ARDS急性呼吸窘迫综合症监测.ppt
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参见附件(3607KB)。
非分流毛细血管血流联合肺泡死腔率用于急性呼吸窘迫综合征监测--与肺CT扫描动态监测的比较研究
ARDS的病理基础
* 肺-毛细血管结构在正常情况下提供了一个气体交换的大的表面，同时，提供了肺泡和肺毛细血管血流之间的紧密屏障。肺泡区弥散障碍在急性肺损伤和ARDS的急性期或渗出期出现。损伤涉及内皮和上皮表面，干扰了肺的屏障功能，使肺泡间隙液体灌注，使表面活性物质失活，引起炎症，产生严重气体交换异常和肺顺应性的降低。这些情况反映在双肺浸润的出现，这种浸润用传统的放射学检查和心源性肺水肿之间的区别不明显。但胸部CT表现为不均一的实变和膨胀不全，主要在重力依赖肺区。病理发现由包括毛细血管损伤的弥漫性肺泡损伤及暴露的肺泡内皮基底膜的损伤组成。肺泡间隙和透明膜呈线性排列，而且充满了富含蛋白的水肿液和炎症细胞。组织间隙、肺泡管、小静脉和毛细血管也包含巨噬细胞、中性粒细胞和红细胞。
ARDS的病理基础
* 急性期会消退或进展为有持续低氧血症的纤维化期，此期肺死腔增加，肺动脉高压，肺顺应性进一步降低。胸部X线检查可发现与肺纤维化进展一致的新的线性不透光区。
* CT经常显示弥漫性组织间隙变厚，呈水泡样或蜂窝状。肺病理检查显示纤维化有胶原沉积，急性或慢性炎症，以及水肿的不完全消退。
* ARDS恢复期特点为低氧血症的消退和肺死腔、肺顺应性的改善。放射学上的异常通常消退，但镜下纤维化持续存在。
ARDS的病理基础
* ARDS主要威胁生命的问题是低氧血症，必须通过复张或稳定无通气的肺泡来缓解，因为它会导致肺内分流。分流在小范围内是不均一的。实变区和膨胀不全区分布在健康肺周围或健康肺之间的区域，因而不同容量-压力曲线(顺应性)的区域由于机械通气和PEEP而暴露于相同的肺泡压下。
ARDS的机械通气治疗
* 在ARDS中，应用大潮气量能使健康肺区过度膨胀。肺过度膨胀导致气压/容积伤，影响肺泡的完整性，产生额外的毛细血管渗漏。如果局部肺泡压超过毛细血管压时，血流会再分布到低顺应性的区域，这些区域可能已经有微循环损伤和气体交换不良。这些血流的再分布不能改善气体交换，但能增加毛细血管液体流出加重肺水肿。
* 6-8ml/kg的潮气量和更低的气道平台压(<30cmH2O)通气，已经被推荐用来降低呼吸机相关肺损伤。
PEEP的作用机理
* 常用 PEEP 为 5 -20 cm H2O
* 肺泡复张
* 阻止肺泡和小气道在呼气时关闭
* 增加功能残气量
* 改善肺顺应性
* 减少肺水
* 肺泡内重新分布到肺血管外
* 降低肺内分流，减少氧弥散距离，增进氧合
Pulmonary Parenchymal Injury
1.Overdistention Injury
- Pplat <30-35 cm H2O
2.Collapse Re-expansion Injury
- Optimal PEEP (?>15 cmH20)
3. Prolonged Collapse Injury
- Recruitment, Prone, Liquid
PEEP的作用机理
* 呼气末正压在ARDS中通过稳定受损的肺泡和改善低的VA/Q和分流(shunt)改善氧合。呼气末正压也可预防由于肺泡重复开放和关闭而引起的进一步损伤。
* 由于ARDS肺的不均一性，一定大小的PEEP在一定区域是合适的，在其它区域太低，在正常区过大。
* 5-10cmH2O提供了有潜在作用的合理的平衡。更高的PEEP可能开放更多萎陷的肺泡，但以心输出量的减少为代价，并且使已复张的肺泡过度膨胀。
* PEEP高于20cmH2O或高于35cmH2O的平台气道压的PEEP应避免使用。
ARDS 与 PEEP
ARDS机械通气ZEEP和15cmH2O时的
CT影像变化情况
肺复张的实施方法
CT评估ARDS病人PEEP导致的肺泡复张
* CT断层的获取：所有图像在窗宽1600HU到-700HU的水平观察和摄取。暴光条件为120kV和250mA。节距值为1。用测量的容积值重建相邻轴间厚度为10mm的断层。
* 肺、气体和组织容积的测量：CT衰减的特点为每一个容积单位被定义为被研究的物质的X线的衰减系数减去水的衰减系数，然后除以水的衰减系数，用HU表示。传统认为，气体的CT衰减为-1000HU，水的为0HU。
