本文原载于《中华重症医学电子杂志》年第2期
血管外肺水(extravascularlungwater,EVLW)是指肺血管腔以外的肺组织含水,其数值变化与肺水肿密切相关,是ICU常见的监测指标,对于判断循环系统,尤其是危重患者的肺循环的病理生理改变以及肺的气体弥散功能具有十分重要的作用。本文试从血管外肺水对临床疾病治疗的指导作用进行阐述,对其理念和进展作一综述。
一、血管外肺水的定义及其机制
(一)血管外肺水定义
血管外肺水是指肺血管腔以外的肺组织含水,包括肺间质含水、肺各种细胞含水以及肺泡腔内表面膜含水。EVLW大小由淋巴系统回流情况决定,根据体重计算所得血管外肺水指数(EVLWindex)通常7ml/kg。从病理生理角度来讲,EVLW增多的病因可分为高静水压性和毛细血管高通透性或二者兼而有之的混合型肺水肿,多见于急性呼吸窘迫综合征(acuterespiratorydistresssyndrome,ARDS)、脓毒症休克(septicshock)及术后肺水肿等危重症疾病。
(二)血管外肺水的病理生理学
从病理生理学来讲,液体可以从肺部微小血管渗漏到肺间质组织,根据Starling定律,促使液体在血管与间质之间流动的压力,主要包括静水压、胶体渗透压和肺泡毛细血管屏障滤过系数(图1)[1]。在心功能下降的前提下,肺循环阻力增高,肺毛细血管与肺间质的静水压差、胶体渗透压差可决定肺水的多少。当滤过系数改变后,可出现高通透性肺水肿,包括肺内源性(如肺部感染造成的直接损伤)和肺外源性(如septicshock)及其他原因如过敏、中毒、药物等原因引起的肺水肿。高水平的EVLW,尤其存在急性肺损伤时,是机械通气时间、ICU留治时间及病死率独立危险因素。而改善EVLW可能可以改善急性肺损伤患者的临床结局[2,3]。
图1肺水产生的机制
二、测定方法及原理
(一)无创监测法
临床上对于肺水肿的诊断通常是基于临床体征、检查及胸部X片,然而这种诊断方法比较复杂,敏感性也较差。因此,肺水的测定变得尤为重要。EVLW可以通过无创测定,如CT或MRI,但这种测量方法费用昂贵,不能床边监测,也不方便重复监测。单频电阻抗法通过在患者体表安放电极,释放电流产生电压进行描记,因不能区别肺容量和肺水变化、以及肺血管内外的液体,受影响因素多,后改良为双频电阻抗法[4]。此外,肺部超声因其快捷便利,近年来越来越多的用于床边肺水肿的评估,但这种方法无法量化,易受到操作者超声技术熟练程度的影响[5]。
(二)有创监测法
Chinard等[7]最先提出有创监测法,通过置入中心静脉导管和热探头动脉导管,采用温度-染料双指示稀释法(double-indicatortechnique),计算(Intrathoracicthermalvolume,ITTV)与(Intrathoracicbloodvolume,ITBV)两者之差得出EVLW,较无创监测更为准确,敏感性和特异性也有所提高,随后,年Elings等[8]提出只用温度作为单一指示剂,即单指示稀释法(single-indicatortechnique)测量EVLW,即通过漂浮导管同时描记肺动脉和主动脉两条热稀释曲线,计算两者指数衰减时间之差得出EVLW。此外,脉搏指示连续心排量技术(pulseindexcontinuouscardiacoutput,PICCO)是近年来发展较快的血流动力学监测技术,结合了经肺热稀释和动脉脉搏轮廓分析两种技术原理,计算肺水指标,包括EVLW和肺血通透性指数(pulmonaryvascularpermeability,PVPI)。尸检研究表明尸检时肺脏的称重法和患者死亡前使用热稀释法测量EVLW具有较高的相关性,动物研究也证实了这一点。但由于需要置入中心导管,可能会增加感染概率,引起系统性炎症反应[10]。
三、意义及临床应用
(一)ARDS的治疗与预后
