机械通气治疗吸入性损伤的研究进展

郭光华 廖新成

（南昌大学第一附属医院烧伤科，江西 南昌 330006)

在火灾受害者当中，吸入性损伤具有很高的发生率和病死率，特别是在密闭环境中，烟雾所致吸入性损伤为致死的最主要原因之一[1]。

1 吸入性损伤的病理生理改变

吸入性损伤是热力和(或)烟雾等化学物质引起的呼吸道以及肺实质损害，患者多表现为大面积重度烧伤，常伴有头面部烧伤。热力损伤为物理性损伤，常因吸入蒸气、高热空气等引起；烟雾引起的损伤主要为化学性损伤。火灾发生时，中、低温度（80～160 ℃）的干热气体主要造成上呼吸道损伤[2]，表现为呼吸道黏膜充血水肿，分泌物增多，气道阻力增加，引起通气功能障碍，并且气道黏膜损伤程度影响着患者预后[3]。而湿热空气以及烟雾等有毒化学物质除引起上呼吸道损伤和气管损伤外，亦可造成肺实质损伤，表现为肺泡表面活性物质失活，导致肺泡萎缩、肺泡内压消失，液体向肺间质及肺泡内转移，出现肺水肿及肺间质水肿，气体交换受到严重影响，最终导致急性呼吸功能衰竭。另外，由于气管、支气管黏膜及纤毛也受损，导致气道机械性清除异物的功能发生障碍。同时，由于局部及全身免疫功能下降，伤后往往继发肺部感染，进一步造成机械性阻塞和肺不张，形成恶性循环。

2 吸入性损伤的机械通气治疗

对于吸入性损伤，国内外学者在其发生机制和病理生理等方面进行了深入研究，并取得了一些进展，这虽然在一定程度上改善了吸入性损伤患者的预后[4-6]，但重度吸入性损伤的病死率居高不下。目前，重度吸入性损伤的治疗仍以呼吸支持为主,机械通气是主要治疗方法，对维护患者呼吸功能、改善组织氧合有重要作用。但是接受机械通气治疗48 h后患者常形成呼吸机依赖，易并发呼吸机相关性肺损伤（VALI），再加上机械通气时吸入高浓度O2常可导致氧中毒以及正压通气时胸腔正压影响静脉回流等问题，从而存在着加重患者病情的可能，为此患者有时还需要循环支持[7]。临床上重度吸入性损伤患者单纯依靠机械通气治疗有时效果并不理想，这促使人们不断去探索新的通气模式。

2.1 高频振荡通气（high frequency oscillatory ventilation , HFOV） 作为先进的肺保护性通气策略，HFOV在新生儿及成人急性肺损伤（ALI）或急性呼吸窘迫综合征（ARDS）的救治中得到广泛应用，并取得了较好的疗效[8-10]。2005年笔者开展了HFOV防治吸入性损伤的研究，结果表明，HFOV能改善吸入性损伤的肺组织氧合及呼吸系统的顺应性,抑制肺部炎症,减少肺组织细胞凋亡，同时对心肌细胞影响小[11-12]。但是也有研究发现,采用HFOV治疗时，肺内压力和容量变化幅度都比较小，并不能使塌陷的肺泡全部重新开放。而要达到有效的气体交换，就必须达到适当的平均气道压，以保持肺泡的正常扩张状态，使肺容量处于一个安全范围内，这样才能保证HFOV在较高的肺容量水平进行，从而发挥其最大功效。为了改善ALI和ARDS时的氧合，使更多塌陷的肺泡得以复张，一些研究者将HFOV与肺复张策略( lung recruitment maneuvers)联合起来，以取得最佳通气效果。国内外研究结果显示，HFOV联合肺复张策略能改善ALI或ARDS肺顺应性及氧合，对血流动力学影响较小，并能减轻肺内炎症反应和肺组织病理损伤。2009年笔者提出HFOV联合肺复张策略治疗烟雾吸入性损伤的新思路，并经过研究证实，HFOV联合肺复张策略能够改善吸入性损伤犬的肺气体交换，减轻肺组织损伤，对血流动力学无不良影响，是治疗吸入性损伤的较为理想的通气模式[13-14]。然而，我们也发现，在实施肺复张时，过高的呼气末正压（PEEP）水平往往会导致肺泡过度膨胀，甚至形成肺大疱，增高的胸腔内压力又可导致中心静脉压及心排血量等血流动力学参数的降低。因此，如何发挥HFOV对吸入性损伤治疗的最佳效果，如何在实施HFOV时既不影响肺泡的正常扩张又不致CO2潴留，既达到最佳氧合又不致引起氧中毒，都是值得进一步研究的问题。

