烧伤吸入性损伤的病理生理和治疗

2020
05/13

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张旻海 / 急诊医学资讯
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吸入烟雾导致急性肺损伤(SI-ALI)是ICU医护在照顾重度烧伤患者时普遍面临的挑战。

吸入烟雾导致急性肺损伤(SI-ALI)是ICU医护在照顾重度烧伤患者时普遍面临的挑战。最近澳大利亚和新西兰的烧伤转诊中心收治的严重烧伤患者的流行病学研究表明,在496名包括20%或更大的全身体表面积烧伤(TBSA)的患者中,有40%患者遭受了吸入性损伤。有证据表明,SI-ALI对烧伤的发病率和病死率有重要影响。在美国陆军外科医学研究所报道的一项具有里程碑意义的研究中,在存在吸入性损伤的情况下,病死率最多增加了20%;而当吸入性损伤和肺炎并存时,病死率最多可增加60%,且两者对病死率的影响既独立又可叠加。

我们小组最近对照顾重度烧伤患者的澳大利亚ICU医师进行了重症监护实践的调查,提示在诊断、输液复苏方法和药物治疗上存在显著程度的异质性。本综述的目的是严格评估已发表的文献,了解针对吸入性损伤患者的诊断、治疗、意义和新疗法的趋势。

1、病理生理学

SI-ALI的发病机理尚未完全阐明。众所周知,最终损伤涉及多个因素,包括直接热伤害,由微粒物质介导的气道阻塞以及由烟尘颗粒激活的复杂炎症级联反应(图1)。吸入烟雾可能导致肺部直接损伤和化学损伤。吸入的烟雾到达气管隆突之前,上呼吸道会非常有效地吸收大部分热量。但是,过热的吸入气体(>150°C)可能会立即损害气道粘膜,随后出现水肿和坏死脱落。由于通过鼻/咽部毛细血管的热量吸收和会厌闭合的保护性反射而介导的高效气体冷却机制,反射性喉痉挛和气道反射性收缩,直接热损伤最有可能影响声门、上气道。

图1.热/烟吸入损伤的发病机理

烟雾中含有有毒气体以及悬浮的颗粒物。吸入的大颗粒被捕获在呼吸道的近端,而有毒气体和小于5-10mm的颗粒则沉积在外周气道中。此外,在有火的情况下,氧气被消耗,从而形成了低氧环境,燃烧产物(例如二氧化碳)在肺泡水平与氧气置换,导致窒息。燃烧环境中一氧化碳的产生还通过其对血红蛋白强大亲和力而导致缺氧。这导致氧气从血红蛋白中被竞争性置换,以及一氧化碳与线粒体细胞色素氧化酶的结合。呼吸道刺激物包括卤素、二氧化硫、甲醛和醛,也可能是燃烧产物,具体取决于基质燃料。随后的气道刺激导致呼吸道粘膜脱落和炎症级联反应,导致严重的局部和全身性宿主炎症反应(图2)。

图2.3级吸入伤害

有毒的吸入物质可刺激肺血管的运动和感觉神经,随后释放的神经肽也与诱导炎症反应有关。动物研究已经证明神经肽能显著地引起肺部炎症。烟雾吸入通过上调诱导型一氧化氮合酶来启动细胞因子的释放。这种上调的结果是支气管血流量显著增加,缺氧性血管收缩受损。这会导致激活的白细胞和细胞因子的增加,进一步放大炎症级联反应。炎症过程导致毛细血管通透性增加,导致随后的蛋白质丢失进入间质组织,并在气道内形成渗出物和管型,气道阻塞可能导致肺泡塌陷。

2、临床表现

到达急诊科的大多数吸入性损伤患者,其呼吸道通畅,胸部X线和动脉血气分析不明显,可能在随后48小时内出现所有症状。体检结果支持吸入性损伤诊断的体征包括碳化痰、喘鸣、喘息、面部烧伤、烧焦的鼻毛、咳嗽和呼吸困难。然而,这些发现可能具有误导性。同样,暴露时间、燃烧材料类型、受伤位置和任何意识丧失在内的病史可能会引起吸入性损伤的怀疑。

3、诊断

目前,没有公认的标准来诊断和分级吸入性损伤的严重程度。尽管大多数烧伤中心依靠纤维支气管镜来诊断吸入性损伤,但很少有数据将支气管镜检查结果与烧伤患者的预后联系起来。

