摘要
呼吸机诱导的肺损伤是机械通气的副作用。它的预防或衰减意味着对从机械应力到肺炎症和破裂应力的一系列事件的了解。
一篇文献综述的重点是病变肺部的机械力和由此产生的炎症/破裂之间的联系。
肺的扩张力是经肺压。在均匀的肺中,肺的纤维骨架中的每一根纤维平均地分担这种力。在非均匀肺中,塌陷或实变区不应变,而邻近纤维则过度应变。事实上,如果全球施加的力过度,或疾病区域附近的纤维经历过度的应力/应变,就会观察到生物激活和/或机械断裂。过量的菌株会激活巨噬细胞和上皮细胞产生白细胞介素- 8。这种细胞因子吸收中性粒细胞,从而引发全面的炎症。
为了防止呼吸机引起的肺损伤,必须将跨肺压控制在生理范围内。俯卧位可通过增加跨肺压力分布的均匀性来减轻呼吸机引起的肺损伤。呼气末正压可通过保持肺的开放来预防呼吸机诱导的肺损伤,从而减少局部应力/应变分布不均。如果将每公斤体重的经肺压而不是潮气量考虑在内,那么处理不同机械通气策略的随机试验的矛盾结果可能会得到更好的理解。
20世纪70年代,急性呼吸窘迫综合征(ARDS)机械通气的典型环境是潮气量(VT) 12 - 15ml·kg体重−1呼气末正压(PEEP)为5 - 10cmh2O。
“我们用这种方式给数千名患者通气,唯一的副作用是低碳酸血症。”Pontoppidan在声明中说et al。1在新英格兰医学杂志在1972年。然而,自20世纪70年代中期以来,人们逐渐认识到机械通风的潜在危害。认识到ARDS患者的可呼吸肺小,不僵硬(婴儿肺概念)2),表明使用兴奋剂可能造成的机械伤害VT导致了允许性高碳酸血症的概念3.,即。以更温和的肺治疗。同时,它也被认出来了体外4和在活的有机体内5无论机械破裂与否,机械通气都可能引起复杂的生物反应,释放炎症和抗炎介质。这导致了生物创伤的概念,这是广泛的,但不是普遍的6,接受。在本文中,作者介绍了他们对触发呼吸机诱导肺损伤(VILI)的最初生理和生物学事件及其临床后果的理解,但并没有打算对全面的VILI进行详尽的回顾,也没有排除或否定其他解释。
肺的扩张力及其在健康和病变肺实质中的分布
单位面积肺的膨胀力,即。压力是施加在脏胸膜上的。这是经肺压(Pl),即肺泡内压力与胸膜压力之差(Ppl).不幸的是,在正常的临床实践中,通常考虑平台或气道压力(P哦)作为肺的膨胀力。在静态条件下,P哦紧密地反映了肺泡内压力,部分是用来膨胀肺,部分是用来膨胀胸壁。在一个忽略血移的简单模型中,肺膨胀被认为等同于胸壁膨胀。之间的关系P哦和Ppl,它决定了Pl,取决于肺和胸壁的相对力学特性,方便用弹性(压力/容积)表示。
呼吸系统的弹性(Ers)是P哦需要在静态条件下将呼吸系统充气到其静止位置上方1l。的确,P哦等于用于肺充气的压力之和(Pl)和用来给胸壁充气的一个(Ppl):
和
在哪里El和Ew是肺和胸壁的弹性。因此,
在正常的静态条件下,因为El近似等于Ew,无论对肺泡施加什么压力,都会导致Pl∼50% (El/Ers= 0.5)。
