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血管内氧合器在治疗重症呼吸衰竭方面的应用
解立新 刘又宁
作者单位: 100853 北京,解放军总医院呼吸科
图2 血管内氧合器(IVOX)
在体内示意图
呼吸衰竭病情危重,发病急剧,病死率高;其主要原因即氧
合障碍和(或)二氧化碳(CO2)排除障碍.近些年来虽然人们不
断探索新的治疗方法,如新型药物治疗,机械通气,ECMO(体外
膜肺),透析等方法,使得呼吸衰竭的病死率有所下降,但也发
现一些新的问题:如机械通气带来的肺损伤,ECMO长期体外循
环的副作用等一系列问题,尤其是急性重症呼吸衰竭,如
ARDS,急进型肺间质纤维化等疾患,其病死率仍在50 %以上,这
对医学工作者提出一个严峻的课题.血管内氧合器(IVOX)是
一新型促进氧合和二氧化碳排除的装置,为临床呼吸衰竭提供
了一种有效的治疗方法,目前国外已将IVOX技术应用于临床
治疗,国内也已进行了动物实验研究,但尚未见临床应用报
道[ 1 ,2 ].
1 血管内氧合器的概念和特点
血管内氧合器(intravascular oxygenator , IVOX)的设计思路始
于1989年由Mortensen最先提出,其全称应为血管内氧合和二
氧化碳排除装置(intravascular oxygenation and carbon dioxide trans2
fer device),他对ARDS患者应用体内气体交换装置进行治疗,结
果表明该装置可完成体内代谢所需气体交换的28 % ,且与EC2
MO比较具有简便,易用,对血液成分损伤小,病人热量损失少
等特点,形成了IVOX的雏形[ 4 ].目前该装置多采用丙聚烯中
空的多孔纤维制成一细长的装置,长度在10～50 cm ,直径为2
～18 mm(常规型号见表1),置入腔静脉中,静脉血流经该装置.
一根同轴双腔管导引气体进出IVOX ,采用负压控制氧流量1～
3 LPmin ,气体通过双腔管的内腔流向多孔纤维管,纤维壁外层
覆盖一层1μm厚的硅橡胶膜或硅树脂,硅膜内含有肝素,具有
良好的抗凝能力,氧,二氧化碳可以自由通过该膜,水,血浆及
血液等有形成分不能通过该膜,从而进行气体交换,然后经负
压吸引出体外.这种纤维是应用特殊压缩方式聚合形成卷曲
形状,使环绕纤维的血流产生湍流,从而增加血液与膜的接触
与交换时间(见图1).一般选择经右颈内静脉或股静脉切开置
入,应在X线透视下进行,将IVOX放入腔静脉中;若经股静脉
插入,尖端可达第一肋骨水平(上腔静脉内,见图2);经颈静脉
插入时,尖端可达第三腰椎水平(下腔静脉分叉处).插入前全
身肝素化,保持ACT(活性凝血时间)200～300 s ,以防血栓形成.
该装置可在体内维持10～20 d ,对气体的交换能力可达体代谢
的50 %以上[ 3 ,5 ,6 ].
表1 呼吸衰竭患者行IVOX治疗气体交换的常规型号
型号(mm)面积(m2)纤维数O2交换能力3CO2交换能力3
70. 2158940. 343. 8
80. 3270345. 660. 2
90. 4189454. 260. 1
100. 52110772. 571. 0
注:3为重症呼吸衰竭行IVOX治疗患者的平均值,单位:mlPmin
图1 血管内氧合器(IVOX)装置示意图
2 IVOX治疗呼吸衰竭的机制
IVOX在体内进行气体交换的基
本原理是利用气体压力梯度差进行
交换,即氧气从气体压力较高的
IVOX装置内向气体压力较低的静脉
血中弥散,而二氧化碳则从气体压力
较高的静脉血内向气体压力较低的
IVOX装置中弥散;其气体交换的能
力受体内氧分压与二氧化碳分压情
况,心输出量,血红蛋白浓度,静脉血
流形态,吸入氧浓度,氧气流量,气体
交换面积,膜的厚度,血流P气体交换
界面之间的阻力等因素的制约.
211 促进氧合 IVOX进行氧合是根
据氧气压力差的原理进行的,计算公式是:
KO2=(ml min - 1 mm Hg- 1Pm2)= O2交换量P(ΔPO2)1mPSA ,
(ΔPO2)1m =
[(ΔPO2bi - PO2go)- PO2bo - PO2gi ]
In{
(PO2bi - PO2go)
(PO2bo - PO2gi)
}
注: KO2=氧交换系数;(ΔPO2)1m= IVOX回路入路与出口氧分压差
值的对数平均数,单位: mm Hg ; SA→IVOX装置进行气体交换的膜的面
积,单位:m2;bi :血液入口;bo :血液出口;gi :气体入口;go :气体出口.
