20世紀80年代中期一項重大發(fā)現(xiàn)奠定了現(xiàn)在人們對VILI的認識的基礎，當時對ARDS患者首次進行了計算機斷層攝影掃描（CT），結果發(fā)現(xiàn)CT掃描上患者的肺密度明顯不均。ARDS患者經(jīng)典的CT掃描圖像上，仰臥位患者其腹側區(qū)域可見充氣良好與膨脹不全的肺混雜在一起呈片狀分布，而其背側區(qū)則可見密集的呈重力依賴的肺不張。這些影像學發(fā)現(xiàn)表明：（1）ARDS肺組織局部的呼吸力學特征可能差別很大；（2）ARDS患者中能夠進行通氣的肺容積下降。

ARDS患者肺內局部呼吸力學的差異產(chǎn)生了額外的機械應變，使得患者易于發(fā)生VILI。相鄰肺泡的機械結構相互依存。某一肺單位的陷閉或肺水充溢必然會導致臨近肺單位的結構變形，這是由于肺泡間隔向內牽拉膨脹不全或者肺水充溢的肺單位。因此，臨近的含氣肺泡在不均勻充氣時承受了額外的剪切力（圖3）。研究人員在大量獨立的動物肺損傷模型中通過共聚焦顯微鏡對該過程進行了顯影，他們使用微穿刺造成單個肺泡的肺水腫。而對活體動物進行正電子發(fā)射斷層掃描（PET）發(fā)現(xiàn)，[18F] 18氟-2脫氧-D葡萄糖在局部剪切應變高的區(qū)域吸收增加，而18氟-2脫氧-D葡萄糖的吸收反映的是局部中性粒細胞的活化。而對ARDS患者人群使用PET CT掃描的初步研究同樣也證可ARDS患者肺部炎癥反應程度不一，而這可能部分是由于其肺部局部應變的差異。上述研究結果表明在ARDS患者中觀察到的肺不均一性與其死亡率之間有因果關系。

呼氣末正壓通氣（PEEP）及俯臥位通氣等均可減輕重癥ARDS患者呼吸機相關的肺損傷（VILI），其部分可能是通過改善患者肺不均一性，從而產(chǎn)生了更加均勻分布的應變分布。合適的呼氣末正壓（PEEP）能減少小氣道的陷閉，促進持續(xù)性的肺復張，而這能夠改善肺均一性以及增加可用于通氣的充氣肺容積。PEEP也可使得水腫液從充溢的肺泡內再分布至肺泡間隙中，減少肺分流的比例，并同時促使力學結構相互依賴的肺泡其力學特征更加均一。根據(jù)患者血流動力學的管理與肺順應性的不同，PEEP似乎對肺淋巴循環(huán)影響是混合的，并且其參與了血管外肺水的清除。大多數(shù)ARDS的動物模型研究表明PEEP能保護肺組織，預防VILI的發(fā)生。盡管ARDS患者的研究尚未發(fā)現(xiàn)最佳的PEEP調整策略，更加嚴重的ARDS患者中需要使用更高的PEEP。到目前為止絕大多數(shù)的大規(guī)模臨床試驗均根據(jù)患者的氧合需要，使用一張專用的PEEP-FiO2（吸入氧濃度）調節(jié)表對PEEP進行調整。然而，PEEP的調整策略尋求的不僅僅是維持氧合，還有減少局部的應變，從而給ARDS患者帶來額外的肺保護作用。在一些小型的臨床研究中已經(jīng)有研究人員對遵循上述原則的幾種PEEP調整方法進行了檢驗，但是到目前為止，尚無以病人為中心、足夠有力的大型多中心的臨床試驗結果報告。

俯臥位通氣同樣似乎能改善患者的肺均一性。正常肺組織中，由于重力的作用以及與肺和胸腔的形狀相匹配，從腹側肺區(qū)到背側肺區(qū)肺泡體積逐漸變小。水腫的ARDS肺重量增加，其在重力依賴的肺區(qū)域產(chǎn)生了疊加的壓力，從而導致背側肺區(qū)發(fā)生密集的肺不張，而相對較少累及腹側肺區(qū)。當將患者體位改變?yōu)楦┡P位時，由于肺和胸腔的形狀相匹配，肺泡的體積還是由腹側到背側逐漸減小，但是現(xiàn)在由于重力的作用（與ARDS水腫液重量產(chǎn)生的方向所不同）而有利于背側肺區(qū)的擴張。其凈效應，如CT中所示，似乎使得肺內通氣更加均勻，可能是使應變分布更加均一，因此產(chǎn)生肺保護作用。最近重癥ARDS患者俯臥位通氣多中心隨機對照試驗（PROSEVA）發(fā)現(xiàn)與半臥位患者相比，盡管使用了相同的肺保護性通氣策略，早期重癥ARDS患者每日至少16個小時俯臥位通氣可提高生存率。盡管由于俯臥位通氣組患者更多地使用了肌松劑（這可能提供額外的肺保護），并且仰臥組患者入組時需要使用更大劑量的升壓藥，導致PEOSEVA研究中俯臥位通氣的效應可能被高估了，但俯臥位通氣的確可能為某些重癥ARDS患者提供額外的肺保護。