多年来,不幸的是,任何改变Ers是由于El.然而,现在有一致的证据表明Ew在ARDS患者中可能发生改变7- - - - - -10由于个别患者的解剖特征(身体大小和体重)或导致ARDS的疾病性质,已经证明腹压会直接增加Ew,常在与急性呼吸窘迫综合征相关的腹部疾病,如腹膜炎或肠缺血时发生改变11,12.事实上,El/Ers比率,它决定了两者之间的关系P哦以及由此产生的Pl(式3),急性肺损伤/ARDS范围在0.3 ~ 0.8及以上,与正常值0.5有较大差异。由于VILI的发生是由于肺的扩张,这取决于Pl,它的测量或估计是一个关键问题,因为,同样的应用P哦,Pl其对肺的潜在危害因人而异。
压力传递到整个肺
的Pl应用于脏胸膜,必须通过所有肺部区域传播。force-transmitting系统是肺纤维的骨架,它由两部分组成,轴向纤维,固定在门,穿越分支航空肺泡管的水平,和周围纤维系统,固定在内脏肺胸膜,渗透向心地入肺腺泡。这两个系统在肺泡水平由肺泡间隔纤维连接13.肺的纤维骨架主要由弹性蛋白和胶原纤维组成,它们彼此之间关系密切。连接肺间质的其他承重元件是肌动蛋白和肌球蛋白微丝,它们来源于肌成纤维细胞。
压力,紧张/紧张和紧张
应力和应变的严格定义超出了本文的目的,可以在别处找到14.然而,在其最简单的定义中,在一维结构(如弦/弹簧对)中,应力(或张力)可以定义为单位面积上的力,在结构中,应力(或张力)是对施加于同一实体但方向相反的外力的反作用力,即。σn=ΔF/Δ年代,在那里σn是压力,ΔF变更效力和Δ年代被施加力的参考表面。这种通过理想表面切割结构的内力可以分解为三个分量,其中一个分量是垂直于平面的(正应力),另外两个分量是切向的(剪应力)。结构因施加的力而产生的变形(如果有的话)称为应变。在牵引作用下最简单的一维结构中,应变定义为结构长度变化(ΔL)与静止位置长度(L)之比0),即。∈=ΔL/L0,在那里∈是压力。的确,应力和应变是结构对外力的自然反应。在肺癌、机械通气、压力和应变是周期性地改变变量的特点是最大和最小值(end-inspiratory和呼气末PL压力,和呼气末end-inspiratory和肺容积(EELV)应变)在给定的频率和振幅(最大和最小值之间的差异)。
当Pl由吸气肌或呼吸机施加于肺胸膜表面,这种施加的力,在静态条件下,等于肺实质内所发展的力的总和。这些力量的一部分是由肺泡的空气/液体界面承担的,在表面活性剂存在的情况下,这是非常低的,高达总肺容量的80%15,而其余的力则由肺纤维骨骼的纤维系统分担。在缺乏表面活性剂的情况下,液体/空气界面承受的力更大,在概念上相当于一个“附加承力纤维系统”。事实上,每一根纤维都根据它所承受的力来承受应力/张力。在均匀的肺中,每一根纤维都分担同等比例的总作用力,并产生同等的张力和张力。如果一些纤维被破坏(如肺气肿),就会有更少的纤维分享施加的力,并承受更大的压力和张力。然而,如果部分实质在膨胀期间仍然塌陷或不能扩张,如在合并肺炎中,患病区域的交织纤维承受压力并处于张力但不张力。然而,连接在不可膨胀区域的纤维必须承受更大的力负载,具有更大的张力和变形(图1)⇓).这些概念是在Mead的理论背景下发展起来的et al。16他在一个简化的模型中计算出,在施加30厘米h的压力下,坍塌区域的体积是该区域在没有坍塌时所占体积的十分之一2O,由此导致的邻近地区的紧张局势将达到140厘米每小时2独立于计算的精度,很明显,当应力和应变不是均匀分布时,在某些区域会产生更大的张力和变形,纤维张力的量级可能会导致机械断裂时的应力。