传统的观念认为,在正常情况下IVOX可完成20 %～30 %
的氧气和CO2的交换,如果血流增加,O2的交换能力也可在一
定程度上提高.人们在研究中也发现:若用一些新技术,如促
进血液混合技术(新型IMO氧合器)则氧的交换能力能提高50 %
以上.从目前研究来看,IVOX进行氧交换能力是有限的,达到一
定程度后,增加氧流量,提高静脉血血红蛋白水平均不会使血氧
分压进一步升高,尚需要不断研究来进一步探索[3 ,8 ,9 ].
212 促进二氧化碳排除 IVOX最突出的特点就是能有效地促
进二氧化碳排除,且随着体内二氧化碳分压的上升,其排除二
氧化碳的能力也随之加强;其计算公式如下:
KCO2(ml min- 1 mm Hg- 1Pm2)= CO2排除量P(ΔPCO2)1mPSA
(ΔPCO2)1m =
[(ΔPCO2bi - PCO2go)- PCO2bo - PCO2gi ]
In{
(PCO2bi - PCO2go)
(PCO2bo - PCO2gi)}
PCO2go =
( CO2)×713
Qg
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注: KCO2→二氧化碳排除系数;( (ΔPCO2) )1m→IVOX回路入口与出
口二氧化碳分压差值的对数平均数,单位: mm Hg ; SA→IVOX装置进行
气体交换的膜的面积,单位: m2; CO2: CO2排除的速率; bi :血液入口;
bo :血液出口;gi :气体入口;go :气体出口;Qg : IVOX装置的平均气流(3 000
mlPmin);Qb :血流; KCO2mix→加入血液混合技术的二氧化碳排除系数
Zwischenberger等发现IVOX排除CO2能力与动脉PaCO2水
平的作用系数是1:1 ,而预测二者呈线性相关,当PaCO2从25 mm
Hg升至95 mm Hg时,IVOX排除CO2能力也从30 mlPmin升至95
mlPmin(Y= 0. 87X + 8. 99 ;r2= 0. 80).随着呼吸衰竭病情的进展,
血PaCO2进行性增高,而IVOX排除的CO2也随即增多,这为进
行容许性高二氧化碳血症机械通气提供了保证.有意识逐渐
增加血PaCO2水平,经IVOX膜的CO2压力梯度也随之增大,
CO2排除也随即增多;高二氧化碳血症,充足的血流,促进血液
混合技术会有助于CO2的排除,使排除能力增加80 %以上[ 9 ,10 ].
213 降低机械通气的并发症 机械通气作为治疗呼吸衰竭的
最有效手段之一,目前在临床已广泛应用,并取得了令人瞩目
的疗效;但由于呼吸机常规采用的正压通气模式,与人体的呼
吸生理机能相背,长期应用必然产生机械通气相关并发症,如
气压伤,容积伤等,近年来相关报道也明显增多,成为限制机械
通气应用的难题.有作者[ 11 ]报道对ARDS机械通气患者应用
IVOX治疗, FiO2由71 %降至57 % , PaO2PFiO2之比由79升至
112 ,吸气峰压由45 cm H2O降至38 cm H2O ,患者单位时间呼出
气二氧化碳排出量也明显下降.美国FDA组织的一项研究中
共有160例患者,包括肺部感染,创伤,脓毒血症,ARDS等,所有
患者经右股静脉或右侧颈静脉植入IVOX , IVOX对O2和CO2的
交换能力为40～70 mlPmin ,应用IVOX后绝大多数患者血气指
标立刻明显改善,大多数患者FiO2,PEEP,Pmean,Ppeak,Vmin等
参数明显下降,病死率也有降低.Zwischenberger等[ 2 ,3 ]报道,当
血流从1. 0 LPmin增至3. 0 LPmin时, IVOX装置CO2排除能力从
17 mlPmin增至42 mlPmin ,其排除CO2能力与动脉PCO2水平的
作用系数是1:1 ,该研究证明,当PaCO2从46 mm Hg升至90 mm
Hg , IVOX排除CO2的能力从41 mlPmin升至81 mlPmin ,作者认为
高二氧化碳血症会使IVOX排除CO2能力增强.从以上结果可
以看出, IVOX可以明显降低机械通气的呼吸力学指标,从而降
低相关并发症的发生,并可降低吸入氧浓度,高二氧化碳排出,
为临床采用新的通气技术,挽救患者生命,降低机械通气副作
用提供了依据.
