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肺内源性ARDS和肺外源性ARDS

来源 解放军总医院RICU 作者 解立新 添加时间 2013/2/19 点击次数 8375

     1998年,Gattinoni等首先发现了因肺炎导致ARDS和因腹部疾病导致ARDS在病理改变和应用PEEP的疗效方面均有明显差异,并根据这一现象将ARDS分为肺内源性ARDSARDSp, primarily from pulmonary diseases)和肺外源性ARDS(ARDSexp, primarily from extra-pulmonary diseases)

一、病理生理学改变

国外学者在动物实验中发现,ARDSp的病理损伤率先损伤的是肺泡上皮,并促使肺泡巨噬细胞和炎症反应链的激活,导致肺内炎症反应;病理变化以肺泡腔内改变为主,引起肺泡腔内纤维蛋白、胶原、中性粒细胞聚集和水肿,可合并出血,导致肺的实变。Muller等研究发现,ARDSexp是由于肺外炎性介质的激活而通过循环系统进入肺内引起进一步的损伤,其首先导致肺血管内皮细胞的损伤,导致血管通透性的增加和单核细胞、淋巴细胞、多核细胞、血小板等炎性细胞的聚集,引起小血管的充血和肺间质水肿,而肺泡腔的结构相对正常。以上的研究证明,ARDSp早期的病理改变局限在肺泡腔内,而ARDSexp相对来说肺间质水肿则更为明显(ARDSpARDSexp的主要病因见表1)。

1  ARDSpARDSexp的主要病因

分类

病因

肺源性ARDS

吸入

肺部感染(细菌、病毒、肺孢子虫等)

淹溺

有毒气体吸入

肺创伤

肺外源性ARDS

肺外因素导致的毒血症

重症创伤(胸腔以外)

体外循环

复苏时输液过量

胰腺炎

二、形态学改变

Goodman等对33ARDS患者(22ARDSp11ARDSexp)的肺部进行CT扫描法发现,ARDSexp患者肺部毛玻璃样改变是肺实变的2倍,而ARDSp患者肺部毛玻璃样改变与肺实变基本相当。ARDSexp患者与ARDSp患者比较,肺部毛玻璃样改变多40%,而肺实变则少50%Goodman等还观察到二者肺实变分布的差异,ARDSexp患者肺部毛玻璃样改变多分布在近肺门的肺中央区,较少分布在肺基底区,肺上区毛玻璃样改变分布和实变分布没有显著性差异,而肺基底区实变分布则明显增多;ARDSexp患者肺部毛玻璃样改变沿肺上区向肺下区、肺的腹侧向背侧方向进行分布,而肺实变则沿肺中部和基底区进行分布,以肺的背侧实变则相对更为明显。另外,部分患者可表现为一侧肺表现为ARDSexp,而另一侧肺表现为ARDSp,两侧肺的实变也不对称,这一现象以ARDSp表现更为明显。D’Angelo等也发现了类似的现象,作者报道8例因感染肺孢子菌导致的ARDSp患者肺部表现为弥漫性的间质和肺泡渗出性改变。而Winer-Muran等报道ARDSexp早期肺不张的改变要比ARDSp多见。

   

1 毒血症导致ARDSexpCT影像           2 重症肺炎导致ARDSpCT影像

(引自Lawrence R, et al. Radiology. 1999;213:549

 Pelosi等对10例因头部创伤导致ARDS的患者(ARDSexp)在机械通气治疗的第一周应用CT扫描发现这些患者非常容易合并机械通气相关肺炎(Ventilator-associated pneumonia, VALI),发生率可达40~50%,致病菌多为金黄色葡萄球菌,另外还有肺炎链球菌和流感嗜血杆菌,这是由于口咽部和消化道寄生菌经分泌物吸入下呼吸道所致,以上原因导致ARDSpCT检查发现肺的背侧以实变为主,这一发现与Goodman等报道的ARDSpARDSp的肺部改变不一致。这一发现接示因社区获得性肺炎(Community-acquired pneumonia, CAP)导致ARDSp与医院获得性肺炎(Nosocomial pneumonia, NP)导致的ARDSp肺部的病理生理改变也不相同。其原因可能是,CAP导致的ARDSp在感染到导致重症呼吸衰竭的时期(通常在一周以内)以炎性因子导致肺间质渗出为主要原因,故而表现为轻中度的肺部毛玻璃样改变;而NP在导致ARDSp之前,会应用积极的治疗手段,故而炎性介质的释放会有所减少,这样会导致肺间质渗出改变减少而有助于肺实变的发生。

鉴于现有的研究成果,可以发现仰卧位的ARDS患者肺实质密度呈梯度增加,但也有部分患者肺实质改变呈均匀分布。因CAP导致的ARDSp患者肺坠积部位表现为实变和支气管充气征,同时合并有毛玻璃样改变,或表现为弥漫性间质和肺泡渗出性改变;因NP导致的ARDSp患者表现为肺坠积部位实变,但仍有部分肺组织未受累。ARDSexp患者则表现为典型的肺毛玻璃样改变。