纤维网络模型显示三条平行的纤维线(A-C),每条线包含三个弹簧(1-3)。休息的位置。b)当力(F),系统是均匀的,每条线承受三分之一的力(0.33F),每条线上的每个弹簧承受相同的力(0.33F).因此,应变在管线和弹簧内均匀分布。c) 如果一个构件被加固(包括在内),则其承受力,但不变形。连接的弹簧承受更大的应变。d) (B线)断裂时,该线不承受任何应力/应变;然而,平行线承受更大的应力和应变。用数学术语来说,每个弹簧都有刚度K,除了弹簧B2,其刚度为可这决定了模型的不同行为。当F时,模型表现为:ΔL=F(6米+ 3) /(K(7米+ 2));ΔLA1=ΔLA2=ΔLA3=ΔLC1=ΔLC2=ΔLC3=ΔL / 3;Δ磅1=ΔLB3 =米ΔL / (2米+ 1);ΔLB2 =ΔL / (2米+ 1);F一个=FC=F(6米+ 3) / (21米+ 6);和FB=3曼氏金融/ (7米+ 2)。如果米=1表示系统是齐次的;如果米=0,行B被打断;最后,如果米→∞时,B2表现为包含。ΔL:结构长度变化;l0:静止位置的总长度。
受伤的目标
如上所述,VILI的触发因素似乎是全局的机械力(过度使用)Pl)或局部(由于肺不均匀而造成的应力/应变分布不均)引起肺实质的机械性改变,范围从过度和非生理的应变到破裂时的应力。事实上,损伤的三个主要目标是细胞外基质中的纤维系统、肺泡细胞和肺毛细血管。小气道也可能受到影响17,18,但很少有研究,因此没有进一步讨论。
光纤系统
由于肺纤维骨架中最重要的成分是胶原蛋白和弹性蛋白纤维,因此我们可以简要地总结一下它们的力学特性(图2)⇓,表1⇓).弹性蛋白/胶原蛋白相互作用最简单的方法是把弹性蛋白看成与折叠的胶原蛋白平行的弹簧。简单单元的弹性特性如图2a所示⇓.当施加外力时,弹簧(弹性蛋白)是受力单元,根据其力学特性产生应力和应变。绳子(胶原蛋白)在完全展开时产生压力。由于胶原蛋白几乎是无弹性的,它作为一种止损纤维,防止弹性蛋白/胶原单位的进一步拉伸。然而,不同的单位可能有不同的弹性常数和不同的停止长度。当将不同特性的单元串联时,整体性能由简单元素的贡献决定(图2b和c)⇓).当考虑串联和并联的弹簧/弦单元网络时,情况就更加复杂了。假设弹性蛋白/胶原蛋白力学特性的统计密度分布,已经开发了模型,用以描述测试时系统的力学行为体外(图2 d⇓)19,20..考虑到整个纤维系统的力学行为和它的组织/空气比,似乎在破裂时应力的数量级是约100 cmH2O。
弹性蛋白和胶原蛋白的力学特性:杨氏模组(应力/应变)(见表1)⇓).应力/应变关系:a) 1;b)两种;c)七对弹性蛋白/胶原蛋白对K(——)和最大长度L(......)。弹性蛋白/胶原蛋白对有相同的K但不同的L,并串联在一起(〇:各种胶原纤维展开并达到停止长度的应力/应变)。d)组织条的应力/应变关系(––––:整个系统的行为;––––:弹性蛋白纤维的弹性行为;- - - - -:胶原纤维的弹性行为;短键长的:破裂极限处的弹性蛋白应力)。似乎破裂时的应力(用垂直箭头表示)为1,000 kPa。由于组织与空气的比率为~ 1:100,所以肺破裂时的压力应为~ 1000 /100 kPa,即。100年而言不啻2O. AU:任意单位。(d)改编自19.
