文摘
肺功能障碍是一种常见的心脏手术的并发症。肺功能障碍的机制参与发展是多因素疾病,可以与炎症和氧化应激通路的激活。临床表现变化从轻度肺不张到严重的呼吸衰竭。管理肺功能障碍postcardiac手术是一个多步骤的过程,手术前开始,继续在手术和术后阶段。经过多年的发展不同的肺保护策略;然而,这些技术的广泛接受和临床应用仍阻碍了贫困水平的证据或研究的样本量。更好地了解可用的模式和/或组合可能导致定制的发展策略为不同的患者群可能因此病人和机构利益最大化。
1。介绍
肺功能障碍是一种常见的心脏手术并发症会影响病人的结果和卫生经济学。认识到,许多患者会改变肺力学手术后可能出现在广泛的临床表现,从轻度肺不张到威胁生命的急性肺损伤(ALI)或成人呼吸窘迫综合征(ARDS) [1- - - - - -3]。
手术切口,废除胸壁的完整性影响呼吸力学导致呼吸道受损的努力。术后疼痛已被证明是与肺功能降低了深刻的启示。此外,接受手术的患者伴有胸膜肺不张率将增加,胸膜腔积液,术后疼痛尤其是在术后早期(4- - - - - -6]。
体外循环(CPB)会导致不同的炎症和凝固的激活途径,改变氧化还原平衡由于通过血液通过电路(接触激活)和缺血和再灌注损伤7- - - - - -10]。
血管内皮细胞(EC)功能障碍在CPB由于血液流动模式的变化,剪切应力,动脉缺血,再灌注和循环细胞因子将导致多种促炎和proapoptosis通路的激活11- - - - - -14),同时抑制其生产能力vasoprotective介质(14- - - - - -17]。EC激活是启动白细胞粘附级联的表达式selectin家族成员负责最初的依恋白细胞从循环。轮回的白细胞EC(白细胞招募组织关键的一步)遵循白细胞附件和粘附分子介导的upregulation不同,如血小板内皮细胞粘附分子(PECAM -) 1, ICAM-1,很晚antigen-4 (VLA-4) [18- - - - - -21]。
体通常与肺灌注不足有关,因为没有流向肺动脉交叉夹紧的时期,当心脏不是血液排出,因此血液供应是有限的支气管动脉(22]。CPB期间肺生理改变可能导致令人不安的平衡血液气体屏障由于变更不同的力影响薄壁组织因此废除血液气体通过被动扩散的气体交换障碍,导致通气/灌注水平不匹配和受损的肺合规23,24]。此外,在心脏局部贫血与肺泡血液供应减少导致肺泡局部贫血和缺氧性肺血管收缩25]。肺血管内皮细胞功能障碍和激活中性粒细胞封存到肺实质再灌注期间可以提高肺组织渗透性和提升血管阻力和肺表面活性物质的变化导致肺泡蛋白质积累和肺部水肿和推动更多的活性氧和细胞因子的生产(26- - - - - -28]。这将表现为不正常的气体交换,可怜的肺力学,增加肺分流分数和减少功能余气量和一氧化碳转移因子(28- - - - - -30.)(图1)。
血液和血液制品的使用与生产相关的手术后可以过多的活性氧和系统性炎症和肺。之前它已经表明,血液储存在输血前的时间可以影响与输血相关的不良影响有呼吸衰竭的风险增加,需要长时间的通风在患者接受血液储存超过两周(10,31日- - - - - -34]。
这里我们回顾最常用的策略来最大限度地降低心脏手术后肺功能障碍。
2。肺保护策略
2.1。药理干预
炎症和氧化应激方面扮演着关键角色发展的肺功能障碍导致多个研究目的对调制此类事件管理的血管舒张药和抗氧化剂和抗炎药物在实验动物模型或接受心脏手术的患者。
环前列腺素能诱导血管平滑肌细胞释放放松的胞内腺苷3′,5′环一磷酸(营)导致肺循环和体循环血管舒张35- - - - - -38]。此外,他们可能会对血小板聚集的抑制作用和白细胞和单核细胞活动(39]。使用吸入的环前列腺素(Epoprostenol或Flolan)已被证明会降低肺动脉内皮功能障碍引起的心脏在实验研究40- - - - - -42]。此外,当管理心脏之前,他们可以在肺动脉高压的存在有利的影响,并可能导致低再插管率在高危患者术后心脏43,44]。
磷酸二酯酶抑制剂如pentoxifylline (PTX),这是一个已知的非选择性磷酸二酯酶(PDE)抑制剂会导致高水平的细胞内营和血管舒张。尽管PTX经典用于跛行症状在周围性血管疾病45),它已被证明产生抗炎和抗氧化特性导致调制的阿里46- - - - - -48]。更多选择性PDE抑制剂等药物治疗策略可以是一个有利的心脏外科手术患者增加肺血管阻力(PVR)和右心室衰竭时喷雾和吸入。它可能导致选择性肺血管舒张和统治者的血管舒张作用吸入环前列腺素(49,50]。
