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潮气量与肺保护
时间：2010-08-23 17:52:30 来源： 作者：
| 机械通气（MV）为许多急性肺损伤（ALI）或急性呼吸窘迫综合征（ARDS）的患者提供了一种有效的生命支持手段，但机械通气策略又可能引起或恶化肺损伤。在机械通气，特别是在全身麻醉下机械通气时，人们考虑最多的还是能否保证患者的各项氧供及氧交换指标的正常，而对潮气量与肺损伤及全身炎症反应的关系，最近才逐渐引起关注。 一、潮气量与肺损伤 在许多情况下，机械通气是临床上治疗急性肺损伤和多器官功能衰竭的主要方法之一，但有时维护气体交换的通气策略又可能引起或恶化肺损伤。对有肺部疾患的病人，如急性肺损伤和急性呼吸窘迫综合征（ALI/ARDS）患者，其肺组织可分为三类：正常、肺不张和肺实变，三种组织分布不均匀。正常肺减少，使肺组织换气容量仅为正常人的1/4左右，因此，即使给予小潮气量通气，也可使其含气肺区过度膨胀，其膨胀程度约为正常情况下的3~4倍[1]。而ALI/ARDS患者的一些不良因素，如基础性肺病、营养不良、感染等，增加了肺对机械通气损伤的敏感性，损害了肺对机械通气损伤的修复能力[2]。有人总结了近年来动物实验的结果，发现健康动物在潮气量大于20~40ml/kg（因动物而异）时机械通气数小时或数十小时后，可使肺组织过度扩张，引起纵膈气肿、张力性气胸、肺出血、肺不张、肺水肿等损伤，病理则可见肺泡上皮细胞和毛细血管内皮细胞变性、坏死、脱落、基底膜断裂等类似于ALI/ARDS的改变[3]。人们把这些改变统称为呼吸机所致肺损伤（VILI）。 VILI形成的机理可能有：(1)与残存肺区的过度扩张有关，不张肺区随着机械通气周期性开放和关闭造成终末呼吸单位已扩张小气道和肺泡与未扩张小气道和肺泡之间，以及整个肺脏的扩张肺区和未扩张肺区之间产生很强的切变力，从而导致肺损伤[4]。(2)通过引发或加剧肺内的炎症反应使肺损伤加重，肺机械性损伤使血管内皮细胞脱落，炎性细胞与血管基底膜发生粘附，活化并进而移入肺内。Tremblay 等[5]给离体兔肺机械通气2小时，发现较大潮气量（VT ）组的支气管肺泡灌洗液中TNF-α, IL-1ß, IL-6较小潮气量组增大3~6倍。(3)损伤性机械通气不仅加重ALI/ARDS既存的肺损伤和炎症反应，还可促进肺内炎性细胞和炎性介质通过受损的肺泡-毛细血管屏障进入血液，从而引发或加重SIRS，并进一步发展成多器官功能失常综合征和多器官衰竭（MODS/MOF）[6]。 根据ALI/ARDS动物的肺压力-容积（P-V）曲线，降低潮气量（VT）使跨肺压在高位拐点压力之下，防止肺过度扩张，并设置一定的PEEP，使肺功能残气们稍高于低位拐点，以减少或消除呼吸机所致的切变力，可显著减轻VILI[4]。Amato等[7]将53名ARDS患者随机分为二组，一组采用小潮气量（VT<6ml/kg），另一组采用一般的潮气量，结果小潮气量组的VILI发生率明显低于普通组。美国ARDS协作组[8]发现小VT（平均6.2ml/kg）治疗ALI/ARDS较传统机械通气（平均11.8ml/kg）能显著增加患者28天存活率，缩短需机械通气治疗的天数。 二，潮气量与炎症反应 一般认为气压伤（braotrauma）和容量伤（volutrauma）可导致肺损伤，近来生物伤（brotrauma）的概念认为：机械通气肺泡的过度扩张，造成终末呼吸单位已扩张的小气道和肺泡与未扩张的小气道和肺泡，以及扩张与未扩张肺区之间的切变力、肺的局部塌陷等均能促发严重的炎症反应，进一步引起炎症级联反应，因此，损伤性机械通气不仅加重急性肺损伤/急性呼吸窘迫综合征（ALI/ARDS）既存的肺损伤和炎症反应，还可促进肺内炎性细胞和炎性介质进入血液，从而引发或加重全身炎症反应综合征（SIRS），导致多器官功能失常或衰竭（MODS/MOF）。 在动物实验中，损伤性机械通气能显著增加中性粒细胞堆积和支气管肺胞灌洗液中炎症介质的水平及肿瘤坏死因子（TNF-α）的表达[9]。同样，在鼠实验中，损伤性机械通气后，支气管肺胞灌洗液中许多细胞因子（如TNF-α等）的浓度增加，在大潮气量情况下可引起支气管肺胞灌洗液中细胞因子浓度进一步增加。Ian等[10]发现：大潮气量对细胞因子的作用效果是可以累加的；而一些特定的细胞因子的激活和表达常先于肺损伤；在机械牵拉后出现的炎症因子的表达常为致病性的。 