肺泡细胞
四分之三的肺细胞(按体积计算)位于气体交换区。虽然II型上皮细胞位于肺泡角,但I型上皮细胞(约占肺泡表面的90%)扁平而宽,同一细胞可以像三明治一样包围大约4个内皮细胞。值得强调的是,在大多数肺泡结构中,I型上皮细胞与内皮细胞有共同的基底膜,提示存在机械耦合。纤维系统和相关的成纤维细胞以及肌动蛋白和肌球蛋白丝,这些都有助于机械支持21,位于基底膜(细胞外基质),上皮细胞和内皮细胞都固定在基膜上通过整合蛋白。
当一个膨胀力作用于主要承受载荷的纤维系统时,所有锚定的细胞都必须适应新表面的形状。显然,从生理变形到浆细胞破裂(应激失败)是一个连续的过程。在细胞培养中,机械变形和生物反应之间的相互作用已经被广泛研究(在22- - - - - -28).然而,细胞培养中的应力/应变关系不太可能是等效的在活的有机体内由于肺泡壁结构复杂,以及肺泡细胞在高容量下展开等现象29.因此,肺体积的变化很难转化为细胞株的变化。然而,尽管存在这些局限性,本文作者认为,在不同肺泡细胞培养中获得的现有数据可能提供了一个独特的视角,这在内部是一致的。
如图1所示 3.⇓,细胞对变形作出反应,首先通过将细胞内脂质吸收到细胞表面来加强质膜,这种现象称为变形诱导脂质运输30.,31.与此同时,“机械传感器”即。整合素,细胞骨架和离子通道,在生化事件中传递机械信号,通过一个复杂的信号分子网络26- - - - - -28.一个“中间”非生理应变的最终结果,不是如产生物理的肺泡壁破裂,是浆细胞膜的加强/密封32如:通过机械感受器,炎症细胞因子的上调,可能还有Ca2+介导细胞收缩33.
![图3. -](http://www.qdcxjkg.com/content/erj/22/47_suppl/15s/F3.medium.gif)
显示细胞对机械应力反应的简化方案(------:分离反应的不同阶段)。DILT:变形诱导的脂质转运;丝裂原活化蛋白激酶;NF-κB:核因子-κB;白细胞介素。(数据来源于[25,28]#, 30, 31¶]).
在不同细胞培养中进行的各种实验的结果总结如下。在一种能使表面积增加12%的菌株中,已经证明人类巨噬细胞,通过核因子κB,产生白介素(IL) 834是CXC趋化因子家族中的一种细胞因子,是中性粒细胞最强大的趋化剂。在相同的菌株水平,巨噬细胞产生金属蛋白,重塑细胞外基质。有趣的是,在这个水平的菌株中,没有肺泡细胞产生任何其他细胞因子,包括肿瘤坏死因子- α。在17-18%的线性应变变化(应该对应于~ 37%的表面变化),已经证明,人类内皮细胞产生金属蛋白35.在30和40%菌株中,A549上皮细胞产生IL‐836,37,而在50%的表面应变下,在大鼠上皮细胞的实验装置中,应对应于大于总肺容量的体积变化在活的有机体内, 70%的细胞死亡报告38. 这些数据指的是应变的大小(大致相当于吸气末肺容积)。然而,事实证明,这两种方法都是有效的在体外和在活的有机体内,即拉伸的持续时间,以及它的幅度和频率,可能会增加损伤39- - - - - -42.有趣的是,对于同样大小的应变,降低其振幅(通过增加基线应变)可减少上皮细胞损伤40.事实上,从大量数据来看,似乎肺泡细胞的周期性非生理应激诱导IL - 8和金属蛋白的释放,而细胞死亡发生时,应变超过总容量。很容易推测,生物反应的第一个触发因素可能是IL - 8,这是中性粒细胞激活最强大的趋化因子。