3 目前存在的问题
虽然IVOX应用临床已有10年,并取得了良好的疗效,但
目前是否能将IVOX作为治疗急重症呼吸衰竭的常规治疗方法
之一仍有疑问:(1)IVOX进行气体交换只是肺进行气体交换的
补充,如能通过有效解决肺内通气P血流比例失调而增加氧合,
其效果方是最显著的;(2)由于腔静脉直径和长度有限,限制了
IVOX装置从增加膜交换面积方面的发展,装置的增大,势必影
响腔静脉压,增加血管阻力,导致血流方向的变化,必然也对流
经IVOX的血流产生影响,且容易产生通气P血流比例不均;(3)
IVOX二氧化碳排除的作用优于氧合的作用,在临床应用中应注
意这一现象[ 12 ,13 ].
4 临床应用适应证和相对禁忌证
411 适应证 (1)以高二氧化碳血症为主要表现的呼吸衰竭患
者,如反复发作的重症支气管哮喘,合并有机械通气并发症的
呼吸衰竭患者;(2)同时合并有低氧血症和高二氧化碳血症的
急性呼吸衰竭患者;(3)应用机械通气治疗后出现机械通气相
关并发症如气压伤,容积伤的呼吸衰竭患者;(4)作为常规机械
通气的辅助治疗.
为增加可操作性,以下指标可以作为应用IVOX的选择标
准(High报道):(1)肺内分流在25 %～35 % ;(2)所需PEEP > 15
cm H2O ,FiO2> 0. 80 ;(3)血培养结果阴性> 48 h ;(4)股静脉管径
> 12 mm或下腔静脉管径> 12 mm.
412 不宜应用IVOX治疗的患者 (1)仅有单纯低氧血症的呼
吸衰竭患者;(2)近期手术或创伤有出血倾向的呼吸衰竭患者;
(3)革兰阳性细菌感染所致脓毒血症,败血症患者;(4)低心输出
量,多脏器功能衰竭进展期;(5)不可逆的肺部疾病.
5 IVOX的研究进展
虽然IVOX在实验和临床应用取得了令人鼓舞的成绩,但
也暴露出种种不足,需要不断进行.Zwischenberger等设计一由
多孔柱型纤维组成的IVOX装置,靠气体可通透性膜将气体与
血流分开,纤维周围被血流环绕,彼此之间不互相联系,血液在
流动的同时进行气体交换,实验证明气流与血流反方向流动则
CO2排除效果更好,更高的气流会促进CO2的排除,而增加血流
和气流驱动在一定程度上会促进CO2排除;为进一步改进
IVOX ,Zwischenberger等设计了新一代的IVOXⅡa和IVOXⅡb(参
数见表2),这些新装置包括增加纤维数,减少纤维长度,减少纤
维直径,增加纤维卷曲程度以促进气体交换.
表2 不同IVOX装置的特点
IVOXIVOXⅡaIVOXⅡb
表面面积(m2)0. 210. 230. 26
纤维数58914001400
纤维长度(cm)3831. 535
纤维卷曲大小(mm)4. 764. 763. 17
纤维内径(μm)200120120
纤维外径(μm)246167167
通过实验研究发现,氧交换能力与传统IVOX比较无显著
性改善,但CO2排除能力明显增强,传统IVOX CO2排除能力与
PaCO2相比系数是1:1 , IVOXⅡa是1. 63±0. 02 , IVOXⅡb是1.
81±0. 03 ,表明CO2排除能力提高60 %～80 %.作者认为:氧交
换能力无明显提高的原因是与CO2比较其依赖于血流灌注能
力而较少依赖交换面积大小.虽然新型IVOX在表面积上增加
不多,但由于增加了卷曲纤维的数目,使得气体交换能力显著
增强,但也增加了装置体内植入的难度和纤维破损的可能性.
Federspiel等指出IVOX进行气体交换的最大阻力在于血流的状
态,而提高血液混合程度会显著增加IVOX的气体交换能力.
其原理是促进血液混合会减少界面阻力从而增加气体交换;他
们设计一种静脉内膜氧合器(intravenous membrane oxygenator ;
IMO),该装置有以下特点:(1)纤维层中心有一跳动的球状物;
(2)编织的纤维层包绕球体.这一设计使进行气体交换的纤维
能按要求有序排列,并在球体跳动的引导下进行运动,使所有
的纤维能充分地与未氧合的血液接触,从而增加气体交换能
力;实验结果表明氧气交换能力增加25 %～49 % ,CO2排除能力
增加35 % ;作者运用面积为0. 085 m2的IMO在动物模型体内实
验发现,氧交换能力为336 ml min- 1 m- 2,CO2排除能力为402
685河北医药2002年7月第24卷第7期 Hebei Medical Journal ,J ul 2002 ,Vol 24 ,No . 7
ml min- 1 m- 2[ 12 ,13 ].IVOX另一需要不断改进的部位是进行气
体交换的纤维膜, Kawakami等[ 14 ]研究认为超薄(60 nm)的氟化
多亚酰胺(fluorinated polyimide)涂膜有助于促进IVOX的气体交
换; Salley等[ 14 ,15 ]报道用生物活性涂膜如将碳脱水酶固定在气
体交换膜上则有助于CO2排泌.