传统上,根据体检发现和病史特征(包括密闭空间暴露,意识丧失或暴露于化学物质和烟雾)来诊断吸入性损伤。检查的临床特征,如唇部灼伤,面部或鼻毛发烧或面部或痰中的碳质染色,是吸入性损伤的有力证据。然而,最近的研究表明,病史和这些体征对吸入性损伤的存在并不是特别敏感,也不是十分特异。因此,重要的是ICU医师应使用其他策略确认气道损害。临床检查结果尽管可能不可靠,但可以用作筛选工具,以选择合适的患者通过支气管镜进行评估。Ching等在使用国家烧伤资料库进行的一项大型(n=9775)研究中,发现支气管镜检查是诊断吸入性损伤和严重程度的一种有用的诊断方式。在这项研究中,支气管镜检查可用于预测病死率、机械通气时间和ICU住院时间。因此,支气管镜检查具有确保诊断安全的优点,同时允许进行严重程度评估(表1),并便于支气管清理和标本收集。

表1.支气管镜吸入损伤等级

螺旋计算机断层扫描(CT)可以有效评估哮喘和慢性阻塞性肺疾病的气道壁厚度和气道腔尺寸。越来越多的证据表明,在入院后数小时内获得的吸入性损伤患者使用胸部CT扫描可预测肺炎,呼吸机天数和ICU停留时间。Oh等使用先前基于烟雾吸入绵羊模型开发的CT分级系统,对25位吸入损伤患者进行了回顾性研究(表2)。他们在支气管镜检查中证明,吸入性损伤的存在和入院后24小时内胸部CT评分升高与肺炎、机械通气天数和病死率的复合终点发生率增加12.7倍相关。

表2.放射科医生的吸入性伤害评分表(RADS评分)

4、复苏

根据估计的体表面积百分比、烧伤面积和患者体重进行适当的静脉输液复苏是急性烧伤治疗的首要挑战。烧伤患者合并吸入性损伤对液体复苏的影响尚不完全清楚。在一项最近ICU医师的实践调查中,吸入性损伤患者的液体复苏方法有很大的差异。接受调查的医生中有一半表示,吸入性损伤不会改变初始的液体复苏,而另一半医生则会改变液体的输注。一个先前病例报告描述了在没有皮肤受累的情况下单纯的吸入性损伤,并报告了复苏液需求量相当于TBSA皮肤烧伤的27%。吸入性损伤患者的液体需求量已被研究过,但大部分是在回顾性的患者队列中进行的。目前的一致意见表明,与同样百分比的皮肤烧伤但没有吸入性损伤的患者相比,有吸入性损伤的患者的液体需求量显著增加。日本的井上证实了在有吸入性损伤的情况下,液体的额外和独立的增加。Navar的报告显示,吸入性损伤患者的平均液体需求量从3.98ml/ kg /%TBSA升高到5.76ml/ kg /%TBSA,具有统计学意义。然而,Dai的研究显示总液体复苏量较低,但吸入性损伤的患者也略有增加(3.1ml/ kg /%TBSA与2.3ml/ kg /%TBSA)。同样的,其他研究未能证明吸入性损伤患者对复苏液体需求量的增加。

5、液体类型

烧伤吸入性伤患者的复苏中选择的液体尚待解决。之前的绵羊模型研究显示,使用白蛋白作为支持胶体渗透压的手段可以最大限度地减少血管外肺水的增加,作者还推断吸入烟雾不会导致肺泡毛细血管膜对蛋白质的通透性显著增加。

一项针对分布在白蛋白和晶体组中的患者进行的研究同样未能在多器官功能障碍评分(包括吸入性损伤患者的机械通气持续时间)发展的前14天中显示出不同的结果。最近的一项荟萃分析专门评估了吸入性患者组中的白蛋白医嘱,有限的证据和不确定性表明,必须进行足够的有力的高质量试验才能确定白蛋白复苏对烧伤患者死亡率的影响。

吸入性损伤时的输血需求也通过对TRIBE数据的二次分析进行了研究,其结果为吸入性损伤的患者比没有吸入性损伤者接受了更多的输血。然而,吸入性损伤本身并不是输血需求增加的原因,而是这群需要机械通气的患者的需求,他们的年龄较高、烧伤面积较大、血流感染的发生率增加。烧伤人群,特别是吸入性损伤患者血液制品的合理使用仍是前瞻性研究的重要领域。

