患者自伤肺损伤病理生理学、早期识别和治疗方案.docx

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1、患者自伤肺损伤病理生理学、早期识别和治疗方案持续供氧和排除二氧化碳是呼吸系统的主要生理功能。这种气体交换需要一个大的上皮表面，与外部(空气)和内部(通过肺循环的血流)环境宜接接触。肺和支气管上皮也是一线免疫防御器官，包括能够诱导局部和全身免疫反应的先天性和适应性免疫细胞。在肺泡和大气压之间产生压力梯度以使吸入的气体通过气道并使肺部扩张所需的能量可以由呼吸肌、呼吸机或这两个来源的组合产生。“生物伤”一词被引入来描述施加到呼吸系统的能量转化为生化信号，产生炎症反应和随后的远端器官功能障碍。呼吸过程中对肺组织施加过多的机械能被转化为生物信号产生全身炎症。这解释了为什么大多数死于急性呼吸窘迫综合征(A

2、RDS)的患者死于多器官功能障碍综合征。机械通气(MV)期间.呼吸机提供呼吸功：然而，这可能会导致肺损伤,即所谓的呼吸机引起的肺损伤(VI1.I)o识别V1.1.1.发展的潜在可预防因素是VI1.1.研究的下一步。基于低潮气量、呼吸机提供的减压的肺保护性通气策略(潮气量(VI)W6m1.kg预计体重(PIW)；平台压30cm1.I2O:驱动压(APaw)15cmH2O)和呼气末正压(PEEP)的优化与ARDS患者死亡率的降低相关。最后，将机械功的概念引入临床实践，用于计算机械通气时施加到呼吸组织的能量。在自主呼吸的受试者中，呼吸努力是由吸气肌产生的，因此肺组织受到与导致伴有V1.1.I的肺损伤

3、相同的物理力。如果应用于受损的肺组织，这还可能导致进一步的肺损伤，而这是由自主呼吸引起的这一事实反映在“患者自伤肺损伤”这一术语中。值得一提的是，P-SI1.I可能发生在保留自主呼吸的机械通气患者以及没有机械呼吸机支持的呼吸患者中。由于精确测量患者F1.主呼吸的驱动压和潮气量具有很大的局限性，因此临床医生必须意识到过度呼吸功和呼吸努力的早期迹象。在这篇叙述性综述中，我们积累了有关病理生理学的最新信息,特别是P-SI1.I的早期检测及其治疗方案。本文提供的知识可以帮助临床医生及早识别处于危险中的患者，并实际上应用早期干预措施来预防不可逆肺损伤的发展。P-SI1.I的实验证据在对具有健康肺部的|1

4、主呼吸动物进行药物诱导的过度换气（将水杨酸钠注射到小脑延赣池中诱导中枢性酸中毒）的实验研究中，描述了过度吸气的有害影响的早期证据。持续较长时间的过度换气会导致随后的低氧血症、肺力学恶化（顺应性降低）以及与ARDS一致的宏观和组织学特征。在对照组的动物中没有检测到这些病变，在将水杨酸钠注射到小脑池后，立即对对象进行镇静、肌松和平均潮气量的机械通气。Y。Shida等人报道了在插入食道球囊并监测食道压力（PeS）的动物中，过度呼吸用力对灌洗损伤的肺部产生有害影响。根据动态顺应性、支气管肺泡液中的中性粒细胞计数和组织学肺损伤评分进行评估，具有较强自发努力（由较大的胸膜负压值和增加的食管压力开关定义）的

5、动物出现肺损伤显著恶化。同一作者定义了反复肺灌洗导致严重肺损伤的动物中肺损伤严重程度在P-SI1.I发生和进展中的作用。与接受机械通气但不进行自主呼吸的受试者相比，最初患有严重肺损伤但仍进行自主呼吸的受试者的组织学肺损伤评分较高。然而，最初患有轻度肺损伤并进行自主呼吸的动物在所有组中表现出最好的结果，因此强调了对特定肺损伤受试者进行个体化和仔细评估自主呼吸的适用性的必要性。高区域应变的过度F1.发努力也被证明是导致炎症、凝血和细胞凋亡相关基因表达增加的原因。因此，这些来自实验研究的数据为过度呼吸努力与随后发生的自伤肺损伤之间的联系提供了证据。一些作者主张使用“用力引起的肺损伤”一词来代替P-S

