氣道屏障功能與機(jī)械通氣

1、氣道濕化及防御功能氣道濕化及防御功能 吸入的空氣是在經(jīng)過鼻咽部，口咽 部和氣管時(shí)被加溫加濕的。在到達(dá)第一 級(jí)和第二級(jí)支氣管時(shí)溫度達(dá)到體溫并被 水蒸氣飽和。呼氣時(shí)大約有四分之一在 吸氣時(shí)被加上的熱量和水分被回收。為 準(zhǔn)備下一次呼吸，身體會(huì)從系統(tǒng)儲(chǔ)備中 提取熱量和水分補(bǔ)充給氣道粘膜。粘液 纖毛轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)起著保護(hù)氣道免受吸入病 原體侵害的作用。下氣道的分泌物把病 原體吸附并由粘液纖毛轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)把它們 移出氣道以便被吞咽下去。這個(gè)系統(tǒng)受 到吸入的濕度的影響。由于吸入氣體的 濕度不足會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)緩慢下來并可 能造成分泌物積聚，延長(zhǎng)病原體體內(nèi)停 留的時(shí)間和小氣道部分閉合。 吸氣吸氣時(shí)氣體溫度與濕度調(diào)節(jié)時(shí)氣體

2、溫度與濕度調(diào)節(jié) 32C 鼻咽和口咽鼻咽和口咽 31mg/L, 相對(duì)濕度相對(duì)濕度90% 36C 氣管氣管 42mg/L, 相對(duì)濕度相對(duì)濕度100% 37C 等溫飽和界面等溫飽和界面 (ISOTHERMIC SATURATION BOUNDARY) 44mg/L, 相對(duì)濕度相對(duì)濕度100% 22C 室內(nèi)空氣室內(nèi)空氣 10mg/L, 相對(duì)濕相對(duì)濕 度度50% 吸氣吸氣時(shí)氣體溫度與濕度調(diào)節(jié)時(shí)氣體溫度與濕度調(diào)節(jié) 在吸氣階段，空氣被加溫加濕。大約四分三 (75%) 的 熱量和水分來自鼻咽和口咽粘膜，剩下的四分一 (25 %) 由 氣管粘膜提供。例如：我們呼吸的典型的室內(nèi)空氣為 22 C 和 絕對(duì)濕度10m

3、g/L (相對(duì)濕度50% )。當(dāng)它們通過鼻咽和 口咽時(shí)被加溫到 32 C左右（含有 31mg/L 的水蒸氣，即 相對(duì)濕度為 90% 。）氣管進(jìn)一步給這些空氣加溫加濕到大 約 36C 和 42mg/L ，即相對(duì)濕度 100% 。吸進(jìn)的空氣在 到達(dá)支氣管的時(shí)候?qū)?huì)達(dá)到 37C 并含有44 mg/L的水分。 也就是說達(dá)到深層體溫并被水蒸氣飽和。我們把肺臟內(nèi)達(dá) 到這一水平的位置叫做“等溫飽和界面 Isothermal Saturation Boundary” (ISB)。 鼻咽腔橫切面示意圖 鼻咽腔內(nèi)具有非常 大的表面積可供濕 熱交換。鼻中隔的 大腔隙里有很多血 管通過，有豐富的 毛細(xì)血管床與吸入 空

4、氣之間的擴(kuò)散距 離很小，是一個(gè)十 分有效的空氣調(diào)節(jié) 系統(tǒng)。 呼氣呼氣時(shí)，時(shí)，濕熱濕熱的的回回吸吸收收 25% 的熱量和水分在呼氣時(shí)回 收1,2 大部分是在鼻咽和口咽回收 1. Ingelstedt, 1996. 2. Cole, 1993 33C 30mg/L, 85% RH 呼氣呼氣時(shí)，時(shí)，濕熱濕熱的的回回吸吸收收 在呼氣期間，四分一(25 %) 在吸氣時(shí)被加上的熱量和水分 會(huì)被回收。大部分是在鼻咽和 口咽回收，沒被回收的熱量和 水分 ( 例如： 75% 丟失在室內(nèi)) 必須由系統(tǒng)儲(chǔ)備來補(bǔ)充以準(zhǔn)備 下一次呼吸。上氣道也能過濾 空氣傳播的病原體以防止它們 到達(dá)下氣道。如果污染物真的 到達(dá)下氣道，