一氧化氮(NO)是扮演着一个关键的角色在体内平衡和调节血管内皮细胞氧化应激和炎症反应51]。在手术过程中动脉缺血和再灌注损伤与在没有重大损失;因此没有预处理建议减少围手术期肺功能障碍和它的续集52- - - - - -54]。缺血后的保护作用可能是由于逆转肺灌注不足和减少肺中性粒细胞封存。管理的患者没有严重的左心室功能障碍可导致肺血管舒张和可能增加左心室充盈55- - - - - -57]。管理和/或吸入浓度的时间没有在缺血和再灌注时间是一个非常重要的决定因素的影响没有在再灌注早期是有毒的,由于其与超氧化物可能导致损害肺泡2型细胞(58,59]。
大量的其他药物使用与不同程度的成功。抑肽酶(丝氨酸蛋白酶)已经被证明能降低中性粒细胞弹性蛋白酶,丙二醛,促炎细胞因子水平在支气管肺泡灌洗液体接受心脏手术的患者(60]。抑肽酶的使用可能导致改善肺功能,减少再灌注肺损伤(61年]。糖皮质激素在体外循环管理可以降低多种促炎介质的激活。促炎介质的变化转化为临床结果仍有争议,大部分的文献证据来源于小相关或观察性研究和生物标志物作为主要终点(62年,63年]。
2.2。CPB修改
不同的策略已经多年来试图减少促炎的活化和氧化应激在使用CPB如涂层的电路可以使材料的生物相容性(肝素,poly-2-methoxyethyl丙烯酸酯、合成蛋白质和磷酰胆碱),去除白细胞(CPB)通过添加特殊的过滤器,超滤,减少稀释。
肝素被认为是减少炎症反应与血小板和白细胞减少il - 6的释放,引发,E-selectin,乳铁蛋白,髓过氧化物酶、整合素,selectin,血小板thromboglobulin和减少氧自由基的产生64年- - - - - -66年]。有人建议,相比之下,传统的电路(poly-2-methoxyethyl丙烯酸酯,合成蛋白质和磷酰胆碱),heparin-coated电路可以改善肺合规和肺血管阻力,从而降低肺内的并联虽然插管时间和ICU停留没有影响(67年,68年]。
白细胞过滤机制的使用可以调节促炎细胞因子和氧化应激69年- - - - - -71年]。临床研究将白细胞过滤器的效率损耗与常见的动脉滤器CABG的患者报告更好的氧合指数和白细胞减少术后机械通气时间的损耗滤波器组(71年]。另一项研究表明,白细胞减少优先删除激活白细胞过滤器。改善肺功能明显只有在术后早期阶段,但这并没有导致减少死亡率或更好的临床结果(72年]。超滤的使用或修改超滤技术的手术可以减少术后水肿特别的肺部导致更好的氧化,改善术后肺合规。此外,超滤去除循环促炎介质如il - 6和引发,但它并没有导致显著改善临床结果(73年]。同样,控制稀释过程中胶体渗透压调节可以减少启动卷和导致更好的血液动力学的参数如血管阻力和更高的氧传递和影响住院显著(74年,75年]。
理解问题和肺缺血再灌注导致CPB期间试图提供持续肺灌注。实验动物模型的肺灌注减少炎症和细胞凋亡通路激活的策略25,76年,77年]。此外,肺灌注发现有利影响肺合规、氧化和血管阻力接受CABG的患者(78年,79年]。此外,肺动脉灌注在CPB中可以有效地降低术后右心室功能障碍高危患者接受使用位置(80年]。这种变化的翻译更好的临床结果尚不清楚,可能会限制选择性组患者所演示的最近的一个试验在慢性阻塞性肺病的患者接受心脏手术使用CPB没有明显的肺保护作用是记录(81年]。
如前所述表面接触的有害影响激活导致最小化的发展心肺旁路电路(mini-CPB)。这是特点是减少表面积,从而启动体积和预防air-blood接触。mini-CPB的利用率已被证明是与减毒生产的促炎细胞因子和补体的激活和钝化白细胞激活传统电路相比。氧化应激的标记往往是减少手术的病人使用mini-CPB相比传统电路(82年,83年]。此外,mini-CPB减少器官损伤,导致更好的术后气体交换和肺损伤的得分越低(84年,85年]。但不幸的是,大多数临床试验调查mini-CPB评价不同技术的角色不同的复杂性和程度的小型化,这将会导致异质性的发现。
2.3。手术策略
