ARDS的病理生理

ARDS的病理生理昆明医科大学附⼀一院急救医学部、EICU昆明医科大学急诊、危重症教研室吴海鹰呼吸系统的生理ARDS的的流行病学及概念ARDS的病理生理目录一   呼吸生理呼吸肺通气的原理：气体进出肺取决于两方面的因素的作用：前者必须克服后者，方能实现肺通气。推动气体流动的动力阻止气体流动的阻力肺通气的动力原动力:呼吸运动是肺通气的原动力。直接动力:肺内压与外界大气压间的压力差。O2CO2venousarterialPB=0PA0O2CO2venousarterialPB=0InspirationExpiration呼吸过程：①平静呼吸：肺内压＞大气压，气体经呼吸道出肺胸廓容积缩小,肺被动缩小膈肌和肋间外肌舒张，肋骨和膈肌弹性回位，缩小胸廓上下、前后、左右径肺内压＜大气压，气体经呼吸道入肺胸廓容积扩大，肺在胸膜腔负压作用下被动扩张(因肺无主动扩缩的组织结构)膈肌收缩使膈顶下移，增大胸廓的上下径，肋间外肌收缩使肋骨上提,扩大胸廓前后、左右径吸气呼气②用力呼吸：用力吸气时，辅助吸气肌也参加，胸廓容积进⼀一步扩大。用力呼气时，除吸气肌舒张外，呼气肌也参加（肋间内肌+腹壁肌收缩），胸廓容积进⼀一步缩小。③人工呼吸:原理:使肺内与外界大气压间产生压力差方法:负压吸气式(压胸法)正压吸气式(口对口呼吸法，呼吸机)呼吸气体交换原理：混合气体中，每种气体分子运动所产生的压力为该气体的分压。气体分子不停地进行着无定向运动，其结果是气体分子从高分压区域向低分压区域扩散。呼吸肺和组织内气体交换过程：肺换气——肺与血液间的气体交换。组织换气——血液与组织间的气体交换。呼吸影响肺内气体交换的主要因素：气体分压差、溶解度和分子量呼吸膜的面积和厚度通气/血流量比值（VA/Q）气体交换的生理1：正常肺部气体交换有三种重要因素（图15）1)通气2)弥散3)血流灌注图15.气体交换的组成胸腔对肺在输送容积上的变化2呼吸的机制：呼吸胸内压（胸内负压）胸廓的弹性回位力肺的弹性回缩力胸膜腔——呼吸胸内压为负压的生理学意义：在呼吸周期中，肺被动扩张的程度和因此产生的肺回缩力的大小不⼀一样，所以，胸内负压也随呼吸周期而变化。但无论是呼气还是吸气时，胸内压均为负压。（2）有利于胸腔其它组织器官生理功能的正常发挥。（1）保证肺在呼气与吸气时均处于扩张状态，以确保气体交换的顺利进行。胸腔对肺在输送容积上的变化：胸膜内压是在两层胸膜之间的压力。当正常平静呼吸时低于大气压在–4--8cmH2O。当吸气时加大时可有不同程度的上升，最大达-40cmH2O.用力呼气胸腔内压可达+40cmH2O。如果空气进入胸膜腔则胸膜就被分开，肺不再随着胸部活动,由于肺自身的弹性回缩而萎陷-即气胸。图6.在自发呼吸期的胸膜内压Fick’slawJ=DA(ΔC/ΔX)LungChestWallStuckTogetherLungAirleakPneumothoraxLungcollapses&Chestexpands自发呼吸与人工呼吸的差别3呼吸的机制：自发呼吸与人工呼吸的差别：自发呼吸的吸气由于胸部扩张所引起.在肺泡内负压梯度的上升引起空气进入肺泡。当呼气时胸膜内压力同样是负压，但可促进静脉血回流入心脏。人工呼吸时通常是使用正压到气道,对肺泡也引起压力梯度。由于胸膜内压正如同在吸气末胸腔压力的上升一样（图7），因而减少了静脉血的回流量.图7.自发和人工呼吸的压力-时间曲线原因1. 肺脏是唯一接受全部心排血量的器官，原位炎症介质+循环中全身各组织炎症细胞和介质损伤2. 肺泡巨噬细胞释放炎症介质同时，产生大量局部趋化因子，引起中性粒细胞在肺内聚集3. 