6、I1.UP-SI1.I的病理生理学P-S1.1.1.的病理生理学很复杂，涉及与潜在肺部病理学和呼吸力学相关的因素。从生理角度来看，三个不同的因素决定了呼吸力学：（i）呼吸驱动（即呼吸肌的神经输出），（ii）呼吸努力（即呼吸肌的活动），以及（iii）呼吸模式（即呼吸机制）。呼吸驱动。呼吸驱动被定义为呼吸中枢神经输出的强度，它决定了呼吸肌的努力。呼吸驱动由来自中枢化学感受器、外周化学感受器、来自胸壁和肺组织的牵张感受器的信号决定，气道上皮的刺激性受体,最后是皮质和情绪反馈。在病理状态下，呼吸系统组织会产生重要的正反馈，通过低氧血症、高碳酸血症以及炎症和充血引起的迷走神经C纤维激活进一步增强呼吸动力

7、。不适当的肺部压力和应变。肺压力是使肺和胸壁扩张的压力。在数值上，施加到肺实质的应力由跨肺压（P1.）表示。应变是指响应于施加的压力（即潮气量）而高于呼气末肺容量的肺容量变化。不适当的应力和应变都与VI1.I和P-SI1.T的发展有关。在顺应性降低的受伤肺部中，需要更高的跨肺压和呼吸功来提供适当的潮气量和每分钟通气量。此外，在病理条件下应力和应变的分布变得显着不均匀，导致具有不同机械性能的区域之间的应力和应变进一步有害的区域放大。Pende1.1.uft的特点是，由于依赖性肺区域的负压较高，因此将潮气量从非依赖性肺区域重新分配到依赖性肺区域。此外，在呼气用力较大的患者中，呼气期间依赖性肺区域的

8、去复张可能会增加随后吸气时的Pende1.1.ufte实质内空气转移导致依赖区域显著的局部过度扩张。无论潮气量如何，它都会增加呼吸功，并且PCndC1.IUn的频率和幅度与炎症生物标志物的血液浓度增加相关。肺水肿.剧烈的吸气努力和过度的胸内负压导致静脉回流增加。随后左心室舒张末压和肺毛细血管压力升高，产生高跨毛细血管压力梯度。在急性肺损伤中，由于内皮细胞层功能障碍，毛细血管通透性增加1。跨毛细血管压力梯度升高和毛细血管通透性增加的结合促进了液体从肺毛细血管渗漏到间质和肺泡空间。由于低氧血症和高碳酸血症恶化以及迷走神经C纤维的直接刺激，肺水肿反过来会增加呼吸困难。厢肌损伤。长期停用受控机械通气导

9、致的萎缩被认为是通气性膈肌损伤（V1.D1.）的主要机制。然而，高呼吸努力（吸气和呼气）患者的过度肌纤维收缩引起的向心负荷引起的损伤也可能导致VIDI的发展。由于膈肌的活动和功能是影响自主呼吸期间肺容量和压力变化的主要因素，因此避免呼吸努力不足和/或过度成为所谓的肺和膈肌保护性通气策略的基石。机械通气期间患者与呼吸机不同步被定义为呼吸机输送的呼吸参数与患者的呼吸动力和努力不匹配的情况。不同步具有临床相关性,因为患者与呼吸机不同步的数量和强度与不良结果的参数相关，例如死亡率增加或由于撤机较慢而导致通气时间延长。受伤的肺部很容易受到后续的伤害。矛盾的是，呼吸功能不全会通过中枢和外周受体背环增加呼吸

10、动力，并通过炎症和水肿宜接刺激肺迷走神经C纤维。过度的呼吸动力可能压倒肺保护反射，进而导致肺损伤。呼吸模式会导致自伤性肺损伤，并使肺部面临加重已有病变的风险P-SI1.I的恶性循环图1。图1.P-SI1.I的病理生理学一一自我加重性肺损伤的“恶性循环”;黄色箭头-迷走神经信号传导COVID-19的爆发引发了自伤性肺损伤领域的深入研究。在大流行的早期阶段，人们认为存在与COV1.D-19相关的ARDS的几种“表型”：然而,随着对COVn）-19相关ARDS的了解不断加深,人们发现，在肺部病理学和临床表现中观察到的差异更多的是疾病发展的时间表现，而不是不同的表型。此外，这些差异也可能是由于疾病相关

11、病症和呼吸努力相关损伤的结合而产生的。COVIDT9相关的ARDS具有特异性，因为由于中枢和外周化学感受器功能受损，患者经常耐受严重低氧血症（“无症状低氧血症”）。因此，患者经常会出现长时间呼吸过度，从而导致严重的P-SI1.Io在最严重的情况下，自主呼吸期间施加到受伤肺部的压力梯度最终能够导致肺组织的结构破坏，导致与死亡率增加相关的最严重的P-SI1.I形式-自发性气胸，纵隔积气和心包积气。在描述C0VID-19相关肺炎患者自发性气胸和纵隔气肿的发病率和临床特征的回顾性研究中，很大一部分患者在入院时或住院期间在开始任何形式的有创通气之前出现气胸或纵隔气肿，表明剧烈自主通气与肺损伤进展之间的关

