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多发伤患者的病理生理

 医贰叁Doc 2022-07-18 发布于湖南

昆明医科大学第一附属医院 单可记翻译

重症行者翻译组

摘要

多发伤后的病理生理表现为一个复杂的相互作用的网络。虽然长期以来人们认为由灌注不足的直接和间接影响与血管内皮通透性改变之间的关系最为密切,但现已发现对创伤的先天免疫反应在改变器官反应方面是同等的重要。最近的多中心研究提出了“遗传风暴”理论,根据这一理论,某些中性粒细胞的变化在创伤时被激活。然而,直接器官损伤或病原体(损伤相关分子模式-病原体相关分子模式,DAMPs- PAMPs)激活某些分子可诱发“二次打击(Asecondhit)”现象。四个病理循环(休克、凝血障碍、低体温和软组织损伤)之间的相互作用以及凝血和炎症之间的相互作用也被认为是导致患者病情复杂化的重要因素。同样,过度的手术治疗以及与之相关的软组织损伤和术中失血也会导致患者病情的继发性恶化。因此,对于某些手术的适应症进行分期手术是一种重要的选择,可以对大型骨折实施“安全的决定性手术”策略。本综述详细总结了所有这些情况。

介绍

多发伤是一种复杂的疾病,并且仍然是一个持续的健康问题,尤其是在年轻人群中。随着创伤系统和预防措施的实施,以及我们对病理生理学认识的提高,这些患者的急性期死亡率在世界范围内皆有所下降,尤其在发达国家。然而,最近的报告显示,在军事和民用环境中,与不可控制的出血相关性死亡可占所有多发伤患者的25%,而潜在可预防性死亡高达40–80%

在过去的几十年里,人们使用损伤严重程度评分(ISS)≥16分作为截止值来描述严重损伤,因为ISS≥16分意味着预期死亡率超过20%。随着创伤系统和其他先进护理的引入,死亡率大幅下降,通常在10-13%左右。这些因素和其他因素导致了一种新的、以证据为基础的多发伤定义的发展,这种定义侧重于决定死亡率的多种因素。它包括五个病理条件和辅助参数(表1)。迄今为止,两个独立的研究小组证实了其对已发表的研究进行客观比较的可用性,以及与其他多发伤定义相比较,其观察者之间的可靠性还相当不错。

1.多发伤的循证定义

简明创伤评分(AIS>2分,且至少符合以下变量之一者

  • 低血压(SBP < 90 mm Hg

  • 意识水平(GCS评分< 8

  • 酸中毒(碱缺失 > = 6.0

  • 凝血病(INR 1.4 PTT > 40 s

  • 年龄(> 70岁)

另外,创伤后死亡的时间和原因已经改变,尤其是晚期死亡。在过去几十年中,晚期创伤死亡率有所下降,但其主要原因仍然是多器官功能衰竭(MOF)和急性肺衰竭/急性呼吸窘迫综合征(ALI/ARDS)。有关器官衰竭的程度和最近的时间趋势,世界各地的报告各不相同,但都赞同器官衰竭对严重创伤患者仍然是费时费力、导致病态,甚至是致命的。相比之下,院前和创伤后早期(<48h)死亡率变化不大,大出血和颅脑创伤仍然是患者急性期死亡的主要原因。自20世纪90年代以来,当出血问题导致超过三分之一的创伤患者死亡时,在美国创伤救治的进展是很微小的,因为在当前出血依然占创伤死亡的20-34%。虽然美国城市创伤中心观察到在实施出血控制的一揽子护理工程以后,出血导致的死亡有所减少(从36%降至25%),但出血导致的潜在可预防性死亡却依然很常见(48vs43%)。随机对照试验(RCT)和观察性研究不等地显示,出血性死亡发生在伤后24小时内,绝大多数发生在伤后的3-6小时内。尤其颅脑创伤是伤后6-24小时内的主要死亡原因,多器官功能衰竭(MOF)在受伤第一周之后占主导地位。在主要代表发展中国家的CRASH-2试验中,34%的死亡归因于出血,并且50%发生在伤后10小时内。在对最近三项集中于损伤后出血控制的RCT分析中,采用了相对相似的人群、方法和医疗资源,大多数出血性死亡发生在伤后的前6小时。在这些RCT中,伤后3-6小时的所有死亡原因中有一半是由于出血。对这些死亡的潜在原因的分析有助于我们理解可存活创伤与不可治疗的创伤。也就是说,发现在受伤后的第一周内出现了更均匀的分布,头部和胸部创伤仍然占主要地位。