肺有丰富的毛细血管网，血管内皮细胞在局部炎症反应中起积极作用肺脏是连续病理过程中最易受损的首位靶器官（受损时间最早、程度重、发生快）（二）影响肺换气的因素1.呼吸膜厚度肺炎、肺水肿、肺纤维化、尘肺→呼吸膜增厚→肺换气↓2.呼吸膜的面积3亿肺泡，70m2。安静时，扩散面积为40m2。运动时，因肺毛细血管开放数量和程度增加，扩散面积增大（有较大的贮备面积）。肺不张、肺实变、肺气肿、肺毛细血管关闭和阻塞→扩散面积↓3.通气／血流比值(ventilation/perfusionratio,VA/Q)Ø 每分肺泡通气量与每分肺血流量的比值。正常人安静时为4.2/5.0=0.84。Ø 比值↑，部分肺泡气不能与血液进行充分交换，相当于增加了肺泡无效腔。Ø 比值↓，得不到充分的气体更新，相当于动－静脉短路。直立时，肺尖部比值较大，可高达2.5，而肺底部比值较小，可低至0.6。二  ARDS的流行病学u 在美国，每10万患者ARDS每年发病34例，在欧洲大约5-7例。u 在欠发达国家的卫生系统中报告率不足，这其中，由于资源有限。u 有报道指出7％的ICU患者和16％的机械通气患者患有ARDS。u 在过去3年发表的随机对照试验中，数据显示ARDS患者的28天死亡率约为20-40％，到第12个月时额外有15-20％患者发生死亡，主要是因为合并症而不是ARDS的残留效应。u 许多人有肌肉消瘦，体质虚弱和包括认知损伤、焦虑、抑郁和创伤后应激障碍等神经精神疾病。尽管肺的呼吸功能恢复正常，在ICU出院6年后，也仅有50%的人恢复劳动能力。大规模观察性研究了解急性重症呼吸衰竭对全球的影响（LUNG-SAFE）u 为期4周的前瞻性队列研究，u 在全球50个国家的459个重症监护室（ICU）u 招募了13566名接受有创或无创机械通气的患者，3022名患者满足柏林ARDS诊断标准。u 患者首次符合ARDS诊断标准出现缺氧表现时，只有34%的患者会被诊断为ARDS。u 只有60%的ARDS患者能在住院期间得到正确的ARDS诊断。u 40%的患者会被漏诊。u 目前对于ARDS的临床认知较差。u 漏诊的ARDS患者更可能接受较大潮气量机械通气，接受获益治疗的可能性也显著下降，如：较高的呼气末正压（PEEP）、俯卧位通气或神经肌肉阻滞治疗。u 反复漏诊的ARDS患者不能得到正确的治疗，这些都会导致这些患者的临床转归变差。解决方案：u 需要在医务工作者中加强ARDS概念的推广，但是仅依靠加强医务工作者ARDS概念的了解并不足以改善ARDS的诊断和治疗。u 新的方法，如：电子警报系统或默认小潮气量通气，或能改善医务工作者对ARDS的认知。  ARDS的概念急性呼吸窘迫综合征（Acuterespiratorydistresssyndrome，ARDS）是一种没有心衰依据而表现以低氧血症与胸部影像学提示双肺渗出为临床表现的综合征。ARDS患者死亡率仍然高达30％。治疗：以支持治疗为主，主要是保护性机械通气和避免液体过负荷。患有严重低氧血症的患者可以早期短时间使用神经肌肉阻滞、俯卧位通气或体外膜肺氧合。吸入一氧化氮几乎没有应用指证，而β2受体激动剂和后期使用皮质类固醇也应避免。定义变迁 v 第一次世界大战 1914-1918创伤相关性大片肺不张 v 第二次世界大战 1939-1945创伤性湿肺 v 越南战争             1961-1975休克肺 v 1967Ashbaugh首次报道   AdultRespiratoryDistressSyndromev 1992AECCAdult→Acutev AcuteLungInjury（ALI）v 2005Delphi标准v 2012BerlinDefinition Lancet.1967;2(7511):319-323• 病人有严重的低氧血症，并且给氧以后无缓解。