年Berlin定义中指出ARDS是一种急性弥漫性肺部炎症,可导致肺血管通透性增加,其临床特征为低氧血症,肺内分流和生理无效腔增加,肺顺应性降低。ARDS急性期的病理学特征包括弥漫性肺泡损伤(如水肿、炎症、透明膜或出血)。尽管在最新的Berlin定义中并未提及EVLWI和PVPI监测,但根据柏林定义表明ARDS患者需要进行有效的液体管理。年发表于《TheNewEnglandJournalofMedicine》的一个大型随机临床研究比较了宽松的液体管理与严格的液体管理对ARDS患者预后的影响。研究发现严格的液体管理能够减少ICU留治时间、增加无通气时间,同时并没有增加肺外器官损伤[11]。
鉴于ARDS患者需要严格的液体管理,许多研究发现使用EVLW指导液体管理能够缩短机械通气时间和减少ICU留治时间;另外,针对肺外因素引起的ARDS患者,采用EVLW指导液体管理也能够减少肺损伤。由于多数ARDS会造成右心功能不全,约25%的ARDS患者可以出现急性肺源性心脏病,对这些患者定期监测EVLW有助于平衡液体复苏与肺水肿之间的矛盾,改善右心功能。
其次,对于需要性俯卧位通气的ARDS患者,目前有研究显示俯卧位后18h出现EVLWI显著下降,但10min至6h尚未观察到EVLWI的改善,但这些数据没有就其机制进行探讨,研究结果也不一致,其结果有待进一步证实[11,12]。
此外,EVLW可能有助于预测ARDS患者的临床结局。Sakka等[14]发现EVLWI高的患者病死率明显增高(中点值14.3ml/kgvs10.2ml/kg)。一个小型的前瞻性研究发现采用理想体重计算EVLWI时,EVLWI16ml/kg预测病死率的敏感性为%、特异性为86%。但目前暂无多中心的大型研究验证这一观点。
(二)脓毒症休克的液体管理的指导作用
脓毒症休克(septicshock)多见于ICU的危重症患者,因细菌代谢产物激活机体炎症反应机制,同时释放促炎症介质与抑制炎症介质,通常表现为血管阻力下降、心脏充盈度降低,伴有心排血量增加(高排低阻型)。由于炎症介质的释放,血管通透性明显增加,有效循环血容量不足,在年中国脓毒症/脓毒症休克治疗指南上指出应对脓毒症导致的组织低灌注患者采取早期液体复苏治疗,早期复苏目标可以采取监测CVP、MAP、尿量及上腔静脉或混合静脉血氧饱和度。一项回顾性研究发现早期液体复苏后应该采用EVLW指导液体管理,并发现高水平EVLW增加患者病死率,是28d病死率的独立预测因子[14,15]。Boussat等[16]发现对脓毒症患者监测EVLW能够指导液体管理,改善肺水肿,从而缩短机械通气时间和ICU停留时间,改善患者预后。
此外,脓毒症可以诱发ARDS的发生,监测EVLW并进行严格的液体管理,缩短机械通气时间和减少ICU留治时间,减少肺损伤。
(三)围手术期及术后的意义
肺部手术中,开胸手术操作、肺叶切除、机械通气及输血补液等因素均可影响患者循环呼吸系统的生理功能,增加术后肺水肿的发生率,EVLW作为液体管理的评估指标,定期检测能够减少术后肺部并发症的发生,评价患者预后。
心外科术后发生心脏泵功能不全,可引发血流动力学不稳定和严重组织器官灌注不足,此时监测血流动力学指标,能够指导术后液体管理,防止术后肺水肿的发生。Maddison等[18]以接受体外循环的心脏手术患者为研究对象,比较了锂指示剂稀释法(lithium-thermalindicatordilutionmethod)、单指示剂稀释法和靛青绿染料稀释法(indocyaninegreen-thermalmethod)三者在监测EVLW方面的作用,结果显示锂指示剂稀释法得到的结果偏移较大。
EVLW目前也用来评估器官移植手术。针对肺移植,目前主要的标准是评估移植前肺移植的可行性,如动脉氧分压与吸氧浓度比例(PaO2/FiO2)。然而,有研究显示这个评估标准可能并不完全[1]。多项研究显示经肺热稀释法监测EVLWI,评估体外肺灌注和肺供体的肺水,当供体的EVLW明显增高时,表示可能供体肺适合度较低,会影响受体的临床结局[18]。Garutti等[20]对肝移植患者进行监测,认为肝移植术中对EVLW和PVPI的监测是机械通气时间的独立预测因素。这是因为终末期肝病患者不仅循环系统表现为高排低阻型,同时可能合并有肝硬化性心脏病、缺血性心肌病,甚至因肺动脉高压导致的右心功能不全,监测EVLW能够改善肺部并发症的发生。