从现有研究来看,最佳(BEST)的IVOX设计还需人们不断
探索,采用容许性高二氧化碳血症方式,促进血液混合,新的气
体交换膜是目前IVOX治疗急性呼吸衰竭有效方法,可使CO2
排除能力提高80 %以上,配合机械通气治疗,可以挽救重症患
者的生命,大大减少机械通气的并发症,减少肺损伤.
参考文献
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burgh intravenous membrane oxygenator. ASAIO J ,1996 ,42 :M6092M615.
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14 Kawakami H ,Mori Y ,Takagi J ,et al . Development of a novel polyimide hol2
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ASAIO J ,1992 ,38 :M6842687.
青光眼视神经保护研究进展
王悦 胡岚君 李学勤
作者单位: 300120 天津市第二中心医院眼科
青光眼是一种主要的致盲眼病,导致视功能损害的病理基
础是视网膜神经节细胞(RGC)进行性死亡和视神经纤维丢失.
青光眼视网膜神经节细胞死亡的机制是复杂的.可能的原因
有:机械性损伤,视网膜缺血兴奋性毒素—刺激性谷氨酸的释
放,神经营养因子的剥夺,一氧化氮,内皮素,炎症直接影响线
粒体导致神经节细胞的死亡[ 1 ].随着对青光眼发病机制的深
入认识,以降眼压为主的治疗模式正在发生变化,视网膜神经
节细胞的保护越来越受到重视,现对其治疗进展作一综述.
1 降低眼内压
治疗青光眼的方法主要是在降低眼压的基础上进行.主
要采用药物及手术方法.药物降眼压机制是通过减少房水生
成或增加房水排出或两者兼有.除传统的药物外当前不断有
新的药物出现,主要有四大类新的药物:肾上腺素能受体阻滞
剂如噻吗心胺,倍他心胺,贝特舒,长替洛尔,美开朗及贝他根
等;α2肾上腺素能兴奋剂如brimonidine ;前列腺素类似物如la2
tanoprost ;局部用碳酸酐酶抑制剂如dorzolamide,brinzolamide.许
多药物不仅降低眼内压而且可以增加视网膜的血液循环,具有
明显的视神经保护作用,如贝特舒.
2 谷氨酸受体拮抗剂
谷氨酸是中枢神经系统中主要的兴奋性神经递质.在缺
血缺氧条件下,神经元释放谷氨酸增多,高浓度谷氨酸过度刺
激其对应受体,通过渗透性损伤,钙离子内流引起的细胞迟发
性损伤,自由基毒性损害及酸中毒等因素相互作用,导致视网
膜神经节细胞最终死亡.针对这些损害作用进行大量防护性
研究,抗谷氨酸毒性作用位点可能是[ 2 ]:⑴维持视网膜能量供
给:常用药物有氟吡汀(flupirtine),能够提高视网膜ATP水平.
腺苷是内源性保护剂的一种.⑵减少谷氨酸的释放.⑶降低
突触间隙谷氨酸的浓度.⑷阻断NMDA受体:许多研究发现
NMDA受体在神经节细胞兴奋毒性中起主要作用[ 3 ,4 ].常用的
拮抗剂有氟吡汀,MK2801,美金刚(memantine),其中氟吡汀是一
种有效NMDA受体阻滞剂,它可延缓神经元凋亡,可望用于治
疗青光眼[ 5 - 7 ].另外,倍他心胺(betaxolol)能拮抗NMDA诱导的
乳酸脱氢酶的释放KA(红藻氨酸)诱导的钙离子内流,显示出
有神经保护作用.⑸阻断AMPAPKA受体.⑹阻断电压依赖性
Ca2 +通道.⑺增强细胞内谷氨酸代谢.研究发现,兴奋性谷氨
酸释放增加的同时也会出现抑制性氨基酸升高.γ2氨基丁酸是
中枢神经系统内主要的抑制性神经递质,能与主要的兴奋性递
质谷氨酸抗衡,刺激γ2氨基酸受体而平衡兴奋毒性[ 8 ].
