程遠大，董 碩 (綜述)，張春芳(審校)

(中南大學湘雅醫(yī)院心胸外科，長沙410008)

急性肺損傷(acute lung injury，ALI)是胸科手術后潛在并發(fā)癥。胸外科根治性手術后ALI的發(fā)生率為12.9%，全肺切除術后為6%，而單肺葉切除術后ALI的發(fā)生率為3.7%［1］。ALI已成為胸外科術后死亡的主要原因，其病死率仍然穩(wěn)定在2%～5%［2］。ALI進一步加重可導致急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress syndrome，ARDS)、呼吸衰竭甚至多器官功能衰竭或死亡。Gothard［3］認為ALI和ARDS造成的肺損害是胸科手術后死亡的主要原因。肺切除術后ARDS的總體發(fā)生率為7.5%，發(fā)生ARDS后患者的總體病死率為27.3%，行全肺切除、肺葉切除、亞肺葉切除術的患者術后發(fā)生ARDS后病死率依次為 33.3%、25%、0%［4］。大樣本的回顧性調查分析發(fā)現(xiàn)，全肺切除術后ALI/ARDS的發(fā)生率為12%，且單肺通氣過程中大潮氣量和高呼吸道壓是肺癌患者行全肺切除術后ALI/ARDS發(fā)生率升高的危險因素［5］。研究發(fā)現(xiàn)單肺通氣較雙肺通氣更容易引起或加重肺損傷，且會造成兩側肺不均一性損傷，非通氣側肺損傷程度明顯高于通氣側［6-7］。現(xiàn)就單肺通氣相關性肺損傷機制及其防治策略的研究進展予以綜述。

1 單肺通氣相關性肺損傷機制

單肺通氣引起ALI的機制比較復雜，目前尚未完全明確。對于單肺通氣引起肺損傷的機制，主要有兩大原因:缺氧性肺損傷，包括低氧血癥和氧化應激反應;機械牽張性肺損傷。

1.1 低氧血癥與氧化應激反應 單肺通氣過程中，低氧血癥發(fā)生率為5%～10%［8］。低氧血癥的發(fā)生可能是由于患側肺的壓縮和灌注量的減少引起，研究顯示在單肺通氣中伴發(fā)著心排血量的減少［9］。缺氧性肺血管收縮是單肺通氣引起的肺缺氧生理性變化的結果，也是機體自我保護機制的一種體現(xiàn)，它通過患側肺血管收縮減少了肺內的分流從而維持通氣血流比值的相對穩(wěn)定。另外，在手術過程中側臥位使得健側肺因重力作用以及患側肺的缺氧性肺血管收縮獲得較大的灌注量［10］。較大的灌注量又會引起相對的缺氧，大灌注量和相對的低氧血癥均會對通氣側肺產生損傷。

缺氧會直接或間接的對肺組織產生相應的損傷即缺氧性肺損傷。一方面，缺氧可以直接引起氧自由基的產生和對血管結構的破壞;另一方面，缺氧會間接引起釋放各種血管活性因子和體液因子，導致肺組織的損傷。研究結果證實，氧化應激反應在ALI模型的結構、功能以及炎性反應中發(fā)揮重要作用［11］。Misthos等［12］前瞻性隨機對照研究發(fā)現(xiàn)，氧化應激的程度與單肺通氣的長短相關，術中單肺通氣時間越久，術后急性呼吸衰竭、心律失常及肺動脈高壓的發(fā)生率越高，結論認為＞1 h的單肺通氣是導致心血管并發(fā)癥的潛在原因。通過對總體抗氧化能力的分析以及堿性單細胞凝膠電泳均可以證實氧化應激反應的存在［13］。臨床研究發(fā)現(xiàn)，單肺通氣結束后恢復雙肺通氣即復氧過程也存在氧化應激反應。Misthos等［14］研究發(fā)現(xiàn)在肺復張過程中，肺癌患者的氧自由基產生較正常人要多。