5、它們就由粘液纖 毛轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)移走。 氣道防御機(jī)制氣道防御機(jī)制 通過通過粘液與纖毛 運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)將吸 附吸入的病原 體失效或運(yùn)走 。防護(hù)系統(tǒng)的 效率取決于吸 入氣體的溫度 和濕度。 氣道屏障功能示意圖 氣道防御機(jī)制氣道防御機(jī)制 粘液纖毛系統(tǒng)包括三層： 1) 第一層包括有纖毛上皮細(xì)胞，杯狀 細(xì)胞和粘膜下腺，覆蓋著從鼻咽到 細(xì)支氣管 (16層分支)。每一個(gè)纖毛 上皮細(xì)胞具有 250 條毛發(fā)狀結(jié)構(gòu)叫 做纖毛，這些纖毛在一層薄薄的低 粘稠度的液體內(nèi)以大約每秒 10-15 次的速度來回?cái)[動(dòng)。 2) 這一層叫做水合層或溶膠層。這一 層的厚度十分重要，因?yàn)槔w毛幾乎 全部都處在這一層之中。 (纖毛作 鞭子狀擺動(dòng) )。

6、 3) 第三層是漂浮在溶膠層上面的粘液層。這層粘膠狀的粘液層直接暴露在吸入的 空氣中并通過它粘粘的表面吸附吸進(jìn)的病原體。這些粘液經(jīng)由纖毛的運(yùn)動(dòng)不斷地 被拉向口咽部。當(dāng)纖毛拉動(dòng)這些粘液塊移動(dòng)時(shí)，粘液塊會(huì)被拉長(zhǎng)然后彈向被拉的 方向。 氣道屏障功能示意圖 呼吸道的廓清功能： - 呼吸道分泌的粘液和纖毛的運(yùn)動(dòng)， - 肺表面活性物質(zhì) 氣道防氣道防御御機(jī)制機(jī)制 粘液吸附污染物并使其失去 作用 纖毛撥動(dòng)粘液和污染物上 行使之被吞咽下去。 Courtesy of Spinger - Verlag, 1992 氣道防氣道防御御機(jī)制機(jī)制 通過這張粘液纖毛轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)的電 鏡照片 (放大 2400倍)，我們可 以看到在

7、纖毛層(粗毛地毯狀) 上面的粘液。在粘液里可看到 象白點(diǎn)一樣的纖毛頂尖。 粘液吸附吸入的病原體并使其失 去作用。纖毛擺動(dòng)粘液和吸附 在里面的污染物從下氣道上行 到能夠被吞咽的位置。 氣道防氣道防御御機(jī)制機(jī)制 電鏡照片顯示一個(gè) 杯狀細(xì)胞正在分泌出粘 液作為對(duì)病原體侵入的 反應(yīng)，纖毛正向粘液的 方向擺動(dòng)過來并準(zhǔn)備把 它拿起來并運(yùn)走。 Courtesy of Spinger - Verlag, 1992 纖毛的運(yùn)動(dòng)纖毛的運(yùn)動(dòng) 向前擺動(dòng)向前擺動(dòng) (1-3) 伸展 與粘液接觸 向前運(yùn)動(dòng) 回?cái)[回?cái)[ (4-8) 與粘液脫離 與溶膠層一道折回原來的位置 纖毛的運(yùn)動(dòng)纖毛的運(yùn)動(dòng) 纖毛在溶膠層里以十分協(xié)調(diào) 的方式移

8、動(dòng)粘液，當(dāng)每條纖毛 向前擺動(dòng)時(shí)( 1-3 )，它們會(huì)在水 樣的溶膠層里伸展，頂尖與粘 液接觸。它們以弧狀的方式擺 動(dòng)，把粘液拉扯著推向咽部。 在回?cái)[時(shí) ( 4-8 ) ，纖毛在溶膠 層內(nèi)向后回折到原來的位置， 與粘液沒有接觸。這樣，纖毛 只是在向前運(yùn)動(dòng)期間與粘液接 觸并移動(dòng)粘液。 纖毛的運(yùn)動(dòng)纖毛的運(yùn)動(dòng) 氣道粘液是一種具有粘稠 伸縮彈性的物質(zhì)。它的伸縮彈 性有助于粘液的移動(dòng)。當(dāng)纖毛 拉動(dòng)著粘液塊向前移動(dòng)時(shí)，它 會(huì)伸展并彈向被拉的方向。每 條纖毛擺動(dòng)時(shí)都比鄰近的纖毛 稍稍地慢了半拍，從而造成一 個(gè)波浪形的纖毛活動(dòng)(就象體 育場(chǎng)里的墨西哥波浪)。當(dāng)粘 液全部覆蓋了大多數(shù)的纖毛細(xì) 胞，一股連續(xù)不斷的粘

