呼吸器相關的肺部受損( Ventilator Induced lung Injury)



  • Introduction

    呼吸器的使用能夠讓呼吸肌休息,並提供足夠的氧氣交換。呼吸器最早的使用為1952年哥本哈根的小兒麻痺大流行,成功的降低死亡率(Ibsen醫師開始使用氣管內插管和正壓呼吸,並在隔年創立ICU制度)。然而,即使使用呼吸器後矯正血氧狀態,仍然有許多病人死亡,這篇paper主要探討ventilator相關的肺部傷害

    Ventilator Induced Lung Injury 肺部生理

    • 人能夠呼吸,很重要的一點是來自於pleural內的負壓

    • 局部肺部組織的overdistention是產生lung injury的關鍵
      因此,控制肺部吸氣時的inflation pressure是避免overdistention的重點!

    • 可量測alveolar pressure:吸氣末端的壓力稱為『plateau pressure』

    • 如果病人沒有用力呼吸,plateau pressure是撐開胸壁和肺組織的壓力,因此,如果一個病人的胸壁很硬(ex.有pleural effusion),表示大部分的壓力是要撐開胸壁,肺組織不一定承受很強的拉扯力量

    Ventilator Induced Lung Injury 相關的physical forces

    • 外界給予的lung volume太高→局部肺組織overdistention→會導致肺泡破裂、氣體漏出,甚至導致嚴重的barotrauma (氣胸、皮下氣腫等)

    • 較為細微的受傷,可能會以pulmonary edema的形式出現
      (詳可見Webb和Tierney的動物實驗)

    • 雖然lung volume開太大,會造成barotrauma,volume開太小也可能有問題

      • 機制:很多種,可能和過度頻繁的開啟和關閉呼吸道、局部缺氧等有關
      • 這種因為volume不足造成的傷害,稱為atelectrauma
      • atelectrauma:上皮受損,hyaline membrane,pulmonary edema
      • 根據Mead的研究,發現在『充氣和塌陷肺泡的交界處,其拉扯的力量為其他肺部組織的四到五倍』,可能也促使atelectrauma的產生

    Ventilator Induced Lung Injury 相關的biologic forces

    • 上述physical forces會導致許多胞內mediators釋放,接著導致肺部的損傷
      有些會直接造成肺損傷,有些會促使纖維化發展,有些則會吸引發炎細胞

    • 上述的biologic forces導致的肺損傷,稱為biotrauma

    臨床上的處置Clinical Management

    使用呼吸器的目標,除了要減少呼吸的做功,達到有效的換氣,並且盡可能減少呼吸器所造成的肺部傷害

    (1) 呼吸器的使用策略

    • low tidal volumes:lung volume,避免肺overdistention→避免barotrauma
    • high PEEP (PEEP:吐氣末正壓)
      • 在吐氣末期給予一個正壓,避免肺泡完全塌陷→減少atelectrauma
      • 然而,PEEP太高可能會減少靜脈回流,或造成肺overdistention
      • 然而,在ARDS的患者,使用較高的PEEP可以降低死亡率

    (2) High-Frequency Oscillatory Ventilation(HFOV)

    • 用相當小的tidal volume,但是較高的頻率(15/second)的ventilation技術
    • 目標:減少ventilator induced lung injury
    • 然而,最近有兩篇大型trial發現在ARDS的患者使用HFOV並沒有改善結果,因此並不建議做為第一線的治療

    (3) 減少病人的metabolic need:因此可以減少breathing effort

    (4) Prone position(趴著!!)

    • 70%的ARDS患者趴著之後,其換氣功能改善

    • 可能的機制:增加呼吸時肺組織的同質性,減少lung injury;perfusion matching,增加吐氣後末期的肺容積,減少心臟對肺的影響

    (5) 藥物的使用

    • 神經肌肉阻斷劑:減少病人fight the ventilator,增加同步性synchrony

    • 抗發炎物質:減少biotrauma,目前還在研究中

    Reference: NEJM
    http://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMra1208707