氧化應激性肺組織損傷機制主要是體內氧化/抗氧化能力的失衡，單肺通氣誘導了大量的氧自由基，氧自由基通過脂質過氧化破壞肺泡上皮細胞及血管內皮細胞膜的完整性并上調細胞間黏附分子，誘導中性粒細胞黏附等一系列反應使得大量的炎性介質浸潤到肺泡及肺間質內。另外，氧自由基還通過抑制蛋白質功能，破壞核酸染色體等引起肺損傷［15］。此外，缺血缺氧還可以通過損傷肺泡Ⅱ型細胞導致肺泡表面活性物質減少，肺泡表面張力增高，毛細血管內的水分進入肺間質和肺泡，引起肺水腫和肺損傷［16］。單肺通氣時，萎陷側肺因大量CO2不能及時得到交換排出體外也會引起肺損傷，Abolhassani等［17］研究發(fā)現(xiàn)CO2是前炎性因子，長期暴露于CO2可對肺組織產生毒性損害。

1.2 牽張性肺損傷 在單肺通氣過程中，肺泡因過度通氣和反復的萎陷/復張所產生的損傷即牽張性肺損傷，有翻譯為不張傷、剪切傷或陷閉傷［18］。大潮氣量是ALI的一個獨立的危險因素，能增加肺切除術后呼吸衰竭的發(fā)生率［19-20］。對于大潮氣量和肺泡的反復萎陷/復張引起肺損傷的機制，Chiumello等［21］認為是氣壓傷和容積傷，對這種損傷起決定性作用的是跨肺壓和潮氣量與功能殘氣量的比值，而不是呼吸道平臺壓力和潮氣量的大小。

對于單肺通氣相關性肺損傷的預防和治療是胸外科醫(yī)師和麻醉醫(yī)師面臨的共同課題。目前對ALI無有效的藥物治療，因此減少引起ALI的各種因素，尤其是積極地改善肺通氣策略仍是治療ALI的基石。

2 單肺通氣相關性肺損傷的保護策略

為減少開胸手術過程中單肺通氣引起的ALI，很多學者進行了大量的動物實驗和臨床研究工作，主要措施集中于改善肺的通氣策略。

2.1 保護性肺通氣策略 為減少單肺通氣時大潮氣量引起的牽張性肺損傷，有學者提出了保護性通氣策略，即單肺通氣時減少潮氣量并給以呼吸末正壓通氣(positive end-expiratory pressure，PEEP)可以減少肺損傷并防止肺泡塌陷。Michelet等［22］隨機對照研究認為，5 mL/kg的潮氣量加5 cm H2O的PEEP保護性通氣策略與常規(guī)通氣(潮氣量9 mL/kg，PEEP為0 cm H2O)相比可減少系統(tǒng)炎性反應，提高術后肺功能，有助于提前拔管。研究發(fā)現(xiàn)行肺癌切除術的患者在術中采用保護性肺通氣策略后，ALI和肺不張的發(fā)生率可明顯減少［23］。在保護性通氣策略中，有容量控制和壓力控制兩種不同的通氣策略，此兩種不同的通氣策略對患者氧分壓、二氧化碳分壓及肺泡-動脈氧分壓差無明顯影響，但壓力控制模式較容量控制有更小的呼吸道峰壓［24］。

保護性通氣策略減少了牽張性肺損傷，一定程度地改變了單肺通氣引起的低氧血癥。然而，研究發(fā)現(xiàn)目前在臨床實踐中低潮氣量和中等水平的PEEP肺保護通氣策略并未得到很好的應用［25］。

2.2 持續(xù)呼吸道正壓通氣與高頻正壓通氣 為減少單肺通氣過程低氧血癥的發(fā)生率，麻醉領域的學者們進行了大量的研究。在胸外科開胸手術單肺通氣中，健側肺予以PEEP、患側肺予以持續(xù)正壓通氣(continuous positive airway pressure，CPAP)及 PEEP和CPAP的聯(lián)合使用可以提高術中患者的動脈氧合、改善機械通氣中的應力，預防 ALI［26-27］。Sentürk等［28］研究認為，在單肺通氣中，相對于高濃度的吸氧濃度(FiO2=1.0)來說，低濃度的吸氧濃度(FiO2=0.5)聯(lián)合使用CPAP(5 cm H2O)可以提高動脈氧合減少肺的分流。有學者進一步研究發(fā)現(xiàn)CPAP能減少單肺通氣過程中的氧化應激反應，且在肺保護方面2 cm H2O CPAP 優(yōu)于5 cm H2O 的 CPAP［29］。