盡管PEEP和俯臥位通氣的生理作用機制相關，目前尚未有大規(guī)模的臨床試驗在俯臥位通氣患者中對基于呼吸力學的PEEP調整策略進行充分研究。至少有一項人體的生理學研究表明相對于分別進行俯臥位通氣及施加較高PEEP的通氣策略，同時進行俯臥位和施以較高PEEP的通氣可進一步改善肺的均一性。然而，基于呼吸力學的PEEP調整策略能提供多大程度的臨床獲益目前仍是未知數(shù)，反之亦然。

ARDS患者中，疊加在水腫肺組織上的重量以及肺泡表面活性物質功能障礙一起導致了重力依賴肺區(qū)域產(chǎn)生密集的肺不張。因此，可用于氣體交換和機械通氣的充氣肺容積減少，這一概念被稱為ARDS嬰兒肺（圖4）。先前的研究表明俯臥位通氣能使呈重力依賴性的肺不張向原來的腹側肺區(qū)再分布，故嬰兒肺并不是一個固定的解剖結構。而且研究表明這些充氣肺區(qū)中[18F] 18氟-2脫氧-D葡萄糖吸收增加，提示該部位炎癥反應活躍，所以充氣的肺區(qū)并不等同于正常肺。

嬰兒肺的深吸氣量能預測常規(guī)通氣過程中吸氣末肺所承受的應力，這表明小潮氣量通氣對ARDS患者可能有效，其部分原因可能是功能性肺容積減少。ARDS網(wǎng)臨床試驗最初的研究人員認為需要對ARDS患者使用較低的潮氣量以防止局部肺泡過度擴張，部分是因為ARDS患者充氣的肺容積減少。有研究人員在ARDS臨床前研究的動物模型體內進行了彌散加權超極化肺通氣磁共振成像，結果發(fā)現(xiàn)充氣的嬰兒肺局部可能有過度擴張。理想的肺保護性通氣策略是將潮氣量按功能性嬰兒肺的大小進行劃分，而不是預測的健康肺的大?。ɡ?，毫克每千克的預測體重）。多項生理學研究已對這樣的通氣策略進行了探索，但目前尚未有充分以病人為中心的大規(guī)模前瞻性臨床試驗對此進行驗證。

肺泡擴張的峰值大小及頻率似乎都會促進VILI的發(fā)生。臨床前期的研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對于一個給定的肺擴張幅度，增加拉伸頻率會加重肺損傷。在人類研究中，少數(shù)幾次高容量呼吸，例如偶爾的肺復張或嘆氣呼吸，似乎不會導致臨床顯著的肺損傷，甚至可提供短暫的肺保護。在另一極端，ARDS患者如果高潮氣量呼吸會明顯加重肺損傷及增加死亡率。高容量呼吸頻率和VILI之間的劑量-反應曲線可能是J型的。偶爾的高容量呼吸，如嘆息，可預防肺泡復張后再塌陷，增加肺的均一性，及增加嬰兒肺容積（在PEEP超過小氣道閉合壓時可得以保持）。然而，頻繁的高潮氣量會導致高危患者的VILI。

限制應力頻率的確切作用仍有待證實。維持小潮氣量策略，同時通過限制呼吸頻率來限制應變頻率，會導致高碳酸血癥，一種稱為允許性高碳酸血癥的策略。與高潮氣量策略相比，這種方法在一個小規(guī)模臨床試驗中證實可提高存活率。然而，在高潮氣量與低潮氣量的ARDS Network試驗中沒有對允許性高碳酸血癥進行評價，而是建議采用高呼吸頻率來達到接近正常PH值及血碳正常。ARDS Network的高呼吸頻率策略可能在低潮氣量通氣期間比允許性高碳酸血癥策略需要鎮(zhèn)靜程度更淺。因高碳酸血癥會增加呼吸驅動，需要深鎮(zhèn)靜或肌松來加強肺保護性通氣，并盡量減少人機不同步。

高碳酸血癥還具有一些不明確臨床后果的生物效應。在臨床前期VILI模型中，高碳酸血癥通過機械性損傷影響肺泡細胞遷移和質膜修復，后者以PH依賴方式。高碳酸血癥，非PH依賴型，也可通過維持鈉濃度梯度的細胞膜上Na+-K+ATP酶通道的內吞作用，影響肺水腫液的清除。高碳酸血癥減少腫瘤壞死因子α產(chǎn)生；白細胞介素（IL）-1，IL-6和IL-8細胞因子產(chǎn)生；氧自由基形成和核因子κB活化，潛在限制了生物創(chuàng)傷對肺和肺外器官衰竭的級聯(lián)效應。在細菌性肺炎及腹腔膿毒癥的VILI體內模型，已經(jīng)顯示通過吸入CO2實現(xiàn)的高碳酸血癥可減輕肺損傷。不同的實驗產(chǎn)生了高碳酸血癥在肺部感染的影響的矛盾結果，需要更進一步的轉化研究和最終臨床研究。