IL‐8作为第一细胞因子的作用,通过中性粒细胞募集,负责导致炎症的进一步事件序列,最近在小鼠模型中得到强调。Belperioet al。43显示,在通风的老鼠VT6 mL·kg体重(低株组)和12 mL·kg体重(高株组)−1与自然呼吸对照组相比,中性粒细胞激活增加,中性粒细胞激活与菌株成正比。菌株/损伤与CXC2趋化因子(一种与IL - 8相当的小鼠)及其受体水平的增加有关。用特异性抗体阻断CXC2或CXC2受体,或使用CXC2受体敲除小鼠,都不能诱导中性粒细胞激活和减弱VILI。大量数据强烈支持菌株、IL - 8产生、中性粒细胞激活和VILI之间的因果关系。
肺毛细血管
纤维系统为肺血管提供机械支持。在肺泡隔膜中,轴向纤维系统和外周纤维系统相互连接,肺泡毛细血管网与隔膜纤维网相互交织。长期以来,人们都知道,肺结构过度紧张,几分钟或几天,根据动物种类的不同,会导致不同程度的肺水肿(闭胸入路比开胸入路应用相同方法时,导致的肺水肿要少P哦),并伴有气体交换障碍、透明膜形成和中性粒细胞浸润44- - - - - -49.关键问题是了解过度的机械劳损是如何引起水肿的。当肺泡纤维网遭受非生理的过度张力时,肺泡隔膜的毛细血管网变平,而角血管则保持或增加其通畅。最终的结果是血流阻力增加,导致肺动脉压力增加。这反过来又导致滤过率的增加超过了淋巴流量的增加,液体在组织间隙中积聚。事实上,部分水肿由于高压/容量通气是“流体静力学”的性质50.
然而,过度的应变也会导致毛细血管网络的渗透性增加45,46.这最初归因于“拉伸毛孔现象”,这是一个被动过程,由于增加的静水压力迫使内皮细胞之间的松散连接。然而,也有研究表明,尽管细胞外基质完好无损,但在高透壁毛细血管压力下仍可能出现细胞间隙51- - - - - -53.这个活跃的过程,可能涉及细胞收缩54,可能是由于Ca2+通过机械门控钙通道流入。细胞内钙离子浓度的增加2+水平有多种影响,可能影响渗透性,包括增加肌动蛋白/肌球蛋白丝张力。阻塞Ca2+内流使用钆,拉伸激活阳离子通道的抑制剂55,或防止肌动蛋白/肌球蛋白丝收缩56显著降低内皮通透性。事实上,细胞内/细胞间间隙的打开,细胞骨架的重塑和活跃的细胞收缩都可能有助于增加渗透性。此外,中性粒细胞被招募的全面炎症,很可能通过各种介质诱导内皮细胞通透性增加54.在中等程度的应变,这种机械信号可能是绒毛的触发。然而,当施加的机械应力非常高时,细胞外基质可能破裂,炎症过程是观察到的损伤的一个后果,而不是引发/相关触发。确实,很明显,根据施加的压力/应变,肺水肿可伴或不伴炎症发生。
然而,值得强调的是,过度的肺泡应变、肺动脉压力和肺毛细血管血容量之间的有害相互作用。首先,高毛细管压力可能导致渗透率增加的应力破坏53任何压力的增加都会增加水肿的形成57.此外,有研究表明,机械通气引起的围绕肺泡外血管的血管周围压力的循环变化比没有机械通气的孤立的肺动脉压力阶段性升高引起的水肿更大41.最后,不仅毛细血管压力升高,而且毛细血管压力降低都可能损害肺。事实上,低毛细血管压力可能会促进肺泡毛细血管的塌陷和脱垂,并可能导致应力衰竭,然而,同时,它可能增加肺泡外毛细血管的透壁压力,并增加水肿的形成58.