* 肺组织的生理密度和氢的密度相近，肺野的特点为平均CT值为-500Hu，认为由50%的气体和50%的组织构成。平均CT值为-200HU的肺区被认为由20%的气体和80%的组织构成。
* 全肺气体和组织的容积为每一个特定肺区的容积的和。
* 全肺在呼气末的容积被定义为肺容积(气体+组织)。呼气末双肺气体的总容积被定义为功能残气量(FRC-ZEEP和FRC-PEEP)。
* 特别设计的软件用来计算肺容积并自动描记不同通气程度的肺区。
肺病理改变与CT
肺组织在不同状况下的CT值
What Do Dead-Space Measurements Tell Us About the Lung With Acute Respiratory Distress Syndrome?
* Kallet RH, Alonso JA, Pittet JF, Matthay MA. Prognostic value of the pulmonary dead-space fraction during the first 6 days of acute respiratory distress syndrome. Respir Care 2004;49(9):1008-1014.
* Nuckton TJ, Alonso JA, Kallet RH, Daniel BM, Pittet JF, Eisner MD, Matthay MA. Pulmonary dead-space fraction as a risk factor for death in the acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med 2002;346(17):1281-1286.
* Kallet等描述了在急性呼吸窘迫综合征 (ARDS)患者中连续进行肺死腔测定的预后预测价值。动脉和混合呼气二氧化碳分压数据获取方便，并且比计算静脉分流或静脉血混合简单。Kallet等的资料显示死腔是一个肺脏功能障碍的有效的指标并且可以预计患者预后。
* Nuckton 和Kallet等证实ARDS病人自发病开始即普遍存在二氧化碳VD/VT的上升。
高VD/VT与多重惰性气体排出技术
* 在异常的肺中升高的VD/VT反应对异常气体交换的整体判断，而不只被离散的高通气灌注比区域以及真正的解剖死腔影响。因此，分流、贯穿整个从低到高通气灌注比区域的通气灌注不均一性、贫血以及解剖死腔都可以增加VD/VT。
* 在使用多重惰性气体排出技术(MIGET)进行人类的ARDS研究中，主要的气体交换异常情况是分流和增加的中间范围的不均一性严重贫血降低二氧化碳在血液中的功能溶解度并且增加死腔，尽管影响较少。
高VD/VT与多重惰性气体排出技术
* Coffey等用多重惰性气体排出技术(MIGET)对急性油酸损伤的狗进行研究。
* 不同水平的PEEP被用于改变每一个异常的VA/Q成分(分流、中间范围的通气灌注不均一性、高通气灌注比峰值以及解剖死腔)对VD/VT的影响的组成。损伤以后，应用低水平的PEEP可以减少所有的VD/VT，其机理主要是通过减少分流。在最高水平的PEEP时，离散的高VA/Q区域增加，但VD/VT的增加被分流和中间范围的VA/Q区域的减少抵消。
* Coffey等的研究显示在不同水平PEEP时，具有相同VD/VT的试验动物肺内生理学异常组分差异非常大。同样的，两个具有相同的VD/VT值的ARDS病人可以用不同的生理学机制来解释他们VD/VT水平的升高。
Decrease in PaCO2 with prone position is predictive of improved outcome in ARDS
* Studied 225 patients meeting the criteria for ALI or ARDS. INTERVENTIONS: Patients were in prone position for 10 days for 6 hrs/day if they met ALI/ARDS criteria when assessed each morning. Respiratory variables were recorded before and after 6 hrs of pronation with unchanged ventilatory settings.