严重创伤的影响与急性失血和因此导致的灌注不足、激活免疫系统的软组织和损伤、引发炎症反应的凝血以及皮肤保护的丧失有关,尤其存在开放性伤口的情况下。与此最相关的效应被称为“致死三联征(出血、酸中毒、凝血功能障碍)”,最早由Denver所描述。因此,一些权威人士认为,在未来,生化靶向复苏策略将与创伤密切相关。

在一定的损伤模式下,细胞和体液水平上的多种防御机制被激活,并可导致炎症级联反应的特定变化。由NIH资助的Gluegrant项目强调了最初的创伤对全身炎症变化的重要性,这些炎症变化可能决定与后来并发症相关的反应。这些继发性变化又改变了中性粒细胞和其他免疫活性细胞在已经发生了的继发性并发症中的反应(图1)。虽然某些方面可能是预先确定的,即通过先前存在的基础疾病和合并症或基因(易感性)状况,但许多方面可以通过药物治疗来干预,如迅速控制出血、快速逆转休克和恢复凝血稳态。本文试图总结目前在这个困难的患者群体的知识。

图片  

创伤后病程的定义和术语

初始刺激

细胞/亚细胞水平

严重创伤后早期,很多不同的通路以平行的方式被激活。有意思的是,如果总的组织损伤和失血足够严重的话,其中的一些通路会被触发,而与损伤的类型无关,比如无论是开放性损伤还是闭合性损伤,或者无论是钝性损伤还是穿透性损伤。此时这些被激活的分子危险信号可被液相炎性通路所感知,该通路包含参与所谓的“第一道防线”的蛋白质或脂质。这些因素可以是与宿主相关的(“自我诱导的”),也可以是由外部因素诱导的(“非自我诱导的”)。它们可以触发导致影响全身和器官功能障碍的途径。目前,已经重点区分了外部(病原体)诱导途径和自身诱导途径,并总结如下。

损伤相关分子模式(Damageassociated molecular patternsDAMPs

自身诱导的DAMPs已被证明来源于宿主的反应。这些因素是由炎症系统的变化引起的,炎症系统的变化可以是过度的宿主炎症反应或低度的宿主炎症反应。

病原体相关分子模式(Pathogenassociated molecular patternsPAMPs

图片外部(“非自身”)的因素能够引起已知的激活,从而诱导出一系列的分子,即病原体相关分子模式(PAMPs)(图2)。这些诱发因素可来源于开放性伤口、感染区域或释放的内毒素,比如,在目前已知的肠缺血再灌注损伤中会发生此种情况。有趣的是DAMPsPAMPs都可以激活类似的炎症级联反应。

全身反应-早期

全身炎症反应综合症(SystemicInflammatory Response SyndromeSIRS

全身炎症反应综合征(SIRS)代表了各种可能的刺激因素(如创伤、烧伤和感染)后的早期反应。该反应的标志是内皮细胞的渗漏,可能始于身体的某个区域——通常首先以肺部最为明显,但也可能累及多个器官。

