机械通气相关肺损伤.ppt

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1、机械通气相关肺损伤,20世纪50年代已成功将机械通气应用于重症患者。1967年，Ashbaosh、Pettu等首先将PEEP应用于ARDS的治疗，可明显改善PaO2。但经过20多年的实践发现，PEEP并未能显著提高ARDS的成活率?机械通气可以加重已有的肺损伤或引起急性肺损伤，称为机械通气相关肺损伤(VILI)。近20年来的研究成果，使ARDS机械通气的策略发生了很大改变，并逐渐影响到全麻期间的通气策略。,机械通气相关肺损伤,容量性损伤：因肺泡过度膨胀导致肺泡直接损伤。气压性损伤：因肺内压升高引起的肺组织损伤。生物性损伤：因炎性介质的产生并释放到肺泡或体循环，引起肺或其它器官的损伤。肺不张损伤

2、：因肺泡膨胀不全或萎陷导致的肺损伤。,1974年，Webb和Tierney进行大鼠实验，将大鼠分别以14、30、45cmH2O的气道压进行正压通气。结果：以14cmH2O压力持续通气1h后，没有异常出现；30cmH2O通气1h之后，肺间质出现中度水肿；45cmH2O通气1335min即出现肺泡腔内水增多。结论：机械通气本身可以导致肺损伤和肺水肿，并与气道压相关。压力越高，肺损伤越易发生，肺水肿也越明显。,Dreyfuss,et al.High inflation pressure pulmonary oedema:respective effects of high airway pressu

3、re,high tidal volume and expiratory pressure.Am.Res.Repir.Dis.1988.137:1159,目的：研究肺容量与气道压对肺损伤的作用方法：保持PIP为45cmH2O时，给未开胸大鼠以大VT或小VT行机械通气。小VT通气时通过限制胸壁活动来达到高PIP。结果：大VT组发生通透性肺水肿及超微结构的变化，小VT组未出现上述变化。,Dreyfuss对另一组大鼠通过铁肺行负压通气，结果在大VT通气时肺水肿还是产生了。认为：VT增加是机械通气引起肺水肿的主要原因；VILI主要是容量伤(volutrauma)，与潮气量有密切关系。大Vt可使肺泡过度牵

4、张直接损伤肺泡壁、肺表面活性物质的活性及肺血管基底膜，导致肺泡断裂和微血管通透性增加。,机械通气参数设置的变迁,VT1215ml/kg10ml/kg6ml/kg,气道压3035 cmH2O30 cmH2O20 cmH2O,PEEP05 cmH2O10 cmH2O15 cmH2O,目前对健康肺的通气参数设置仍无专家共识,对于健康肺：机械通气能否引起炎性反应？肺局部炎性反应能否引起全身性炎性反应？炎性反应能否引起急性肺损伤？已存在肺损伤危险因素者(大手术、感染、输血、单肺通气等)，应采取什么通气策略？,邹军,杨拔贤等：不同通气方式对兔急性肺损伤的影响北京医科大学学报1999;31:432,方法：制

5、备表面活性物质缺乏兔肺损伤模型。以CMV(n=6)或PHY+PEEPi(n=6)通气4h后，测定通气前、后的支气管肺泡灌洗液(BALF)中TNF含量、细胞总数和白细胞分类计数，测定肺水量，动脉血气分析和病理检查。结果：与PHY+PEEPi组比较，CMV组低氧血症明显，BALF中性粒细胞显著增加，TLW及EVLW明显增多，肺内透明膜形成及炎性细胞聚集；BALF中的TNF含量明显增加(p0.01)。结论：MV模式可以改变肺损伤的程度，细胞因子在VILI中起到重要作用。PHY+PEEPi是一种肺保护性通气模式。,Anesthesiology.2007;107:419,目的：研究周期性肺牵张对细胞因子

