气道屏障功能与机械通气

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,气道屏障功能与机械通气,山东大学齐鲁医院,王可富,气道屏障功能与机械通气,山东大学齐鲁医院,王可富,概述,应用呼吸机目前已成为被广泛接受的常规治疗手段，正逐渐应用于临床的多个领域，人们对它的认识也在不断深入和提高。呼吸机对机体的影响是复杂的。一方面可以通过改善呼吸功能，纠正呼吸衰竭达到治疗的目的；另一方面又由于其非生理的呼吸状态给机体带来不利的影响，因此重视气道屏障保护功能对预防机械通气病人并发症的发生具有十分重要的意义。,气道湿化及防御功能,吸,入,的,空,气,是,在,经,过,鼻,咽,部,，,口,咽,部,和,气,管,时,被,加,温,加,湿,的,。,在,到,达,第,一,级,和,第,二,级,支,气,管,时,温,度,达,到,体,温,并,被,水,蒸,气,饱,和,。,呼,气,时,大,约,有,四,分,之,一,在,吸,气,时,被,加,上,的,热,量,和,水,分,被,回,收,。,为,准,备,下,一,次,呼,吸,，,身,体,会,从,系,统,储,备,中,提,取,热,量,和,水,分,补,充,给,气,道,粘,膜,。,粘,液,纤,毛,转,运,系,统,起,着,保,护,气,道,免,受,吸,入,病,原,体,侵,害,的,作,用,。,下,气,道,的,分,泌,物,把,病,原,体,吸,附,并,由,粘,液,纤,毛,转,运,系,统,把,它,们,移,出,气,道,以,便,被,吞,咽,下,去,。,这,个,系,统,受,到,吸,入,的,湿,度,的,影,响,。,由,于,吸,入,气,体,的,湿,度,不,足,会,导,致,转,运,系,统,缓,慢,下,来,并,可,能,造,成,分,泌,物,积,聚,，,延,长,病,原,体,体,内,停,留,的,时,间,和,小,气,道,部,分,闭,合,。,吸气,时气体温度与湿度调节,32,C,鼻咽和口咽,31,mg/L,相对湿度,90%,36,C,气管,42,mg/L,相对湿度,100%,37,C,等温饱和界面,(,ISOTHERMIC SATURATION,BOUNDARY),44mg/L,相对湿度,100%,22,C,室内空气,10,mg/L,相对湿,度,50%,吸气,时气体温度与湿度调节,在,吸,气,阶,段,，,空,气,被,加,温,加,湿,。,大,约,四,分,三,(75%),的,热,量,和,水,分,来,自,鼻,咽,和,口,咽,粘,膜,，,剩,下,的,四,分,一,(25%),由,气,管,粘,膜,提,供,。,例,如,：,我,们,呼,吸,的,典,型,的,室,内,空,气,为,22,C,和,绝,对,湿,度,10mg/L(,相,对,湿,度,50%),。,当,它,们,通,过,鼻,咽,和,口,咽,时,被,加,温,到,32,C,左,右,（,含,有,31mg/L,的,水,蒸,气,，,即,相,对,湿,度,为,90%,。,）,气,管,进,一,步,给,这,些,空,气,加,温,加,湿,到,大,约,36,C,和,42mg/L,，,即,相,对,湿,度,100%,。,吸,进,的,空,气,在,到,达,支,气,管,的,时,候,将,会,达,到,37,C,并,含,有,44 mg/L,的,水,分,。,也,就,是,说,达,到,深,层,体,温,并,被,水,蒸,气,饱,和,。,我,们,把,肺,脏,内,达,到,这,一,水,平,的,位,置,叫,做,“,等,温,饱,和,界,面,Isothermal Saturation Boundary,”,(ISB),。,鼻咽腔横切面,示意图,鼻,咽,腔,内,具,有,非,常,大,的,表,面,积,可,供,湿,热,交,换,。,鼻,中,隔,的,大,腔,隙,里,有,很,多,血,管,通,过,，,有,丰,富,的,毛,细,血,管,床,与,吸,入,空,气,之,间,的,扩,散,距,离,很,小,，,是,一,个,十,分,有,效,的,空,气,调,节,系,统,。