除了肺泡上皮損傷，毛細血管內皮應力衰竭也導致VILI。改善區(qū)域性肺血流量，如高碳酸血癥腎上腺素能或嘗試通氣-灌注匹配來增加毛細管壁應力。多個臨床前期模型已發(fā)現(xiàn)，增加肺血流量使肺損傷加重。來自血流的動態(tài)剪切力似乎起著重要作用，因為通過靜態(tài)增加左心房壓力來實現(xiàn)高毛細血管壓力不會產(chǎn)生同等的肺損傷。重要的是，增加肺血流可能導致肺損傷，而在中等潮氣量的過度膨脹時不會發(fā)生。

肺氣管毛細血管應力衰竭致VILI的臨床意義仍不清楚。血管活性藥物可能對肺血流量和分布有明顯的影響，從而減輕或加重VILI。一項評估嚴重頭部損傷后的神經(jīng)保護的血液動力學管理的隨機臨床試驗，發(fā)現(xiàn)需要增加血管加壓藥的使用和補液以實現(xiàn)更高的平均動脈和腦灌注壓的策略，會增加ARDS發(fā)病率。類似地，在ARDS患者的多中心試驗中，與早期利尿限液的液體管理策略相比，更開放的液體管理策略與較少的非機械通氣時間天數(shù)相關，盡管兩組存活無顯著差異。雖然毛細血管應力衰竭毫無疑問地在VILI中起作用，但其重要性的大小和任何應該遵循的臨床管理決策仍有待確定。

在非ARDS患者中，VILI預防的最大挑戰(zhàn)可能是平衡VILI風險的程度與給定VILI預防策略的潛在危害。即使存在明顯的危險因素，臨床肺損傷在多數(shù)患者中也不會發(fā)生。臨床風險預測評分如LIPS和早期急性肺損傷評分可以很好地識別肺損傷風險患者，但尚未證明在指導預防策略中有用。已經(jīng)提出一個關于VILI風險的多重打擊概念模型，其中具有基線肺損傷風險（如肺炎或膿毒癥）在遭受二次損傷（如暴露于高潮氣量）最有可能發(fā)展成臨床肺損傷。

在非ARDS患者的VILI預防措施中，限制潮氣量已被廣泛研究。一項在2家醫(yī)院進行的隨機試驗發(fā)現(xiàn)，非ARDS預期機械通氣需要大于3天以上的重癥患者，與10ml/kg PBW潮氣量相比，6ml/kg PBW潮氣量具有更低的ARDS發(fā)生率，盡管存活和非機械通氣天數(shù)無差異。在接受腹部手術的高?；颊咧校g中低潮氣量的多中心研究發(fā)現(xiàn)，與10-12ml/kg PBW潮氣量相比，6-8ml/kg PBW潮氣量降低了術后正壓通氣需求，縮短了住院時間?；谶@些發(fā)現(xiàn)，最近對15個小型隨機試驗和5個大型觀察性研究的薈萃分析得出結論，6-8ml/kg PBW的低潮氣量與非ARDS患者的生存改善相關。然而，限制潮氣量的嘗試在輔助控制或壓力支持模式通氣的非加深鎮(zhèn)靜或甚至肌松以阻斷吸氣努力的患者中，具有挑戰(zhàn)性。在廣泛推薦所有患者低潮氣量之前，必須仔細評估來自這種共同作用的患者特異性缺陷。在高?；颊咧?，這種平衡可能更容易在術中低潮氣量時發(fā)生，因為在很多大手術，全身麻醉和神經(jīng)肌肉阻滯是常規(guī)。根據(jù)VILI風險和權衡，每個患者的潮氣量限制可以是個體化，以實現(xiàn)它們所需的協(xié)同作用（例如，鎮(zhèn)靜劑，麻醉劑）。

預防VILI可以減輕危重病患者多器官衰竭的發(fā)生并改善其生存率。臨床典型的VILI可能發(fā)生于容積傷、氣壓傷、不張傷、生物傷和剪切應變。區(qū)域力學的差異在VILI發(fā)病機制和預防中發(fā)揮著越來越重要的作用。盡管具有令人信服的生物學合理性，但肺泡應力頻率和肺毛細血管應力衰竭的貢獻仍不甚明確。對VILI的更多理解產(chǎn)生了一些針對其機制的預防策略。 VILI多發(fā)生于引發(fā)免疫系統(tǒng)對機械肺損傷發(fā)生級聯(lián)反應的伴發(fā)生理損傷（如膿毒癥，創(chuàng)傷，大型手術）的患者。因為多數(shù)非ARDS具有VILI風險的患者并沒有發(fā)生臨床典型的肺損傷，所以預防措施應以最小的副作用去廣泛應用或針對風險增加的患者亞群。

（編輯  涼風澀）

原文鏈接：http://pan.baidu.com/s/1sldGD6d