3 一氧化氮(NO)合成酶(NOS)抑制剂
NO在NOS的作用下由L2精氨酸产生,具有很强的神经毒
性.其弥散到突触间隙的NO ,还能刺激谷氨酸盐的释放.NOS
抑制剂能保护缺血和兴奋性毒性介导的神经元损伤[ 9 ].其抑
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50337
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图2 血管内氧合器(IVOX)
在体内示意图
呼吸衰竭病情危重,发病急剧,病死率高;其主要原因即氧
合障碍和(或)二氧化碳(CO2)排除障碍.近些年来虽然人们不
断探索新的治疗方法,如新型药物治疗,机械通气,ECMO(体外
膜肺),透析等方法,使得呼吸衰竭的病死率有所下降,但也发
现一些新的问题:如机械通气带来的肺损伤,ECMO长期体外循
环的副作用等一系列问题,尤其是急性重症呼吸衰竭,如
ARDS,急进型肺间质纤维化等疾患,其病死率仍在50 %以上,这
对医学工作者提出一个严峻的课题.血管内氧合器(IVOX)是
一新型促进氧合和二氧化碳排除的装置,为临床呼吸衰竭提供
了一种有效的治疗方法,目前国外已将IVOX技术应用于临床
治疗,国内也已进行了动物实验研究,但尚未见临床应用报
道[ 1 ,2 ].
1 血管内氧合器的概念和特点
血管内氧合器(intravascular oxygenator , IVOX)的设计思路始
于1989年由Mortensen最先提出,其全称应为血管内氧合和二
氧化碳排除装置(intravascular oxygenation and carbon dioxide trans2
fer device),他对ARDS患者应用体内气体交换装置进行治疗,结
果表明该装置可完成体内代谢所需气体交换的28 % ,且与EC2
MO比较具有简便,易用,对血液成分损伤小,病人热量损失少
等特点,形成了IVOX的雏形[ 4 ].目前该装置多采用丙聚烯中
空的多孔纤维制成一细长的装置,长度在10～50 cm ,直径为2
～18 mm(常规型号见表1),置入腔静脉中,静脉血流经该装置.
一根同轴双腔管导引气体进出IVOX ,采用负压控制氧流量1～
3 LPmin ,气体通过双腔管的内腔流向多孔纤维管,纤维壁外层
覆盖一层1μm厚的硅橡胶膜或硅树脂,硅膜内含有肝素,具有
良好的抗凝能力,氧,二氧化碳可以自由通过该膜,水,血浆及
血液等有形成分不能通过该膜,从而进行气体交换,然后经负
压吸引出体外.这种纤维是应用特殊压缩方式聚合形成卷曲
形状,使环绕纤维的血流产生湍流,从而增加血液与膜的接触
与交换时间(见图1).一般选择经右颈内静脉或股静脉切开置
入,应在X线透视下进行,将IVOX放入腔静脉中;若经股静脉
插入,尖端可达第一肋骨水平(上腔静脉内,见图2);经颈静脉
插入时,尖端可达第三腰椎水平(下腔静脉分叉处).插入前全
身肝素化,保持ACT(活性凝血时间)200～300 s ,以防血栓形成.
该装置可在体内维持10～20 d ,对气体的交换能力可达体代谢
的50 %以上[ 3 ,5 ,6 ].
表1 呼吸衰竭患者行IVOX治疗气体交换的常规型号
型号(mm)面积(m2)纤维数O2交换能力3CO2交换能力3
70. 2158940. 343. 8
80. 3270345. 660. 2
90. 4189454. 260. 1
100. 52110772. 571. 0
注:3为重症呼吸衰竭行IVOX治疗患者的平均值,单位:mlPmin
图1 血管内氧合器(IVOX)装置示意图
2 IVOX治疗呼吸衰竭的机制
IVOX在体内进行气体交换的基
本原理是利用气体压力梯度差进行
交换,即氧气从气体压力较高的
IVOX装置内向气体压力较低的静脉
血中弥散,而二氧化碳则从气体压力
较高的静脉血内向气体压力较低的
IVOX装置中弥散;其气体交换的能
力受体内氧分压与二氧化碳分压情
况,心输出量,血红蛋白浓度,静脉血
流形态,吸入氧浓度,氧气流量,气体
交换面积,膜的厚度,血流P气体交换
界面之间的阻力等因素的制约.
211 促进氧合 IVOX进行氧合是根
据氧气压力差的原理进行的,计算公式是:
KO2=(ml min - 1 mm Hg- 1Pm2)= O2交换量P(ΔPO2)1mPSA ,
(ΔPO2)1m =
[(ΔPO2bi - PO2go)- PO2bo - PO2gi ]
In{
(PO2bi - PO2go)
(PO2bo - PO2gi)
}
注: KO2=氧交换系数;(ΔPO2)1m= IVOX回路入路与出口氧分压差
值的对数平均数,单位: mm Hg ; SA→IVOX装置进行气体交换的膜的面
积,单位:m2;bi :血液入口;bo :血液出口;gi :气体入口;go :气体出口.
