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ARDS的肺容量评估1

一ARDS的肺容量评估(1)重症行者翻译组曾晶晶目的肺容量的测量允许在充气肺容量的减少程度方面评价急性呼吸窘迫综合征(ARDS)的病理生理严重程度,计算应变,量化复张和/或充气过度以及气体体积分布。我们通过肺容量评估选择性在ICU中的可能用途,总结了当前肺容量评估技术,并且讨论了在ARDS患者实施这些技术后得到的最新研究结果。最新研究结果在定量不同肺区通气方面计算机断层扫描技术仍然是不可替代的,但根据近来在非病理性肺得到的结果,对于常用的分类临界值提出质疑。应用氮洗出技术监测呼气末肺容量增强了我们对于体位、胸腔积液引流、腹内高压以及肺复张过程中肺容量变化的理解。近来的研究表明,潮气量不能替代潮气应变,潮气应变需要测量功能残气量,并且与促炎性肺反应相关。总结虽然肺容量测量仍局限于ARDS研究领域,但近来技术的进步,为临床医生提供了更多床边无创评估肺容量的机会,并且可方便地根据特定病人特定的生理认识设置个体化呼吸机参数。前言急性呼吸窘迫综合征(ARDS)的特点是因为肺泡渗出、实变、不张引起的不同程度充气肺容量的减少。在ARDS的早期研究中,缺氧、损伤力学和肺容量丢失之间的关系已被证明。肺容量测量可作为一个显而易见的方法来衡量ARDS的严重程度,但在临床实践中,却花了很长时间使这些不同技术能够在床边应用。容积伤和应变的概念Dreyfuss等发现高潮气量(由正的胸腔内压或负的胸腔外压导致)是呼吸机介导的肺水肿的主要原因,这促使他们提出“容积伤”的概念。由于ARDS中充气肺容量的减少,相对于传统的设置(10–15ml/kg)甚或正常个体(7–8ml/kg)而言,提出低潮气量(Vt)可以减少容积伤。这在随后的ARDSnet具有里程碑意义的临床试验中证实有益,并且6ml/kg理想体重(PBW)的目标Vt已广泛应用于ARDS,然而,对于所有ARDS患者而言,简单的6ml/kg理想体重的Vt是否是最佳设置仍存在争议。最近的研究表明,Vt诱导过度膨胀或容积伤的风险取决于接收气体的通气组织的数量。连续介质力学领域中的一个术语–应变,一直被用来描述其原始状态相关的肺变形:Vt引起的应变是Vt与功能残气量的比值(FRC)。因此,在深度镇静或麻醉状态时,同样的Vt/PBW相对于高FRC而言,在低FRC状态下可能产生更大的应变;对于一个FRC极度降低的患者而言,6ml/kg仍可能过量,而对于一个FRC正常的病人,6ml/kg又可能不足。因此,基于应变的个性化Vt设置似乎是符合生理的,并潜在获益。这种方法需要一个有效的FRC的测量。呼气末正压(PEEP)和复张为了复张塌陷的肺组织,或者更确切地说,为了保持复张肺的开放,呼气末正压(PEEP)已应用于ARDS患者。PEEP的主要后果是增加了呼气末肺容量(EELV),它由两部分组成:先前无/低通气组织的复张,和先前正常通气组织的充气或过度充气。例如,一个充分肺复张患者EELV的增加是因先前已塌陷的肺组织的重新开放导致,而在一个肺复张不充分的患者,EELV的增加是由先前已开放肺组织的充气导致,而这可能会导致过度充气。因此,PEEP的有效性取决于可复张性的评估。临床实践中的局限性尽管肺容量评估有强大潜在的临床意义,但因为过去所使用技术的复杂性,导致床旁肺容量的评估仍然受限。最近的技术进步可以促进绝对肺容量测量或肺容量变化的应用。我们将总结目前可用于ICU肺容量评估的技术和最近通过这些技术应用在ARDS患者身上获得的成果。绝对肺容量三种技术可用于测量ARDS患者的绝对或静态肺容量。气体稀释法气体稀释法应用于测量静态肺体积超过2个世纪。它是基于一个已知体积包含已知比例惰性气体在肺内的气体平衡。重复呼吸氦平衡校正技术已被作为肺功能测量FRC的一个常用方法,但因为技术的复杂性,基本上是用于机械通气患者的临床研究。Pesenti的研究小组根据设备提出了简化氦稀释方法。他们的结论是,这种简化的氦稀释法当用于短期内机械通气患者如ARDS患者,是临床上可接受的。使用甲烷稀释法也是可以的,但无论是这些简化技术还是经典的氦稀释技术都不能在没有断开呼吸机或无相对繁琐的设备下使用。由于其复杂性,气体稀释技术仍然局限于ARDS的研究。计算机断层扫描技术(CT)计算机断层扫描(CT)定量分析可精确评估ARDS患者肺气体和组织体积。它是基于既定容积X射线衰减与物理密度即放射密度之间的线性关系。亨氏单位(HU)或CT值是描述放射密度的度量单位。它指的是X射线衰减,是空气和水的衰减有关的无量纲指标,蒸馏水的放射密度是0HU,而空气的放射密度是-HU。任何材料的CT值可由以下公式计算:公式中um、uw、ua分别对应水、空气及检测物的衰减值。因为ua接近0,上述公式可转换成:因此给定CT值,例如,一个体素中的一种材料(CT的容量单位)是-HU,它表明um的值是uw的0.5倍。