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心源性肺水肿的病理生理

一、引言

心源性肺水肿是一种常见且可能致命的急性呼吸窘迫病因。心源性肺水肿往往起因于急性失代偿性心力衰竭(ADHF)。其临床表现的特征为:心脏充盈压急剧升高,导致液体迅速积聚于肺间质和/或肺泡腔,进而引发呼吸困难。

ADHF最常由左心室收缩或舒张功能障碍导致,可合并或不合并其他心脏病变,如冠状动脉病变或瓣膜异常。但即使没有心脏病,多种病况或事件也可引起心源性肺水肿,包括原发性液体过剩(如由输血所致)、重度高血压、肾动脉狭窄和严重肾病。

非心源性肺水肿是一种明确的临床综合征,与肺毛细血管楔压未升高情况下的肺泡腔弥漫性充盈有关。通过针对性的病史采集、体格检查、超声心动图、实验室检查以及直接测量某些患者的肺毛细血管楔压,可以鉴别心源性肺水肿与非心源性肺水肿和急性呼吸窘迫的其他病因。

“速发型”肺水肿是指病情变化特别剧烈的心源性肺泡性肺水肿。“速发型”肺水肿的基础病理生理机制、触发病因和初步处理策略与不太严重的ADHF相似,但必须更迫切地实施初步治疗并寻查诱因。“速发型”肺水肿常与某些情况下的左心充盈压骤升有关,这些情况包括高血压急症、急性缺血、新发快速性心律失常或阻塞性瓣膜病。除了心源性肺水肿的标准治疗,联用静脉和动脉血管扩张剂也能有效治疗“速发型”肺水肿。

本文将总结常规的心源性肺水肿病理生理学及病因。

二、病理生理学

心源性肺水肿的特征为漏入肺间质和肺泡腔的液体量增加,这些液体中蛋白含量较低。主要病因是左心室充盈压和左心房压力快速急剧增加。

1.液体漏出

肺静脉压及左心房压增加可致肺毛细血管压升高,继而引起液体漏出。这种情况见于肺毛细血管内皮层和上皮层的通透性及完整性无原发性改变时。净结果是蛋白含量较低的液体跨过肺毛细血管内皮进入肺间质和肺泡腔,从而造成肺弥散量下降、缺氧及呼吸急促。

2.Starling定律

与其他微循环一样,肺间质与肺血管床之间的液体平衡也由Starling定律决定,该定律能预测跨膜液体的净流量。其表达为以下公式:

Net filtration=Kfx (Δhydrostatic pressure-Δoncotic pressure)= Kfx[(Pc-Pi) -σ (∏c-∏i)]


注:Kf代表滤过系数=Lp×S;Lp代表水通透率;S代表液体转移的有效表面积;Pc和Pi分别代表毛细血管和间质的液体静水压;∏c和∏i分别代表毛细血管和间质液体的胶体渗透压,间质胶体渗透压主要来源于滤过的血浆蛋白,其次来源于间质内的蛋白聚糖;σ代表蛋白跨毛细血管壁的反射系数(其范围为0-1,完全可透时为0,完全不透时为1)。

正常微血管会有少量低蛋白液体持续滤过。心源性肺水肿时,经毛细血管滤过的液体增加通常归因于肺毛细血管压力升高,但毛细血管壁的通透性也可能受到影响。

代偿机制,尤其是肾素-血管紧张素系统和交感神经系统的激活,可致心动过速和全身血管阻力(SVR)增加,此时这两种表现可能有害:

心动过速会缩短舒张期,损害左心室充盈能力;SVR升高伴或不伴左心室腔增大会增加左心室后负荷(室壁压力),继而增加心肌需氧量。

这些改变可致左心室舒张末压进一步升高及肺水肿进一步形成。如果肺水肿引起缺氧,心肌功能可能进一步恶化。

3.肺毛细血管应力衰竭

尽管心源性肺水肿的原因通常是肺毛细血管压力升高所致低蛋白液体漏出,但实验性研究表明,肺毛细血管压剧烈升高可致肺毛细血管壁通透性增加,最终造成毛细血管内皮和/或肺泡上皮层的气-血屏障发生应力衰竭。肺毛细血管应力衰竭表现为高渗透性水肿和/或肺泡出血。在肺毛细血管压力突然剧烈增加的速发型肺水肿患者中,部分患者可能出现肺毛细血管应力衰竭。