*CONCLUSION: ALI/ARDS patients who respond to prone positioning with reduction of their Paco2 show an increased survival at 28 days. Improved efficiency of alveolar ventilation (decreased physiologic deadspace ratio) is an important marker of patients who will survive acute respiratory failure.
Partial carbon dioxide rebreathing: a reliable technique for noninvasive measurement of nonshunted PCBF
*
INTERVENTIONS: CO2 elimination rate (VCO2) was measured breath-by-breath with a system developed for the study and also by gas collection (validation procedure in patients with different underlying diseases). Partial CO2 rebreathing maneuvers, cardiac output by thermodilution, and blood gas analysis were performed in sheep with lung atelectasis and in patients with ARDS. CONCLUSIONS: Our results support the use of the system developed for breath-by-breath VCO2 measurements. The lack of agreement between partial CO2 rebreathing measurements and cardiac output was mostly explained by intrapulmonary right-to-left shunt, suggesting that this technique may not be appropriate for monitoring cardiac output in patients with increased venous admixture. In contrast, our results demonstrate that the partial CO2 rebreathing technique is reliable for measurement of the effective nonshunted pulmonary capillary blood flow. This technique may prove useful to guide ventilatory therapy adjustments in an attempt to optimize nonshunted pulmonary capillary blood flow.
Fick 定律
* 1870年，Adolf Fick提出
* 基本理论
* 一段时间内，进入肺的O2或从肺内排出的CO2的量，与肺毛细血管吸收的O2或排除的CO2的量相等
NICO的组合传感器示意图
部分重复呼吸阀的工作
CO2部分重复呼吸检测过程
COTD 和CONICO的相关性
流速与 CO2监测的结合
* CO2和流速的结合可以轻易的得到之前很难获取的一些参数
* VCO2 = CO2排出量 ( 每分钟)
*气道死腔量
*肺泡通气量
*生理死腔量与潮气量的比值 Phys VD/VT
VOLUMETRIC CAPNOGRAPHY
呼出CO2体积的计算
Continuous Blood Gas Monitoring Defined
The ability to assess, in real time,values and trends
on the most critical set of blood values
( pH, pCO2 , pO2 ) [ SO2, HCO3, BE ]......（后略) ......
非分流毛细血管血流联合肺泡死腔率用于急性呼吸窘迫综合征监测--与肺CT扫描动态监测的比较研究
ARDS的病理基础
* 肺-毛细血管结构在正常情况下提供了一个气体交换的大的表面，同时，提供了肺泡和肺毛细血管血流之间的紧密屏障。肺泡区弥散障碍在急性肺损伤和ARDS的急性期或渗出期出现。损伤涉及内皮和上皮表面，干扰了肺的屏障功能，使肺泡间隙液体灌注，使表面活性物质失活，引起炎症，产生严重气体交换异常和肺顺应性的降低。这些情况反映在双肺浸润的出现，这种浸润用传统的放射学检查和心源性肺水肿之间的区别不明显。但胸部CT表现为不均一的实变和膨胀不全，主要在重力依赖肺区。病理发现由包括毛细血管损伤的弥漫性肺泡损伤及暴露的肺泡内皮基底膜的损伤组成。肺泡间隙和透明膜呈线性排列，而且充满了富含蛋白的水肿液和炎症细胞。组织间隙、肺泡管、小静脉和毛细血管也包含巨噬细胞、中性粒细胞和红细胞。
