自主呼吸狀態(tài)下犬急性肺損傷早期干預(yù)呼吸生理機制研究.pdf

1、目的:急性肺損傷(ALI)和急性呼吸急迫綜合征(ARDS)是臨床常見的危重病，其病因復雜，死亡率高。在自主呼吸狀態(tài)下探索ARDS的呼吸動力學的變化及其與通氣策略的關(guān)系，對于ALI/ARDS治療具有重要意義。同時，針對在SARS(嚴重急性呼吸綜合征)引發(fā)的ARDS的防治經(jīng)驗，早期應(yīng)用CPAP和BiPAP無創(chuàng)正壓通氣可以改善呼吸困難和氧合功能，有可能減少氣管插管率及其并發(fā)癥和死亡率，但缺乏嚴格的對比研究依據(jù)。本研究以ALI/ARDS動物模型

2、為研究對象，應(yīng)用生理學評估的方法，從呼吸動力學、氣體交換、血流動力學和肌電等多項生理指標對ALI/ARDS早期的病理生理狀態(tài)變化進行系統(tǒng)評估，并比較早期應(yīng)用控制性高濃度氧療、持續(xù)氣道內(nèi)正壓(CPAP)或雙水平氣道內(nèi)正壓(BiPAP)不同的干預(yù)措施對ALI/ARDS生理學、病理學和影像學的影響，為臨床上早期合理應(yīng)用無創(chuàng)正壓通氣治療ALI/ARDS提供理論依據(jù)。 方法1、油酸急性肺損傷模型的建立和干預(yù)措施：24只雜種犬在制作油酸急性

3、肺損傷模型成功后(PaO2/FiO2≤300mmHg)，隨機進入①控制性高濃度氧療組(n=8)；②CPAP組(n=8)；③BiPAP組(n=8)，三組吸入氧濃度均保持為60％。應(yīng)用PowerLab生物信息采集系統(tǒng)和chart5軟件，按時間順序連續(xù)記錄正常、ALI早期、干預(yù)后1～4小時內(nèi)各項監(jiān)測指標。 2、檢測指標：檢測指標包括呼吸動力學、氣體交換、血流動力學和肌電等多項與ALI/ARDS相關(guān)的指標。 (1)檢測指標：①經(jīng)

4、典的食道、胃囊管系統(tǒng)測壓法，測定呼吸相關(guān)的壓力變化；②流量與呼氣末二氧化碳的監(jiān)測；③多導食道電極檢測肌電活動；④應(yīng)用肺動脈漂浮導管進行血流動力學監(jiān)測；⑤血氣分析監(jiān)測。 (2)計算指標：①淺快呼吸指數(shù)、呼吸流量、容量、氣道阻力、順應(yīng)性、內(nèi)源性呼氣末正壓、跨膈壓、呼吸做功、壓力時間乘積和膈肌肌電電壓最大均方根等；②氧合指數(shù)、死腔比例、動靜脈血氧含量、氧輸送量、氧耗量、氧攝取率、肺泡氣-動脈血氧分壓差、分流指數(shù)等；③心排指數(shù)、體循環(huán)和

5、肺循環(huán)阻力指數(shù)、血管外肺水等。 3、運用建立好的ALI/ARDS生理學系統(tǒng)評估方法對三種不同干預(yù)措施進行評估，使用Origin軟件包進行數(shù)據(jù)分析和圖形處理，比較不同干預(yù)措施對ALI/ARDS早期各項生理指標的影響。 4、上述實驗完成后，留取各組肺組織病理標本，常規(guī)光鏡和電鏡檢查。按照出血、間質(zhì)水腫、壞死、中性白細胞浸潤、肺不張的嚴重程度進行光鏡下肺損傷病理評分。三組中各選取一只實驗動物行全肺HRCT掃描，應(yīng)用Osiris

