機械通氣治療吸入性損傷的研究進展

郭光華 廖新成

（南昌大學(xué)第一附屬醫(yī)院燒傷科，江西 南昌 330006)

在火災(zāi)受害者當中，吸入性損傷具有很高的發(fā)生率和病死率，特別是在密閉環(huán)境中，煙霧所致吸入性損傷為致死的最主要原因之一[1]。

1 吸入性損傷的病理生理改變

吸入性損傷是熱力和(或)煙霧等化學(xué)物質(zhì)引起的呼吸道以及肺實質(zhì)損害，患者多表現(xiàn)為大面積重度燒傷，常伴有頭面部燒傷。熱力損傷為物理性損傷，常因吸入蒸氣、高熱空氣等引起；煙霧引起的損傷主要為化學(xué)性損傷?；馂?zāi)發(fā)生時，中、低溫度（80～160 ℃）的干熱氣體主要造成上呼吸道損傷[2]，表現(xiàn)為呼吸道黏膜充血水腫，分泌物增多，氣道阻力增加，引起通氣功能障礙，并且氣道黏膜損傷程度影響著患者預(yù)后[3]。而濕熱空氣以及煙霧等有毒化學(xué)物質(zhì)除引起上呼吸道損傷和氣管損傷外，亦可造成肺實質(zhì)損傷，表現(xiàn)為肺泡表面活性物質(zhì)失活，導(dǎo)致肺泡萎縮、肺泡內(nèi)壓消失，液體向肺間質(zhì)及肺泡內(nèi)轉(zhuǎn)移，出現(xiàn)肺水腫及肺間質(zhì)水腫，氣體交換受到嚴重影響，最終導(dǎo)致急性呼吸功能衰竭。另外，由于氣管、支氣管黏膜及纖毛也受損，導(dǎo)致氣道機械性清除異物的功能發(fā)生障礙。同時，由于局部及全身免疫功能下降，傷后往往繼發(fā)肺部感染，進一步造成機械性阻塞和肺不張，形成惡性循環(huán)。

2 吸入性損傷的機械通氣治療

對于吸入性損傷，國內(nèi)外學(xué)者在其發(fā)生機制和病理生理等方面進行了深入研究，并取得了一些進展，這雖然在一定程度上改善了吸入性損傷患者的預(yù)后[4-6]，但重度吸入性損傷的病死率居高不下。目前，重度吸入性損傷的治療仍以呼吸支持為主,機械通氣是主要治療方法，對維護患者呼吸功能、改善組織氧合有重要作用。但是接受機械通氣治療48 h后患者常形成呼吸機依賴，易并發(fā)呼吸機相關(guān)性肺損傷（VALI），再加上機械通氣時吸入高濃度O2?？蓪?dǎo)致氧中毒以及正壓通氣時胸腔正壓影響靜脈回流等問題，從而存在著加重患者病情的可能，為此患者有時還需要循環(huán)支持[7]。臨床上重度吸入性損傷患者單純依靠機械通氣治療有時效果并不理想，這促使人們不斷去探索新的通氣模式。