传统的观念认为,在正常情况下IVOX可完成20 %～30 %
的氧气和CO2的交换,如果血流增加,O2的交换能力也可在一
定程度上提高.人们在研究中也发现:若用一些新技术,如促
进血液混合技术(新型IMO氧合器)则氧的交换能力能提高50 %
以上.从目前研究来看,IVOX进行氧交换能力是有限的,达到一
定程度后,增加氧流量,提高静脉血血红蛋白水平均不会使血氧
分压进一步升高,尚需要不断研究来进一步探索[3 ,8 ,9 ].
212 促进二氧化碳排除 IVOX最突出的特点就是能有效地促
进二氧化碳排除,且随着体内二氧化碳分压的上升,其排除二
氧化碳的能力也随之加强;其计算公式如下:
KCO2(ml min- 1 mm Hg- 1Pm2)= CO2排除量P(ΔPCO2)1mPSA
(ΔPCO2)1m =
[(ΔPCO2bi - PCO2go)- PCO2bo - PCO2gi ]
In{
(PCO2bi - PCO2go)
(PCO2bo - PCO2gi)}
PCO2go =
( CO2)×713
Qg
585河北医药2002年7月第24卷第7期 Hebei Medical Journal ,J ul 2002 ,Vol 24 ,No . 7
注: KCO2→二氧化碳排除系数;( (ΔPCO2) )1m→IVOX回路入口与出
口二氧化碳分压差值的对数平均数,单位: mm Hg ; SA→IVOX装置进行
气体交换的膜的面积,单位: m2; CO2: CO2排除的速率; bi :血液入口;
bo :血液出口;gi :气体入口;go :气体出口;Qg : IVOX装置的平均气流(3 000
mlPmin);Qb :血流; KCO2mix→加入血液混合技术的二氧化碳排除系数
Zwischenberger等发现IVOX排除CO2能力与动脉PaCO2水
平的作用系数是1:1 ,而预测二者呈线性相关,当PaCO2从25 mm
Hg升至95 mm Hg时,IVOX排除CO2能力也从30 mlPmin升至95
mlPmin(Y= 0. 87X + 8. 99 ;r2= 0. 80).随着呼吸衰竭病情的进展,
血PaCO2进行性增高,而IVOX排除的CO2也随即增多,这为进
行容许性高二氧化碳血症机械通气提供了保证.有意识逐渐
增加血PaCO2水平,经IVOX膜的CO2压力梯度也随之增大,
CO2排除也随即增多;高二氧化碳血症,充足的血流,促进血液
混合技术会有助于CO2的排除,使排除能力增加80 %以上[ 9 ,10 ].
213 降低机械通气的并发症 机械通气作为治疗呼吸衰竭的
最有效手段之一,目前在临床已广泛应用,并取得了令人瞩目
的疗效;但由于呼吸机常规采用的正压通气模式,与人体的呼
吸生理机能相背,长期应用必然产生机械通气相关并发症,如
气压伤,容积伤等,近年来相关报道也明显增多,成为限制机械
通气应用的难题.有作者[ 11 ]报道对ARDS机械通气患者应用
IVOX治疗, FiO2由71 %降至57 % , PaO2PFiO2之比由79升至
112 ,吸气峰压由45 cm H2O降至38 cm H2O ,患者单位时间呼出
气二氧化碳排出量也明显下降.美国FDA组织的一项研究中
共有160例患者,包括肺部感染,创伤,脓毒血症,ARDS等,所有
患者经右股静脉或右侧颈静脉植入IVOX , IVOX对O2和CO2的
交换能力为40～70 mlPmin ,应用IVOX后绝大多数患者血气指
标立刻明显改善,大多数患者FiO2,PEEP,Pmean,Ppeak,Vmin等
参数明显下降,病死率也有降低.Zwischenberger等[ 2 ,3 ]报道,当
血流从1. 0 LPmin增至3. 0 LPmin时, IVOX装置CO2排除能力从
17 mlPmin增至42 mlPmin ,其排除CO2能力与动脉PCO2水平的
作用系数是1:1 ,该研究证明,当PaCO2从46 mm Hg升至90 mm
Hg , IVOX排除CO2的能力从41 mlPmin升至81 mlPmin ,作者认为
高二氧化碳血症会使IVOX排除CO2能力增强.从以上结果可
以看出, IVOX可以明显降低机械通气的呼吸力学指标,从而降
低相关并发症的发生,并可降低吸入氧浓度,高二氧化碳排出,
为临床采用新的通气技术,挽救患者生命,降低机械通气副作
用提供了依据.
