呼吸機相關肺損傷的研究進展

趙婷婷，劉 虹

（山西醫科大學第一臨床醫學院，山西 太原 030001）

呼吸機相關肺損傷的研究進展

趙婷婷，劉 虹

（山西醫科大學第一臨床醫學院，山西 太原 030001）

機械通氣是治療急性呼吸窘迫綜合征（acute respiatory distress syndrome，ARDS）的最重要手段之一，在提供必須生命支持的同時，如果運用不當也可能產生或加重肺損傷——呼吸機相關肺損傷（ventilator associated lung injury，VALI），作為機械通氣的嚴重并發癥，VALI嚴重影響危重癥患者的預后，病死率可高達29%～42%[1]。本文在此對呼吸機相關肺損傷的發生機制及防治策略進行綜述，為臨床醫師提供科學合理的綜合策略。

機械通氣；急性呼吸窘迫綜合征；呼吸機相關肺損傷

1 呼吸機相關肺損傷的發病機制

1.1 氣壓傷和容積傷

氣壓傷和容積傷的細胞學效應是肺泡上皮和血管內皮發生變形相關的細胞應變，當損傷超過細胞所能承受的極限時，會導致細胞從基底膜脫落、上皮細胞及內皮細胞之間的細胞連接被破壞、肺泡和肺間質水腫，而這些均是臨床上與肺損傷相關的顯微結構改變。當出現氣道高壓時，肺泡過度擴張使肺泡和周圍血管組織的壓力梯度增大，血管周圍肺泡基底部斷裂，氣體溢出于肺泡外，謂之氣壓傷。 真正使肺擴張的壓力不是氣道壓，而是跨肺壓，故高氣道壓本身不會導致VALI,我們需要一定的跨肺壓使肺達到特定的容量。因此，有學者認為，“氣壓傷”實質上是“容積傷”，或統稱為“氣壓-容積傷”[2]。

1.2 萎陷傷

剪切力在VALI的形成過程中發揮著重要作用，肺表面活性物質的減少及水腫肺的重量會導致局部肺不張。在不適當的機械通氣過程中，可復張的肺單位周期性地開放與塌陷，已擴張的肺組織與塌陷的肺組織、擴張程度不同的肺組織之間產生很強的剪切力，由此產生的肺損傷，稱為萎陷傷[3]。尤其是不均一的肺部產生了額外的機械應變，這是因為相鄰肺泡的機械結構是相互依存的，某一肺單位的開閉或肺水充溢必然會通過肺泡間隔牽拉臨近的肺單位，導致臨近肺單位的結構變形和產生剪切力[4]。

1.3 生物傷

大量研究顯示，機械通氣使肺組織承受額外的應變和應力，導致肺泡上皮細胞和毛細血管內皮細胞損傷、血管內皮細胞脫落和基底膜暴露，機械性的肺損傷會引發廣泛的生物應答，包括促炎因子及促損傷細胞因子瀑布式的活化，這一過程被描述為生物傷，會加重肺損傷甚至促進多器官功能障礙綜合征的發生[3]。

2 呼吸機相關性肺損傷的防治策略

2.1 潮氣量

肺臟可通氣容積減少是ARDS患者肺臟的特征性病理生理改變，故相對于正常個體（7～8 mL/kg）的潮氣量（Vt）設置而言，低Vt可以減少容積傷。這在2000年ARDS Network進行的大規模臨床對照研究中得到證實，并且6 mL/kg的目標Vt設置已廣泛應用于ARDS患者的治療中[5]。然而，有證據表明即使VT被限制在6 mL/kg，通氣部分減少的患者仍然可能發生VALI。由于ARDS患者肺部病變不均一，所以即使按理想體重給予潮氣量，也會產生不同程度的肺臟應力及應變，當給予的VT使得肺臟的應變大于0.27時，機械通氣可使得ARDS患者出現VALI。因此，需要對ARDS可通氣肺臟進行綜合評估，以準確的給予目標潮氣量,避免誘發或加重肺損傷。