9、液流就 將形成。 n 纖毛的頂端可以接觸到凝膠層，纖毛的頂端可以接觸到凝膠層， 發(fā)揮發(fā)揮“刷子刷子”樣的運(yùn)輸功能樣的運(yùn)輸功能. . 確保黏液毯的持續(xù)流動(dòng)確保黏液毯的持續(xù)流動(dòng) 確保黏液層覆蓋在纖毛頂端確保黏液層覆蓋在纖毛頂端 協(xié)調(diào)一致的（方向、頻率）擺動(dòng)協(xié)調(diào)一致的（方向、頻率）擺動(dòng) 確保有效的清除速率確保有效的清除速率 . 纖毛的作用纖毛的作用 表面活性物質(zhì)表面活性物質(zhì) 在上皮層與分泌液之間 形成潤滑層 表面活性物質(zhì)表面活性物質(zhì) 穩(wěn)定肺泡作用 表面活性物質(zhì)表面活性物質(zhì) 促進(jìn)無纖毛區(qū)域外 來顆粒的排出作用 表面活性物質(zhì)表面活性物質(zhì) 降低粘液粘度 , 促進(jìn)痰液排出 表面活性物質(zhì)表面活性物質(zhì) 促進(jìn)巨噬

10、細(xì)胞 吞噬病原菌 呼氣呼氣 吸氣吸氣 肺泡表面擴(kuò)大肺泡表面縮小 表面活性物質(zhì)分子分散 表面活性物質(zhì)分子聚集 表面張力增加表面張力降低 異物顆粒附著于肺泡壁上由于氣流產(chǎn)生推擠的作用 , 異物 顆粒則容易向上移動(dòng) 1. 表面活性物質(zhì)分子 表面活性物質(zhì)缺乏， 病原菌聚集 表面活性物質(zhì)包裹病原菌， 促進(jìn)巨噬細(xì)胞的吞噬 *Olivieri D., Ambroxol for the prevention of chronic bronchitis exazerbations. Respiration 51: 42-51 吸氣階段- 氣體濕、熱調(diào)節(jié)濕、熱調(diào)節(jié) 如果吸入的空氣溫度低于深層 體溫，那么當(dāng)較涼的空

11、氣經(jīng)過 并廣泛暴露在鼻，口咽表面時(shí) ，熱量就會(huì)從粘液，溶膠層以 及下面的組織里獲取。隨著這 些空氣變熱，它們?nèi)菁{水蒸氣 的能力就會(huì)增加，這樣水分就 會(huì)從粘液，溶膠層里蒸發(fā)出來 直至空氣被飽和為止。 吸氣階段- 氣體濕、熱調(diào)節(jié)濕、熱調(diào)節(jié) 這個(gè)加溫和蒸發(fā)水分的過 程將使粘膜變涼。粘膜需 由系統(tǒng)儲(chǔ)備補(bǔ)充水分和熱 量 。但是補(bǔ)充的速度是 有限制的，如從氣道提取 太多熱量和水分的話氣道 就會(huì)出現(xiàn)問題。 呼氣階段- 氣體 濕、熱回收 當(dāng)溫暖濕潤的氣體從下 部氣道呼出來時(shí)會(huì)與較 冷的粘膜表面接觸并形 成冷凝。這樣有一部分 原來在吸氣時(shí)被加上的 水分和熱量會(huì)重新回到 粘膜里以準(zhǔn)備下一次吸 氣。 有創(chuàng)通氣有創(chuàng)通