呼吸机引起的肺损伤及种类
由于大多数VILI的研究都是在动物身上进行的,因此有必要讨论不同动物物种之间的一些重要差异。在一些实验中,使用不同的方法诱导VILIVT按体重计算(单位:千克)(表二)⇓)43,48,49,59,60.不幸的是,不同物种的肺体积、肺泡大小和体重并不是线性相关的。在图4中⇓该研究基于美世公司(Mercer)报告的解剖学数据et al。64,肺泡直径的变化,反映了肺纤维骨架的纤维所受的张力VT每公斤体重。如图所示,一个VT10 mL·kg体重−1正常人肺泡直径增加约10%。在小鼠中,同样的情况也恢复正常VT导致肺泡直径增加约40%,这在人类中相当于VT体重约为45毫升·公斤−1.在VILI的其他实验研究中,采用高强度的伤害策略P哦而不是高VT.然而,两者之间的关系P哦和Pl, VILI的真正触发因素,取决于两者之间的比率El和Ers(方程3)这个比值(El/Ers)在不同物种之间差异很大,从小鼠的近1到正常人的约0.5(表2)⇓).
肺泡直径的相对增加是潮气量的函数(VT)与不同物种的体重(––––:人类(1.00);——:猴子(1.40);––––:狒狒(1.58);- - - -: rat (2.13);-- -:仓鼠(2.23);- - -: rabbit (3.08);-- -- --:鼠标(3.18)。肺泡直径的变化是基于这种关系存在于一个球体,即。%Δ直径=−1 +(1 +Δ体积百分比)0.33.压力指数,即。肺泡直径的变化相对于预期的人类,在一个VT10 mL·kg体重−1(短键长的)在括号中分别表示。(基线数据来源于64).
如果Pl如果考虑到这一点,体积创伤和气压创伤的区别就消失了。在Dreyfuss的实验中et al。65,这导致了体积概念,高P哦/低VT是通过增加Ew用橡皮筋绑住老鼠的胸腔。在这种情况下Pl尽管情绪高涨P哦,肺损伤明显小于同样通气的大鼠P哦与正常Ew.
的确,从大量的数据来看,似乎在正常肺中产生VILI,高Pl需要使用,无论是否使用容积控制或压力控制通风。
然而,在临床实践中,最令人担忧的是已经患病的肺中的VILI。有趣的是,少数可用的实验数据表明,VILI可能在病变肺的低VT/P哦比正常肺的比例要高66,67.这是可以理解的,如果关系ErsEELV也被考虑在内。急性呼吸窘迫综合征患者的肺“小”而不是“硬”2,Ers是可呼吸EELV的功能吗68,具体Ers(Ers/EELV)接近正常69.事实上,整个肺实质的张力取决于VT和EELVVT交付。例如,一个患有严重ARDS的人,EELV为500毫升(婴儿肺)2),一个VT在500ml中产生的张力与aVT在正常EELV为2500毫升的人体内。
的确,而Pl可能被认为是粗略的临床等效压力,VT/EELV比值可被视为大致的临床等效菌株。压力(Pl)和应变(VT/EELV)通过特定的El(EL, sp),根据公式
因此,它遵循这一点
这表明考虑到Pl或者VT/ EELV比(即。全肺或任何给定区域的充气量与其静息容积之间的比率)是看待同一现实的两种方式,从而统一了气压创伤的概念(而非压力创伤)P哦独自一人,但Pl)以及罗玛(不是)VT独自一人,但VT/EELV),根据基础生理学。指出这一点可能也是有用的EL, sp是一种肺的“杨氏模块”(即。应力/应变)和应力是压力控制通风的自变量,而应变是容积控制通风的自变量。
呼吸机所致肺损伤的预防
