机械通气相关肺损伤

测定肺组织和血浆的IL-1α,β,6,10,TNF-α,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。
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TNFα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TNFα含量明显增加(p<0.01)。
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13－35min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。
Schultz：What Tidal Volumes Should Be Used in Patients without Acute Lung Injury? Anesthesiology 2007; 106:1226
• 因ALI与肺容量、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<15cmH2O者，不宜选择小Vt；平台压>15~20cmH2O者， 可选择Vt为6ml/kg+PEEP。
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释放的影响。来自百度文库
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。
• 目的：研究肺叶切除术中以大Vt通气是否增加术后呼 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。
• ≤10ml/kg
• ≤6ml/kg
•≤30 cmH2O
•≤20 cmH2O
•≤10 cmH2O
•≤15 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？
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。
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
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：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
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。
Anesth Analg 2010;110:1652
目的：比较3种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。
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-1β、IL-6、
• 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。
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
VT • 12~15ml/kg 气道压 •30~35 cmH2O PEEP •0~5 cmH2O
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。
Anesthesiology. 2011;114:1102
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。
Wrigge H. Anesthesiology 2011; 114:1011
• 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
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。
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
Dreyfuss,et al. High inflation pressure pulmonary oedema: respective effects of high airway pressure, high tidal volume and expiratory pressure. Am. Res. Repir. Dis. 1988.137:1159
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：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。
因素者可能是有益的，病情越重，应用价值越大。
Wrigge：Tidal Volume in Patients With Normal Lungs during General Anesthesia--Lower the Better?
Anesthesiology 2011; 114:1011
临床思考与推荐
Gajic, et al: Ventilator-associated lung injury in patients without acute lung injury at the onset of mechanical ventilation. Crit Care Med 2004; 32:1817 Intensive Care Med 2005; 31:922
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？
正常肺与ALI/ARDS在形态和功能方面的差异
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：？