医学与哲学(临床决策论坛版)2007年2月第28卷第2期总第327期Medicine and Philosophy(Clinical Decision Making Forum Edition),Feb 2007,Vol.28,No.2,Total No.327945cmH2O的前提下,逐步升高PEEP水平,每次增加5cmH2O,直到PEEP达到3040cmH2O,然后再逐渐降低PEEP,每次调整PEEP后,维持30s60s。压力控制法是采用压力控制通气,首先将PEEP增加到20cmH2O,然后将压力控制水平增加到4045 cmH2O,维持30s60s。肺复张效果的评价方法很多。CT法测肺组织密度是较常用的方法,但临床上不可能将每例患者均在CT指导下实施肺复张。临床上比较简单实用的方法是测动脉血氧合状况,当FiO2为100%,PaO2高于350mmHg400mmHg或反复肺复张后氧合指数变化 5%时,则认为达到充分的肺泡复张5。胸部电阻抗法也可用于评价肺开放效果,但尚处于实验阶段。还可根据压力容积曲线和呼吸力学的变化判断肺复张效果,但尚缺乏标准。肺复张的耐受性特别需要重视。大多数ARDS患者能比较好地耐受肺复张。肺复张时,较高压力和较长时间可能导致气压伤和影响血流动力学。因此,实施肺复张时,应密切观察血液动力学变化,对于血液动力学不稳的病人应慎用。从目前的研究和我们经验来看,不同的肺复张手段对血流动力学的影响不同,压力控制法是最为有效的肺复张手段,而且血流动力学影响最小,控制性肺膨胀法血流动力学干扰最大。同样,ARDS病因不同,肺复张的效果和血流动力学的耐受性也不同,一般来说,肺内原因的ARDS肺复张效果不佳,往往需要较高的压力和时间,而且血流动力学干扰明显,但肺外原因的ARDS肺复张所需的压力和时间较低,血流动力学干扰也较小8,10。复张 后 合 适 的PEEP是 维 持 肺 泡 开 放 的 关键9,11。维持肺泡开放的PEEP与局部肺泡跨肺压差有关。4 是否需要将所有塌陷肺泡完全复张?尽管塌陷肺泡的范围越大,病理生理损害就越重,临床预后就越差11,但是否需要将所有的塌陷肺泡全部复张仍存在的很多争议。4.1 过度积极的肺复张可能加重肺损伤肺复张采用较高的压力和较长时间,对塌陷肺泡的复张是有益的,但对于处于膨胀状态的肺泡,可造成高跨肺压和过度膨胀,面临着发生气压伤(或气胸)、肺毛细血管牵拉损伤(导致肺水肿加重)的危险。研究显示,10%13%的ARDS发生气胸3。一旦发生气胸,ARDS的呼吸治疗往往更为困难。因此,实施肺复张时,应谨慎预防。实际上,气胸只是气压伤的一部分,应重视纵隔气肿、间质气肿和肺水肿等气压伤表现。4.2 过度积极的肺复张可导致循环干扰实施肺复张时,胸腔内压力明显增加,导致静脉回流减少,降低右心室前负荷;肺容积明显增加导致肺血管阻力增加,降低右心后负荷;另外,胸腔内压增加使胸腔内外压力差增加,导致左心后负荷明显降低。当然,肺复张综合的血流动力学效应是心输出量降低,对于前负荷明显不足和严重心功能衰竭的患者,血流动力学干扰就更为明显,可出现血压降低,有时会出现心律失常10。若复张压力过高、时间过长,循环干扰会更为突出。4.3 部分塌陷肺泡并不能实现肺复张塌陷肺泡是否能够实现复张受到以下因素的影响:(1)ARDS的病因:间接原因导致的ARDS,肺损伤以肺泡塌陷为主,压力不需很高,易于实现肺泡复张。而直接原因导致的ARDS,肺损伤以炎症性实变为主,肺顺应性降低更为明显,气道平台压较高,实现肺复张需较高的压力,若为肺泡完全实变,则肺复张就根本无法实现。(2)ARDS的病程:ARDS早期一般7d内,塌陷肺泡易于实现复张,但ARDS后期肺水肿逐渐减轻,肺纤维化越来越严重,肺泡结构重构,导致气道平台压明显升高,肺泡复张越来越困难12;(3)肺损伤的病理特征:研究显示,麻醉和手术导致的去氮性性肺不张或压缩性肺不张,实现肺复张仅需要5s10s13,而炎症性损伤导致的肺泡塌陷,实现肺复张至少需要30s以上。完全肺泡实变,肺泡被炎症性物质完全填充时,则肺复张完全无效。(4)压力和时间条件:肺复张效应受压力和时间的影响。Borges的研究发现以40cmH2O平台压实施肺复张,只有不到50%的患者能够实现完全肺复张,而近20%的ARDS患者实现完全肺复张,需要的气道平台压高达60cmH2O5。因此,当需要的复张压过高时,可能因为循环不能耐受而难以实施。4.4 全麻术后的肺不张并不一定需要肺复张全身麻醉的患者,多数在麻醉期间发生肺不张。研究显示,麻醉诱导后6min就开始出现不张。全身麻醉可导致功能残气量降低20%以上,即肺容积从正常的3L降低到2L。导致90%病人麻醉过程中发生肺不张,不张的范围占3%4%的面积,或10%15%的肺组织。开胸手术患者,肺不张的范围更高达40%以上14。尽管全麻术后的肺不张的发生率高,而且不张的范围也不很低,但绝大多数患者术后不需机械通气支持,也不需实施肺复张。患者麻醉清醒后,24h内肺不张明显改善15。这可能与患者清醒后体位改变、咳嗽、深呼吸等有关,这些动作实际上是生理性的肺复张手段。