肺复张手法救治小儿急性肺损伤的临床研究及动物实验

论文摘要

前言机械通气是救治急性肺损伤患者主要的支持手段之一,然而由于机械通气本身对肺泡的剪切力作用,使之无法完全避免它所带来的副作用——呼吸机相关性肺损伤（VILI）。随着VILI潜在的危险性日益受到重视,1994年ARDS协作网进行了多中心临床研究,结果显示应用小潮气机械通气可以降低ARDS患者的病死率。但是人们也发现,使用这种小潮气通气容易导致进行性肺泡塌陷和无效分流。近20年来,相继有学者提出应使用“肺复张手法”解决这一问题,并且一些动物实验及临床研究也证实,采用这一技术能够促进气体交换,并减少机械通气对肺泡的损伤。然而目前有关小儿肺复张手法的研究报道很少,由于儿童与成人存在不同的生理特点,比如小儿的胸壁弹性比较高,而肺顺应性却比较低,因此儿科患者发生VILI的机率、对肺复张手法的反应性以及复张时所需的压力水平是否与成人相同,均不完全清楚。为此,本课题对肺复张手法（RM）治疗小儿急性肺损伤的方法及效果展开研究,用以观察RM对气体交换、呼吸力学及死亡率等的影响,为后续拓展RM在儿科领域的应用提供研究依据。同时为了便于揭示RM的复张机制,本课题还在急性肺损伤幼猪模型上进行了动物实验。第一部分肺复张手法救治小儿急性肺损伤的临床研究背景:急性肺损伤是威胁危重症患儿生命的主要病因之一,随着VILI日益受到重视,小潮气量的肺保护性通气策略成为治疗的主流,之后为了避免或减轻在使用过程中产生的肺泡塌陷,有人提出可以应用肺复张手法进行必要的补充。虽然此项技术被应用不久,还存在一些争议,但研究显示RM确有提高氧合的作用。然而目前有关RM的研究多为成人资料,儿童的相关报道较少,而且涉及面窄。鉴于儿童与成人的病理生理特点不同,有必要在我国小儿急性肺损伤（ALI）的治疗中开展RM的研究,借以获得更多的临床资料及数据,进一步积累经验,并为RM在儿科领域的推广应用和深入研究提供依据。目的:1探讨肺复张手法治疗小儿急性肺损伤的有效性、可行性及肺保护性作用2探讨RM对急性肺损伤患儿预后的影响3探索建立治疗小儿急性肺损伤的合理的机械通气策略方法:前瞻性观察30名我院儿科重症监护室（PICU）收治的ALI患儿,诊断标准参照1994年欧美联席会议所制定,这些患儿被分为常规机械通气组（CON组）和小潮气量联合RM组（RM组）,每组15名,两组均采用压力控制通气（PCV）,CON组的参数设为:Vt（潮气量）=10-12ml/kg,PEEP（呼气末正压）=2-5cmH2O;RM组的参数设为:Vt=6-8ml/kg,最佳PEEP（尽可能使FiO2＜60%而PaO2＞60mmHg的最小PEEP水平）,RM采用持续气道正压（CPAP）方式,维持压力为30cmH2O,每次30秒,平均3次/天,其它治疗均相同。于入组的第1天,第3天,第5天测定血浆中肺表面活性物质相关蛋白—A（SP-A）及白细胞介素—6（IL-6）的水平,并记录当天第一次RM之前和RM之后5min、15min、30min及60min的血气指标,呼吸机参数,血流动力学指标;所有患儿于入组1周内复查胸片,观察肺部的渗出、透亮度及有无气胸等发生;随访患儿的机械通气时间及预后;最后进行统计学分析,比较两组结果的差异性。以上研究已得到复旦大学附属儿科医院伦理委员会的批准。结果:1入选患儿共有30例,男女各15名,由肺部感染造成ALI的占63.3%,1岁以下婴儿的比例为50%,平均机械通气时间为11.04±4天。2入组时两组患儿均达到ALI标准,并且在年龄、性别、心率、血压、P/F比值、肺顺应性都不存在差异性。3两组患儿的氧合功能相比,RM组的P/F比值于入组3d即明显升至281.82±15mmHg,而CON组当时仅为256.87±18.7mmHg:至入组5d,RM组增加至309.87±20.6mmHg,数值明显高于CON组（273.6±24.8mmHg）,p值均小于0.01;复张前后的P/F比值相比,RM组内复张后1h的P/F比值均较复张前有更为显著的上升（p＜0.01）,1d、3d和5d复张前后的增幅分别达23.3%、18.3%和17.4%,整体呈逐渐递增表现。肺泡—动脉氧分压差（A-aDO2）的变化与P/F比值相类似,入组3d和5d,采用RM后即可使A-aDO2降至119±37.5mmHg和92±33.8mmHg,明显低于CON组的148.5±39mmHg和120.9±39.7mmHg水平（p＜0.05）。