(四)机械通气撤机指标
撤机拔管使得正压通气变为负压通气,从而增加了心脏负荷,能够引起拔管相关性肺水肿。Jozwiak等[1]研究进行了T管撤机实验,结果显示撤机结束时EVLWI较开始时增加了14%以上能够诊断撤机相关性肺水肿(weaning-inducedpulmonary),其敏感度为67%,特异度达到%。因此,针对撤机困难的患者可以在自主呼吸实验(spontaneousbreathingtrial,SBT)时观察EVLWI的变化,评估撤机时机,减少医疗费用及二次插管风险。
四、最新进展及局限性
(一)肺部超声技术
近年来,由于超声机的体积缩小及图像清晰度的改善,床旁超声在临床上的使用越来越广泛。旧的观念认为超声波无法显像肺实质,但由于肺损伤时肺泡和间质充气、含水量的改变产生的超声影像及伪影,使得经胸壁超声检查肺和胸膜病变的临床价值被重新评估。
B线(B-line)首先由Ziskin等[21]在一个腹部枪击伤的患者上观察到,当物质之间声阻抗差异显著时可见,局限或弥散于前胸壁。Lichtenstein等[6]研究发现对比胸部X光,超声B线对肺泡-间质综合征的诊断具有高敏感度(93.4%)和特异度(93%)。随后,这个团队发现超声与漂浮导管监测肺动脉压之间具有良好的相关性。年Agricola等[21]分别采用PiCCO与B超评估心脏术后肺水肿的情况,发现超声诊断存在良好的敏感度(90%)和特异度(89%),因此能够运用肺部超声的B线评估EVLW。
肺超声检查可在床边进行,可方便、实时、动态观察病情变化,与传统放射学检查相比,得到有用信息的时间短、费用低且无放射线暴露,尤其对不宜搬动的危重患者及儿童、孕妇很有益处。但是为了正确解读超声结果,非超声专业临床医师操作和结果判读需要长时间的训练。值得指出的是,B线在其他疾病中也可见到,如肺纤维化,增加了诊断的难度。未来研究的重点可以放在量化B线方面,建立其与诊断肺水肿的金标准良好的相关性[22,23]。年Corradi等[25]采用电脑进行半定量肺部超声结果检测机械通气下心脏手术的肺水肿,为肺部超声的发展应用揭开新的页面。
(二)电阻抗成像技术
电阻抗成像(electricalimpedancetomography,EIT)是医学成像技术的一个新方向,它的基本原理是根据人体内不同组织在不同的生理、病理状态下具有不同的电阻/电导率,采用各种方法给人体施加小的安全驱动电流/电压,通过驱动电流或电压在人体的测量响应信息,重建人体内部的电阻率分布或其变化的图像。
EIT具有无创、无辐射的优势,用于快速、便捷的成像,在危重症患者中能够完成可视化通气,进而将通气策略最优化。早期的单频电阻抗法是测量整个胸廓的电阻,双频电阻抗法可以选择某个病变部位进行测量,从而增加了特异性。年最早使用EIT评估肺水肿,年Trepte等[5]发现,将肺损伤的猪模型用肺水肿的金标准-称重法与EIT评估EVLW相比,两者差异无统计学意义,表明运用EIT评估EVLW是可自行的。但尚未进行大型临床实验研究,其作用有待进一步证实。
(三)EV0平台
此外,EV0临床平台采用了全新的分析温度稀释曲线的计算方式,为血流动力学的监测提供了一个可视化监测平台。年首次发表了在动物实验中监测EVLW的研究,年Kiefer等[26]比较了EV0平台与PiCCO在监测CO、GEDV及EVLW等数据的差异。研究发现,EV0平台并未表现明显优于PiCCO,但鉴于目前研究较少,暂无法比较两者的差异。
综上所述,在危重症患者监测EVLW能够指导液体管理,对ARDS、脓毒症休克、围手术期及术后管理以及撤机指征中均有临床意义,改善危重症患者的通气时间和病死率,评估患者预后。目前监测EVLW手段分为有创监测法和无创监测法,临床广泛使用的是有创监测法,但无创监测法如床旁超声和EIT技术近年来发展迅速,但仍需进行进一步研究以优化监测方法。
参考文献略
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