重要的是要认识到,先天免疫反应的目的是身体对有害的应激因素的过度防御反应,旨在局限和消除内源性或外源性的损伤来源。但过于强烈的刺激会引起全身的反应,即SIRS。它包括急性期反应物质的释放,这些反应物质是在下文所讲的炎症反应和内皮功能障碍的直接介质。因此,SIRS可以单独由创伤所引起,并可代表创伤早期的并发症。由SIRS导致的失控的细胞因子风暴以及随后的炎症级联反应可导致可逆或不可逆的终末器官功能障碍。如果SIRS与细菌等感染源一起出现,则称之为脓毒症(见下文)。当通过补充血管内容量,但脓毒症的血液动力学仍不稳定者被称为脓毒性休克。

全身反应–晚期

多器官衰竭(MOF)和多器官功能障碍综合征(MODS。多器官功能障碍综合征(MODS/MOF),也指体外因素诱导的多器官损伤,其特征在于感染期间或休克或创伤后两个或两个以上的器官功能障碍。MODS的病理发生机制是多因素的,涉及全身炎症和包括细胞死亡在内的细胞应激反应;脓毒症被定义为感染且因感染导致MODS/MOF。它被定义为多种体内器官需要医疗支持措施才能维持其功能,如机械通气、透析、其他的病原体清除机制或凝血系统的支持。这个术语是在确定更精确的脓毒症状态之前使用的。虽然人们很久以前就知道创伤患者即使在没有直接肠道损伤的情况下也会发生肠道通透性的改变,但也有人认为这种综合征可能在没有细菌刺激的情况下发生。

脓毒症

在其他方面健康和年轻的创伤患者中,脓毒症的发展通常发生在疾病的晚期,并且经常与MOF相关。该定义经历了几次变化。最后的提炼已经由第三届国“际拯救脓毒症运动(theSurviving Sepsis CampaignSSC。译者注:即Sepsis3.0)”会议发表。根据这一定义,脓毒症是由宿主对感染的反应失调引起的危及生命的器官功能障碍。为了量化,器官功能障碍可用序贯性[脓毒症相关的]器官衰竭评估(Sequential[Sepsis-related] Organ Failure Assess- mentSOFA)评分为2分或>2分来表示,这与大于10%的住院死亡率相关。作者还定义了一种急性的脓毒症形式,称为脓毒性休克,脓毒性休克是脓毒症的一个子集,在脓毒性休克中存在非常严重的循环异常、细胞异常和代谢异常。与单独的脓毒症相比,脓毒性休克与更高的死亡风险相关。

对于脓毒性休克的诊断,在没有低血容量的情况下,需要血管加压药的治疗以维持平均动脉压为65mmHg或更高,血乳酸水平大于2mmol/L >18 mg/dL)。

灌注不足的影响

内皮功能障碍的总体影响

内皮的损伤代表早期创伤后变化的标志之一,并可被视为早期过度炎症的终点。其影响遍及全身,并引起不同程度的变化。最常见的表现是液体进入组织间隙,这有几个方面的含义。尽管内皮的通透性的改变会影响所有器官(表1IIIII),但主要发生在肺和肠的变化与晚期的并发症有关,这两个变化将在下文分别进行讨论。

在临床上,这些患者需要更大量的液体输注,通常需要使用血管加压药以维持足够的全身灌注。同时,尿量减少,但并没有心脏功能不全或其他原因引起的肾衰竭的迹象。通常,血小板的生成减少或分布异常,导致血小板计数下降。这种临床上因进入“第三间隙”而导致的显著容量丢失如图1所示,该图并总结了内皮损伤、容量转移以及造成的临床后果。

在毛细血管水平上,渗出的血管外液阻碍了氧的运输,从而减少了局部细胞的营养。这种效应可发生在身体的所有器官,并可影响伤口愈合和导致皮肤破损。在死亡患者中,临床和尸检的研究表明,这些患者具有持续的正I/O比(译者注:液体入量>出量,即液体正平衡,positiveinput/outputratio)。虽然在幸存者中,毛细血管渗漏通常在创伤后的第一天至一周内得到控制,但死亡患者却永远无法恢复其内皮完整性水平,这种情况发生在头部创伤的早期死亡、与ARDS相关的继发性死亡,以及晚期病例的MOF死亡。尸检研究显示,这种渗漏可发生于所有器官,如表2和表3所示。