ARDS的病理基础
* 急性期会消退或进展为有持续低氧血症的纤维化期，此期肺死腔增加，肺动脉高压，肺顺应性进一步降低。胸部X线检查可发现与肺纤维化进展一致的新的线性不透光区。
* CT经常显示弥漫性组织间隙变厚，呈水泡样或蜂窝状。肺病理检查显示纤维化有胶原沉积，急性或慢性炎症，以及水肿的不完全消退。
* ARDS恢复期特点为低氧血症的消退和肺死腔、肺顺应性的改善。放射学上的异常通常消退，但镜下纤维化持续存在。
ARDS的病理基础
* ARDS主要威胁生命的问题是低氧血症，必须通过复张或稳定无通气的肺泡来缓解，因为它会导致肺内分流。分流在小范围内是不均一的。实变区和膨胀不全区分布在健康肺周围或健康肺之间的区域，因而不同容量-压力曲线(顺应性)的区域由于机械通气和PEEP而暴露于相同的肺泡压下。
ARDS的机械通气治疗
* 在ARDS中，应用大潮气量能使健康肺区过度膨胀。肺过度膨胀导致气压/容积伤，影响肺泡的完整性，产生额外的毛细血管渗漏。如果局部肺泡压超过毛细血管压时，血流会再分布到低顺应性的区域，这些区域可能已经有微循环损伤和气体交换不良。这些血流的再分布不能改善气体交换，但能增加毛细血管液体流出加重肺水肿。
* 6-8ml/kg的潮气量和更低的气道平台压(<30cmH2O)通气，已经被推荐用来降低呼吸机相关肺损伤。
PEEP的作用机理
* 常用 PEEP 为 5 -20 cm H2O
* 肺泡复张
* 阻止肺泡和小气道在呼气时关闭
* 增加功能残气量
* 改善肺顺应性
* 减少肺水
* 肺泡内重新分布到肺血管外
* 降低肺内分流，减少氧弥散距离，增进氧合
Pulmonary Parenchymal Injury
1.Overdistention Injury
- Pplat <30-35 cm H2O
2.Collapse Re-expansion Injury
- Optimal PEEP (?>15 cmH20)
3. Prolonged Collapse Injury
- Recruitment, Prone, Liquid
PEEP的作用机理
* 呼气末正压在ARDS中通过稳定受损的肺泡和改善低的VA/Q和分流(shunt)改善氧合。呼气末正压也可预防由于肺泡重复开放和关闭而引起的进一步损伤。
* 由于ARDS肺的不均一性，一定大小的PEEP在一定区域是合适的，在其它区域太低，在正常区过大。
* 5-10cmH2O提供了有潜在作用的合理的平衡。更高的PEEP可能开放更多萎陷的肺泡，但以心输出量的减少为代价，并且使已复张的肺泡过度膨胀。
* PEEP高于20cmH2O或高于35cmH2O的平台气道压的PEEP应避免使用。
ARDS 与 PEEP
ARDS机械通气ZEEP和15cmH2O时的
CT影像变化情况
肺复张的实施方法
CT评估ARDS病人PEEP导致的肺泡复张
* CT断层的获取：所有图像在窗宽1600HU到-700HU的水平观察和摄取。暴光条件为120kV和250mA。节距值为1。用测量的容积值重建相邻轴间厚度为10mm的断层。
* 肺、气体和组织容积的测量：CT衰减的特点为每一个容积单位被定义为被研究的物质的X线的衰减系数减去水的衰减系数，然后除以水的衰减系数，用HU表示。传统认为，气体的CT衰减为-1000HU，水的为0HU。
* 肺组织的生理密度和氢的密度相近，肺野的特点为平均CT值为-500Hu，认为由50%的气体和50%的组织构成。平均CT值为-200HU的肺区被认为由20%的气体和80%的组织构成。
* 全肺气体和组织的容积为每一个特定肺区的容积的和。
* 全肺在呼气末的容积被定义为肺容积(气体+组织)。呼气末双肺气体的总容积被定义为功能残气量(FRC-ZEEP和FRC-PEEP)。
* 特别设计的软件用来计算肺容积并自动描记不同通气程度的肺区。
肺病理改变与CT
肺组织在不同状况下的CT值
What Do Dead-Space Measurements Tell Us About the Lung With Acute Respiratory Distress Syndrome?
* Kallet RH, Alonso JA, Pittet JF, Matthay MA. Prognostic value of the pulmonary dead-space fraction during the first 6 days of acute respiratory distress syndrome. Respir Care 2004;49(9):1008-1014.
* Nuckton TJ, Alonso JA, Kallet RH, Daniel BM, Pittet JF, Eisner MD, Matthay MA. Pulmonary dead-space fraction as a risk factor for death in the acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med 2002;346(17):1281-1286.
