肺水肿发生机制复杂,有的是单一因素,而临床上很多情况下往往是以某一因素为主多因素并存,给诊治带来困难。本文旨在从呼吸膜(气-血屏障)解剖结构上帮助理解肺水肿的形成与清除,从血液到肺泡腔涉及到血管、间质、肺泡因素。同时对肺泡的液体产生与清除也做了详细的图文总结,利于临床治疗。
年,Erneststarling首次提出毛细血管跨膜液体流动定律,即Starling:Qf=Kf[(Pc-PIF)-σ(лc-лIF],后经实验发现了一些传统Starling定律无法解释的现象,生理学家又提出了改良的Starling:Qf=Kf[(Pc-PIF)-σ(лc-лg]。
改良的Starling定律提出:组织间液大量产生的原因包括:毛细血管静水压明显升高,如液体超负荷,静脉回流受阻等;手术创伤、缺血/再灌注损伤或其他因素导致EGL结构破坏,Kf显著增加;淋巴回流功能发生障碍。亦即当组织间液的产生超过淋巴回流能力时,就会发生组织水肿。
肺水肿(pulmonaryedema)
是指由于某种原因引起肺内组织液的生成和回流平衡失调,使大量组织液在短时间内不能被肺淋巴系统吸收,积聚在肺泡、肺间质和细小支气管内,从而造成肺通气与换气功能严重障碍。
急性肺水肿的发生机制涉及毛细血管静水压、肺间质静水压、渗透压和毛细血管通透性之间复杂的相互作用。
如其他微循环中的一样,肺部间质和血管床之间的液体平衡由可预测液体跨膜净流的Starling关系所决定。在正常的微血管中,有少量低蛋白液体持续滤过。
改良Starling:Qf=Kf[(Pc-PIF)-σ(лc-лg)]
Qf:为单位时间内液体通过单位面积毛细血管壁的净流量
Kf:为毛细血管滤过系数,即每单位压力改变所引起的跨膜
液体量的变化
Pc:为毛细血管静水压
PIF:组织间隙静水压
σ:胶体反射系数(正常值为0.8),反映毛细血管膜对血浆蛋白(胶体)的屏障作用
лc:毛细血管胶体渗透压;
лg:为糖衣包被下的胶体渗透压
(endothelialglycocalyxlayer,EGL)血管内皮糖衣包被。是血管内皮细胞内侧的一层网络结构,由膜结合糖蛋白和蛋白多糖组成。
肺水肿的形成机制改良Starling:Qf=Kf[(Pc-PIF)-σ(лc-лg)]
正常生理情况下,Pc约为10mmHg(1mmHg=0.kPa,而组织间隙静水压(PIF)约为-2mmHg,推动微血管滤过的压力差(Pc-PIF)约为12mmHg,该值大于(лc-лg)。肺毛细血管内外静水压之差(Pc-PIF)是推动微血管持续滤过的作用力,而血浆-EGL下胶体渗透压之差(лc-лg)是阻止微血管滤过的力量。当肺毛细血管净滤过(血管外肺水的生成)与淋巴回流处于动态平衡时,组织间隙不会出现水肿。
肺脏淋巴管沿肺泡间隙,即支气管血管周围、小叶间隔和胸膜间隙分布,进入肺间质的液体主要通过淋巴回流至静脉系统。
肺组织间隙静水压是驱动淋巴回流的前向动力,可看作为淋巴回流的前负荷,肺组织间隙静水压越高,淋巴回流量越大;而CVP可看作为淋巴回流的后负荷,CVP越高,淋巴回流量越少。因此淋巴回流在调控血管外肺水方面起重要作用。
某些病理状态下,血管外肺水生成明显增加,超过了淋巴回流的代偿能力,最终导致肺水肿。
按解剖部位可分为静水压性性肺水肿(心源性肺水肿)和通透性肺水肿(非心源性肺水肿)。
静水压性肺水肿改良Starling:Qf=Kf[(Pc-PIF)-σ(лc-лg]
静水压性肺水肿(Pc:为毛细血管静水压)
由各种原因(二尖瓣狭窄、高血压性心脏病、冠心病、容量超负荷等)引起的肺毛细血管静水压(Pc)增高,致血管内液体外渗产生肺水肿。
急性左心衰患者的肺Pc短时间内明显升高,导致(Pc-PIF)显著升高,而(лc-лg)基本不变,肺毛细血管净滤过量增加超过肺淋巴管代偿性回流量,就会产生肺间质甚至肺泡水肿。