3 目前存在的问题
虽然IVOX应用临床已有10年,并取得了良好的疗效,但
目前是否能将IVOX作为治疗急重症呼吸衰竭的常规治疗方法
之一仍有疑问:(1)IVOX进行气体交换只是肺进行气体交换的
补充,如能通过有效解决肺内通气P血流比例失调而增加氧合,
其效果方是最显著的;(2)由于腔静脉直径和长度有限,限制了
IVOX装置从增加膜交换面积方面的发展,装置的增大,势必影
响腔静脉压,增加血管阻力,导致血流方向的变化,必然也对流
经IVOX的血流产生影响,且容易产生通气P血流比例不均;(3)
IVOX二氧化碳排除的作用优于氧合的作用,在临床应用中应注
意这一现象[ 12 ,13 ].
4 临床应用适应证和相对禁忌证
411 适应证 (1)以高二氧化碳血症为主要表现的呼吸衰竭患
者,如反复发作的重症支气管哮喘,合并有机械通气并发症的
呼吸衰竭患者;(2)同时合并有低氧血症和高二氧化碳血症的
急性呼吸衰竭患者;(3)应用机械通气治疗后出现机械通气相
关并发症如气压伤,容积伤的呼吸衰竭患者;(4)作为常规机械
通气的辅助治疗.
为增加可操作性,以下指标可以作为应用IVOX的选择标
准(High报道):(1)肺内分流在25 %～35 % ;(2)所需PEEP > 15
cm H2O ,FiO2> 0. 80 ;(3)血培养结果阴性> 48 h ;(4)股静脉管径
> 12 mm或下腔静脉管径> 12 mm.
412 不宜应用IVOX治疗的患者 (1)仅有单纯低氧血症的呼
吸衰竭患者;(2)近期手术或创伤有出血倾向的呼吸衰竭患者;
(3)革兰阳性细菌感染所致脓毒血症,败血症患者;(4)低心输出
量,多脏器功能衰竭进展期;(5)不可逆的肺部疾病.
5 IVOX的研究进展
虽然IVOX在实验和临床应用取得了令人鼓舞的成绩,但
也暴露出种种不足,需要不断进行.Zwischenberger等设计一由
多孔柱型纤维组成的IVOX装置,靠气体可通透性膜将气体与
血流分开,纤维周围被血流环绕,彼此之间不互相联系,血液在
流动的同时进行气体交换,实验证明气流与血流反方向流动则
CO2排除效果更好,更高的气流会促进CO2的排除,而增加血流
和气流驱动在一定程度上会促进CO2排除;为进一步改进
IVOX ,Zwischenberger等设计了新一代的IVOXⅡa和IVOXⅡb(参
数见表2),这些新装置包括增加纤维数,减少纤维长度,减少纤
维直径,增加纤维卷曲程度以促进气体交换.
表2 不同IVOX装置的特点
IVOXIVOXⅡaIVOXⅡb
表面面积(m2)0. 210. 230. 26
纤维数58914001400
纤维长度(cm)3831. 535
纤维卷曲大小(mm)4. 764. 763. 17
纤维内径(μm)200120120
纤维外径(μm)246167167
通过实验研究发现,氧交换能力与传统IVOX比较无显著
性改善,但CO2排除能力明显增强,传统IVOX CO2排除能力与
PaCO2相比系数是1:1 , IVOXⅡa是1. 63±0. 02 , IVOXⅡb是1.
81±0. 03 ,表明CO2排除能力提高60 %～80 %.作者认为:氧交
换能力无明显提高的原因是与CO2比较其依赖于血流灌注能
力而较少依赖交换面积大小.虽然新型IVOX在表面积上增加
不多,但由于增加了卷曲纤维的数目,使得气体交换能力显著
增强,但也增加了装置体内植入的难度和纤维破损的可能性.
Federspiel等指出IVOX进行气体交换的最大阻力在于血流的状
态,而提高血液混合程度会显著增加IVOX的气体交换能力.