• 有些病人在应用PEEP后有改善。• 尸检发现广泛的肺部侵润，水肿，透明膜形成1967年首次由Ashbaugh及同事提出ARDS定义• 急性发作的低氧血症• 氧合指数（PaO2/FiO2≤200mmHg），与PEEP水平无关• 胸片后前位示双肺的浸润病变• 肺动脉嵌楔压≤18mmHg，没有左房高压的表现• ALI：氧合指数（PaO2/FiO2≤300mmHg），与PEEP水平无关1994年AECC提出ARDS诊断标准并被广泛接受u 2012年柏林关于ARDS的定义（诊断标准）对以前的ARDS的诊断标准作了一定的修改和补充。 u 会议是由欧洲危重病医学学会发起，并得到美国胸科学会和美国危重病医学学会认可。 u 文章发表：IntensiveCareMed(2012)38:1573-1582 Ø 在严重感染、休克、创伤及烧伤等非心源性疾病过程中，肺毛细血管内皮细胞和肺泡上皮细胞损伤造成弥漫性肺间质及肺泡水肿，导致的急性、进行性低氧性呼吸功能不全或衰竭Ø 病理生理特征：肺容积减少、肺顺应性降低、严重的通气/血流比例失调Ø 临床表现：进行性低氧血症和呼吸窘迫Ø 肺部影像学：非均一性的渗出性病变ARDS概念 危险因素 直接因素(肺内ARDS) 间接因素(肺外ARDS) 肺或胸部挫伤  败血症，脓毒症  误吸  严重的非胸部创伤  淹溺  休克  严重肺部感染  大量输血（输液）  吸入有毒气体  重症胰腺炎  氧中毒  药物过量  脂肪栓塞  体外循环  肺移植再灌注损伤     DIC 病变的非均⼀一性重力依赖区域的肺不张三  ARDS的病理生理 损伤        SIRS全身炎症反应失控        器官功能障碍        MODS 原因1. 肺脏是唯一接受全部心排血量的器官，原位炎症介质+循环中全身各组织炎症细胞和介质损伤2. 肺泡巨噬细胞释放炎症介质同时，产生大量局部趋化因子，引起中性粒细胞在肺内聚集3. 肺有丰富的毛细血管网，血管内皮细胞在局部炎症反应中起积极作用肺脏是连续病理过程中最易受损的首位靶器官（受损时间最早、程度重、发生快）肺泡毛细血管内皮损伤 通透性增加 Ⅱ型肺泡上皮细胞损伤 表面活性物质缺失 肺泡水肿 肺泡萎缩 透明膜形成，氧弥散障碍 通气血流比例失调 肺不张 肺内分流 肺顺应性 功能残气量 呼吸窘迫 难治性低氧血症 弥漫性肺损伤 肺微循环障碍 基本病理生理改变 ARDS主要病生表现：1. 早期（渗出期）：弥漫性肺损伤，肺毛细血管内皮细胞与肺泡上皮细胞屏障的通透性增高，肺泡与肺间质内积聚大量的水肿液，其中富含蛋白及以中性粒细胞为主的多种炎症细胞，透明膜形成及I型肺泡上皮或内皮细胞坏死、水肿 2. 亚急性期（增生期）：少数ARDS患者在发病第1周内可缓解，但多数患者在发病的5-7d后病情仍然进展，进入亚急性期。病理上可见肺间质和肺泡纤维化，II型肺泡上皮细胞增生，部分微血管破坏并出现大量新生血管3. 晚期（纤维化期）：部分患者呼吸衰竭持续超过14d，病理上常表现为严重的肺纤维化，肺泡结构破坏和重建 正常肺泡和血流肺泡内充满液体透明膜形成肺小血管栓塞肺不张VolumePressureNORMALARDS顺应性曲线明显向右下移位 肺内分流增加 1. 肺泡塌陷：ARDS重力依赖区炎症或不张区 2. 生理性低氧缩血管反应：障碍