,呼气,时，,湿热,的,回,吸,收,25%,的热量和水分在呼气时回收,1,2,大部分是在鼻咽和口咽回收,1.,Ingelstedt,1996.2.Cole,1993,33,C,30mg/L,85%RH,呼气,时，,湿热,的,回,吸,收,在,呼,气,期,间,，,四,分,一,(25%),在,吸,气,时,被,加,上,的,热,量,和,水,分,会,被,回,收,。,大,部,分,是,在,鼻,咽,和,口,咽,回,收,，,没,被,回,收,的,热,量,和,水,分,(,例,如,：,75%,丢,失,在,室,内,),必,须,由,系,统,储,备,来,补,充,以,准,备,下,一,次,呼,吸,。,上,气,道,也,能,过,滤,空,气,传,播,的,病,原,体,以,防,止,它,们,到,达,下,气,道,。,如,果,污,染,物,真,的,到,达,下,气,道,，,它,们,就,由,粘,液,纤,毛,转,运,系,统,移,走,。,气道防御机制,通,过,粘,液,与,纤,毛,运,动,系,统,将,吸,附,吸,入,的,病,原,体,失,效,或,运,走,。,防,护,系,统,的,效,率,取,决,于,吸,入,气,体,的,温,度,和,湿,度,。,气道屏障功能示意图,气道防御机制,粘,液,纤,毛,系,统,包,括,三,层,：,1),第,一,层,包,括,有,纤,毛,上,皮,细,胞,，,杯,状,细,胞,和,粘,膜,下,腺,，,覆,盖,着,从,鼻,咽,到,细,支,气,管,(16,层,分,支,),。,每,一,个,纤,毛,上,皮,细,胞,具,有,250,条,毛,发,状,结,构,叫,做,纤,毛,，,这,些,纤,毛,在,一,层,薄,薄,的,低,粘,稠,度,的,液,体,内,以,大,约,每,秒,10-15,次,的,速,度,来,回,摆,动,。,2),这,一,层,叫,做,水,合,层,或,溶,胶,层,。,这,一,层,的,厚,度,十,分,重,要,，,因,为,纤,毛,几,乎,全,部,都,处,在,这,一,层,之,中,。,(,纤,毛,作,鞭,子,状,摆,动,),。,3),第三层是漂浮在溶胶层上面的粘液层。这层粘胶状的粘液层直接暴露在吸入的空气中并通过它粘粘的表面吸附吸进的病原体。这些粘液经由纤毛的运动不断地被拉向口咽部。当纤毛拉动这些粘液块移动时，粘液块会被拉长然,后弹向被拉的方向。,气道屏障功能示意图,呼吸道的,廓,清功能：,-呼吸道分泌的粘液和纤毛的运动,，,-肺表面活性物质,气道防护机制,气道防,御,机制,粘液吸附污染物并使其失去,作用,纤毛拨动粘液和污染物上,行使之被吞咽下去。,粘液纤毛转运系统,Courtesy of,Spinger,-,Verlag,1992,气道防,御,机制,通,过,这,张,粘,液,纤,毛,转,运,系,统,的,电,镜,照,片,(,放,大,2400,倍,),，,我,们,可,以,看,到,在,纤,毛,层,(,粗,毛,地,毯,状,),上,面,的,粘,液,。,在,粘,液,里,可,看,到,象,白,点,一,样,的,纤,毛,顶,尖,。,粘,液,吸,附,吸,入,的,病,原,体,并,使,其,失,去,作,用,。,纤,毛,摆,动,粘,液,和,吸,附,在,里,面,的,污,染,物,从,下,气,道,上,行,到,能,够,被,吞,咽,的,位,置,。,气道防,御,机制,电镜照片显示一个杯状细胞正在分泌出粘液作为对病原体侵入的反应，纤毛正向粘液的方向摆动过来并准备把它拿起来并运走。,Courtesy of,Spinger,-,Verlag,1992,纤毛的运动,向前摆动,(1-3),伸展,与粘液接触,向前运动,回摆,(4-8),与粘液脱离,与溶胶层一道折回原来的位置,纤毛的运动,纤,毛,在,溶,胶,层,里,以,十,分,协,调,的,方,式,移,动,粘,液,，,当,每,条,纤,毛,向,前,摆,动,时,(1-3),，,它,们,会,在,水,样,的,溶,胶,层,里,伸,展,，,顶,尖,与,粘,液,接,触,。,它,们,以,弧,状,的,方,式,摆,动,，,把,粘,液,拉,扯,着,推,向,咽,部,。