2.局部通透性变化、机制及其与病理途径的相互作用

器官

具体特征

4个病理循环的相互作用

机制

免疫活性的

神经内分泌轴

最大的内脏毛细血管床,中性粒细胞、巨噬细胞得到了充分研究

渗漏的物质向非损伤组织转移

免疫活性缺血再灌注损伤/病理性渗漏

PAMP激活,内毒素诱导

激活网状内皮系统/清除病原体

促进多器官衰竭的发生

四肢

缺血再灌注损伤,局部组织腐烂

缺血再灌注损伤

肾衰竭

不清楚

肾衰竭后的继发性损害

继发性渗漏损伤

不清楚

-

继发性渗漏损伤

不清楚

-

3.与死亡时间相关的验尸结果(未检查其他器官或四肢)(译者注:原始文献中分ABC3组)

水肿

头部创伤、DIC

+ +

-

+

-

ARDSMOF 24小时-7

+ + +

+

+

-

MOF,脓毒症> 7

+ +

-

+

-

细胞坏死





头部创伤、DIC

+

+

+

+

ARDSMOF 24小时-7

+ +

+

+ +

+ +

MOF,脓毒症> 7

+

+ +

+ +

+ +

休克相关的变化





头部创伤、DIC

+

+


+

ARDSMOF 24小时-7

+

+


+

MOF,脓毒症> 7

+

+ +


+

在四肢中,血管内皮的损伤可能会导致局部液体的进一步外渗,因此可能加重由直接创伤冲击引起的软组织损伤。据报道,血管内皮钙粘蛋白也会发挥作用。该分子的影响之一是增加全身组织肿胀的风险。在临床上,很难区分是由外伤的直接冲击引起的还是由继发性炎症反应导致的内皮损伤和组织肿胀。因此,会在大型动物模型中对这些变化中的大部分进行观察与检测。

内皮通透性变化和免疫变化之间的密切关系非常重要,在损伤后最初的几个小时内,多种免疫系统激活的特征和免疫抑制的特征均已得到确认。全身性炎症反应的这两个方面之间的平衡至关重要,它们的作用是使机体在分子水平上的伤害反应最小化和起到促进伤口愈合的组织修复机制。作为这些机制之一,人们发现巨噬细胞从促炎性M1表型重新编码为抗炎性M2表型。在细胞水平上,粘附分子的表达增加,并且已知是由创伤产生的DAMPs(例如线粒体DNA)诱导的。这种效应增加了内皮损伤,因为粘附分子的内皮表达促进了白细胞的粘附。

与器官功能障碍相关的通透性改变:肺和肠

由于肺内含有人体中最大的内皮网络(足球场大小),进入“第三间隙”的容量损失尤其相关,并且经常被解释为肺在创伤后的器官功能障碍(急性肺损伤、急性肺损伤和成人呼吸窘迫综合征)中的关键作用(译者注:此处的ARDS原文使用的就是adult,可能作者就是想强调ARDS过去的研究发现,而并非笔误)。而且它还经常被当作全身炎症变化的例子。此外,它对进入“第三间隙”的容量损失的影响是很大的,并减少了氧气从肺泡到毛细血管的运输,导致ALIARDS的迹象。更高的气道压力和对呼吸机设置的改变可能会导致继发性肺损伤(图2)。

肺内含有大量的静止的和循环的免疫细胞。因此,肺代表一种免疫活性器官。尤其是,肺泡巨噬细胞在创伤后充当协调免疫反应的媒介。肺巨噬细胞可以是静止的,也可以通过迁移进入肺泡内。业已证明驻留的巨噬细胞具有广泛的分化潜能。在肺损伤和挫伤后驻留和募集的巨噬细胞在引发和维持肺部炎症中的作用已得到令人信服的证明,并将在下文中更详细地阐述。正如对四肢内皮变化的讨论,动物研究可用于阐明某些影响。比如,股骨内的器械可引起肺部炎症内皮反应的激活。