12、氣 氣管插管氣管插管 繞過了上氣道和肺防護(hù)功能 輸送干冷的醫(yī)用氣體 有創(chuàng)通氣有創(chuàng)通氣 當(dāng)病人進(jìn)行有創(chuàng)通氣時(shí)，氣管插 管繞過了鼻咽和口咽及一部分氣 管， 95% 的熱量和水分是在這 些部位被加上去的。氣管插管也 阻止了例如打噴嚏，咳嗽，作嘔 和吞咽等自然的防護(hù)機(jī)制，只剩 下粘液纖毛清理系統(tǒng)成為最后的 的氣道防護(hù)機(jī)制。干冷的醫(yī)用氣 體直接輸送到下氣道和支氣管， 在這里被強(qiáng)迫進(jìn)行熱，濕交換。 干冷的醫(yī)用氣體將使位于氣管插 管末端以下的粘液纖毛轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng) 的運(yùn)動(dòng)能力下降。 有創(chuàng)通氣有創(chuàng)通氣熱，濕交換熱，濕交換 吸氣階段吸氣階段 干燥分泌物 減慢粘液纖毛清理 呼氣階段呼氣階段 較少的粘膜水分回收 等溫飽和

13、界面ISB下移 有創(chuàng)通氣有創(chuàng)通氣熱，濕交換熱，濕交換 吸氣階段 在有創(chuàng)通氣期間，鼻咽和 氣管的大部分都被氣管插 管繞過。如吸入低于深層 體溫未被飽和的氣體，濕 化所需要的水分就要從任 何濕潤的表面提取，這可 能來自氣管插管，氣管下 部，支氣管以及所有現(xiàn)成 的分泌物。 有創(chuàng)通氣有創(chuàng)通氣熱，濕交換熱，濕交換 吸氣階段 從氣道提取濕度的程度取決于氣 體的濕度水平，也就是說濕度 水平越低，就會(huì)有越多的水分 被提取。 從氣管插管內(nèi)的分泌物提取水分 使得吸痰變得困難并增加了氣 管插管閉合的危險(xiǎn)，容易成為 病原體富集的溫床。從氣管和 支氣管提取水分將使粘液干涸 ，溶膠層變薄，這將會(huì)減慢粘 液纖毛轉(zhuǎn)運(yùn)，導(dǎo)致病

14、原體和分 泌物的清理緩慢下來。 有創(chuàng)通氣有創(chuàng)通氣熱，濕交換熱，濕交換 呼氣階段 可用作冷凝的粘膜表面變 少，這樣在呼氣階段回收 的水分就減少了。這個(gè)持 續(xù)不斷的干燥伴隨低水分 補(bǔ)充的過程導(dǎo)致等溫飽和 界面向下部氣道進(jìn)一部下 移。 插管患者插管患者 向患者輸送與體溫相同、濕度處 于飽和 ( 37C 和 44 mg/L)的氣 體使粘液纖毛系統(tǒng)維持正常工作 ， 還能保持分泌物的清除，減 少受感染的風(fēng)險(xiǎn)和保證氣體交換 的正常進(jìn)行。 保持分泌物的清除，氣體交換得 以保證 有創(chuàng)模式有創(chuàng)模式 37C, 44mg/L 37C, 44mg/L + 3C - 3C 40C, 44mg/L 有創(chuàng)模式有創(chuàng)模式 有創(chuàng)模

15、式就是將來自呼吸機(jī)的低溫干燥氣體加 熱到 37C 而且還加濕至飽和氣( 44mg /l)。濕化器 顯示飽和氣的溫度(正常大約為 37C) ，這表示患 者正在獲得最佳的濕度水平。 然后當(dāng)氣體通過吸氣管道時(shí)會(huì)再被加熱絲增加 三攝氏度。這個(gè)加熱過程減少了冷凝，并克服了管 道內(nèi)不能加熱的死空間降溫引起的冷凝，從而確保 最接近體溫與飽和濕度的氣體輸送到患者。 面罩患者面罩患者 接受面罩/鼻罩進(jìn)行氧氣治療的患者 ，例如持續(xù)正壓氣道通氣(CPAP) 或無創(chuàng)正壓通氣(NIPPV)，其還沒 有受到損壞的上氣道是能夠?qū)ξ?入的氣體在進(jìn)入下氣道前進(jìn)行調(diào) 節(jié)的。不巧的是，與平常呼吸的 空氣相比，治療吸入的氣體流量 更