6、軟件進行圖像處理，計算同一層面內(nèi)過度通氣、正常通氣、通氣不足、無通氣所占比例。客觀評估三種不同干預(yù)措施對ALI/ARDS早期肺部影像學和病理進展的影響。 結(jié)果1、ALI模型的評估：建立ALI模型后，檢測呼吸頻率、分鐘通氣量、吸氣流量峰值、平均吸氣流量、動態(tài)內(nèi)源性呼氣末正壓、吸氣氣道阻力、總壓力時間乘積、總吸氣做功均顯著增高(P＜0.001)，跨膈壓峰值增高(P=0.0185)；潮氣量、動態(tài)肺順應(yīng)性、動態(tài)呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性顯著降低(P

7、＜0.001)；吸氣時間占呼吸周期比值無明顯變化(P=0.163)；在吸氣做功和壓力時間乘積各成分比例中，克服內(nèi)源性PEEP比例增高。ALI早期酸堿度、動靜脈血氧分壓、動靜脈血氧飽和度、氧合指數(shù)、呼氣末二氧化碳分壓、動靜脈血氧含量、氧輸送量均明顯降低(P＜0.001)；動脈血二氧化碳分壓、肺泡死腔與潮氣容積之比值、氧攝取率、肺泡氣-動脈血氧分壓差值、靜動脈分流/總血流比值均顯著增高(P＜0.001)。平均肺動脈壓、肺循環(huán)阻力指數(shù)、血管外

8、肺水指數(shù)顯著增高(P＜0.001)，肺動脈楔壓輕度增高(P=0.0064)；心率、心排指數(shù)、右房壓、平均動脈壓、體循環(huán)阻力指數(shù)無明顯變化(P＞0.05)。 2、干預(yù)措施對各項呼吸動力學指標的影響：三種干預(yù)措施對上述呼吸動力學指標改善均有不同程度的作用。在降低呼吸頻率和淺快呼吸呼吸指數(shù)上，BiPAP組效果最明顯(P＜0.001)，其次是CPAP組和氧療組(P＜0.001)。三組對分鐘通氣量的影響不大(P＞0.05)，維持在ALI/

9、ARDS發(fā)生后的通氣水平。在潮氣量、吸氣流量峰值、平均吸氣流量指標的改善上，BiPAP組效果最顯著，其次是CPAP組和氧療組。三組在吸氣時間占呼吸周期比值上無顯著性差異。在跨膈壓峰值、膈肌肌電電壓最大均方根指標上，BiPAP組降低最明顯，其次是CPAP組。CPAP組和BiPAP組可有效地抵消內(nèi)源性PEEP(P＜0.01)，氧療組對于內(nèi)源性PEEP改善不顯著(P＞0.05)。三組動態(tài)肺順應(yīng)性和動態(tài)呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性較ALI早期進一步緩慢降低，

10、三組吸氣氣道阻力上CPAP組和BiPAP組較氧療組降低更為顯著(P＜0.01)。在降低吸氣做功和壓力時間乘積上，BiPAP組最顯著，其次是CPAP組，氧療組呼吸功耗與干預(yù)前比較無顯著性差異。CPAP組和BiPAP組有效地降低了克服內(nèi)源性PEEP成分做功的比例(P＜0.01)。 3、干預(yù)措施對各項氣體交換、血流動力學指標的影響：三種干預(yù)措施對各項氣體交換、血流動力學指標的改善均有不同程度的作用。三組對于動靜脈血氧分壓、動靜脈血氧飽

11、和度、動靜脈血氧含量的改善均有意義，BiPAP組效果最明顯，其次是CPAP組和氧療組。在氧合指數(shù)的改善上，干預(yù)后4小時BiPAP組效果最明顯(375.83±81.55，P＜0.01)，其次是CPAP組(327.17±78.82，P＜0.01)，氧療組改善不顯著(255.00±49.85，P＞0.05)。在肺泡死腔與潮氣容積之比值上，氧療組進一步增大(P＜0.01)，CPAP組和BiPAP組顯著降低(P＜0.01)。三種干預(yù)措施均可提高氧