2.1 高頻振蕩通氣（high frequency oscillatory ventilation , HFOV） 作為先進的肺保護性通氣策略，HFOV在新生兒及成人急性肺損傷（ALI）或急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）的救治中得到廣泛應(yīng)用，并取得了較好的療效[8-10]。2005年筆者開展了HFOV防治吸入性損傷的研究，結(jié)果表明，HFOV能改善吸入性損傷的肺組織氧合及呼吸系統(tǒng)的順應(yīng)性,抑制肺部炎癥,減少肺組織細胞凋亡，同時對心肌細胞影響小[11-12]。但是也有研究發(fā)現(xiàn),采用HFOV治療時，肺內(nèi)壓力和容量變化幅度都比較小，并不能使塌陷的肺泡全部重新開放。而要達到有效的氣體交換，就必須達到適當?shù)钠骄鶜獾缐海员３址闻莸恼U張狀態(tài)，使肺容量處于一個安全范圍內(nèi)，這樣才能保證HFOV在較高的肺容量水平進行，從而發(fā)揮其最大功效。為了改善ALI和ARDS時的氧合，使更多塌陷的肺泡得以復(fù)張，一些研究者將HFOV與肺復(fù)張策略( lung recruitment maneuvers)聯(lián)合起來，以取得最佳通氣效果。國內(nèi)外研究結(jié)果顯示，HFOV聯(lián)合肺復(fù)張策略能改善ALI或ARDS肺順應(yīng)性及氧合，對血流動力學(xué)影響較小，并能減輕肺內(nèi)炎癥反應(yīng)和肺組織病理損傷。2009年筆者提出HFOV聯(lián)合肺復(fù)張策略治療煙霧吸入性損傷的新思路，并經(jīng)過研究證實，HFOV聯(lián)合肺復(fù)張策略能夠改善吸入性損傷犬的肺氣體交換，減輕肺組織損傷，對血流動力學(xué)無不良影響，是治療吸入性損傷的較為理想的通氣模式[13-14]。然而，我們也發(fā)現(xiàn)，在實施肺復(fù)張時，過高的呼氣末正壓（PEEP）水平往往會導(dǎo)致肺泡過度膨脹，甚至形成肺大皰，增高的胸腔內(nèi)壓力又可導(dǎo)致中心靜脈壓及心排血量等血流動力學(xué)參數(shù)的降低。因此，如何發(fā)揮HFOV對吸入性損傷治療的最佳效果，如何在實施HFOV時既不影響肺泡的正常擴張又不致CO2潴留，既達到最佳氧合又不致引起氧中毒，都是值得進一步研究的問題。