健側肺應用PEEP和患側肺使用CPAP在臨床均已被證實對胸外科手術單肺通氣中的低氧血癥和ALI有保護作用。但無論PEEP還是CPAP對清除支氣管內的分泌物均不利。Lucangelo等［30］研究認為高頻振蕩通氣提高了肺葉切除術中單肺通氣中的氧合，且縮短了住院時間，與CPAP相比提高了分泌物的清除能力。

近年來研究發(fā)現(xiàn)，萎陷側肺予以高頻正壓通氣可以取得和CPAP相同的效果。2006年，Abe等［31］研究認為單肺通氣過程中，高頻噴射通氣和CPAP均能提高動脈氧分壓。El-Tahan等［32］對比了容量控制的高頻正壓通氣和CPAP對單肺通氣中各指標的影響，發(fā)現(xiàn)和CPAP相比高頻正壓通氣可以提高右心室功能和動脈氧合。2011年，El-Tahan等［33］進一步研究發(fā)現(xiàn)在胸腔鏡手術中，高頻正壓通氣在提供手術視野方面不如CPAP優(yōu)越。

以上各通氣策略通過改善單肺通氣中動脈氧合，減少肺泡的牽張和機械應力，以達到肺保護的目的。從單肺通氣相關性肺損傷機制方面考慮，以上措施減少了缺氧性肺損傷和牽張性肺損傷，然而對于缺氧/復氧性肺損傷方面的應對策略，臨床上研究尚較少，更多的是動物模型上的研究。

2.3 其他減少單肺通氣相關性肺損傷的研究進展

隨著一些新的麻醉方式和麻醉藥物的臨床應用，單肺通氣相關性肺損傷得到了一定的改善。Ng等［34］認為降低局部麻醉藥的濃度，維持心排血量的穩(wěn)定及避免血液的過度稀釋對減少單肺通氣中低氧血癥是有益的。Huang等［35］研究認為，靜脈推注丙泊酚可以稀釋由單肺通氣恢復為雙肺通氣后20 min時刻點患者血清中活性氧簇的濃度，對于抗氧化能力不足的患者，使用丙泊酚可能是有益的。Yen等［36］研究結果認為，使用細胞外超氧化物歧化酶氣溶膠吸入療法可以減少那些患有嚴重低氧血癥呼吸衰竭，包括ARDS患者的氧化應激反應。在預防急性缺氧性損傷方面，銀杏苦內酯B和缺氧預處理有相似的作用，它們都有保護作用，其機制可能與RTP801 mRNA(RTP801是一種基因)和促紅細胞生成素表達上調有關［37］。李紅英等［38］研究了己酮可可堿對兔單肺通氣ALI的保護作用，發(fā)現(xiàn)己酮可可堿可改善單肺通氣功能，減輕肺損傷程度，對兔單肺通氣所致肺損傷起到一定的保護作用。

3 結語

ALI是胸外科術后潛在并發(fā)癥，其進一步加重會導致ARDS、呼吸衰竭或多器官功能衰竭等，單肺通氣是導致胸外科術后ALI的主要原因之一。單肺通氣引起ALI的機制主要與機械牽拉、缺氧及缺氧/復氧過程中大量的氧化應激有關。在麻醉領域，有很多減少機械應力和提高動脈氧合的通氣策略，保護性肺通氣策略的應用在一定程度上減少了單肺通氣過程中的機械應力，PEEP和CPAP的聯(lián)合應用以及高頻振蕩通氣改善了低氧血癥，但目前臨床上均未得以廣泛應用。在胸外科手術單肺通氣過程中，人為制造了患側肺的相對缺氧環(huán)境和健側肺的大潮氣量，且在單肺通氣恢復雙肺通氣時又人為造成了缺氧/復氧性肺損傷。在單肺通氣前后予以一段時間的預處理和后處理是否可以減輕肺組織的損傷程度，將有待于進一步的臨床研究。

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