4.淋巴管的作用

肺毛细血管压力上升至某一程度时,肺内液体积聚速率与淋巴管清除多余液体的功能性容量相关,该容量在不同患者中有差异,且随疾病持续时间而异。随着肺毛细血管压力急剧升高,肺淋巴管不能迅速增加液体清除速率,因此在肺毛细血管压力低至18mmHg时发生肺水肿。不同的是,慢性心力衰竭患者的肺毛细血管楔压持续升高,淋巴管容量已经增加,仅在肺毛细血管压力达到明显更高值时才会发生肺水肿。

三、易感状况

有助于分析心源性肺水肿病因的方法是,鉴别易发肺水肿的慢性心脏病与促发肺水肿的其他诱因。

容易诱发心力衰竭的慢性疾病详见其他专题。为了方便讨论,本文简要总结一些导致心力衰竭和心源性肺水肿的较常见情况,如左心室收缩和舒张功能障碍。

1.收缩功能障碍

左心室收缩能力下降可致心输出量下降,这是最常引起心源性肺水肿的易感状况。左心室收缩功能障碍本身有很多病因,包括冠状动脉性心脏病、高血压、心脏瓣膜病、特发性扩张型心肌病、毒素如蒽环类药物、代谢紊乱如甲状腺功能减退症、病毒性心肌炎,如柯萨奇B组病毒感染或埃可病毒感染。

收缩功能障碍所致前向血流减少能够导致肾素-血管紧张素-醛固酮系统和交感神经系统激活。这些调节所引发的代偿性肾性钠水潴留最终会造成肺水肿。

2.舒张功能障碍

舒张功能障碍是指心室僵硬度增加(顺应性下降)以及松弛异常(阻碍舒张期心室充盈)。舒张功能障碍可由慢性疾病诱发,如任何病因所致左心室肥厚或者肥厚型和限制型心肌病,也可由缺血和急性高血压危象紧急诱发。舒张功能障碍的净效应是,在任何特定舒张末期容量下舒张末期压力均增加。

除了舒张末期压力增高,其他可能促进舒张功能障碍患者发生肺水肿的因素还包括:同时存在收缩功能障碍、舒张期冠状动脉血流量下降导致心内膜下心肌缺血,以及心动过速(如房颤伴快速心室反应)。

在射血分数正常的患者中,并非所有心源性肺水肿都主要归因于左心室舒张功能本身异常。其他病因还包括容量超负荷(如在肾衰竭时)和后负荷增加(如在高血压危象时)。

3.左心室流出道梗阻

左心室流出道梗阻的原因包括危重主动脉瓣狭窄(包括瓣上狭窄和瓣下狭窄)、肥厚型心肌病和/或重度体循环高血压。慢性左心室流出道梗阻与左心室壁肥厚有关,后者可致舒张功能障碍,并逐渐引起收缩功能障碍。

4.二尖瓣狭窄

二尖瓣狭窄通常由风湿性心脏病引起。目前该病在美国少见,但在第三世界国家仍是主要的心脏疾病。心房流出道慢性梗阻可致左心房压力升高。二尖瓣环钙化是症状性二尖瓣狭窄的罕见病因。

该病通常进展缓慢,使得机体可以逐渐适应压力增加,轻至中度狭窄者常无症状。但存在引起心率增加和舒张期充盈时间缩短的情况时,如运动时或心率控制不佳的房颤时,就会导致左心房压力急剧增加,继而造成肺水肿。

5.肾血管性高血压

肾血管疾病,尤其是肾动脉狭窄所致慢性高血压,通常与肺水肿的易感状况及其诱因有关。肾血管疾病患者可能易发肺水肿,其原因包括慢性高血压和继发性舒张功能障碍,还包括由肾素-血管紧张素系统激活及相关肾功能障碍继发的过度水钠潴留,这会导致充盈压慢性增高]。