6、呼吸支持

气道水肿的潜在进展可能对插管的阈值要求低,并且在可疑的吸入性损伤中要保持机械通气。据估计,33%的烧伤患者需要机械通气,当伴随吸入性损伤时,这一比例会大幅增加。主治医师通常有时间评估患者的气道;然而,在意识水平下降、即将或实际的气道阻塞、心脏骤停或通气不足的情况下,可能需要立即插管。人们认识到,有相当一部分不需要插管的患者接受了这种干预,但不进行插管的后果可能危及生命,因此有必要性发展相应的指南。在这方面,鼻咽喉镜作为一种筛查工具已日益普及,尽管该策略的确定作用尚未最终确定。鼻咽镜检查阴性可能对少数有症状的患者预防插管有一定的好处。在面部烧伤的情况下,插管后,我们医院的惯例是在早期去手术室的一次就放置牙槽嵴螺钉。这有效且安全地固定了气管导管,而不会损害面部组织或弄脏胶带(图3)。

图3.牙槽嵴螺钉固定气管插管

对于潜在吸入性损伤的患者,无创通气的价值非常有限,因为他们存在持续的气道损害风险,通常需要多次去手术室就诊,并需要大量的止痛药。无创通气成功的一个重要的考虑因素是患者自身的选择。患者必须保持清醒、合作、自主呼吸,并能够保护自己的气道。血流动力学不稳定也妨碍了无创通气的使用。分泌物产生过多和面部烧伤通常与吸入性损伤相关,这使得该组患者不适合无创通气。

对吸入性损伤患者采用有创呼吸机的策略是必要的,以保护气体交换并将进一步的伤害降至最低。没有理想的通气模式可以建议,但是,可以根据机械通气的一般共识建议推荐某些呼吸支持策略。使用低潮气量,耐受中度高碳酸血症,并将平台压力维持在750pxH2O以下是保存充气肺组织的合适方法。预防肺内分流引起的低氧血症需要通过合理使用呼气末正压(PEEP)来保护开放的肺单位以进行气体交换。在肺不张或水肿的情况下,PEEP可增加功能残气量,优化压力-容积曲线的顺应性,减少呼吸功,最大限度地减少静脉分流。在胸壁和腹部水肿及结痂收缩的烧伤患者中,会产生不足的跨肺动脉压和不充分的肺开放。在这种情况下,可能需要紧急切痂,同时放开压力限制。

有报道称,高频振荡通气(HFOV)可改善吸入性损伤后急性呼吸窘迫综合征烧伤患者的氧合状态。HFOV在烧伤患者中的使用与其他文献中在非烧伤危重人群中使用HFOV结论相互矛盾,这些证据未能证明HFOV的好处,甚至显示了使用HFOV的潜在危害。最近的一项系统回顾得出结论,与标准控制机械通气相比,高频震荡通气可以降低住院病死率和肺炎发生率。然而,作者承认,缺乏“良好的”质量证据排除了进行荟萃分析的可能性。

2014年发布的美国国家烧伤处置库的流行病学调查结果表明,肺炎仍然是烧伤患者中最常见的并发症,尤其是那些接受了超过4天的机械通气的患者。因此,应慎重实施预防措施,包括抬高床头、频繁改变体位、合理使用镇静剂、洗必泰口腔护理和声门上吸引术。烧伤患者的抗生素预防似乎无效,可能会增加感染率,因此不应常规使用。同样重要的是,这些患者要接受足够的湿化氧气,以防止分泌物变稠。

7、吸入疗法

没有针对吸入性伤害的特定疗法;然而,基于生物学理论上的可信性,有一系列支持性干预措施潜在地适用于治疗与吸入烟雾相关的生理紊乱。

8、抗凝作用

在吸入性损伤中,气道阻塞是由于粘液、脱落的上皮细胞和纤维蛋白的存在而导致的气道管型形成。存在于与吸入性损伤相关的炎性渗出液中的纤维蛋白原转化为纤维蛋白(图1)。除了在气道中形成管型外,纤维蛋白的存在还会破坏表面活性物质的功能,降低表面张力并导致肺不张。

有几个动物模型和单中心临床试验研究了吸入性肝素疗法在吸入性损伤中的使用。重要的是,这种疗法似乎是安全的,与临床上显著的全身抗凝或出血无关。但是,尚无多中心前瞻性试验证实在这种情况下吸入肝素有临床收益。

