心脏术后急性肺损伤的诊疗进展.pdf

中文科技期刊数据库（全文版）医药卫生 收稿日期：2023 年 12 月 21 日 作者简介：吴金强（1997），男，汉族，福建宁化人，硕士研究生，右江民族医学院，右江民族医学院附属医院，医师，研究方向为外科学，心胸血管外科。-16-心脏术后急性肺损伤的诊疗进展 吴金强1 翟迎港1 黄炳桦1 闭覃宇1 罗世官1,2（通讯作者）1.右江民族医学院，广西 百色 533000 2.右江民族医学院附属医院心胸血管外科，广西 百色 533000 摘要：摘要：急性肺损伤（acute lung injury,ALI）是临床上心脏术后常见的一种并发症，其因围术期对肺组织的损伤引起的肺功能障碍，患者可出现低氧血症、肺水肿、严重可迅速进展为呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome,ARDS）,其高致死率成为心脏手术患者预后不良的重要因素之一。因此，针对心脏术后 ALI早期识别以及干预措施及治疗的合理应用有着重要的临床意义。本文综述了心脏术后 ALI 的研究进展，包括发病机制、诊断与评估、预防和治疗策略等内容，以期为临床实践提供参考。关键词：关键词：心脏手术；肺损伤；预测和诊断；预防和治疗 中图分类号：中图分类号：R56 心脏手术作为终末心血管疾病患者的主要治疗方案，在新的治疗器械和手术技术的不断改进下，术后并发症的发生率逐渐降低。然而，肺部并发症的发生率仍较高，成为困扰临床医生和患者的重要问题。目前普遍认为 ALI 与 ARDS 是同一疾病的不同阶段，术后发生 ALI/ARDS 会影响患者的呼吸功能，不仅延长住院时间和恢复期，还增加了死亡率和康复不良等风险，严重危害术后患者的生命健康。因而，对心脏术后ALI/ARDS 发病机制的认识，在围术期及时发现、早期诊断和积极干预成为亟待解决的问题。本文旨在对这些问题进行全面综述，以提供更好的认识和应对心脏术后 ALI/ARDS 的方法。1 ALI/ARDS 的机制 心脏术后肺损伤的发生机制较为复杂。目前的研究认为，其主要的病理生理改变包括肺血管内皮细胞损伤、免疫炎症反应、氧化应激和凝血失调等。这些改变导致肺泡水肿、炎细胞浸润以及氧合下降，使患者出现氧合障碍甚至呼吸衰竭。其可能的具体原因如下：（1）全身炎症反应（SIRS）：手术创伤、体外循环（CPB）等原因所致的补体系统的激活、内毒素血症和炎症因子等相互作用，损伤肺泡毛细血管膜和屏障功能，减少肺泡表面活性物质，导致肺组织充血、淤积和水肿。(2)缺血-再灌注损伤：体外循环（CPB）过程中肺组织处于灌注不足、缺氧、缺血状态，血运恢复后，肺缺血再灌注破坏机体内氧化损伤和抗氧化的平衡，引起氧自由基的大量释放和蓄积、诱导肺细胞凋亡等造成肺损伤1。（3）呼吸机相关肺损伤：心脏术中需要使用呼吸机进行人工通气，术中过度充气导致肺泡过度扩张和破裂，以及术中反复开放和关闭引起肺泡内壁振荡和创伤。(4)输血相关肺损伤（TRALI）：术中大量输血可能导致输血相关肺损伤的发生，其与输血过程中发生的抗原抗体反应、凝血和纤维蛋白溶解失调有关，最终促进了肺损伤的发展2。2 ALI/ARDS 的预测和早期诊断 研究人员开始探索制定多种预测模型，并寻找新的诊断标志物和成像技术，以提高 ALI/ARDS 早期诊断的准确性和敏感性，以便及时干预和治疗，避免错过最佳治疗窗口。2.1 预测模型 Ashish K 等人回顾性分析 12,956 名冠状动脉搭桥术、瓣膜手术或胸主动脉修复手术后的患者，开发了一种包含基线、人口学危险因素和围手术期预测因素的预测模型。并对 12,843 名近期接受心血管手术的成年患者测试了该风险预测模型的临床实用性，该预测模型保持令人满意的辨别能力（C 统计量为 0.87）和校准（Brier 评分为 0.07）。能够帮助临床医师准确预测主要心脏和血管手术后的术后肺部并发症，并对这一患者群体进行主动和预防性干预3。