12、联。确定P-SI1.I发展的风险因素早期识别剧烈运动的标志物对于治疗P-SI1.I高风险患者至关重要。下面，我们将重点关注可以通过标准设备和微创在床边监测的特征。呼吸功量表.现代重症医学以精确的监测和临床试验结果产生的治疗算法为基础。然而，生理学、病理生理学和临床检查仍然是最佳临床实践的基石。在一篇出色的综述中，Tobin市点介绍了呼吸努力和呼吸功增加的简单临床表现，如鼻翼扇动、胸锁乳突肌阶段性收缩、气管牵拉（吸气时气管向下运动）、吸气时胸骨上窝凹陷和腹肌使用。鼻翼扇动、胸锁乳突肌活动、腹肌使用和呼吸频率也包括在所谓的呼吸功（WOB）量表中，这是一种用于无创呼吸努力监测和预测自主呼吸患者插管需

13、求的简单工具。APigO等人在一项小样本研究中表明，使用呼吸辅助肌导致WOB4是后续高流量鼻腔疗法（HFNC）失败的相关信号ROX指数是一种临床工具，定义为ROX指数=（SPo2FiO2）RR,其中SpO2一外周血氧饱和度：Fi02一吸入氧分数；RR一一呼吸频率。ROX指数被提出作为预测肺炎合并低氧性呼吸衰竭患者HFNC失败的工具。ROX指数的有效性在临床研究中得到反复证实，其与HFNC失败的相关性在对COV1.DT9相关呼吸衰竭患者研窕的荟萃分析中得到证实。HACoR评分考虑了血流动力学反应（心率；HR）、酸碱状态（PH值）、意识（格拉斯哥昏迷量表：GCS）、动脉氧合（Pao2）和呼吸频率（

14、RR）,旨在预测无创通气失败。在使用无创通气（NIV）作为一线疗法的中度至重度ARDS患者中，无创通气1-2小时后HACOR评分的降低可识别出对无创通气反应良好的患者，这表明需要插管的风险和死亡率较低。虽然WOB量表、ROX指数和HACOR评分不是直接测量呼吸强度的工具，但这些气体交换和呼吸力学参数的组合可能提示自主呼吸患者或使用NIV的患者发生P-SI1.I的风险增加。此外,分析患者的WOB、ROX指数和/或HACOR评分的时间趋势可能有助于临床医生避免不必要的插管，并在出现严重的P-SI1.I之前识别出那些可以从早期插管中获益的患者。食道压和跨肺压.在有自主呼吸活动的患者中，呼吸肌所做的吸

15、气努力是导致P-S1.1.1.发生的重要生理机制。食道压力监测被认为是测量呼吸肌产生的压力（即呼吸肌压力，PmUS）的临床金标准。Pes的变化（食道压力波动:Aes）反映了胸膜压力的变化,气道压力（PaW）和Pes之间的差值代表了跨肺驱动压力。然而，常规床旁Pes监测因其侵入性（食道球囊测压）和潜在的干扰因素（探头错位、技术并发症、食道压力溃疡风险等）而受到限制。因此，人们开发了其他PmUS评估工具，并在实验和临床试验中进行了验证。在这些方法中，鼻腔压力波动监测、100亳秒气道闭塞压力监测、呼气闭塞压力监测、流量指数监测、膈肌电活动监测、呼吸机波形分析和电阻抗断层扫描（EIT）是简单、无创或微

16、创的工具，易于在日常实践中使用。鼻压波动。Tone1.1.i等人评估了61名连续自主呼吸的急性呼吸衰竭患者的APes和鼻压波动（八Pnos）之间的相关性。监测系统（“鼻塞”）将一个鼻孔密封，并将HFNC放入剩余的未通鼻孔中。然后患者闭嘴呼吸，并监测鼻压波动。有趣的是，插入鼻塞并不影响吸气努力和呼吸频率。APcs和APnos在入院时和相隔24小时之间密切相关，表明可以根据微创外腔压力波动来估计食道压力波动。100毫秒时的气道闭塞压力(P0.1)。PO.1定义为短暂(吸气开始后100电秒)气道闭塞期间产生的气道负压。PO.1水平低于1.0cmH20表明呼吸努力不适当，而值大于3.5CnIH20表明呼吸努力剧烈。最近，来臼临床研究的汇总数据表明，P0.1是一种可靠的床边工具，用于监测呼吸驱动和检测潜在有害的吸气努力。由于其无创性、监测简单，P0.1已成为现代呼吸机自动监测的常规参数。呼气闭塞压(AP。CC)定义为气道闭塞时辅助通气时呼吸肌用力产生的气