2.2 体外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenation，ECMO) ECMO即体外心肺支持(ex tr acorporeal c ardiopulmonary suppor t，ECPS)，近年来，越来越受到广大医务工者的青睐。ECMO主要是以体外循环系统为基本设备、采用体外循环技术进行操作和管理的一种辅助治疗手段。ECMO是利用人工肺代替或部分代替损伤的肺组织进行气体交换，采用血泵辅助循环。按循环线路的不同，ECMO一般可分为静脉-静脉转流(V-V ECMO)和静脉-动脉转流(V-A ECMO)。V-A ECMO用于呼吸和(或)循环支持。V-V ECMO用于体外呼吸支持，对血流动力学影响较小，与V-A ECMO相比更多用于呼吸支持治疗。ECMO在治疗呼吸功能不全时，主要是利用体外循环替代人自然循环，由离心泵提供血流动力将静脉血从体内引流到体外，通过膜式氧合器对静脉血进行氧合，同时清除血液中过多的CO2，使血液成为高血氧浓度和低CO2浓度的血后再注回人体。ECMO的优越性主要体现在[15]：①直接有效地进行气体交换，短期内可明显改善低氧血症、减少CO2潴留；②体外气体交换为呼吸功能的恢复赢得了时间，为肺组织细胞提供了功能上改善和病理上修复治疗的机会，这是目前的现行治疗中难以达到的；③避免长期高浓度氧气吸入所致的机体氧中毒；④避免了机械通气所致的肺损伤(VILI)，有利于脱机治疗；⑤在ECMO实施时可进行有效的循环支持以及电解质等可控调节。ECMO作为一种新兴的生命支持手段在国内外发展迅速，并日益成为重症呼吸衰竭患者在常规治疗手段无效时的一种选择。其最大的优势在于可较长时间全部或部分替代肺功能，使损伤的肺得以休息，为争取肺脏病变治愈或功能恢复赢得时间。自1972年Hill首次应用ECMO技术成功救治成人重症呼吸衰竭患者以来，到2004年底有数万例成功接受体外生命支持（成功率高达66%），其中成人呼吸衰竭患者为3%[16]。英国一项对180例成人重症呼吸衰竭患者进行的常规机械通气支持与ECMO治疗的多中心随机对照研究发现，ECMO结合传统呼吸支持治疗方法的生存率为63%，而单纯传统治疗方法生存率为47%[17]。ECMO在治疗新生儿及儿童严重呼吸衰竭上也有很好的疗效,已成为机械通气和药物治疗无效新生儿呼吸衰竭的标准治疗方法。另外，ECMO作为急性可逆性呼吸衰竭的一项新兴治疗措施，国内外在救治重症及危重症甲型H1N1流感引起的ARDS所致的顽固性低氧血症、高碳酸血症方面也已取得一定的进展[18-20]。在成人吸入性损伤的救治方面，传统的机械通气后仍有面临呼吸衰竭死亡的可能。应用ECMO技术在救治各种吸入性损伤所致ARDS的过程中，能够使重症ARDS成人患者较长时间维持生理水平的动脉血气、组织氧供及酸碱平衡[21-22]。此外，也有应用ECMO技术成功救治儿童烧伤合并呼吸衰竭的报道[23]。这些研究证明了ECMO应用在由烧伤及吸入性损伤导致的血氧不足的呼吸衰竭中的可行性，并且强调为使患者不发展为ARDS，ECMO应在早期应用。然而，Asmussen 等[24]对截止于2012年3月前发表的与ECMO相关的大量系统性文献进行综述及Meta分析（共检索出66篇引用文献，其中29篇涉及烧伤和/或烟雾吸入性损伤的文献），数据显示，使用ECMO的烧伤合并急性呼吸衰竭的患者生存率没有提高；应用ECMO少于200 h的患者与应用200 h以上者比较有更高的生存率；普通烫伤患者与火焰烧伤患者相比有更高的生存率。由于观察患者例数不足，搜集到的数据及证据非常有限。因此，研究者得出结论，ECMO在烧伤及吸入性损伤中的作用仍不清楚。