在一项研究显示吸入性损伤的儿科患者雾化肝素联合N-乙酰半胱氨酸作为一种治疗方案可使病死率[DM1] 降低。然而,这些发现没有被随后对150名吸入性损伤患者的回顾性研究所证实,肝素和N-乙酰半胱氨酸的联合使用对临床结果没有显著改善。在动物模型中,吸入性肝素也与全身抗炎药来伊索茶碱联合使用,绵羊接受了三种治疗策略中的一种:单独雾化生理盐水、单独雾化肝素、或者雾化肝素和静脉注射利索茶碱。单独雾化肝素治疗不能改善严重烟雾损伤后的肺功能障碍。联合使用雾化肝素和全身来茶碱可以改善肺功能,减少流向通气不良区域的血流量,减少脂质过氧化。遗憾的是,雾化肝素治疗在吸入性损伤中的效用尚待证实,尽管有证据表明它是安全的。有关于此,一项国际性的多中心、双盲、安慰剂对照的研究——HEPBURN,结果仍有待报告。

组织纤溶酶原激活剂(TPA)是一种纤溶酶,已用于复合烧伤或烟雾吸入性损伤的绵羊模型。用2mg TPA雾化治疗受伤的绵羊改善了肺部气体交换,减轻了肺水肿,并减少了气道阻塞。同一组研究人员还探讨了雾化肝素和重组人抗凝血酶在绵羊吸入性损伤模型中的价值。这两种药物联合使用在改善肺顺应性、减轻肺水肿和减少气道阻塞方面具有优势。在有热吸入损伤的人中评估这些策略很重要。

9、支气管扩张药

吸入性损伤后不久就会发生气道粘膜充血,血液供应增加20倍,导致气道物理性变窄。这种充血还会加剧水肿,并产生气道渗出物/纤维蛋白增加。神经肽的释放进一步加剧了支气管痉挛(图1)。支气管痉挛也是由吸入烟雾中存在的化学刺激物和毒素引起的。已测试了在绵羊吸入性实验模型中通过连续雾化使用沙丁胺醇(β2激动剂)的作用。用持续雾化吸入沙丁胺醇20或40mg/小时治疗伴有40%TBSA烧伤的重度烟雾吸入伤的绵羊,并与雾化生理盐水治疗的绵羊进行比较。绵羊持续雾化吸入沙丁胺醇后,气道峰压和平台压降低30%,PaO2/FiO2比值提高,肺分流分数降低。尽管进行了这项工作,但缺乏有关β2激动剂在吸入性损伤中前瞻性临床数据。β2激动剂在吸入性损伤中的治疗价值需要通过严格的人体临床试验来证实。

副交感神经系统通过乙酰胆碱分泌对气道刺激的反应导致支气管痉挛。然后乙酰胆碱占据M受体,导致气道平滑肌收缩,刺激粘膜下腺分泌。因此,抑制这些M受体可以抑制这些效应,减轻支气管痉挛和炎症。毒蕈碱拮抗剂噻托溴铵已在绵羊吸入模型中进行了测试。与未经治疗的对照组相比,接受噻托溴铵治疗的吸入性损伤的绵羊显示出通气压力和上呼吸道阻塞的减少,以及PaO2/FiO2比率的改善。同样,需要进行前瞻性的临床研究。

10、结论

烧伤损伤的患者中吸入损伤是常见现象,对病死率、后续引起的肺炎、通气时间和ICU时间延长有不利影响。此外,存在吸入性损伤对伤员的诊断、气道管理、液体复苏、通气策略和辅助治疗具有重要意义。虽然我们对病理生理学的认识有了很大的提高,但指导ICU医生的证据基础不仅薄弱,而且在许多领域存在矛盾。根据目前可获得的证据,我们的做法是采用表3[DM2] 中概述的策略,为有潜在吸入性损伤的烧伤患者提供救治。重要的是,必须建立可靠的烧伤重症监护数据库,以收集相关的前瞻性信息,这些信息最终将有助于制定循证指南,以帮助对吸入性损伤进行管理。

表3.烧伤合并吸入性损伤的处理原则

参考文献:Holley Anthony D,Reade Michael C,Lipman Jeffrey et al.There is no fire without smoke! Pathophysiology and treatment of inhalationalinjury in burns: A narrative review.[J] .Anaesth Intensive Care, 2020,undefined: 310057X20913282.


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烧伤吸入性损伤,病理生理,治疗

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