此外，WangY等人利用三种蛋白（TXNDC5、CTSL 和 NPC2）和两种临床危险因素（CPB 时间、大量输血）开发了一个性能优中文科技期刊数据库（全文版）医药卫生-17-异（精确度：83.33%，灵敏度：93.33%，特异度：61.16，F1 分数：85.05）的动态在线预测列线图来预测心脏手术后 ARDS 风险。通过评估血浆中的 TXNDC5、CTSL和NPC2水平有助于识别需要更密切随访和强化治疗以预防 ARDS 的患者4。2.2 新型生物标志物 近年来，众多的肺损伤生物学标志物陆续被发现，在诊断ALI/ARDS方面具有较高的灵敏度和特异度。Lin等人进行了一项荟萃分析研究，分析了 32 项研究中2654 名 ALI/ARDS 患者的循环肺源性上皮生物标志物。结果表明，SP-D、KL-6 和 CC16 是识别 ARDS 高危患者和预测死亡率的有希望的生物标志物。在高危患者的评估中，KL-6 显示出最高的预估价值，而 CC16 在预测死亡率方面表现优越5。炎症反应和缺血再灌注损伤均可以激活钙蛋白酶。Yi 等人发现心脏手术后发生 ALI患者 24 小时内血清钙蛋白酶水平与无 ALI 患者相比明显升高，血清钙蛋白酶水平升高可能与肺功能受损和较差的临床结局相关，并提出将血清钙蛋白酶水平作为成人 CPB 心脏手术后 ALI 的潜在生物标志物6。循环微粒（MPs）是在机体细胞受到刺激或凋亡时由多种来源（包括内皮细胞，中性粒细胞，血小板等）产生的一组膜囊泡。研究表明心脏术后 12h MPs 的峰径和四分位数范围（IQR）变化显著。与非 ALI 组相比，心脏手术后 ALI 患者的 MPs 峰值和 IQR 在 12h 内较低。结合 MPs 峰值和 IQR 两个参数在预测 CPB 心脏手术后ALI 发生方面表现出卓越的能力，具有 92%的灵敏度和96%的阴性预测值。可见，循环微粒（MPs）的大小分布可用于预测和排除 CPB 心脏手术后的 ALI7。接受 CPB 心脏手术后发生中重度 ARDS 患者的 PCT 血清浓度高于无或轻度 ARDS 患者，血清 PCT 水平可能是预测 CPB 心脏手术患者中重度 ARDS 发展的有前景的生物标志物8。2.3 肺部超声 肺部超声具有安全、有效、无辐射、可在床边进行并提供动态评估的功能。以往研究表明，使用肺部超声可以辅助识别死亡风险较高的 ARDS 患者，即使这些患者不符合传统柏林定义。肺部超声联合其他影像学检查（如胸部 X 线或 CT 扫描），能够为复杂情况下的肺损伤提供更加准确的诊断9。Touw 等人发现肺部超声在心脏手术后肺部病变筛查方面具有更高价值，优于胸部 X 线检查，能够更早地检测到更多术后肺部并发症10。肺部超声通气评分（Lung Ultrasound Score,LUS）作为预测工具的运用也表现出良好的价值。Szabo发发现术后 24 小时内持续升高的 LUS 可以识别患有术后肺部并发症风险或处于早期阶段的患者11。此外，肺部超声还有助于医生及时发现肺部病理变化，评估肺泡通气和肺复张效果，指导液体管理策略和调整通气参数以优化肺通气和氧合等。3 ALI 围术期预防 鉴于目前缺乏有效的 ALI/ARDS 治疗方法，科学界和临床界正将重点转向 ALI/ARDS 的预防。在心脏手术围术期间，可以通过干预措施来调整和逆转一些因素，以最大程度地优化预防 ALI/ARDS 的效果。3.1 外科技术优化 选择适当的手术方式对降低心脏术后ALI/ARDS的风险至关重要。近年来，微创心脏手术（MICS）作为一种创新技术在临床上广泛应用。MICS 避免了胸骨全切开术所带来的较大压力，减少手术创伤和术中出血量等不良影响。一项荟萃分析表明与全正中胸骨切开术相比，微创心脏手术降低了术后肺部并发症的发生率，改善了术后呼吸功能状态12。此外，体外循环小型化技术的发展，微创体外循环（MiECC）具有更小容积和生物相容性更好的表面涂层的管路系统，减少了预充量,减少血液稀释，更好地保护血细胞比容，并减少术后出血和红细胞输注需求。