3 HFOV与ECMO联合应用

传统的机械通气对吸入性损伤不能一直保持足够的组织氧合，且长时间高浓度氧的吸入以及气道压峰值的频繁变化会进一步破坏肺泡表面活性物质和气道上皮细胞，加重肺损伤。HFOV能改善吸入性损伤的组织氧合，但由于其潮气量较小，目前仅广泛应用于新生儿领域，在成人长时间应用中易引起CO2潴留等问题。而ECMO在治疗吸入性损伤时，有明显的优越性，主要是避免吸气压力峰值、阻止气压伤以及缓解通气设备引起的相关肺损伤，同时为肺提供富氧血和高灌注，直接有效地改善低氧血症、减轻CO2潴留，且体外气体交换为呼吸功能的恢复赢得了时间，使肺组织细胞在功能上得到改善，在病理上得到修复，这些均对肺损伤恢复有积极作用。在过去十年里，ECMO技术和专业知识得到了很大的提高，未来ECMO与其他通气模式联合应用如HFOV联合ECMO在烧伤及吸入性损伤中的深入研究值得期待。

［1］Rehberg S, Maybauer MO, Enkhbaatar P, Maybauer DM,Yamamoto Y, Traber DL . Pathophysiology, management and treatment of smoke inhalation injury[J]. Expert Rev Respir Med,2009, 3(3): 283-297.

［2］Rong YH, Liu W, Wang C，Ning FG, Zhang GA．Temperature distribution in the upper airway after inhalation injury[J].Burns，201l,37(7):1187-1191.

［3］朱剑仙，詹新华，陈建崇，黄永新.烧伤合并中重度吸入性损伤的早期救治[J]. 感染、炎症、修复，2009，10（3）：163-166.

［4］Mlcak RP, Suman OE, Herndon DN. Respiratory management of inhalation injury[J]. Burns，2007,33(1):2-13.

［5］Enkhbaatar P, Kikuchi Y, Traber LD, Westphal M, Morita N, Maybauer MO, Maybauer DM, Herndon DN, Traber DL.Effect of inhaled nitric oxide on pulmonary vascular hyperpermeability in sheep following smoke inhalation[J]. Burns，2005,31(8):1013-1019.

［6］Cancio LC, Batchinsky AI, Dubick MA, Park MS, Black IH,Gómez R, Faulkner JA, Pfannenstiel TJ, Wolf SE．Inhalation injury: pathophysiology and clinical care proceedings of a symposium conducted at the Trauma Institute of San Antonio,San Antonio, TX, USA on 28 March 2006[J]. Burns，2007,33(6):681-692.

［7］Vlaar AP，Wolthuis EK，Hofstra JJ，Roelofs JJ, Boon L，Schultz MJ, Lutter R, Juffermans NP．Mechanical ventilation aggravates transfusion-related acute lung injury induced by MHC-I class antibodies[J]．Intensive Care Med，2010，36(5):879-887．

［8］Chan KP, Stewart TE, Mehta S. High-frequency oscillatory ventilation for adult patients with ARDS[J]. Chest,2007,131(6):1907-1916.

［9］Kessel I, Waisman D, Barnet-Grinnes O, Ben Ari TZ, Rotschild A.Benefits of high frequency oscillatory ventilation for premature infants[J]. Isr Med Assoc J,2010,12:144-149.

［10］ 周伟,荣箫.高频振荡通气在新生儿的应用[J].中国新生儿科杂志,2012,27(4):217-222.