4两组患儿的肺功能相比,RM组的肺动态顺应性（Cdyn）于入组3d即开始上升,到入组5d升至0.928±0.12 ml/cmH2O·kg,与CON组（0.826±0.124 ml/cmH2O·kg）比较有显著性差异（p＜0.05）;在所观察的3次复张过程中,复张后各时间点的Cdyn均比复张前有明显上升（p＜0.05）,并且在15min时达到高峰,整体看这3次复张前后的Cdyn水平随着时间而逐渐提高,呈现为波浪型上升趋势。虽然两组患儿在气道峰压及气道阻力上比较没有显示差异,但是在RM后60min之内,气道峰压及气道阻力都比复张前有明显下降（p＜0.01）。5复张前后的血流动力学指标相比,首次复张前及复张后各时间点HR及MABP虽有小幅度波动,但均于复张后1h恢复至复张前水平,此变化维持时间短暂,而且于复张期间没有显著性差异（p＞0.05）。6两组间IL-6水平的比较,入组时两组患儿的IL-6水平相近,至入组3d及5d时,RM组IL-6水平分别降为304.3±58.6 pg/ml和223±60.6 pg/ml,同时间点CON组虽然也较入组时分别降至374.9±105.7pg/ml和316.2±107.3pg/ml,但是RM组数值显著低于相应CON组（p＜0.05）。7两组间SP-A水平的比较,入组时两组患儿的SP-A水平没有差异性,入组后3d,RM组的SP-A水平降至256±59.4 ng/ml,而CON组为293.5±48.6 ng/ml,两者略有不同（p＞0.05）;至入组5d时RM组患儿达194.2±54.4ng/ml,显著低于相应CON组的252.1±71.5 ng/ml水平（p＜0.05）。8两组患儿的胸片随访结果比较,入组后CON组中有1例气胸发生（行胸腔引流后好转）,RM组中有1例出现小泡性气肿（自行消退）;CON组中12例呈双肺浸润影的患儿中,8例有好转,总好转率为53.3%;而RM组中11例有浸润影表现的患儿均有好转,好转率为93.3%,两组相比有明显的差异性（p＜0.05）。9两组患儿的预后相比,RM组患儿的机械通气时间为10.15±4.3天,而CON组为12±3.6天,RM组略有减少,但是没有统计学意义;RM组中有2例患儿死亡,死亡率为13.3%,CON组中4例患儿死亡,死亡率为26.67%,相比之下RM组有降低趋势,也未见显著性差异（p＞0.05）。结论:RM可以促进ALI患儿的气体交换,提高肺动态顺应性;RM还能够减轻VILI的程度,具有肺保护作用:RM对改善患儿预后有一定的促进作用;RM的操作简单易行,耐受性好,无明显血流动力学改变。第二部分肺复张手法救治急性肺损伤幼猪的实验研究背景:在治疗急性肺损伤中,肺复张手法（RM）应用高于常规的高PEEP,可以打开那些萎陷不张的肺组织,具有改善氧合,减轻VILI的作用。但是此方式是否适用于幼年动物以及有效性和长期作用如何,还有待探讨,此外RM产生肺泡复张的具体机制也不完全清楚。为此本实验试通过ALI的幼猪模型,从肺表面活性物质方面对RM进行更深一步的研究,同时观察RM对肺损伤后肺修复的影响。目的:1研究RM应用于幼年动物的可行性和有效性2研究RM对肺表面活性物质的影响,探讨RM产生肺泡复张的机制3探讨RM对肺损伤后肺纤维化的影响方法:健康雄性幼猪14头,出生40天左右,经镇静麻醉后给予气管插管,常规机械通气,稳定后静脉注射内毒素（LPS）造成ALI模型,ALI判断标准:（1）动脉血氧分压/吸入氧浓度（PaO2/FiO2）≤300 mmHg;（2）呼吸系统动态顺应性（dynamiccompliance,Cdyn）较基础状态下降30%以上;（3）出现上述指标时,将2头幼猪立即处死,取其肺组织可见大量炎症细胞浸润,肺间隔和肺泡水肿,肺泡萎馅,符合ALI的病理改变。余12头幼猪随机分为常规潮气量通气组（CON组）和小潮气量联合肺复张手法通气组（RM组）,每组均为6头,均采用压力控制模式,呼吸机参数分别设为:Vt=10-15ml/kg,PEEP=2-5cmH2O和Vt=6-8ml/kg,PEEP=6-8cmH2O。RM组间隔1h进行一次肺复张,RM的具体操作为:改为CPAP模式,逐渐上调PEEP至30cmH2O,持续30秒钟,再将PEEP降至低位拐点上2cmH2O水平,然后恢复至以前的模式,观察1h后,再进行一次RM,如此循环8次,观察8h。在基础状态、ALI成模时及分组后每小时,监测气体交换、血流动力学、呼吸力学等指标来评估RM的有效性。实验结束时,留取静脉血标本后处死幼猪,然后对一侧肺进行灌洗,对另一侧肺进行灌流固定和组织形态学检查。