通气机相关性肺损伤 Ventilator-Induced Lung Injury, VILI,华西医院呼吸内科ICU 梁宗安,1876年 开始使用负压呼吸机1928年 Philip Drinker发明铁肺1940年 第一代活塞式呼吸机1951年 Forrest Bird发明鸟牌呼吸机1964年 Jack Emerson发明多功能呼吸机,Respiratory & Critical Care Medicine*,对VILI的认识,1974: WebbTierneyPIP 15cmH2O 无组织学改变PIP 30cmH2O 轻度间质水肿PIP 45cmH2O 严重低氧血症，1小时内死亡-Am Rev Respir Dis 1974,Respiratory & Critical Care Medicine*,VILI发生机制,气压伤 (Baratrauma) 容积伤 (Volutrauma) 不张伤 (Atelectrauma) 生物伤 (Biotrauma),Respiratory & Critical Care Medicine*,气压伤（Barotrauma）,由气道压力过高导致，包括：吸气峰压（PIP）平台压（Pplat）平均气道压（Paw）呼气末正压（PEEP）跨肺泡压（Ptp）表现为肺泡外气体 (extra-alveolar air),Respiratory & Critical Care Medicine*,Which pressure? PIPPplat,Respiratory & Critical Care Medicine*,Pplat！,决定肺泡和周围血管压力梯度的是跨肺泡压（ Ptp PplatPpl， Ppl胸内压）Ptp大于30-35 cm H2O，或Pplat大于35-40cm H2O时，发生肺泡外气体的可能性明显增加Sandur, et al. Clin Chest Med, 1999,Respiratory & Critical Care Medicine*,高气道压并不一定总引起肺损伤A trumpet player can reach airway pressure of 150 cm H2O hundreds of times per day without developing barotraumaVigorous cough can reach airway pressure more than 100 cm H2O but rarely cause barotrauma25-30 cm H2O的压力也可引起明显的肺损伤,Respiratory & Critical Care Medicine*,Its not pressure，but Volume ？,Respiratory & Critical Care Medicine*,PIP:42 cm H2OVt:25-35ml/kg渗透性肺水肿负压通气Vt:25-35ml/kgPIP:42 cm H2OVt:10-15ml/kg 无明显肺水肿Dreyfuss, et al. 1988,Respiratory & Critical Care Medicine*,提示：MV产生VILI的直接原因是高气道压所引起的肺容积过度增加和局部肺泡过度扩张，而非气道压本身；气压伤的实质是容积伤！Its Volume!,Respiratory & Critical Care Medicine*,容积伤（Volutrauma）,由吸气末肺容积过大或肺泡过度扩张引起的肺泡损伤表现为肺泡上皮和血管内皮的广泛性破坏、通透性增加，肺水肿和肺不张等即使“正常”的压力，也可因病变的不均一分布，造成局部肺泡的过度通气,Respiratory & Critical Care Medicine*,肺顺应性降低,气道阻力增高,Respiratory & Critical Care Medicine*,不张伤（Atelectrauma）,呼气末肺容积过低或肺不张，导致小气道终末肺单位随MV周期性开放和关闭引起的切变力（shearing force)所致 多见于MV之前已有ALI/ARDS，特别是肺表面活性物质缺乏者 应用适当的PEEP，能有效减少切变力的作用,Respiratory & Critical Care Medicine*,Respiratory & Critical Care Medicine*,100,80,Total Lung Capacity (%),60,40,20,0,10,20,30,40,50,60,Pressure (cm H2O),Respiratory & Critical Care Medicine*,生物伤(Biotrauma),Respiratory & Critical Care Medicine*,可能机制,细胞因子和炎症介质的释放 肺表面活化物质（PS）缺乏 氧化抗氧化系统失衡,Respiratory & Critical Care Medicine*,一、细胞因子和炎症介质的释放,stretch, stress and shear on respiratory epithelium,Neutrophils, AM other infammatory cells,Cytokines,inflammatory mediators,Lung injury,Multiple Organ Dysfunction Syndrome,mechanotransduction,Respiratory & Critical Care Medicine*,假说一：机械转导机制（mechanotransduction）指将作用于细胞膜/受体的机械力转化为细胞内信号转导途径的活化,Respiratory & Critical Care Medicine*,假说二：细胞质膜的破裂,Respiratory & Critical Care Medicine*,假说三：细胞骨架结构的改变,细胞外基质整合素细胞骨架结构复合物,Respiratory & Critical Care Medicine*,MV对PS的数量和质量都有不同程度影响PS的功能障碍或缺乏会加重MV的损伤效应,二、肺表面活化物质（PS）缺乏,Respiratory & Critical Care Medicine*,三、氧化抗氧化系统失衡,高气道压和大Vt可使中性粒细胞活化，生成大量氧自由基肺泡内炎症细胞和结构细胞在细胞因子刺激下可促使诱导型NO合成酶(iNOS)合成大量NO产物，NO及其产物与超氧阴离子反应可生成过氧亚硝酸阴离子(ONOO-)和过氧亚硝酸(ONOOH),Respiratory & Critical Care Medicine*,VILI- other factors,Pre-existing lung injury Lung perfusion (hemodynamic) Translocation of bacteria and toxin into bloodstream Age and lung development Respiratory frequency, Inspiratory flow, Inspiratory time,Respiratory & Critical Care Medicine*,Pre-existing lung injury,危重支气管哮喘肺组织过度充气，功能残气量接近肺总量气道高反应性，气管插管或MV可导致气道突然收 缩，肺泡内压骤升弥漫性气道水肿、痉挛，中心部位肺泡较周围肺 泡承受更高压力，故纵隔及皮下气肿发生率较高肺泡外气体发生率约10,Respiratory & Critical Care Medicine*,ALI/ARDS肺泡和肺间质严重损伤，肺组织分为相对正 常区/陷闭区/实变区陷闭区肺泡周期性开放，产生高切变力陷闭肺区与正常/实变肺区之间顺应性差别 较大，也易产生高切变力有效肺容积显著缩小，易产生局部过度充气高浓度氧疗可导致肺组织氧中毒肺泡外气体发生率约515，双侧气胸多见,Respiratory & Critical Care Medicine*,慢性阻塞性肺病（COPD）肺组织结构破坏肺过度充气，大疱形成,Respiratory & Critical Care Medicine*,临床表现,Respiratory & Critical Care Medicine*,临床表现,多见于有基础肺部疾病的患者 突然出现烦躁、呼吸困难、血压下降、气道压进行性增高和肺顺应性进行性下降 肺泡外气体？ 进行性呼吸困难，顽固性低氧血症，双肺广泛湿啰音 弥漫性肺损伤? ? ? ? ? ?,Respiratory & Critical Care Medicine*,Pneumothorax,Respiratory & Critical Care Medicine*,Pneumonediastinum,Respiratory & Critical Care Medicine*,二、弥漫性肺损伤 表现为渗透性肺水肿和肺不张等类似ALI/ARDS的病理改变,Respiratory & Critical Care Medicine*,防 治,Respiratory & Critical Care Medicine*,防治保护性通气策略,Respiratory & Critical Care Medicine*,Respiratory & Critical Care Medicine*,防治保护性通气策略,（一） 小潮气量通气与允许性高碳酸血症（PHC）限制潮气量Vt：68mlkg 限制跨肺压 Pplat 3035cmH20 pH不低于7.1-7.2为宜,Respiratory & Critical Care Medicine*,1996年3月1999年3月 10所教学医院 861例ALI/ARDS患者 Vt： 6 ml/kg VS 12 ml/kg 病死率：31 VS 39.8（P=0.007）28天内脱机天数： 1011 VS 1211 （P=0.007）ARDS Network. NEJM 2000,Respiratory & Critical Care Medicine*,（二）最佳PEEP与肺开放,Respiratory & Critical Care Medicine*,How to set the best PEEP,2 cm H2O above the LIP of pressure-volume cure Matches with FiO2 as protocol of ARDS Network,Respiratory & Critical Care Medicine*,（三）其它保护性通气策略俯卧位通气（PPV）部分液体通气（PLV）高频震荡通气（HFOV）肺复张手法（RM）与控制性肺膨胀（SI）,Respiratory & Critical Care Medicine*,防治药物及生物制剂的应用,（一）干预机械转导信号途径* p38分裂素活化蛋白激酶抑制剂 (FR-167653)* 合成的MMP抑制剂Prinomastat (AG3340)* 膜离子通道调节剂,Respiratory & Critical Care Medicine*,（二）外源性肺表面活性物质替代（三）细胞因子抗体及受体拮抗剂* 多克隆重组TNF- 抗体* 重组IL-1受体拮抗剂,Respiratory & Critical Care Medicine*,