另外,肺的内皮网络对来自相邻肠道渗漏的内容物(细菌、内毒素)及其微血管通透性变化的结果起着过滤器的作用。多项研究表明,在骨科创伤的背景下,长骨骨折后的脂肪栓塞可导致肺内骨髓内容物的累积。在肺部脉管系统内,目前已知的会有几种情况。最初,可能会出现完全堵塞,从而导致局部流量和相关的肺动脉压急剧上升。由于存在肺内分流,这种效应可能会迅速改善与肺动脉压正常化相关的循环效应。如图12所示。

人们很久以前就已经知道,由于急性失血,肠道特别容易受到内脏灌注不足的影响。这可能会导致随后的局部损伤,从而导致特定的肠道定向治疗,尤其是关于肠内营养的改变。当肠道“器官衰竭理论”提出时,肠道通透性改变/肠衰竭和肠道再灌注损伤之间的联系——通过直接损伤和自身调节机制,变得更加紧密。它变得与理解肠道的缺血再灌注损伤及其全身效应相关。帮助解释肠道的作用的理论已经经历了质的飞跃。

最初,Deitch和他的同事首次描述了严重创伤时肠缺血的相关结果。根据早期的病理生理学理解,局部缺血导致炎症反应,该炎症反应导致肠内层衰竭,称为“漏肠”。根据这种泄漏理论,人们认为发生了细菌以及来自细菌壁的毒素的直接转移。然后,这些被认为是在区域防御器官中汇集的,如派尔斑(Peyer’splaques)(译者注:派尔斑,是小肠下部的特殊组织区域,当食物通过胃肠道时,这些区域内的致敏细胞识别抗原并决定它们是否无害,与人们食用的营养食品有关,或者是有害的,与细菌之类的有机体联系在一起,这些细菌可能试图在人体内定植)。随后,它们被认为通过“肠-肝轴”转移到肝脏,在那里它们可以刺激网状内皮系统。然后,压倒性炎症的发展和随后的器官功能障碍被认为是免疫反应崩溃的结果,作为初始炎症反应和随后的免疫麻痹的双相反应的一部分。但是细菌移位的概念作为统一的概念主要是基于啮齿动物的研究,但随后在临床研究中受到质疑。此外,这些研究还揭示了潜在的机制要复杂得多:显然,在生理条件下,肠和血液之间有一个功能良好的屏障。它是由粘液、肠道上皮细胞(IECs)和很多其他类型的免疫活性细胞所构成。它们能够分开大量的保护性普通细菌和病原微生物。细菌的浓度和分布已经得到了充分的研究,并且已经观察到肠道微生物组中的病原体移位,这被命名为“生态失调”。某些内在因素(如细菌类型和粘液浓度)的组成变化与脓毒性事件和器官功能障碍之间密切相关。这种机制被认为解释了肠缺血和远端器官衰竭之间的联系。

在一个健康的个体中,肠道微生物群系统的平衡良好,可以防止病理性感染。在严重休克或直接腹部损伤的情况下,会出现生态失调,并可能导致脓毒症和感染性并发症。全身性出血、内脏血管收缩和相关的局部缺血/再灌注损伤可使得非常脆弱的肠绒毛功能障碍。

目前,关于肠损伤的发病机理存在两种主要的理论。一些作者认为细菌被转移到邻近的淋巴系统,在那里细菌被分解,内毒素被运输到肺和其他器官。认为是内毒素导致了随后的炎症变化。但另外一些人并没有发现内毒素血症的证据,并讨论了内毒素血症对进一步预后和器官功能障碍的重要性。实验表明,是肠缺血引起了远隔器官功能障碍,但独立于细菌之外。

无论内毒素是否起这种作用,细菌病原体和相关PAMPs都有可能穿透受损的肠组织或转移到肠道淋巴结中。也有人推测,晚期器官衰竭的原因是由于内毒素和PAMPs过于强烈而导致了永久的局部网状内皮系统衰竭。

