急性呼吸衰竭

急性呼吸窘迫綜合征（ARDS)是急性呼吸衰竭最常見的類型，機(jī)械通氣是其主要的支持治療手段。盡管機(jī)械通氣技術(shù)、策略不斷改進(jìn)，但 ARDS 病死率仍居高不下，呼吸機(jī)相關(guān)性肺損傷（VILI) 與此密切相關(guān)。

肺應(yīng)力（stress)和應(yīng)變 (strain) 能直接反映肺組織的力學(xué)變化，過高的應(yīng)力和應(yīng)變是導(dǎo)致 ARDS 患者產(chǎn)生 VILI 的本質(zhì)，因此肺應(yīng)力和應(yīng)變在 ARDS 機(jī)械通氣治療中越來越受到關(guān)注?，F(xiàn)基于肺應(yīng)力和應(yīng)變的概念、與 VILI 的關(guān)系、在 ARDS 治療中的應(yīng)用等做一綜述。

1 . 肺應(yīng)力和應(yīng)變的概念及兩者間的相互關(guān)系: 肺應(yīng)力和應(yīng)變是直接反映肺組織力學(xué)變化的指標(biāo)。肺應(yīng)力是擴(kuò)張肺組織的直接作用力，其值與跨肺壓相等，即氣道壓與胸膜腔內(nèi)壓差值。臨床上可通過測量食道壓間接反映胸膜腔內(nèi)壓。應(yīng)變是在應(yīng)力作用下肺組織發(fā)生的線性形變，即呼吸過程中肺容積的改變量與參照肺容積的比值。

對于 ARDS 患者，設(shè)置呼氣終末正壓（PEEP)可能會影響參照肺容積，PEEP—方面可促進(jìn)肺復(fù)張而增加呼氣末的肺容積，另一方面可能導(dǎo)致肺泡過度膨脹。由于不同患者肺的可復(fù)張性不同，PEEP 引起的參照肺容積改變不同，目前無法準(zhǔn)確估算 PEEP 產(chǎn)生的應(yīng)變。

據(jù)此，應(yīng)變有兩種計(jì)算方法，如果把 PEEP 產(chǎn)生的容積（PEEP volume) 作為過度膨脹肺容積的一部分，則應(yīng)變 =(潮氣量 PEEP volume)/ 功能殘氣量；如果把 PEEP volume 作為復(fù)張肺容積的一部分，則應(yīng)變 = 潮氣量 /(功能殘氣量 PEEP volume)。臨床上根據(jù)氮?dú)庀慈?/ 洗出的原理測定功能殘氣量及呼氣末肺容積。肺應(yīng)力和應(yīng)變?nèi)コ诵乇趶椥宰枇Φ鹊挠绊?，更直接反映肺組織的力學(xué)變化。

肺應(yīng)力和應(yīng)變存在等比的數(shù)學(xué)關(guān)系。根據(jù) Hooke 定律，對通氣的肺組織而言，應(yīng)力 =K?應(yīng)變。對外科術(shù)后患者、內(nèi)科患者、急性肺損傷 (ALI) 患者及 ARDS 患者進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，在不同 PEEP 的情況下，隨著潮氣量增加,4 組患者的肺應(yīng)力和應(yīng)變均逐漸增加，但應(yīng)力和應(yīng)變的比值 K(即特殊肺彈力）保持不變，且在 4 個組中無明顯差異，均為 13 cmH20 (1 cmH20 =0.098 kPa)。因此，肺應(yīng)力和應(yīng)變的比值保持不變，且和ARDS 病因、PEEP 設(shè)置等無關(guān)。

2. 肺應(yīng)力和應(yīng)變與 ARDS 患者 VILI 的關(guān)系：肺組織的結(jié)構(gòu)特性決定肺應(yīng)力和應(yīng)變與 VILI 相關(guān)。肺組織中承受應(yīng)力和應(yīng)變的結(jié)構(gòu)為細(xì)胞外基質(zhì)，細(xì)胞外基質(zhì)由蛋白質(zhì)和多糖組成，它的機(jī)械性能和彈力蛋白及膠原蛋白有關(guān)。彈力蛋白能相對于原長度伸長 1. 5 倍，與肺的彈性特征有關(guān)。

而膠原蛋白不能伸長，它在靜息時處于折疊狀態(tài)，隨著吸氣過程 而打開到最大程度, 并能防止肺過度膨脹，影響肺總量。由于細(xì)胞外基質(zhì)直接承受應(yīng)力，而肺泡上皮細(xì)胞和毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞與這些細(xì)胞外基質(zhì)連結(jié)在一起，機(jī)械通氣時當(dāng)肺應(yīng)力和應(yīng)變超過生理限度，就會導(dǎo)致 VILI。

非生理性應(yīng)力和應(yīng)變導(dǎo)致VILI。從細(xì)胞水平看，非生理性的應(yīng)力和應(yīng)變可致肺實(shí)質(zhì)細(xì)胞尤其是肺泡上皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞，出現(xiàn)凋亡和壞死。此外，應(yīng)力可引發(fā)細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞間信號轉(zhuǎn)導(dǎo)級聯(lián)反應(yīng)。細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞骨架（肌動蛋白和肌球蛋白輕鏈）重排、細(xì)胞間緊密連接（ocdudin、ZO-1 等）損害可導(dǎo)致肺泡上皮的通透性增加，出現(xiàn)高通透性肺水腫及彌漫性炎癥反應(yīng)，受損上皮細(xì)胞進(jìn)一步通過整合素、離子通道、黏附分子等激活力學(xué)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，促發(fā)免疫炎癥反應(yīng)，最終導(dǎo)致 VILI。

這種細(xì)胞物理刺激向化學(xué)信號的轉(zhuǎn)變稱為力學(xué)轉(zhuǎn)導(dǎo)。有研究顯示，在 ALI 且合并有高肺應(yīng)變（> 0.27) 的患者, 其肺泡灌洗液中白細(xì)胞介素 -6(IL-6) 和白細(xì)胞介素 -8(IL-8) 的濃度是低肺應(yīng)變患者的 4 倍。此外，通過對健康豬的研究發(fā)現(xiàn), 肺應(yīng)變 >1.5 - 2、應(yīng)力 >23 cmH20 時出現(xiàn)明顯 VILI。