较低的输血量可以降低输血相关肺损伤的风险和治疗费用。MICS 结合MiECC 通过将小手术创伤与最小的身体生理紊乱相结合，实现更生理性的心脏手术 13，有助于降低术后肺部并发症率。3.2 优化输血策略 心脏外科手术常伴有大量出血和高输血率。然而，过多的输血可能会增加输血相关急性肺损伤的风险，导致术后不良结果。一项研究表明围手术期较高的输血量和术后较低的血红蛋白水平是导致心脏术后ALI/ARDS 的危险因素14。心脏手术应当实施适宜的血液管理（Patient Blood Management,PBM），以降低围手术期输血的风险，并尽可能减少对异体血的需求量。其中，一项重要的措施是积极改善贫血情况，通过使用铁剂、叶酸和促红细胞生成素（Erythropoietin,EPO）等治疗手段来减少患者贫血对手术结局的影响15。中文科技期刊数据库（全文版）医药卫生-18-此外，从血液制品中排除抗白细胞抗体、自体输血、术中血液回收等策略的运用，也有助于 TRALI 的发病率迅速下降。根据最新的血液管理临床实践指南，针对接受心脏手术的患者，强烈推荐在围术期采用限制性异体红细胞输注策略进行血液保护。其可降低输血率和异体输血量，并且不会增加术后的病死率和病残率16。然而，限制性输血可能会降低术后血红蛋白水平，导致氧气供应不足和贫血，因此需要多种模式的血液保护技术综合应用来获得最大受益。3.3 缺血调节 缺血再灌注损伤是导致心脏术后肺损伤的主要因素之一。远程缺血预处理（RIPC）是一种局部缺血/再灌注损伤的预防策略，通过对远隔器官和组织进行短暂、非致命性缺血和再灌注预处理，以增强机体对损伤的抵抗能力，从而减轻肺部损伤。以往研究指出，远程缺血预处理（Remote Ischemic Preconditioning,RIPC）通过减轻氧化应激和全身炎症反应的程度，可改善肺泡和内皮组织损伤，减少肺水肿，促进气体交换改善，优化肺力学特性并提升肺血流动力学17。LanLan Zheng等人对 10 项研究中共 708 名行心血管手术患者进行回顾性研究，其中 RIPC 组 352 名患者和对照组 356 名患者，结果表明 RIPC 能降低术后 24 h 血清 TNF-和 MDA浓度，降低肺部炎症反应，缩短 ICU 住院时间和机械通气时间，改善肺损伤患者的临床结局18。可见，缺血预处理有望成为心脏术后保护肺部的安全有效策略。4 治疗方案 心脏术后 ALI/ARDS 缺乏有效的治疗方法，主要以机械通气、抗炎等支持性治疗方式为主。4.1 机械通气策略 机械通气是临床上治疗 ALI/ARDS 的常用方法，通过选择适当的呼吸机模式和优化通气策略，以达到最佳氧合和通气效果，促进肺组织康复。目前，肺保护通气策略作为 ALI/ARDS 治疗的主要手段之一，通过小潮气量（48 mL/kg）、控制气道平台压力、辅以肺复张策略和呼气末正压通气(Positive End-Expiratory Pressure,PEEP)的联合应用通气方案来改善肺功能。PEEP 能够维持肺泡通气，防止肺泡塌陷，并改善氧合水平。然而，最佳的 PEEP 设置需要进行确定。研究表明，通过电阻抗断层扫描（Electrical Impedance Tomography,EIT）可以指导个体化的 PEEP 设置，实时评估区域肺扩张情况，达到稳定通气分布和氧合改善的目标19。气道压力释放通气（APRV）模式是一种肺保护策略，已被提出用于治疗难治性低氧血症性呼吸衰竭，同时预防呼吸机引起的肺损伤。Ge 等人的研究证明了 APRV 对心脏手术后患者的潜在益处，APRV 可能有助于心脏手术患者术后心输出量的增加、氧合的改善以及减少肺损伤发生20。此外，时间控制自适应通气（TCAV）作为一种个性化设置 APRV 方法，能够提供稳定且均匀的肺充气，并维持呼气末肺容量，有助于最大限度地减少表面活性剂功能的损失，减少炎症和肺损伤21。然而，个性化 APRV 在心脏术后肺损伤治疗中的应用还需要进一步的研究和临床验证，以确定其安全性和有效性。