6、释放的影响。方法：实验小鼠行MV，应用临床通气参数。Vt 8ml/kg，PEEP 4cmH2O，FiO2 0.4，通气30、60、120、240min。测定肺组织和血浆的IL-1,6,10,TNF-,细胞趋化因子；观察肺组织学改变。结果：肺组织炎性因子都随MV时间延长而进行性增加；白细胞增加，但未见肺泡漏出和蛋白沉着；内皮细胞和基低膜完整。血浆的炎性因子都增加。2天后恢复正常，无组织学改变。结论：对正常肺MV可引起肺局部和全身的细胞因子和白细胞增加，但是可逆性的，并没有引起组织学改变。,Gajic,et al:Ventilator-associated lung injury in patie

7、nts without acute lung injury at the onset of mechanical ventilation.Crit Care Med 2004;32:1817 Intensive Care Med 2005;31:922,单中心临床研究结果：没有ALI/ARDS因其它原因需要机械通气2天者，5天内有25%患者发生ALI/ARDS。主要相关危险因素：大Vt，输异体血，酸血症，限制性肺疾病。多中心大样本临床研究结果：大Vt(700ml)和高气道压(30cmH2O)是引起ALI的独立危险因素。,由以上实验/临床研究结果可以看到：MV对于ALI/ARDS是可以引起进一步

8、肺损伤，并与Vt和平均气道压相关。对健康肺以临床常用Vt进行MV，可引起肺局部和全身的炎性反应，但是可逆性的，并未引起肺组织损伤。一般情况下，健康肺是可以耐受MV引起的炎性反应而不会导致临床肺损伤。临床研究认为，大Vt，输异体血，酸血症，限制性肺疾病是引起ALI的相关危险因素；大Vt和高气道压是引起ALI的独立危险因素。,二次打击理论,机械通气即使采用小Vt通气，也可使肺组织的细胞因子表达上调，说明肺很容易受到损伤。如果同时存在第二次打击，如大手术或其它风险因素，则有可能引起急性肺损伤。对于已经存在肺损伤风险因素者，MV本身也是第二次打击。,针对ALI/ARDS提出保护性通气策略-小Vt+合适

9、PEEP,降低肺容量：Cattinoni(1987)：健康肺、病态肺和可利用肺。健康肺(baby lung)占20%30%,病态肺主要是萎陷肺。传统MV时，按体重计算的VT实际上都分布到健康肺，引起健康肺的容量伤。选择小VT通气。开放肺：早期关闭的小气道和萎陷肺泡，在通气时反复周期性开启所承受的压力和损伤(切应力损伤)，可进一步造成肺损伤。PEEP可使小气道在呼气相保持开放状态和肺复张。,保护性通气策略是否适用于健康肺的通气？,ALI/ARDS：肺萎陷使容量降低；肺实质的弹性差，肺顺应性降低；肺泡/间质水肿，白细胞浸润，肺表面张力增加。对策：小Vt避免肺泡过度膨胀，降低气道压力；PEEP使萎陷

10、肺泡复张，增加肺容量；减少肺 泡在周期性闭合/开放时的切应力。正常肺：肺容量正常；肺顺应性正常；无气道早期关闭和肺不张；肺表面张力正常。但长期小Vt通气可能导致肺不张；高PEEP可使气道压升高。对策：？,正常肺与ALI/ARDS在形态和功能方面的差异,全麻期间机械通气的负效应,肺不张：全麻期间损害气体交换和肺机械功能的主要原因是肺不张，不用PEEP时，约有90%发生不同程度的肺不张，表现为肺顺应性降低、氧合功能障碍，及潜在的肺损伤。机械通气相关肺损伤：急性过度肺牵张和高气道压可引起肺实质改变，增加肺泡膜的通透性导致肺水肿，肺组织损伤及局部炎性反应等。氧中毒：,目的：研究肺叶切除术中以大Vt通气