2.2 PEEP和肺復張

應用呼氣末正壓（PEEP）防止肺泡于呼氣末塌陷，避免肺泡周期性塌陷與開放所引起的損傷，但高水平的PEEP會影響血流動力學，導致靜脈回心血量減少，右心后負荷增加。理想的PEEP水平，應是既不影響血流動力學，又能夠維持呼吸末肺泡處于開放狀態，但如何確定最佳PEEP，目前仍無確切的結論[6]。多項隨機對照研究表明，與低水平PEEP相比，應用較高水平的PEEP并不改善ARDS患者的預后[7,8]。肺復張能夠使塌陷的肺泡開放，進而增加可通氣肺組織容積，改善氣體交換，進而改善低氧血癥。但肺復張會嚴重影響血流動力學，導致低血壓，甚至心律失常的發生。至目前為止，尚無證據表明，肺復張能夠改善ARDS患者的預后。這可能與肺損傷類型和肺損傷病因不同有關。Riva等人給大鼠分別經氣道和腹腔注射脂多糖，構建肺源性ARDS和肺外源性ARDS模型，24小時后予機械通氣，同時給予三次肺復張（壓力40 cmH2O維持40秒，每次間隔1分鐘），結果顯示，肺外源性ARDS模型大鼠對肺復張的反應較好，肺泡能夠更加有效地開放[9]。這也提示肺外源性的ARDS患者可能會從肺復張中獲益。但仍需進一步優化肺復張策略，使其既能夠使塌陷的肺泡開放，又不加重肺泡過度擴張。

2.3 俯臥位通氣

俯臥位能夠使跨肺壓更加均勻的分布于可通氣肺臟，減輕肺泡過度擴張。跨肺壓是使肺臟擴張的力量，在健康肺臟中，跨肺壓均勻作用于肺臟的每個肺泡壁上，在生理水平范圍內的跨肺壓不會導致肺損傷的發生[10]。ARDS患者的肺臟呈不均一性病變，塌陷或實變的肺泡區域未受到跨肺壓的牽張作用，而可充氣肺泡則受到過度的機械牽拉，會導致肺部炎癥的進一步加重。俯臥位通氣時，患者的肺臟重力依賴區減少，同時背側膈肌向尾側移位，使局部肺組織復張，跨肺壓的分布更加均勻，進而減輕肺損傷。Broccard等人將10只正常的狗接受相同的呼吸機通氣模式（給予的潮氣量使得跨肺壓達到35c mH20）,5只于仰臥位通氣，另5只于俯臥位通氣，使用干濕重比和肺組織學評分評估肺損傷程度，結果顯示，接受俯臥位通氣的狗的肺損傷程度明顯較輕[11]。臨床研究也顯示俯臥位通氣能夠改善ARDS患者通氣、提高氧合程度和降低重癥ARDS患者病死率。

2.4 體外膜肺氧合

ARDS患者若能夠不需要機械通氣治療，就自然而然的可以避免呼吸機相關肺損傷。體外膜肺氧合（ECMO）能夠對呼吸衰竭或循環衰竭的患者提供有效的呼吸循環支持。當ECMO采用V-V模式時，血液從靜脈引出，經膜肺與氧氣進行氧合，同時排出二氧化碳，因而，能夠有效地替代肺臟的氣體交換功能。另一種策略是將機械通氣與ECMO相結合，通過ECMO有效地清除機體產生的二氧化碳，因而能夠顯著降低機械通氣給予的潮氣量[12]。該策略的優點在于能夠明顯降低ECMO支持所引起的并發癥，同時也能夠降低肺損傷的發生率。

3 結 論

呼吸機相關肺損傷的主要機制包括高跨肺壓引起的氣壓傷、肺泡過度擴張所致的容積傷、肺泡周期性塌陷與開放引發的萎陷傷和炎癥介質造成的生物傷。可采用多種策略防治呼吸機相關肺損傷，如肺保護性通氣、肺復張、俯臥位通氣和肌松劑的應用。但仍需進一步研究以優化機械通氣策略，進一步減少VALI的發生率。

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ISSN.2095-8242.2017.049.9701.02

本文編輯：趙小龍