4.2 药物治疗 在急性肺损伤的发病机制中，炎症风暴是主要的病理特征。调控机体的炎症反应不仅是治疗肺损伤的重要手段，也是降低病死率的关键。糖皮质激素（Glucocorticoids,GC）具有广泛的免疫调节特性和抗炎功效，能够抑制全身炎症反应综合征，从而保护组织和器官。然而，在心脏手术中应用糖皮质激素存在着广泛争议，需进一步研究确定其安全性和有效性22。中性粒细胞弹性蛋白酶在炎症失调中起关键作用，可以对细胞外基质施加伤害并调节炎症和组织重塑。西维来司钠是一种特异性的中性粒细胞弹性蛋白酶抑制剂，有清除自由基、减轻炎症反应的作用。研究显示，西维司他可以降低炎症生物标志物（PCT、CRP 和 IL-6），保护肺功能免受 CPB 的炎症损伤，改善急性心血管手术后 ALI 患者的术后结局23。维生素 C 的抗氧化特性有助于预防心脏手术后的肺部并发症并延缓ARDS 的发展24。术前注射 EPO 可以降低 CPB 患者术后TNF-和 IL-1 的水平，减轻肺损伤并促进肺功能25。此外，天然草药及其提取物在治疗 ALI/ARDS 方面作用引起医学界的关注。其中，姜黄素作为一种具有抗炎、抗氧化应激和免疫调节等多种药理学特性的成分，显示出在 ALI/ARDS 治疗中的潜在有效性26。4.3 干细胞治疗 间充质基质细胞(MSCs)因其生物学特性、易于培养、低免疫原性和丰富的来源而显示出治疗 ALI/ARDS 的前景。间充质干细胞在 ALI/ARDS 中的治疗机制与其归巢能力、多向分化、旁分泌信号传导、诱导巨噬细胞极化、中文科技期刊数据库（全文版）医药卫生-19-免疫调节作用、间充质干细胞本身的极化以及间充质干细胞衍生的外泌体等有关。通过上诉机制它们在减轻炎症反应，增强机体免疫反应功能，减少细胞凋亡，减轻缺血/再灌注损伤，降低肺泡表面通透性，改善氧化应激损伤和修复肺部损伤等方面有明显的积极作用，并提高了 ALI/ARDS 患者的预后27。然而，MSCs 在患者中应用的经验仍有限，未来的研究需要深入探究 MSCs 治疗肺损伤的机制，并优化治疗方案以提高其临床应用价值。5 总结 心脏手术是治疗终末期心脏病的有效方法，术后肺损伤导致患者预后不良及高死亡率。为了改善患者的临床结局，围术期早期的识别、及时有效的干预和治疗 ALI/ARDS 至关重要。目前，许多预测和诊断方法的出现提高了对ALI/ARDS早期诊断的准确性和敏感性。大量基础研究和临床研究证明，在围术期采取预防和治疗措施可以有效保护肺部，但在临床应用中仍存在局限性，安全性和实用性需要进一步研究。机械通气治疗作为术后ALI/ARDS的主要治疗方法还应与其他治疗手段相结合，如药物治疗、干细胞治疗等相结合，最终的目标是个体化的支持，提供最佳的氧合和通气，促进肺组织的康复和恢复，并提高患者的预后。因此，推动心脏手术围手术期 ALI/ARDS 发生机制的研究、有效治疗药物的开发以及个体化诊疗的实施是必要的。相信随着科研的助力，心脏术后 ALI/ARDS 的诊治将变得更加精准和规范。参考文献 1Kant S,Banerjee D,Sabe S A,et al.Microvascular dysfunction following cardiopulmonary bypass plays a central role in postoperative organ dysfunctionJ.Front Med(Lausanne),2023(10):1110532.2Yu Y,Lian Z.Update on transfusion-related acute lung injury:an overview of its pathogenesis and managementJ.Front Immunol,2023(14):1175387.3Khanna A K,Kelava 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