［11］ 郭光华,王少根,付忠华,杨明,吴星恒,朱峰.高频振荡通气和常规机械通气对吸入性肺损伤兔心肌功能影响的比较研究[J].中华烧伤杂志，2010,26(4）:300-303.

［12］ 朱峰,曾能初,罗源李,冯贺德,廖新成,刘名倬,郭光华.不同体位高频振荡通气对重度烟雾吸入性损伤犬氧合和血流动力学的影响[J].中华烧伤杂志,2014,30(1): 51-55.

［13］ 廖新成,郭光华,朱峰,付忠华,王年云,刘名倬,罗杰.高频振荡通气与呼气末正压递增法联用对吸入性损伤犬呼吸循环功能的影响[J].中华烧伤杂志,2013,29(3): 255-260.

［14］ 廖新成,郭光华,朱峰,王年云,付忠华,刘名倬.两种肺复张法对重度烟雾吸入性损伤犬相关指标的影响[J]. 中华烧伤杂志,2014,30(4):299-304.

［15］张炳东，蒋宗滨. 急性肺损伤与体外膜肺氧合[J].广西医学,2006,28（7）：1051-1054.

［16］Conrad SA, RycusPT, Dalton H. Extracorporeal life support registry report 2004[J]. ASAIO J,2005,51(1):4-10.

［17］Peek GJ, Mugford M, Tiruvoipati R, Wilson A, Allen E,Thalanany MM, Hibbert CL, Truesdale A, Clemens F, Cooper N, Firmin RK, Elbourne D; CESAR trial collaboration．Efficacy and economic assessment of conventional ventilatory support versus extracorporeal membrane oxygenation for severe adult respiratory failure(CESAR)：a multicentre randomised controlled trial[J]．Lancet，2009，374：1351-1363

［18］Pham T, Combes A, Rozé H, Chevret S, Mercat A, Roch A,Mourvillier B, Ara-Somohano C, Bastien O, Zogheib E, Clavel M, Constan A, Marie Richard JC, Brun-Buisson C, Brochard L．Extracorporeal membrane oxygenation for pandemic influenza A(H1N1)-induced acute respiratory distress syndrome:a Cohort study and propensity-matched analysis[J]. AmJ Respir Crit Care Med,2013,187(3):276-285.

［19］Australia and New Zealand Extracorporeal Membrane Oxygenation (ANZ ECMO) Influenza Investigators; Davies A, Jones D, Bailey M, Beca J, Bellomo R, Blackwell N, Forrest P, Gattas D, Granger E, Herkes R, Jackson A, McGuinness S,Nair P, Pellegrino V, Pettilä V, Plunkett B, Pye R, Torzillo P,Webb S, Wilson M, Ziegenfuss M. Extracorporeal membrane oxygenation for 2009 influenza A(H1N1). Acute Respir Distress Syndrome[J]. JAMA, 2009,302(17):1888-1895

［20］ 吴茜,吴琦,孙昕.体外膜肺氧合在甲型H1N1流感合并ARDS治疗中的应用[J].中国急救医学，2010,30（5）：455-458.

［21］Lee YS, Lee SH, Kim WY, Kim JH, Park YC. Anesthetic management of a patient with nitric acid inhalation injury f or extracorporeal membrane oxygenation[J]. Korean J Anesthesiol，2012，62（2）：194-195.

［22］NelsonJ, CairnsB, Charles A. Early extracorporeal life support as rescue therapy for severe acute respiratory distress syndrome after inhalation injury[J]. J Burn Care Res,2009,30:1035-1038.

［23］Askegard-Giesmann JR, Besner GE, Fabia R, Caniano DA,Preston T, Kenney BD.Extracorporeal membrane oxygenation as a life saving modality in the treatment of pediatric patients with burns and respiratory failure[J].J PediatrSurg, 2010,45(6):1330-1335.

［24］Asmussen S, Maybauer D, Fraser JF, Jennings K, George S,Keiralla A, Aybauer MO. Extracorporeal membrane oxygenation in burn and smoke inhalation injury[J].Burns，2013，39（3）:429-435.