VILI是一系列事件的结果,开始于肺实质的机械性改变,由于过度的全球和/或区域压力/应变。如果结构中产生的张力在破裂时达到应力的极限,结构就会被破坏(肺泡壁和毛细血管)。如果张力低于这些限制,但不是生理的,就会发生生物反应,可能首先涉及产生IL - 8的巨噬细胞,通过中性粒细胞募集,炎症级联反应充分发展。VILI患者表现为典型的肺部炎症,其生化、组织学和病理特征均有体现。事实上,通过干扰导致炎症反应的生物反应序列(趋化因子抗体),VILI可以被预防或减弱43,类固醇70,等。).然而,由于非生理应激和应变似乎是VILI的第一个触发因素,限制/防止ARDS肺过度的区域和全球应激和应变的可能性,即。俯卧位,PEEP和lowVT,进行了讨论。
俯卧位
到目前为止,Pl被认为是均匀分布的;然而,众所周知,在人类和实验动物中,都有一个梯度Pl沿垂直轴,非依赖肺区感受更大Pl肺纤维骨架的纤维张力大于肺相关区域。这种现象在非均匀肺中更明显。例如,我们发现,在一个油酸模型中,在仰卧位时Pl非依赖区和依赖区之间的差异高达10 cmH2O71.两个人都是俯卧位72和实验设置73,区域通货膨胀沿垂直轴的分布较为均匀,表明显著降低Pl梯度。这表明,应力和应变在肺实质中更均匀地分布,这是俯卧位可能有效地衰减VILI的合理基础,如实验中狗所示59和兔子60.不幸的是,俯卧位影响预后的证据仍然缺乏。然而,在大容量通气治疗的急性肺损伤/ARDS患者亚组中(VT≥12 mL·kg体重−1),仰卧位通气患者的死亡率明显高于俯卧位通气患者(几乎为其两倍)74.
呼气末正压通气
因为PEEP不可避免地会导致平均值的增加Pl,导致肺实质更大的压力,这是相当令人惊讶的,第一眼,它是如此有效的,在许多(但不是所有)情况下衰减VILI, Dreyfuss和Saumon广泛回顾75.
一种可能的解释是,如果肺区域塌陷/巩固并且在吸气时没有扩张,邻近开放区域的纤维显示出增加的张力和张力。事实上,如果PEEP能有效地保持塌陷区域的开放,则施加的力会被更多的纤维共享,应力和应变分布更均匀。有趣的是,PEEP在保护VILI方面的积极作用已经在肺复张潜力巨大的动物模型中得到了描述,在动物模型中,PEEP可以有效保持大部分肺的开放,从而减轻应力/应变分布不均。然而,在弥漫性肺炎(如弥漫性肺炎)中,当大部分肺被巩固且肺复张的可能性非常低时,PEEP是否可以预防VILI,这一点可能令人怀疑11.虽然尚未证实,但有可能在这种情况下,PEEP只是增加了总应力,而不影响应力/应变分布不均。有趣的是,目前还没有关于PEEP对患者转归有积极影响的报道,且PEEP与转归的关系仍是一个有争议的问题。然而,这并不奇怪,因为PEEP是在肺复张可能性不同的患者中进行的。在肺复张潜力较低的亚组患者中,PEEP的积极作用可能被其消极或零影响所掩盖。
低潮汐卷
按照协商一致会议的建议76从20世纪90年代末开始,一些研究就开始了77- - - - - -81已经进行了研究,以调查对低死亡率患者预后的影响与高VT.这些研究,虽然基于相同的原理(温和的肺治疗),但力度和设计不同。三项研究相比VT7和10-10.5 mL·kg理想体重−1没有显示出任何结果的不同77,79,80.阿马托的研究et al。78比较两种呼吸策略,高呼气末正压/低呼气末正压VT和低偷看/高VT.这项研究显示了两种策略之间令人印象深刻的死亡率差异,但受到了批评,主要是因为高死亡率(70%)VT/低偷看。该系列的最后一项研究是由美国国立卫生研究院(NIH)网络进行的,并在一项充分有力的试验中测试了接受治疗的患者之间的死亡率差异VT6和12 mL·kg体重−181.结果显示了显著不同的结果,在6ml·kg体重组绝对死亡率下降了约9%−1组。在这些研究中,除了对阿马托的研究et al。78,“安全极限”为P哦设定在35 cmH2这一相互矛盾的结果引发了许多争议,以至于最近的一项荟萃分析声称,美国国立卫生研究院的网络通风在一个VT6 mL·kg体重−1是不安全的,说明两者之间的关系VT结果呈U型,低死亡率和高死亡率都有较高的死亡风险VT82.