Pickering等人首次报道了肺水肿复发与肾血管性高血压之间的关联,在55例肾血管性高血压合并氮质血症的患者中有13例发生肺水肿。与单侧肾动脉狭窄者相比,速发型肺水肿似乎更常见于双侧狭窄者(如有文献报道为41% vs 12%)。双侧肾动脉狭窄合并“速发型”肺水肿时,称为Pickering综合征。很少有数据探讨血运重建对Pickering综合征的疗效。

四、诱因

如果既已存在舒张或收缩功能障碍,其他疾病或生理情况可能会诱发血流动力学失代偿并促发肺水肿。

“速发型”肺水肿是指病情变化尤为剧烈的ADHF,该病由左室舒张压急剧增高引起,表现为液体在肺间质和肺泡腔快速积聚。

速发型肺水肿可能见于下列患者:心肌缺血(伴或不伴心肌梗死)、急性重度二尖瓣关闭不全、高血压危象、急性主动脉瓣关闭不全和应激性心肌病(章鱼壶心肌病)。

双侧肾动脉狭窄是“速发型肺水肿”的危险因素。

1.高血压危象

心源性肺水肿患者通常表现为体循环高血压,且高血压可能很严重。许多此类患者的左心室射血分数保留(正常或接近正常)。后负荷过度或后负荷过度加液体过剩可能诱发此类患者失代偿。

2.心肌缺血/梗死

ADHF患者常有冠状动脉病变,但不一定有急性冠脉综合征。重度心肌缺血急性发作可致收缩和舒张功能突然下降,继而引起心输出量下降、充盈压升高并发生肺水肿。

收缩功能障碍时,前向射血减少,导致舒张期容积和舒张期压力增加。舒张功能障碍时,心肌僵硬度增加致使在任何特定舒张期容积下的舒张压均升高。即使短暂性缺血也能加重既已存在的舒张功能障碍,这常见于冠状动脉病变患者。

心肌缺血还可能诱发急性瓣膜病变,尤其是二尖瓣关闭不全。

3.急性主动脉瓣关闭不全

突发急性主动脉瓣关闭不全可致心充盈压迅速升高,这是因为反流的血液使舒张末期容积迅速增加,而左心室无法快速适应这一变化。急性瓣膜功能障碍见于心内膜炎、主动脉根部夹层、人工瓣膜和手术操作相关并发症,以及自发性/创伤性主动脉瓣叶破裂。

4.急性二尖瓣关闭不全

成人单纯性、急性重度二尖瓣关闭不全的最常见病因是腱索断裂,伴或不伴相关的黏液瘤性疾病。急性二尖瓣关闭不全的其他病因包括:心肌缺血/梗死,导致乳头肌断裂或乳头肌移位(旧称乳头肌功能障碍);心内膜炎,导致腱索断裂;以及人工瓣膜功能障碍。

无慢性二尖瓣关闭不全的患者常见左心房顺应性较差。反流血液进入顺应性差的左心房后,致使压力增加并传导至肺循环。

在缺血性心脏病和左心室收缩功能障碍的患者中,有时会发生不明原因的急性肺水肿。部分此类患者存在二尖瓣关闭不全,其在休息时可能轻微,但在运动时明显恶化,经常导致呼吸困难而需要停止运动[20]。这种改变可发生于没有明显缺血时。

5.急性左心房流出道梗阻

左心房至左心室的流出道急性梗阻可致肺部压力增加。这种情况虽然少见,但可诱发肺水肿。急性左心房流出道梗阻的原因包括:左心房肿瘤,如黏液瘤、人工瓣膜血栓形成。

慢性左心房流出障碍时(如二尖瓣狭窄或三房心),若心率增加导致左心室充盈时间缩短,常会诱发肺水肿。血管内容量增加也可诱发肺水肿,如妊娠时或盐摄入量增加时可发生该病。

6.容量超负荷

左心室容量超负荷可由增加血管内容量的任何原因引起,如原发性钠潴留,也可由室间隔破裂或主动脉瓣关闭不全引起。急性室间隔破裂是急性心肌梗死(无论是前壁梗死还是下壁梗死)的并发症,破裂发生于梗死后5-7日内。

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