* Kallet等描述了在急性呼吸窘迫综合征 (ARDS)患者中连续进行肺死腔测定的预后预测价值。动脉和混合呼气二氧化碳分压数据获取方便，并且比计算静脉分流或静脉血混合简单。Kallet等的资料显示死腔是一个肺脏功能障碍的有效的指标并且可以预计患者预后。
* Nuckton 和Kallet等证实ARDS病人自发病开始即普遍存在二氧化碳VD/VT的上升。
高VD/VT与多重惰性气体排出技术
* 在异常的肺中升高的VD/VT反应对异常气体交换的整体判断，而不只被离散的高通气灌注比区域以及真正的解剖死腔影响。因此，分流、贯穿整个从低到高通气灌注比区域的通气灌注不均一性、贫血以及解剖死腔都可以增加VD/VT。
* 在使用多重惰性气体排出技术(MIGET)进行人类的ARDS研究中，主要的气体交换异常情况是分流和增加的中间范围的不均一性严重贫血降低二氧化碳在血液中的功能溶解度并且增加死腔，尽管影响较少。
高VD/VT与多重惰性气体排出技术
* Coffey等用多重惰性气体排出技术(MIGET)对急性油酸损伤的狗进行研究。
* 不同水平的PEEP被用于改变每一个异常的VA/Q成分(分流、中间范围的通气灌注不均一性、高通气灌注比峰值以及解剖死腔)对VD/VT的影响的组成。损伤以后，应用低水平的PEEP可以减少所有的VD/VT，其机理主要是通过减少分流。在最高水平的PEEP时，离散的高VA/Q区域增加，但VD/VT的增加被分流和中间范围的VA/Q区域的减少抵消。
* Coffey等的研究显示在不同水平PEEP时，具有相同VD/VT的试验动物肺内生理学异常组分差异非常大。同样的，两个具有相同的VD/VT值的ARDS病人可以用不同的生理学机制来解释他们VD/VT水平的升高。
Decrease in PaCO2 with prone position is predictive of improved outcome in ARDS
* Studied 225 patients meeting the criteria for ALI or ARDS. INTERVENTIONS: Patients were in prone position for 10 days for 6 hrs/day if they met ALI/ARDS criteria when assessed each morning. Respiratory variables were recorded before and after 6 hrs of pronation with unchanged ventilatory settings.
*CONCLUSION: ALI/ARDS patients who respond to prone positioning with reduction of their Paco2 show an increased survival at 28 days. Improved efficiency of alveolar ventilation (decreased physiologic deadspace ratio) is an important marker of patients who will survive acute respiratory failure.
Partial carbon dioxide rebreathing: a reliable technique for noninvasive measurement of nonshunted PCBF
*
INTERVENTIONS: CO2 elimination rate (VCO2) was measured breath-by-breath with a system developed for the study and also by gas collection (validation procedure in patients with different underlying diseases). Partial CO2 rebreathing maneuvers, cardiac output by thermodilution, and blood gas analysis were performed in sheep with lung atelectasis and in patients with ARDS. CONCLUSIONS: Our results support the use of the system developed for breath-by-breath VCO2 measurements. The lack of agreement between partial CO2 rebreathing measurements and cardiac output was mostly explained by intrapulmonary right-to-left shunt, suggesting that this technique may not be appropriate for monitoring cardiac output in patients with increased venous admixture. In contrast, our results demonstrate that the partial CO2 rebreathing technique is reliable for measurement of the effective nonshunted pulmonary capillary blood flow. This technique may prove useful to guide ventilatory therapy adjustments in an attempt to optimize nonshunted pulmonary capillary blood flow.
Fick 定律
* 1870年，Adolf Fick提出
* 基本理论
* 一段时间内，进入肺的O2或从肺内排出的CO2的量，与肺毛细血管吸收的O2或排除的CO2的量相等
NICO的组合传感器示意图
部分重复呼吸阀的工作
CO2部分重复呼吸检测过程
COTD 和CONICO的相关性
流速与 CO2监测的结合
* CO2和流速的结合可以轻易的得到之前很难获取的一些参数
* VCO2 = CO2排出量 ( 每分钟)
*气道死腔量
*肺泡通气量
*生理死腔量与潮气量的比值 Phys VD/VT
VOLUMETRIC CAPNOGRAPHY
呼出CO2体积的计算
Continuous Blood Gas Monitoring Defined
The ability to assess, in real time,values and trends
on the most critical set of blood values
( pH, pCO2 , pO2 ) [ SO2, HCO3, BE ]......（后略) ......
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