11、是否增加术后呼衰的发生率。方法：回顾性分析170例肺叶切除术的临床资料及其与术后呼衰的相关性。术后持续MV超过48h，或需要再插管者，定义为术后呼衰。结果：术后呼衰30例(18%)，其中15例(50%)为ALI；术中大Vt组(8.3ml/kg)明显多于小Vt组(6.7ml/kg)，(p 0.001)。术中大Vt通气与术后呼衰明显相关。结论：术中大Vt通气可增加术后呼衰的危险。,Michelet,et al:Anesthesiology 2006;105:911,临床研究，保护性通气策略对食管癌切除术后呼吸功能的影响。方法：传统MV(26例)：双、单肺通气，Vt=9ml/kg，无PEEP；保护性

12、MV(26例)：双肺通气Vt=9ml/kg，单肺通气Vt=5ml/kg，PEEP=5cmH2O结果：保护性通气组在单肺通气后和术后18h的血浆IL-1、IL-6、IL-8明显降低；单肺通气时和术后1h的氧合指数明显改善；术后MV时间明显缩短。结论：保护性通气策略可明显降低全身炎性反应，改善肺功能，缩短术后MV时间。,肺叶切除术后呼吸衰竭的发生与术中MV的Vt相关。小Vt优于大Vt。OLV期间，不同的通气策略可影响大手术期间及术后全身炎性介质的释放。OLV期间采用保护性通气策略，即小Vt、中度PEEP，对于该风险手术是有益的。,Anesth Analg 2010;110:1652,目的：比较3种

13、通气策略对正常肺机械性能、炎性介质及组织损伤的影响方法：猪 H-Vt(15)/3，L-Vt(6)/3，L-Vt(6)/10，MV 8h。监测肺机械性能、ABGs、BAL炎性介质和蛋白、肺组织学改变结果：L-Vt/10组的炎性介质是另两组的6倍；H-Vt/3组的肺损伤指数显著低于另两组。结论：高PEEP通气可使BAL炎性介质明显增加；高Vt/低PEEP通气时的肺损伤最轻。,讨论：高PEEP肺炎性反应增加，可能与平均气道压升高有关大Vt+低PEEP炎性反应减轻可能与减少肺不张有关。肺损伤的通气策略不一定适用于正常肺。正常肺在MV时需要保护，但保护性通气策略是否适用，仍有待于多中心、大样本的临床研究

14、。,Anesthesiology.2011;114:1102,目的：探讨保护性通气策略用于心脏手术患者，能否缩短拔除气管插管的时间方法：单中心随即对照临床研究。149例心脏手术患者分别以Vt6ml/kg、Vt10ml/kg通气。主要研究终点为拔管时间；次要研究终点为6h拔管比例和临床预后。结果：总拔管时间两组无显著差异；6h、8h拔管病例L-Vt组明显高于H-Vt组；再插管病例L-Vt组明显低于H-Vt组。结论：虽然总拔管时间两组无差别，但肺保护性通气策略对于心脏手术患者仍然是有益的。,肺保护性通气策略对ALI/ARDS是有益的；对健康肺可减轻炎性反应，但不能预防。在临床上对健康肺是否有必要应

15、用保护性通气策略？临床情况比较复杂，研究结果各异，尤其是手术患者，存在许多可引起肺损伤的危险因素。因此，应注意二次或多重打击导致的急性肺损伤。Sundar的研究结果说明，低Vt通气对于已存在ALI危险因素者可能是有益的，病情越重，应用价值越大。,Wrigge H.Anesthesiology 2011;114:1011,Anesthesiology 2011;114:1011,Wrigge：Tidal Volume in Patients With Normal Lungs during General Anesthesia-Lower the Better?,临床思考与推荐,因ALI与肺容量