16、高，又涼又干，常常使人感到 不舒服和難以接受。 濕化可以改善這種狀況使治療更有 效可行。濕化的氣體還可以減少 鼻咽部和喉咽部的水分損失從而 維持分泌物的質(zhì)量。 無創(chuàng)模式無創(chuàng)模式 34C, 32mg/L + 3C 31C, 32mg/L 無創(chuàng)模式無創(chuàng)模式 無創(chuàng)模式將低溫干燥的氣體加熱到 31C ， 加濕到32mg/l的飽和濕度。然后為了減少產(chǎn)生在 吸氣管的冷凝，這些氣體再被加熱絲多加熱3攝 氏度，到患者時(shí)已達(dá)到34攝氏度，濕度仍保持在 32mg/l。 這樣設(shè)定可防止在患者皮膚上生成的冷凝，也 大約和正常的皮膚溫度一致。 冷凝的控制冷凝的控制 在有創(chuàng)模式里，如吸氣管加熱絲無法在15分鐘或更長(zhǎng) 時(shí)間

17、內(nèi)保持加熱 2C ，這時(shí)設(shè)定的水罐溫度就會(huì)以每15 分鐘0.5C的幅度下跌至 35.5C ，目的是將積聚在呼吸 管道內(nèi)冷凝減至最少。 冷凝的控制冷凝的控制 如果吸氣管加熱絲能保持加熱 2.5C 超過15 分鐘，此時(shí)水罐的設(shè)定溫度就會(huì)以每15分鐘 0.5C的幅度增加直至到達(dá)設(shè)定溫度。 可清除氣囊上方分泌物的氣管插管可清除氣囊上方分泌物的氣管插管 結(jié)束語結(jié)束語 臨床上選擇合適的呼吸機(jī)濕化系統(tǒng)對(duì)機(jī)械臨床上選擇合適的呼吸機(jī)濕化系統(tǒng)對(duì)機(jī)械 通氣患者保護(hù)呼吸道的屏障功能，清除分泌物通氣患者保護(hù)呼吸道的屏障功能，清除分泌物 ，保持呼吸道通暢，減少并發(fā)癥發(fā)生，具有非，保持呼吸道通暢，減少并發(fā)癥發(fā)生，具有非 常

18、重要的意義。常重要的意義。 謝謝 謝謝 吸氣吸氣時(shí)氣體溫度與濕度調(diào)節(jié)時(shí)氣體溫度與濕度調(diào)節(jié) 32C 鼻咽和口咽鼻咽和口咽 31mg/L, 相對(duì)濕度相對(duì)濕度90% 36C 氣管氣管 42mg/L, 相對(duì)濕度相對(duì)濕度100% 37C 等溫飽和界面等溫飽和界面 (ISOTHERMIC SATURATION BOUNDARY) 44mg/L, 相對(duì)濕度相對(duì)濕度100% 22C 室內(nèi)空氣室內(nèi)空氣 10mg/L, 相對(duì)濕相對(duì)濕 度度50% 吸氣吸氣時(shí)氣體溫度與濕度調(diào)節(jié)時(shí)氣體溫度與濕度調(diào)節(jié) 在吸氣階段，空氣被加溫加濕。大約四分三 (75%) 的 熱量和水分來自鼻咽和口咽粘膜，剩下的四分一 (25 %) 由 氣

19、管粘膜提供。例如：我們呼吸的典型的室內(nèi)空氣為 22 C 和 絕對(duì)濕度10mg/L (相對(duì)濕度50% )。當(dāng)它們通過鼻咽和 口咽時(shí)被加溫到 32 C左右（含有 31mg/L 的水蒸氣，即 相對(duì)濕度為 90% 。）氣管進(jìn)一步給這些空氣加溫加濕到大 約 36C 和 42mg/L ，即相對(duì)濕度 100% 。吸進(jìn)的空氣在 到達(dá)支氣管的時(shí)候?qū)?huì)達(dá)到 37C 并含有44 mg/L的水分。 也就是說達(dá)到深層體溫并被水蒸氣飽和。我們把肺臟內(nèi)達(dá) 到這一水平的位置叫做“等溫飽和界面 Isothermal Saturation Boundary” (ISB)。 纖毛的頂端可以接觸到凝膠層，纖毛的頂端可以接觸到凝膠層， 發(fā)揮發(fā)揮“刷子刷子”樣的運(yùn)輸功能樣的運(yùn)輸功能. . 確保黏液毯的持續(xù)流動(dòng)確保黏液毯的持續(xù)流動(dòng) 確保黏液層覆蓋在纖毛頂端確保黏液層覆蓋在纖毛頂端 協(xié)調(diào)