三、呼吸力学改变

传统的观念认为,ARDS患者的胸壁弹性阻力是接近正常的,而且呼吸系统、肺和胸壁的力学表现是各不相同的。近些年来的研究证明,以上的观点是错误的。Pelosi等研究发现,ARDSpARDSexp患者的呼吸系统弹性阻力变化是相似的,但是ARDSp患者由于肺的实变,其肺的弹性阻力要高于ARDSexp;相反,ARDSexp患者胸壁的弹性阻力比ARDSp要高2倍。胸壁弹性阻力的增加必然导致腹内压的增加,ARDSexp患者腹内压比ARDSp3倍,这与胃肠道粘膜充血、积液、积气、肠蠕动减慢,以及肠道管壁增厚、内径增粗等因素有关。而ARDSp患者检查未发现有胃肠道积液、肠道内径增粗,仅有轻度肠道管壁增厚。根据以上的研究成果,作者认为ARDS患者呼吸系统弹性阻力增加有着不同的作用机制:ARDSp主要是以肺的弹性阻力高为主,而ARDSexp则是肺的弹性阻力和胸壁弹性阻力同时增加。

3  ARDSpARDSexp患者在不同水平PEEP的条件下呼吸系统、肺和胸壁静态弹性阻力的变化(引自Gattinoni L, et al. Am J Respir Crit Care Med. 1998;158:6

四、通气策略

ARDSpARDSexp最为明显的临床表现为气道压力和经肺压变化的差异,如ARDSp的经肺压(肺的膨胀压力)要高于ARDSexp

l  PEEP和肺复张:由于存在着病理学和呼吸力学机制的差异,因此,在临床上表现为肺泡萎陷与肺实变比较,前者肺复张情况会好一些。在另一方面,采用肺开放策略(Lung opening strategies)则会导致出现不同的经肺压以对抗弹性阻力。研究证明,ARDSp患者应用PEEP治疗会导致肺的过度膨胀,而同样水平的PEEP应用于ARDSexp患者则有助于肺泡复张,Gattinoni等也发现PEEPARDSpARDSexp患者肺弹性阻力的作用差异也非常大,对ARDSp患者提高PEEP水平会导致肺的弹性阻力增加,相反,提高PEEP水平,会使ARDSexp患者肺的弹性阻力和胸壁弹性阻力减小。尽管PEEP会导致ARDSpARDSexp患者呼气末肺容积增加,对ARDSexp患者来说主要是有助于肺泡复张,促进氧和改善,而对ARDSp患者来说,促进肺泡复张、气体交换等作用就不明显。 Lamy等也报道,合并有严重肺部感染或出血的ARDSp患者应用PEEP对气体交换改善的作用并不明显,而以肺部弥漫性渗出性改变为主的ARDSexp患者应用PEEP则有良好的临床疗效,但在ARDS终末期,出现重塑和纤维化改变,二者的差异就不明显。Van der Kloot等对三种不同的肺损伤模型的研究发现,应用油酸静脉注射形成的急性肺损伤模形与ARDSexp表现相似,对肺复张手法(Lung recruitment manuever)疗效确切;而应用气管内注射细菌形成的急性肺损伤模型表现与ARDSp相似,应用PEEP的疗效则不很理想,而且对以肺实变为主的动物模型提高吸气和呼气压并不是很有益的,甚至是有害的。但是也有作者提出不同的意见,如Puybasset等报道ARDSpARDSexp应用PEEP的疗效相似。这表明今后的研究还有待于进一步深入进行。

l  俯卧位通气(Prone position ventilation):最近的两项研究证明ARDSpARDSexp进行俯卧位通气时治疗效果有差异性。Lim等对47ARDS患者(31ARDSp16ARDSexp)采用俯卧位通气方式治疗发现,ARDSexp患者氧合指数(PaO2/FiO2)改善要明显要好于ARDSp患者(0.5小时:63%/23%P=0.0212小时:63%/29%P=0.057 ),ARDSp患者氧合情况的改善明显慢了许多,但是2小时以后二者氧合指数无显著性差异。Pelosi等对73ARDS患者(51ARDSp22ARDSexp)进行了前瞻性的研究,所有患者每天至少进行6个小时俯卧位通气治疗,结果显示ARDSexp患者氧合状况改善明显好于ARDSp患者,但是两组之间死亡率无显著性差异。二者治疗效果的差异性,可能是因为俯卧位通气对氧合的改善的机制是多因素或/和时间依赖性的,俯卧位通气时会迅速导致沿重力分布的胸膜压力减小和肺坠积性水肿区域经肺压增加,这些力学改变会对ARDSexp患者肺内压缩的肺不张区域起到有益的作用,但是难以对ARDSp患者实变的肺产生即刻的疗效。在俯卧位通气的条件下,ARDSexpARDSp比较其肺内实变会有明显减轻,这可能与俯卧位通气对ARDSexpARDSp肺功能的改善的差异性有关。ARDSexp患者其主要改变是肺的萎陷和不张导致低氧血症,俯卧位通气条件下有助于肺内通气的重新分布和局部经肺压的改变,这都会对改善氧合起到迅速而积极的作用。而对ARDSp患者来说,由与肺内病变以实变为主,俯卧位通气对肺内气体重新分布所起到的作用就小了许多。以上的研究证明俯卧位通气对促进ARDSexpARDSp氧合的作用有一定的差异。另外,俯卧位通气能够促进ARDSexp血液动力学指标的改善,其主要原因是俯卧位通气条件下肺内液体所产生的流体静力对心脏的作用改变导致;而且俯卧位通气有助于ARDSp患者气道内分泌物的清除。国外有多位学者发现,俯卧位通气可降低呼吸系统的顺应性,这可能与经肺压等呼吸力学机制改变有关,但是ARDSpARDSexp顺应性改变有无差异尚无进一步的研究。

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