16、、平台压和肺不张有关，即要考虑到大Vt对肺泡的过度牵张，又要预防小Vt引起的肺不张。对于短小手术或肌无力者，Vt为10ml/kg也未必引起肺泡过度膨胀，而Vt太小无PEEP反可引起肺不张。平台压1520cmH2O者，可选择Vt为6ml/kg+PEEP。,正常肺/没有ALI 危险因素,异常肺和/或有ALI危险因素,Vt 10ml/kg平台压1520cmH2OPEEP 5 cmH2O,Vt 6 ml/kg平台压1520cmH2OPEEP 5 cmH2O,Schultz：What Tidal Volumes Should Be Used in Patients without Acute Lung

17、Injury?Anesthesiology 2007;106:1226,1.Preinduction CPAP2.Post-Intubation PEEP+CMV Assisted Ventilation(BiPAP,PSV)Recruitment maneuver,4.Post-Extubation Lung expansion interventions,Anesthesiasurgery,Mechanicalventilation,Atelec-trauma,Volu-trauma,Broncho-pneumonia,BIO-traumaalveolo-capillary membran

18、e,3.Intraop P plateau20mmHg VT 4-5ml/kg PEEP20cmH2O FiO2 80%,ALI-ARDS,SIRSMODS,Ischemia reperfusion Trauma shock Transfusion Sepsis Lung resection Restrictive lung disease,BARO-trauma,Marc Licker：Perioperative Protective Ventilatory Strategies in Patients without Acute Lung Injuries.Anesthesiology 2

19、008;108:335,机械通气策略,损伤肺(ALI/ARDS)：选压力控制的通气模式，将PIP限制在30cmH2O以下；选用小VT(6ml/kg)+PEEP；根据肺顺应性和氧合选择最佳PEEP，保持肺开放；始终在“高-低位反折点”之间进行通气，即FRC最大、顺应性最佳。健康肺(术中和术后)：对于健康肺可选择压力或容量控制通气模式，但多选用容量控制型模式。设置VT810ml/kg，呼吸频率为8-12bpm，PEEP5cmH2O,I：E为1:1.5-2。肺损伤危险因素：感染、严重创伤、缺血再灌注损伤、大量输血等，以及单肺通气时，选择肺保护性通气策略和人工膨肺是有益的。,机械通气相关肺损伤的可能机

20、制,机械原因,直接机械损伤，包括气压伤、容量伤，可迅速引起肺组织的通透性及超微结构的改变。切应力损伤：萎陷肺泡和早期关闭的小气道在发生周期性复张和萎陷时，对相邻的肺组织可产生切应力(shear forces)，是VILI的原因。,炎性反应机制,炎性细胞和细胞因子在VILI中的作用：Decompartmentalization(去房膈化)：肺泡直接损伤使肺内皮细胞断裂，多核粒细胞与基底膜接触可激活白细胞的活性；肺泡膜的破坏可可细胞因子进入肺组织和体循环内。Mechanotransduction(动力传导)：肺细胞如巨噬细胞、上皮细胞、内皮细胞等，在周期性牵张过程中可产生细胞因子。以上病理过程是通

21、过何种通路转化为细胞内的信号，从而产生和释放细胞因子，尚仍阐明。,肺表面活性物质减少或失活,肺泡膜通透性：使液体滤过增加，引起肺泡上皮对小分子物质的通透性增加。可能与PS失活后引起肺内气体分布不均、或某些肺泡过度牵张相关。肺表面张力：可引起肺微血管径向牵引而改变内皮的通透性。尽管肺表面活性物质失活对内皮屏障本身的影响尚不明确，但它可以引起毛细血管滤过率暂时的增加。,机械通气对肺表面活性物质影响的研究全身麻醉时机械通气对肺表面活性物质的影响孟秀丽，杨拔贤等中华麻醉学杂志1999;9:571,MV可引起肺水增加，并与吸气末肺容积有关。对肺泡灌洗液磷脂总量影响不大，但可导致肺表面活性物质失活；潮气量越大，失活越明显。临床常用的通气方式及参数，在短时间内对PS总量影响不大，但可促进其代谢失活。,谢 谢,