其原理是促进血液混合会减少界面阻力从而增加气体交换;他
们设计一种静脉内膜氧合器(intravenous membrane oxygenator ;
IMO),该装置有以下特点:(1)纤维层中心有一跳动的球状物;
(2)编织的纤维层包绕球体.这一设计使进行气体交换的纤维
能按要求有序排列,并在球体跳动的引导下进行运动,使所有
的纤维能充分地与未氧合的血液接触,从而增加气体交换能
力;实验结果表明氧气交换能力增加25 %～49 % ,CO2排除能力
增加35 % ;作者运用面积为0. 085 m2的IMO在动物模型体内实
验发现,氧交换能力为336 ml min- 1 m- 2,CO2排除能力为402
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ml min- 1 m- 2[ 12 ,13 ].IVOX另一需要不断改进的部位是进行气
体交换的纤维膜, Kawakami等[ 14 ]研究认为超薄(60 nm)的氟化
多亚酰胺(fluorinated polyimide)涂膜有助于促进IVOX的气体交
换; Salley等[ 14 ,15 ]报道用生物活性涂膜如将碳脱水酶固定在气
体交换膜上则有助于CO2排泌.
从现有研究来看,最佳(BEST)的IVOX设计还需人们不断
探索,采用容许性高二氧化碳血症方式,促进血液混合,新的气
体交换膜是目前IVOX治疗急性呼吸衰竭有效方法,可使CO2
排除能力提高80 %以上,配合机械通气治疗,可以挽救重症患
者的生命,大大减少机械通气的并发症,减少肺损伤.
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青光眼视神经保护研究进展
王悦 胡岚君 李学勤
作者单位: 300120 天津市第二中心医院眼科
青光眼是一种主要的致盲眼病,导致视功能损害的病理基
础是视网膜神经节细胞(RGC)进行性死亡和视神经纤维丢失.
青光眼视网膜神经节细胞死亡的机制是复杂的.可能的原因
有:机械性损伤,视网膜缺血兴奋性毒素—刺激性谷氨酸的释
放,神经营养因子的剥夺,一氧化氮,内皮素,炎症直接影响线
粒体导致神经节细胞的死亡[ 1 ].随着对青光眼发病机制的深
入认识,以降眼压为主的治疗模式正在发生变化,视网膜神经
节细胞的保护越来越受到重视,现对其治疗进展作一综述.
1 降低眼内压
治疗青光眼的方法主要是在降低眼压的基础上进行.主
要采用药物及手术方法.药物降眼压机制是通过减少房水生
成或增加房水排出或两者兼有.除传统的药物外当前不断有
新的药物出现,主要有四大类新的药物:肾上腺素能受体阻滞
剂如噻吗心胺,倍他心胺,贝特舒,长替洛尔,美开朗及贝他根
等;α2肾上腺素能兴奋剂如brimonidine ;前列腺素类似物如la2
tanoprost ;局部用碳酸酐酶抑制剂如dorzolamide,brinzolamide.许
多药物不仅降低眼内压而且可以增加视网膜的血液循环,具有
明显的视神经保护作用,如贝特舒.
2 谷氨酸受体拮抗剂
谷氨酸是中枢神经系统中主要的兴奋性神经递质.在缺
血缺氧条件下,神经元释放谷氨酸增多,高浓度谷氨酸过度刺
激其对应受体,通过渗透性损伤,钙离子内流引起的细胞迟发
性损伤,自由基毒性损害及酸中毒等因素相互作用,导致视网
膜神经节细胞最终死亡.针对这些损害作用进行大量防护性
研究,抗谷氨酸毒性作用位点可能是[ 2 ]:⑴维持视网膜能量供
给:常用药物有氟吡汀(flupirtine),能够提高视网膜ATP水平.
腺苷是内源性保护剂的一种.⑵减少谷氨酸的释放.⑶降低
突触间隙谷氨酸的浓度.⑷阻断NMDA受体:许多研究发现
NMDA受体在神经节细胞兴奋毒性中起主要作用[ 3 ,4 ].常用的
拮抗剂有氟吡汀,MK2801,美金刚(memantine),其中氟吡汀是一
种有效NMDA受体阻滞剂,它可延缓神经元凋亡,可望用于治
疗青光眼[ 5 - 7 ].另外,倍他心胺(betaxolol)能拮抗NMDA诱导的
乳酸脱氢酶的释放KA(红藻氨酸)诱导的钙离子内流,显示出
有神经保护作用.⑸阻断AMPAPKA受体.⑹阻断电压依赖性
Ca2 +通道.⑺增强细胞内谷氨酸代谢.研究发现,兴奋性谷氨
酸释放增加的同时也会出现抑制性氨基酸升高.γ2氨基丁酸是
中枢神经系统内主要的抑制性神经递质,能与主要的兴奋性递
质谷氨酸抗衡,刺激γ2氨基酸受体而平衡兴奋毒性[ 8 ].
3 一氧化氮(NO)合成酶(NOS)抑制剂
NO在NOS的作用下由L2精氨酸产生,具有很强的神经毒
性.其弥散到突触间隙的NO ,还能刺激谷氨酸盐的释放.NOS
抑制剂能保护缺血和兴奋性毒性介导的神经元损伤[ 9 ].其抑
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