有人建议,消除了通常的标准没有肺的心脏通过保持一定程度的通货膨胀在肺通气可能是有益的。使用持续气道正压(CPAP)在体外循环可能导致更少的分流和更好的气体交换(86年];然而,似乎这样的效果取决于所使用的气道压力。使用低频通风(LFV)连同CPAP CPB期间减少post-CPB肺损伤一直在评估一个实验性猪模型(87年]。这项研究表明,使用LFV与显著改善肺气体交换,更高的腺嘌呤核苷酸,LDH水平较低,减少了肺活检组织学损害DNA水平较低以及在支气管肺泡灌洗(BAL)相比,肺衰竭对照组。然而,临床研究接受心脏手术的患者相比,低容量的影响通风的传统战略没有通风,并演示了PVRI无显著变化,PaO (2) / FiO(2)率,术后住院时间、术后肺部并发症(88年]。此外,分析814例16个相关的看着三个肺保护策略在患者CPB期间包括CPAP,少量通风,肺活量演习CPB期间显示指定的技术的影响可能是短暂的,有问题的影响长期治疗患者的临床结果(89年]。
从泵冠状动脉旁路手术(OPCAB)似乎提供更好的肺保护通过消除通过维持肺通气,避免心脏缺血再灌注损伤。许多研究都报道更好的早期和中期结果OPCAB体外循环冠脉搭桥术相比与传统:呼吸道并发症少,缩短插管时间和ITU留下来,肺炎的发生率降低,整体更短的住院时间(90年- - - - - -92年]。
2.4。物理治疗
术前预防性理疗吸气或呼气肌肉训练可以作为肺保护预防措施(93年,94年]。术后预防性接受心脏手术的患者使用物理疗法。可以充分利用不同的技术在这个时期提高ventilation-perfusion不平等,增加肺合规,重振破产的肺泡。
这些技术包括深呼吸,缓慢的最大灵感的吸气,断断续续的深呼吸,没有激励肺活量计的使用,和深呼吸呼气阻力(95年- - - - - -98年]。
2.5。术后无创通气(NIV)
和合管理指的是不用入侵而通气支持人工气道(气管内管或气管造口管)。和合产生主要影响肺和心血管系统通过应用呼气末正压通气(偷看);有或没有一个压力支持在灵感,和合开肺膨胀不全的地方,恢复肺容积增加肺泡通气量,降低呼吸的工作(99年- - - - - -101年]。
持续气道正压(CPAP)旨在维持自主呼吸的病人的气道正压水平。是功能上类似于呼气末正压通气(偷看),除了偷窥是一种应用压力对呼气和CPAP是恒流的压力。通风机在CPAP不循环,没有提供额外的压力高于CPAP的水平,和患者必须启动所有的呼吸。为了避免呼吸道粘膜的干燥,有普遍的应用湿润CPAP帮助招募肺部通过增加功能余气量(FRC),增加肺的表面面积,减少肺内的分流,提高氧化(102年- - - - - -104年]。
上下两层的正压通气(BLPAP)是一个持续气道正压压力支持呼吸。它提供预设吸气正压通气(IPAP)灵感和呼气气道正压(EPAP)。BLPAP可以被描述为CPAP time-cycled或flow-cycled施加压力水平的变化(105年]。BLPAP感官病人呼吸努力通过监测空气流在病人的电路和调整其输出通过帮助灵感。因此,其生理效应可以受益的病人在两个阶段呼吸(106年- - - - - -108年]。BLPAP应用程序只能在有意识的开始,合作,和血液流动稳定患者能自发地呼吸,有足够的呕吐和咳嗽反射,并在必要时能够把面具。几项研究已经证明BLPAP减少肺部并发症的有利影响和整体心脏手术后住院时间(109年- - - - - -111年]。此外,预防性使用BLPAP后早期拔管已被证明是安全有效的(111年,112年]。发现更好的宽容当BLPAP设置开始在低水平,逐步调整,以达到治疗目标。辐射改善心脏手术后肺不张取得维持8 - 10毫升/公斤的潮汐卷BLPAP [113年]。
3所示。结论
肺功能障碍是最常见和严重的并发症之一,心脏手术后可以显著影响患者的治疗效果和健康经济学。肺功能障碍的机制参与发展是多因素疾病,都与不同的炎症和氧化应激通路的激活。临床表现变化从轻度肺不张到严重的呼吸衰竭。管理肺功能障碍postcardiac手术是一个多步骤的过程,手术前开始,继续在手术和术后阶段。肺保护策略经过多年的发展与不同程度的成功。多数人的主要弱点的研究通常是在观察自然,小样本大小,或被集中在一个单一的干预。肺功能障碍需要管理一个多步过程涉及多个形态为每个步骤的手术途径。更好地了解可用的模式和/或组合将导致定制的发展策略对不同组的病人。这反过来将有助于减少肺功能障碍,从而改善心脏手术后早期结果和成本。
利益冲突
没有任何利益冲突的声明是作者。
承认
这项研究得到了美国国家健康研究所生物医学研究单位在布里斯托尔大学心血管病医院NHS信托基金会和布里斯托尔大学的。