提示对于ARDS患者似乎也不需要完全的肺泡复张,只要能够保留自主呼吸,鼓励积极的体位改变、咳嗽和深呼吸,部分的肺泡塌陷可能并需要完全复张。总之,大量肺泡塌陷是ARDS病理生理改变的基础,可导致严重的病理生理损害。积极的实施肺开放策略,实现塌陷肺泡的复张具有重要的临床意义。肺复张也可导致肺泡过度膨胀、循环干扰,以及肺泡难以复张因素的存在,使完全的肺泡复张既不可能,也不必要。在避免肺泡塌陷危害与肺复张的局限性之间寻求平衡,医学与哲学(临床决策论坛版)2007年2月第28卷第2期总第327期10Medicine and Philosophy(Clinical Decision Making Forum Edition),Feb 2007,Vol.28,No.2,Total No.327才能使肺复张确立其在ARDS治疗中的恰当地位。参 考 文 献1MCLNTYRE R C,PULIDO E J,BENSARD D D,et al.Thirty yearsof clinical trials in acute respiratory distress syndromeJ.Crit CareMed,2000,28(9):3 314-3 331.2SLUTSKY A S,HUDSON L D.PEEP or No PEEP-Lung recruit2ment may be the solutionJ.N Engl J Med,2006,354(17):1 839-1 841.3WARE L B,MATTHAY M A.The acute respiratory distress syn2dromeJ.N Engl J 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Anaesth,2003,91(1):61-72.作者简介:邱海波(1966-),男,新疆人,教授,主任医师,博士生导师,现任中华医学会重症医学分会副主任委员,主要从事重症医学的临床和基础研究工作。收稿日期:2007-01-04修回日期:2007-01-23(责任编辑:王德顺)(上接第3页)究每增加一个单位的效果、效益或效用所花费的额外成本;(9)对不确定性因素,使用敏感性分析(sensitivity analysis),判定主要变量的变化范围对分析结果的影响程度;(10)研究结果的表述:分析的结果应尽量用一些指标或比来反映。要讨论研究结果的普遍性,在某地开展的经济学评价的结果,在其它地区可能会完全不同。研究应讨论推广的问题,应对结果对政策与决策的影响、技术的可及性、公平性和效率等问题展开讨论。应当指出,临床经济学还是一门新兴学科,学科体系尚须进一步完善。例如,影响成本的因素有很多,成本计算是根据预算还是支出?成本是否受政策或市场影响,以致产生市场失灵和扭曲?共同成本如何合理分摊?临床行医方式、可得的资源、对医务人员的激励、补偿机制等都会直接或间接影响成本。临床疗效的经验国际间、地区间的通用性较强,但经济学评价报告则不同,其可比性不强。医生在具体病人诊疗过程中无法做出上述量化、精细分析,但应按疾病特点、预后,患者意愿、承受力,技术手段成熟性、安全性和有效性,从诸多方法、方案中选择针一个优化方案。同时,卫生保健经营者、管理者、卫生经济学者应加强临床经济学研究,提出临床适用的方法和策略。此外,医生为病人提供卫生服务具有伦理和经济的双重性质,必须处理好医生行为的伦理与经济利益的关系。对临床问题处理的伦理判断应优先于经济判断,最低的医疗成本以不违背伦理为最高准则。参 考 文 献1 林国红.中国医疗质量效益时期的卫生经济学思考J.中国卫生经济,2003,22(4):30-32.2 刘典恩.适宜技术与诊疗最优化的可行性研究J.医学与哲学,2005,26(7):6-7.3 康益龙,王杉.医患关系的博弈分析J.医学与哲学:人文社会医学版,2006,27(9):14-16.4 陈晓阳,杨同卫.论医生的双重角色及其激励相容J.医学与哲学:人文社会医学版,2006,27(2):27-28.5 张大庆.临床决策:医学哲学研究的一个重要领域J.医学与哲学,2004,25(12):17-19.6 陈 洁.临床经济学M.上海:上海医科大学出版社,1999:1-10.7 曹建文.临床决策分析中的效用分析J.医学与哲学:临床决策论坛版,2005,26(12):72-75.8 王吉耀.临床经济学评价M.上海:上海医科大学出版社,2000:126-139.作者简介:郑大喜(1977-),男,湖北安陆市人,管理学学士,会计师,主要从事卫生经济学、医学与哲学、医院管理等理论与应用研究。收稿日期:2007-01-10修回日期:2007-01-18(责任编辑:王德顺)医学与哲学(临床决策论坛版)2007年2月第28卷第2期总第327期Medicine and Philosophy(Clinical Decision Making Forum Edition),Feb 2007,Vol.28,No.2,Total No.32711