损伤性机械通气引起肺部炎症反应原因：机械通气改变了力作用于肺的周期性与大小，机械传导（作用于细胞膜或受体上的物理力转变成细胞内信号传导通路的活化）可能在通气诱发的肺部炎症中起重要作用[11],有人观察到[12]人肺泡Ⅱ型细胞接受长时间（24-48小时）的牵拉（较大牵拉与较小牵拉交替）后，IL-8的含量也显著增加。 资料显示，循环中炎症介质在MSOF或休克病理生理中起到关键性作用，机械通气可能通过使炎症介质从肺溢入血循环中，有助于引发或扩展全身炎症反应。Sugiura等[13] 和Von Bethmann等[6]通过动物实验模型（家兔和小鼠）证实了这一观点。 Meduri等[14]发现，10位未成活的ARDS患者，血液和支气管肺泡灌洗中TNF-α, IL-1ß,IL-6和IL-8的水平持续增高。说明可能有炎症介质从肺溢入循环，引起这种变化有以下解释：（1）从解剖上看，肺脏拥有一个较大粒细胞贮存器（约是骨髓外中性粒细胞的1/3）, 因此,肺脏与循环池炎性细胞相关并为其组成部分。有研究发现机械通气对兔肺和外周血中性粒细胞均发生影响。（2）肺脏具有与血液接触的巨大面积，即使每个细胞释放极小量炎性介质，也可引起这些介质大量进入血液循环。（3）通过细菌从气腔转移进入循环，Nahum等[15]通过将大肠埃希氏菌灌入狗肺后，发现使用损伤性机械通气时菌血症发生率比使用较小损伤的通气方式要显著增高。 TNF-α主要由激活的巨噬细胞产生，其主要的生物活性是导致肿瘤细胞坏死，同时也具有抗感染和免疫调节作用。IL-6同时具有抗炎和促炎作用，他们同属调节自然免疫的因子。它们和其它一些细胞因子相互激发，相互作用，导致全身性炎症反应[16]。而且在一定的条件下，可促进细菌的生长[17]。 三，糖皮质激素对机械通气引起的炎症反应的作用． 近来，随着对产生VILI生物学机制研究的深入，对“预防VILI的非通气策略”[18]，即通过药物预防或减少炎症介质的分泌，调节炎症反应引起了较大的重视。首先，抗炎药物（如IL-1和TNF-α的拮抗剂）对VILI的防护作用在许多动物实验中得到证实：Narimanbekov等[19]在兔肺模型中，正压通气前先雾化吸入IL-1受体拮抗剂（IL-1ra），发现可显著降低肺内白蛋白、弹性蛋白酶和中性粒细胞水平，表明IL-1ra对VILI有一定的防护作用。Imai等[20]在同样动物模型气管内滴注TNF-α的多克隆抗体，可显著改善氧合、提高肺顺应性、抑制白细胞的浸润，对VILI有明显的保护作用。Rimensberger等[21]在同样动物模型中观察了新型抗炎剂Leumedins的作用，发现它同样对VILI有保护作用。 其次，糖皮质激素（GCs）药理作用广泛，对许多炎症介质的产生具有多方面的调节作用，它有广泛的抗炎和减轻肺毛细血管通透性的作用，有研究表明[22，23]，GCs能抑制T淋巴细胞和巨噬细胞等免疫活性细胞产生TNF-α、IL-1、IL-6等细胞因子，还能抑制花生四烯酸代谢产物的合成，阻止前列腺素和血栓素的产生，防止血栓形成，同时增加肺泡表面活性物质的合成，减少灶性肺不张（可用于治疗ARDS）。使用糖皮质激素（如地塞米松）可对抗或阻断炎症因子的作用，可减轻VILI[24,25]，其机理可能是通过阻断核因子ＮＦ－kＢ的激活。Wen等[26]研究则发现，GCs抑制炎症反应的机制之一可能是抑制气道上皮细胞的凋亡；Hafner等[27]研究发现地塞米松能增强ALI大鼠表面活性蛋白rSP-C的活性，从而对ALI有一定的防护作用；Folkesson等[28]发现地塞米松能增强肺泡上皮对液体的清除能力，从而对肺水肿有一定的抑制作用；还有研究发现：地塞米松对胎粪吸入性和脂多糖诱发的肺损伤有明显的保护作用[29，30]。 四, 保护性机械通气（预防ＶＩＬＩ的通气策略） 保护性机械通气指设置机械性呼吸机参数以最大程度地减少肺损伤的方法。目前对保护性通气尚无统一的方法，但是大多数方法都包括低潮气量和允许性高碳酸血症。 五，小结 综上所述，损伤性机械通气（如大潮量通气）能引起或加重肺损伤，并能引起患者外周血中相应的炎症因子（如IL-6和TNF-α）的升高，从而引发或加重全身性炎症反应，糖皮质激素对机械通气所引起的肺损伤具有防治作用。目前，以上报道主要为动物模型，尚未见有关MV直接引起MODS/MOF的临床报道。临床上国内仅见一二篇关于对有肺疾患病人进行小潮气量保护性通气的报道 [31]，国外临床上相关研究多些，但也基本上是近两年的报道 [32]，但对于小潮气量对损伤肺的保护作用已基本成为共识，而对正常肺的潮气量的设定未见报道。 |
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