,在,回,摆,时,(4-8),，,纤,毛,在,溶,胶,层,内,向,后,回,折,到,原,来,的,位,置,，,与,粘,液,没,有,接,触,。,这,样,，,纤,毛,只,是,在,向,前,运,动,期,间,与,粘,液,接,触,并,移,动,粘,液,。,纤毛的运动,气道粘液是一种具有粘稠伸缩弹性的物质。它的伸缩弹性有助于粘液的移动。当纤毛拉动着粘液块向前移动时，它会伸展并弹向被拉的方向。每条纤毛摆动时都比邻近的纤毛稍稍地慢了半拍，从而造成一个波浪形的纤毛活动(就象体育场里的墨西哥波浪)。当粘液全部覆盖了大多数的纤毛细胞，一股连续不断的粘液流就将形成。,由杯状细胞和粘膜下腺体分泌的浆液和粘液性液体组成粘液毯,粘附外来粒子,细菌等,依靠纤毛的波浪式摆动向上排出.,纤毛-粘液运输系统,纤毛的顶端可以接触到凝胶层，发挥,“,刷子,”,样的运输功能.,确保黏液毯的持续流动,确保黏液层覆盖在纤毛顶端,协调一致的（方向、频率）摆动确保有效的清除速率,.,纤毛的作用,表面活性物质,在上皮层与分泌液之间,形成润滑层,表面活性物质,稳定肺泡作用,表面活性物质,促进无纤毛区域外,来颗粒的排出作用,表面活性物质,降低粘液粘度,促进痰液排出,表面活性物质,促进巨噬细胞,吞噬病原菌,表面活性物质的作用,表面活性物质促进,肺泡的,Stop and Go,运输机制,呼气,吸气,肺泡表面扩大,肺泡表面缩小,表面活性物质分子分散,表面活性物质分子聚集,表面张力增加,表面张力降低,异物颗粒附着于肺泡壁上,由于气流产生推挤的作用,异物,颗粒则容易向上移动,1.表面活性物质分子,1,表面活性物质,促进巨噬细胞吞噬病原菌,表面活性物质缺乏，,病原菌聚集,表面活性物质包裹病原菌，,促进巨噬细胞的吞噬,*,Olivieri,D.,Ambroxol,for the prevention of chronic bronchitis,exazerbations,.Respiration 51:42-51,吸气阶段,-,气体,湿、,热,调节,如果吸入的空气温度低于深层体温，那么当较凉的空气经过并广泛暴露在鼻，口咽表面时，热量就会从粘液，溶胶层以及下面的组织里获取。随着这些空气变热，它们容纳水蒸气的能力就会增加，这样水分就会从粘液，溶胶层里蒸发出来直至空气被饱和为止。,吸气阶段,-,气体,湿、,热,调节,这个加温和蒸发水分的过程将使粘膜变凉。粘膜需由系统储备补充水分和热量,。,但是补充的速度是有限制的，如从气道提取太多热量和水分的话气道就会出现问题。,呼,气阶段,-,气体,湿、热回收,当温暖湿润的气体从下部气道呼出来时会与较冷的粘膜表面接触并形成冷凝。这样有一部分原来在吸气时被加上的水分和热量会重新回到粘膜里以准备下一次吸气。,有创通气,气管插管,绕过了上气道和肺防护功能,输送干冷的医用气体,有创通气,当,病,人,进,行,有,创,通,气,时,，,气,管,插,管,绕,过,了,鼻,咽,和,口,咽,及,一,部,分,气,管,，,95%,的,热,量,和,水,分,是,在,这,些,部,位,被,加,上,去,的,。,气,管,插,管,也,阻,止,了,例,如,打,喷,嚏,，,咳,嗽,，,作,呕,和,吞,咽,等,自,然,的,防,护,机,制,，,只,剩,下,粘,液,纤,毛,清,理,系,统,成,为,最,后,的,的,气,道,防,护,机,制,。,干,冷,的,医,用,气,体,直,接,输,送,到,下,气,道,和,支,气,管,，,在,这,里,被,强,迫,进,行,热,，,湿,交,换,。,干,冷,的,医,用,气,体,将,使,位,于,气,管,插,管,末,端,以,下,的,粘,液,纤,毛,转,运,系,统,的,运,动,能,力,下,降,。,有创通气,热，湿交换,吸气阶段,干燥分泌物,减慢粘液纤毛清理,呼气阶段,较少的粘膜水分回收,等温饱和界面,ISB,下移,有创通气,热，湿交换,吸气阶段,在有创通气期间，鼻咽和气管的大部分都被气管插管绕过。如吸入低于深层体温