采用RT-PCR和免疫组织化学染色测定肺组织中SP-A、SP-B、SP-C、SP-D和TGF-β1的mRNA及SP-A的蛋白表达水平;记录肺组织的湿/干重比（wet-to-dry lung weight ratio,W/D）;进行肺病理形态学检查,对肺泡扩张、肺损伤特点评分;分析支气管肺泡灌洗液（bronchoalveolar lavage fluid,BALF）中白细胞计数（white cell count,WCC）、总蛋白（total proteins,TP）、总磷脂（total phospholipids,TPL）和饱和磷脂（disaturatedphosphatidylcholine,DSPC）;应用ELISA法测定血浆、支气管肺泡灌洗液（BALF）中SP-A和TGF-β1的浓度。结果:1.ALI模型的建立:在内毒素注入0.5-1 h后幼猪可出现皮肤一过性紫斑、反应差、体温升高、血压下降、心率增快、呼吸急促、呼吸系统动态顺应性进行性下降、动脉血氧分压降低。静脉维持输注LPS 4-8 h内可制备成功ALI模型,镜下肺部可见间质弥漫性炎性细胞浸润、肺泡萎陷、出血等病理改变。2.血流动力学的比较:两组幼猪的心率（HR）、心输出量（CO）及平均动脉压（MBAP）在基础状态、模型建立及观察期间均无显著性差异;而RM组的血管外肺水指数（ELWI）和肺血管通透性指数（PVPI）分别在实验6h、8h以及实验8h时低于CON组,差异有统计学意义（P＜0.05）。3.呼吸力学的比较:RM组的肺动态顺应性在通气1h即较成模时有显著上升,明显高于同时间点的CON组,实验期间均与CON组有明显差异性（P＜0.05）:而CON组的肺动态顺应性在通气后与成模时变化不大。通气指数（Ⅵ）在两组之间没有差异性改变（P＞0.05）。4.气体交换的比较:RM组P/F（氧合指数）比值于通气后2h明显高于CON组,而且RM组的A-aDO2（肺泡—动脉氧分压差）在通气后1h即明显下降,实验期间两组存在明显的差异性（P＜0.05）。复张前后相比,第1次和第4次RM后15min、30min、45min及60min的P/F比值均较当次复张前有显著上升（P＜0.05）,复张后P/F比值可在15min或30min时达到峰值,呈现出先上升后下降的表现。5.BALF磷脂含量、WCC和TP检测:RM组中DSPC/TP,DSPC/TPL比例增加,TP下降,WCC也有明显减少,与CON组比较有显著性差异（P＜0.05）。6.肺组织病理学观察:RM组的肺泡扩张度明显高于CON组,但变异系数低于CON组;而且RM组的肺损伤评分比CON组明显下降（P＜0.05）。7.肺组织SP-A、SP-B、SP-C、SP-D和TGF-β1的mRNA表达:与CON组相比,RM组中SP-A,SP-B,SP-C,SP-D的mRNA水平较高,而TGF-β1的mRNA表达低于CON组,差异存在统计学意义（P＜0.05）。8.肺组织SP-A的蛋白质表达:RM组中SP-A表达阳性的肺上皮细胞明显增多,平均灰度值（97.8±6.4）也明显低于CON组（106.3±8.5）（P＜0.05）。9.血浆、BALF中的SP-A含量:与CON组相比,RM组在血浆中的SP-A浓度明显降低（119.6±31ng/ml vs 283.9±77.4 ng/ml）,而在BALF中的SP-A浓度较高（741.3±92 ng/ml vs 659±74 ng/ml）（P＜0.05）。10.血浆、BALF中的TGF-β1含量:RM组血浆和BALF中TGF-β1水平分别为3104.7±521.5 ng/ml及54.5±24.6ng/ml均低于相应的CON组数值（3884.3±695.9ng/ml及78.3±28ng/ml）（P＜0.05）。结论:肺复张手法应用于幼年动物模型上安全而且有效,RM可以改善动物的气体交换和肺动态顺应性,能够增加肺表面活性物质相关蛋白的合成及在肺部的表达,提高PS的活性,从而促进RM后肺泡的复张;RM还能缓解机械通气引发的炎症反应,减轻损伤后肺修复中的纤维化程度,对改善预后有积极意义。

论文目录

• 缩略语
• 中文摘要
• 英文摘要
• 前言
• 参考文献
• 研究目的
• 第一部分 肺复张手法救治小儿急性肺损伤的临床研究
• 前言
• 对象和方法
• 结果
• 讨论
• 小结
• 参考文献
• 第二部分 肺复张手法救治急性肺损伤幼猪的实验研究
• 前言
• 材料和方法
• 结果
• 讨论
• 小结
• 参考文献
• 研究结论
• 研究意义
• 研究展望
• 综述
• 博士期间发表与待发表的文章
• 致谢