在讨论现有临床研究结果之前,值得注意的是,如果两种不同类型的通气产生不同的结果,如NIH网络ARDS试验,这可能意味着“VILI量”与之相关的两种不同的通风方式也不同。然而,由于VILI的真正原因是Pl,很明显,测量VT与大量混杂变量有关。一个给定的VT不同的原因P哦根据Ers(P哦=ErsVT).一个给定的P哦,反过来又会产生不同Pl按比例El来Ers(Pl=P哦El/Ers).这表明两者之间的关系VT以及由此产生的Pl可能是高度可变的。事实上,很明显,在一个相对较小的人口中,随机化可能无法在不同群体之间平均分配El和Ew在研究人群中存在。在一个大的群体中,这种偏差应该被减弱。然而,即使在这种情况下,两者之间的联系VT和Pl是虚弱的。图5中强调了这一点⇓,在那里Pl是什么函数VT以体重为标准,一个理想的70公斤体重的人在10 cmH2O PEEP,为一系列Ers和El/Ers.尽管这个模型的假设过于简单化,但在这个模型中,体积/压力曲线是线性的,并设置了“危险”Pl“任意在15厘米每小时2O(正常人肺活量的70 ~ 75%),很明显存在潜在危险Pl可能与各种各样的VT正常体重,以及P哦远低于建议的“32厘米每小时的安全极限”2O”83.
潮气量(VT)、平台压力(P亚历山大-伍尔兹;- - - - -)及经肺压(PL;- - -)在一个70公斤的人体模型中,以10 cmH2O呼气末正压,呼吸系统恒定顺应性:a) 50;b) 30;c) 20 mL·cmH2O−1,即。呼吸系统的弹性(Ers)的0.02、0.033和0.05 cmH2O·毫升−1分别。P哦计算使用P哦=VTErs.在每一个P哦这个Pl由肺的弹性(El)/Ers范围0.3 - 0.8(▪:0.3;□:0.4;•:0.5;○:0.6;▴:0.7;▵:0.8),即。Pl=P哦El/Ers计算。危险的Pl被任意设定为15 cmH2O(短键长),相当于正常人肺活量的~ 70-75%;下面的区域代表“安全区”。根据Ers和El/Ers,一个VT6或12 mL·kg体重−1要么是有害的,要么是安全的。
的VT可用随机试验的分布如图6所示⇓.的分布P哦,这与Pl不止VT(方程式3),也如图所示 6.⇓.有很大的重叠P哦在不同的研究中观察到的是明显的。然而,支持者之间的讨论的重要性VT与重要性的支持者P哦VILI的行列式似乎没有一个健全的生理基础Pl是VILI的主要决定因素,它从未在任何随机试验中得到控制。
![图6. -](http://www.qdcxjkg.com/content/erj/22/47_suppl/15s/F6.medium.gif)
结论
根据现有的实验和临床数据,可以得出以下结论。呼吸机诱导的肺损伤是由于过度的整体/区域压力/应变,并影响相对健康的肺区域,因为巩固的肺区域没有扩张。过度应激/应变首先激活巨噬细胞,然后激活中性粒细胞通过白介素8。中性粒细胞增强了组织炎症。如果应力和应变达到纤维系统破裂的极限,可能发生机械故障,直接破裂的肺泡壁和肺毛细血管。过度的区域应力/应变可以通过俯卧位和呼气末正压(可招募肺)来限制,这两者都允许应力和应变更均匀的分布。低的全球跨肺压可降低压力和应变,现有的临床证据表明,低潮气量比高潮气量与较少的呼吸机诱导的肺损伤有关。然而,测试不同的平台压力会更好,平台压力与跨肺压力的关系比与潮气量的关系更大。然而,最好的解决办法是直接测试不同的经肺压力。
- 收到了2003年2月25日。
- 接受2003年7月14日。
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