假设这种材料只由水和空气组成,我们可以得出这样的结论:在这个材料体积中,一半是水一半是空气。类似地,我们可以从不同CT值中得到相应的气/水的比值。由于肺组织和血液的CT值是20-40HU,接近于水,对于一个给定的体素,通过CT值就能测量气体和组织的比值。这些不同的假设包括肺仅由空气和组织(包括液体)构成,且肺的结构可以精确地勾画。而且,肺泡水平的解释取决于体素的大小。随后,可计算出任意肺区气体和组织的体积,因为这个肺区的容积可由体素数得出。对ARDS患者而言,CT扫描的局限性包括运输风险、辐射暴露和定量分析的时间。复张及过度通气的阈值最近的研究已经使用了全肺CT扫描代替单一近膈CT断层扫描来进行定量分析。根据CT值,肺实质即气体/组织比(表1),被分为四个部分。研究人员使用阈值来定义非通气和低通气组织。Gattinoni等人首次提出了一种通过CT扫描检测PEEP介导的肺复张两个PEEP水平之间非通气肺组织减少的量。Malbouisson等人提出可以根据PEEP的应用利用渗入无通气和低通气肺区气体体积的增加。尽管关于这2种方法的争论仍然存在,但定量CT扫描分析已被认为是一种“金标准”,以评估PEEP介导的复张。CT扫描提供了一个独特的方法来定量过度通气,但它却很难定义它的阈值。Dambrosi等人首先定义了ARDS患者肺区范围从-到-HU为过度通气,因为他们发现,在这个范围中体素的数量增加10%左右时,PEEP比容量–压力曲线的高位拐点更大。Vieira等人在6例健康志愿者中研究了CT扫描,发现超过99%的肺实质的特点是在FRC中CT值大于-HU,而同样的肺实质有30%在肺总量(TLC)时的CT值在-和-HU之间。作者的结论是,对于过度通气(即过量的气体/组织比)和“过度扩张”而言,-HU是一个合理的阈值。然而,他们是否是真的过度扩张以及是否可以应用到肺水肿患者仍存在争议。目前低于-HU的截点在大多数的后续研究中已用于过度过气。用表1中的阈值,Cressoni等人回顾性分析了例非病理性螺旋CT扫描。没有肺疾病的患者表现出明显的低通气百分比(18%),以及用力吸气(接近TLC)屏气时过度通气组织(11%)。这些研究结果与前期一些研究完全不同,作者提出患者的年龄(64±13岁)即高龄患者的TLC普遍低,是一个可能的解释。过度通气组织的高比例可以用CT扫描正好在TLC水平进行来解释。这仍然提出了一下关于-HU阈值的疑点。作者采用已经用于定义肺气肿的-HU作为阈值,过度通气组织减至6%左右。然而,目前通常采用的阈值(-HU)或更低阈值(-HU)对于ARDS患者而言可能更合理、更安全,因为相对于正常人或肺气肿患者,相同的CT值(气/组织比)可能会导致更高的肺泡张力。无论是过度通气的阈值和过度通气与局部过度扩张之间的关系(和或炎症)都需要进一步的研究。洗入/洗出技术洗出技术并不是测量在平衡状态下稀释气体的浓度,而是用来分析惰性气体如氮气在洗出/洗入时浓度的变化。Olegard等人提出了一种改进的氮洗出/洗入技术,这种技术允许在机械通气患者的过程中,测量EELV或FRC(呼气末零压力)。这种方法集成在一个通气设备中,并且应用于实验和临床研究(通用电气,威斯康星,美国)。这种方法不是直接测量需要质谱仪来测量的氮浓度,而是采用连续监测呼末二氧化碳(CO2)和氧气(O2)浓度来计算氮浓度。在吸入变化相对较小的氧气(10–20%)后,它允许在氮洗出/洗入期间计算充气肺容量。目前对ICU患者而言,已显示这种技术与氦稀释或CT扫描测量EELV之间有良好的相关性。有趣的是,Richard等最近评估了这种技术在不同水平PEEP和VtS的可靠性。该技术的可靠性依赖于通气设置,但足以准确地检测EELV的变化大于毫升。例如,FRC和CT扫描评估非常相似,但在高水平的PEEP或10毫升/公斤以上的VtS上,两个EELV却有很大不同。唐等通过在六头仔猪灌洗诱导的肺损伤实验中,通过递减PEEP观察了肺泡死腔对EELV测量(EELV-N2)精度的影响。他们发现,在低PEEP组(4–12cmH2O),通过定量CT测量EELV,与EELV-N2呈现高相关性(r2=0.86),偏差11毫升;在高PEEP组(16–20cmH2O),EELV-N2与CT是不相关的,偏差而是与肺泡死腔呈负相关。另一个洗出技术利用氦超声波流量计,与CT扫描测量兔子的EELV呈现出良好的相关性和紧密的一致性。独立于示踪气体的测量EELV的清除技术,其准确性可能在高PEEP(>13–14cmH2O),呼吸急促,和或高Vt的情况下会下降。但是,这种技术却为在床边测量FRC和EELV提供了一种无创、耐受性好及可重复的方法。

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