2.2 體外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenation，ECMO) ECMO即體外心肺支持(ex tr acorporeal c ardiopulmonary suppor t，ECPS)，近年來，越來越受到廣大醫(yī)務(wù)工者的青睞。ECMO主要是以體外循環(huán)系統(tǒng)為基本設(shè)備、采用體外循環(huán)技術(shù)進行操作和管理的一種輔助治療手段。ECMO是利用人工肺代替或部分代替損傷的肺組織進行氣體交換，采用血泵輔助循環(huán)。按循環(huán)線路的不同，ECMO一般可分為靜脈-靜脈轉(zhuǎn)流(V-V ECMO)和靜脈-動脈轉(zhuǎn)流(V-A ECMO)。V-A ECMO用于呼吸和(或)循環(huán)支持。V-V ECMO用于體外呼吸支持，對血流動力學(xué)影響較小，與V-A ECMO相比更多用于呼吸支持治療。ECMO在治療呼吸功能不全時，主要是利用體外循環(huán)替代人自然循環(huán)，由離心泵提供血流動力將靜脈血從體內(nèi)引流到體外，通過膜式氧合器對靜脈血進行氧合，同時清除血液中過多的CO2，使血液成為高血氧濃度和低CO2濃度的血后再注回人體。ECMO的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在[15]：①直接有效地進行氣體交換，短期內(nèi)可明顯改善低氧血癥、減少CO2潴留；②體外氣體交換為呼吸功能的恢復(fù)贏得了時間，為肺組織細胞提供了功能上改善和病理上修復(fù)治療的機會，這是目前的現(xiàn)行治療中難以達到的；③避免長期高濃度氧氣吸入所致的機體氧中毒；④避免了機械通氣所致的肺損傷(VILI)，有利于脫機治療；⑤在ECMO實施時可進行有效的循環(huán)支持以及電解質(zhì)等可控調(diào)節(jié)。ECMO作為一種新興的生命支持手段在國內(nèi)外發(fā)展迅速，并日益成為重癥呼吸衰竭患者在常規(guī)治療手段無效時的一種選擇。其最大的優(yōu)勢在于可較長時間全部或部分替代肺功能，使損傷的肺得以休息，為爭取肺臟病變治愈或功能恢復(fù)贏得時間。自1972年Hill首次應(yīng)用ECMO技術(shù)成功救治成人重癥呼吸衰竭患者以來，到2004年底有數(shù)萬例成功接受體外生命支持（成功率高達66%），其中成人呼吸衰竭患者為3%[16]。英國一項對180例成人重癥呼吸衰竭患者進行的常規(guī)機械通氣支持與ECMO治療的多中心隨機對照研究發(fā)現(xiàn)，ECMO結(jié)合傳統(tǒng)呼吸支持治療方法的生存率為63%，而單純傳統(tǒng)治療方法生存率為47%[17]。ECMO在治療新生兒及兒童嚴重呼吸衰竭上也有很好的療效,已成為機械通氣和藥物治療無效新生兒呼吸衰竭的標準治療方法。另外，ECMO作為急性可逆性呼吸衰竭的一項新興治療措施，國內(nèi)外在救治重癥及危重癥甲型H1N1流感引起的ARDS所致的頑固性低氧血癥、高碳酸血癥方面也已取得一定的進展[18-20]。在成人吸入性損傷的救治方面，傳統(tǒng)的機械通氣后仍有面臨呼吸衰竭死亡的可能。應(yīng)用ECMO技術(shù)在救治各種吸入性損傷所致ARDS的過程中，能夠使重癥ARDS成人患者較長時間維持生理水平的動脈血氣、組織氧供及酸堿平衡[21-22]。此外，也有應(yīng)用ECMO技術(shù)成功救治兒童燒傷合并呼吸衰竭的報道[23]。這些研究證明了ECMO應(yīng)用在由燒傷及吸入性損傷導(dǎo)致的血氧不足的呼吸衰竭中的可行性，并且強調(diào)為使患者不發(fā)展為ARDS，ECMO應(yīng)在早期應(yīng)用。然而，Asmussen 等[24]對截止于2012年3月前發(fā)表的與ECMO相關(guān)的大量系統(tǒng)性文獻進行綜述及Meta分析（共檢索出66篇引用文獻，其中29篇涉及燒傷和/或煙霧吸入性損傷的文獻），數(shù)據(jù)顯示，使用ECMO的燒傷合并急性呼吸衰竭的患者生存率沒有提高；應(yīng)用ECMO少于200 h的患者與應(yīng)用200 h以上者比較有更高的生存率；普通燙傷患者與火焰燒傷患者相比有更高的生存率。由于觀察患者例數(shù)不足，搜集到的數(shù)據(jù)及證據(jù)非常有限。因此，研究者得出結(jié)論，ECMO在燒傷及吸入性損傷中的作用仍不清楚。

3 HFOV與ECMO聯(lián)合應(yīng)用

傳統(tǒng)的機械通氣對吸入性損傷不能一直保持足夠的組織氧合，且長時間高濃度氧的吸入以及氣道壓峰值的頻繁變化會進一步破壞肺泡表面活性物質(zhì)和氣道上皮細胞，加重肺損傷。HFOV能改善吸入性損傷的組織氧合，但由于其潮氣量較小，目前僅廣泛應(yīng)用于新生兒領(lǐng)域，在成人長時間應(yīng)用中易引起CO2潴留等問題。而ECMO在治療吸入性損傷時，有明顯的優(yōu)越性，主要是避免吸氣壓力峰值、阻止氣壓傷以及緩解通氣設(shè)備引起的相關(guān)肺損傷，同時為肺提供富氧血和高灌注，直接有效地改善低氧血癥、減輕CO2潴留，且體外氣體交換為呼吸功能的恢復(fù)贏得了時間，使肺組織細胞在功能上得到改善，在病理上得到修復(fù)，這些均對肺損傷恢復(fù)有積極作用。在過去十年里，ECMO技術(shù)和專業(yè)知識得到了很大的提高，未來ECMO與其他通氣模式聯(lián)合應(yīng)用如HFOV聯(lián)合ECMO在燒傷及吸入性損傷中的深入研究值得期待。

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