12、輸送量，BiPAP組效果最明顯(P＜0.001)，其次是CPAP組和氧療組。氧療組的氧耗量顯著增高，氧攝取率明顯高于CPAP組和BiPAP組(P＜0.05～P＜0.001)。在分流指數(shù)上，BiPAP組改善最明顯(P＜0.001)，其次是CPAP組(P＜0.001)，氧療組效果不顯著。三組實驗動物的右房壓、肺動脈楔壓、平均動脈壓、心排指數(shù)、體循環(huán)阻力指數(shù)均保持相對穩(wěn)定。在平均肺動脈壓、肺循環(huán)阻力指數(shù)上CPAP組和BiPAP組均進一步增高(

13、P＜0.05～P＜0.001)。三組對血管外肺水的改善無顯著作用(P＞0.05)。 4、干預(yù)措施對影像學和肺內(nèi)氣體分布的影響：在全肺CT成像上分析肺泡通氣情況。在氧療組，正常通氣比例在氧療后3h、4h顯著降低(31.78％和32.62％)，通氣不足和無通氣所占比例逐漸增加(1h時為39.82％，4h時為67.37％)。CPAP組中，正常通氣比例在CPAP1～4h內(nèi)(85.36～87.30％)均高于ALI早期(78.69％)，過度

14、通氣均比例小于2％。通氣不足和無通氣所占比例維持在11.55～13.09％，低于ALI早期的19.19％，高于正常，的5.97％。BiPAP組中，正常通氣比例在BiPAP1～4h內(nèi)(88.85～93.80％)均高于ALI早期(84.58％)，過度通氣比例在BiPAP1～4h內(nèi)保持為0.66～5.26％，低于正常的8.13％和ALI早期的8.14％。通氣不足和無通氣所占比例維持在(5.33～7.71％)與ALI早期(7.29％)相比無顯著

15、增加。 5、干預(yù)措施對病理學變化的影響：各組大體標本肺臟病變均呈雙側(cè)分布，明顯腫脹，含氣減少，表面可見點狀出血。肺切面上可見明顯充血、出血、水腫及實變，有血性泡沫樣水腫液自肺切面溢出。各組鏡下均可觀察到肺間質(zhì)和肺泡水腫、出血、肺血管微血栓形成、局部灶性壞死、肺不張、代償性肺氣腫以及肺內(nèi)炎性細胞聚集、浸潤等。其中肺水腫與肺不張表現(xiàn)最為顯著。氧療組的肺損傷總分高于CPAP組(P=0.012)和BiPAP組(P=0.0427)，CPA

16、P組和BiPAP組肺損傷總分之間無顯著性差異(P＞0.05)。在肺損傷分類評分中，三組在出血、間質(zhì)水腫、壞死、中性白細胞浸潤四項指標上兩兩比較均無顯著性差異(P＞0.05)。CPAP組(P=0.0479)和BiPAP組(P=0.0172)的肺不張評分均低于氧療組。三組均未見顯著的過度充氣。 結(jié)論1、在自主呼吸狀態(tài)下建立犬油酸急性肺損傷動物模型，通過系統(tǒng)的急性肺損傷生理學評估，符合ALI的病理生理學變化。 2、在保留適當?shù)?/p>

17、自主呼吸的狀態(tài)下，比較單純吸氧與應(yīng)用BiPAP、CPAP對ALI模型治療作用的結(jié)果顯示：BiPAP和CPAP對于緩解呼吸窘迫、減少呼吸功耗、改善通氣和組織氧合均具有積極作用，顯著延緩了ALI/ARDS的病情惡化，其中BiPAP效果更為顯著。主要表現(xiàn)在①呼吸頻率、呼吸淺快指數(shù)顯著降低；②呼吸肌肉活動減少，避免了可能出現(xiàn)的呼吸肌肉疲勞；③氣道阻力與呼吸做功顯著降低；④減緩了肺順應(yīng)性的下降趨勢；⑤有效地抵消了內(nèi)源性PEEP；⑥顯著改善了氧合指