肺脏淋巴管沿肺泡间隙,即支气管血管周围、小叶间隔和胸膜间隙分布,进入肺间质的液体主要通过淋巴回流至静脉系统。肺组织间隙静水压是驱动淋巴回流的前向动力,可看作为淋巴回流的前负荷,肺组织间隙静水压越高,淋巴回流量越大;而CVP可看作为淋巴回流的后负荷,CVP越高,淋巴回流量越少。因此,淋巴回流在调控血管外肺水方面起重要作用。
心源性肺水肿产生的关键因素是Pc明显升高,这主要由右心泵血产生的压力所致,右心在肺水肿形成过程中发挥着重要作用。
机制及治疗原则手机横版看
通透性肺水肿机制通透性肺水肿,是由肺毛细血管通透性(Kf)增加所致。临床上最为常见的非心源性肺水肿为急性呼吸窘迫综合征(ARDS)。
目前认为,ARDS是感染、创伤等原因导致机体炎症反应失调的结果。外源性损伤或毒素对炎症细胞的激活是ARDS的启动因素;炎性细胞的聚集和活化导致大量炎症介质的合成与释放,并在血管内皮细胞表面黏附,诱导内皮细胞及其EGL的损伤,使毛细血管内皮细胞间裂隙明显增宽,导致毛细血管屏障功能丧失和Kf显著增加。Kf的上升将显著增加微血管滤过,部分血浆蛋白进入肺间质和肺泡,引起肺水肿。血浆蛋白的渗出导致血浆胶体渗透压下降,微血管滤过和血管外肺水将进一步增加。不同于心源性肺水肿,其毛细血管内皮细胞和肺泡上皮细胞的结构和功能常是完整的,而ARDS患者中两者均可受损,肺水肿将更为严重,治疗也更为困难。
ARDS机制复杂,临床尚缺乏特异且有效的治疗手段,及时祛除或控制致病因素是治疗关键环节。考虑有机体过度炎症反应的存在,调控炎症反应可能是降低ARDS病死率的关键手段,如糖皮质激素的应用。液体管理也是治疗ARDS的重要环节,条件允许的限制性补液、利尿、恢复期白蛋白的应用等。此外,对于需要机械通气治疗患者,实施肺保护通气、纠正低氧血症非常重要,以避免机械通气对肺泡上皮细胞和血管内皮细胞的进一步损伤。
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肺泡内液体清除机制及相关药物生理状态下,有少量的低蛋白液体从肺毛细血管持续滤过由淋巴吸收入静脉(如下图紫线循环标记),肺泡对液体的清除处于动态平衡。当出现肺水肿时,由于肺泡液体分泌、吸收及肺间质内液体回流的动态平衡机制被打破,液体聚集于肺泡内导致氧气交换障碍。
目前发现多种离子、水通道、受体参与肺泡液体清除机制,了解肺泡液体清除机制及影响因素,对肺水肿的治疗具有重要意义。
肺泡和肺微循环的解剖—肺毛细血管和肺泡(非比例尺)的解剖示意图。II型肺泡上皮细胞的作用是利用肺泡上皮的特异性钠通(ENaC)和Na/K交换泵将钠转运至间质,从而将肺泡中液体清除。儿茶酚作用(受到β2受体的调节)和自身调节机制调控着Na/K-ATP酶泵(左下角小插图)。
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负压性肺水肿发生机制急性上气道梗阻是一种致命的医学急症,需要紧急开放气道、解除梗阻。如果为不完全性阻塞,通常表现为喘鸣;如果为完全阻塞,则失声。患者也可能发生呼吸窘迫伴呼吸困难、呼吸过速、心动过速和大汗。上气道梗阻也会导致罕见的负压性肺水肿,它是跨血管压的急剧升高。
平静呼气末胸膜腔内压约为-5~3mmHg,吸气末为-10~5mmHg,关闭声门用力吸气,胸膜腔内压可降至-90mmHg,用力呼气胸膜腔内压可升高到mmHg,胸膜腔内负压不仅作用于肺,牵引其扩张,也作用于胸腔内其它器官,特别是壁薄而可扩张性大的腔静脉和胸导管等。跨血管压的急剧升高促发了多种因素导致负压性肺水肿。
临床重要提示肺水肿机制复杂,临床上往往合并多因素存在,多角度对发病机制的了解有利于临床治疗,回顾看相关指南对治疗措施就更加容易理解。
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