对创伤的先天免疫反应

上文讨论的内皮损伤因创伤后数分钟或数小时内发生的系统性炎症反应而加剧,这包括多种免疫系统激活特征和抑制特征。炎症反应可由DAMPsPAMPs诱发。PAMPs是由感染因素(细菌、病毒和真菌)的开放性损伤引起的,伴随着大量“自身”损伤相关分子模式(DAMPs)的释放,如ATPHMGB-1、冷诱导RNA结合蛋白、组蛋白和线粒体DNA

理想情况下,有一个平衡的全身炎症反应,旨在清除分子危险,并诱导愈合的组织修复机制。比如,巨噬细胞可以从促炎性M1表型转换和重新编程为抗炎性M2表型。重要的是要认识到,多步反应可能发生,这被称为“第一次打击”和“第二次打击”。

中性粒细胞在传递信号中起着关键作用。DAMPsPAMPs都能够通过能够识别某些模式的某些受体(模式识别受体,PatternRecognitionReceptorsPRRs)将它们的信号传递给白细胞。其中包括补体受体、嘌呤受体和其他一些受体(如TLRsNLRsRAGE)。PAMPs似乎能激活被称为模式识别受体(PRRs)的特定受体。这些PPR是种系编码的,具有共同的特异性。它们能够识别入侵的病原体和坏死组织释放的内源性配体。如果这种机制失调,就会出现过度炎症,导致有害的组织损伤和各种疾病的愈合受损。该机制在其他疾病中已知,但在创伤中也有描述。迄今为止,已经鉴定了四种类型的PRRsToll样受体(TLRs)、Nod样受体(NLRs)、RIG样受体(RLRs)和C型凝集素受体(CLRs)。研究最多的PRR受体是TLR,尤其是TLR4。它们代表了PRRs的一个典型家族,可以成为强有力的抗炎靶点。

研究表明,患者的免疫状态可以根据中性粒细胞(PolymorphonuclearleukocytesPMNs)膜上的表位来确定。此外,PMNs的表型似乎是先天免疫反应的读数表。通过中性粒细胞表型显示的免疫状态的早期评估可以预测结果。研究表明,第一天中性粒细胞动力学可预测迟发性脓毒症。

平衡与失衡的早期炎症反应

研究已经表明,白细胞的能量代谢会发生某些变化。这些变化包括从氧化磷酸化向有氧糖酵解的转变,被描述为“瓦尔堡(Warburg)”效应,该效应也在组织创伤和感染后的脓毒性并发症中被发现。这种现象代表了单核细胞和巨噬细胞先天免疫诱导变化的代谢基础,并在与DAMPPAMP第二次接触后诱导延长的功能状态,从而代表记忆过程。

这种效应背后的临床情景是,如果患者带着严重创伤“濒临死亡”,先天免疫反应就会失衡。结果包括几个心血管系统的失调。长期低体温和凝血病之间的关系早已为人所知。此外,已证明失血性休克会诱发急性创伤诱发的补体病和凝血病。发生免疫功能的重新编码和快速抑制,例如巨噬细胞中HLA-DR的表达。所有这些机制都导致了相互影响的四个病理循环的概念,包括休克、凝血病、低体温和软组织效应的继发效应。

基因组风暴”理论

最近,在动物和人类多中心研究中,调查了创伤对基因变化的影响。在烧伤患者中,有观点认为,与死亡风险相关的创伤刺激可诱发急性基因变化,从而引起机体功能重新优先化。虽然这种反应仅在循环中性粒细胞(“遗传风暴”)中得到证实,但对宿主反应的影响可能与临床病程相关,因为它们可能在进一步的住院过程中持续存在。值得注意的是,迄今为止,基因风暴的后果仅在一项小规模的临床研究中得到检验。虽然基因风暴的发现无疑代表了临床创伤研究中一个重要的新细节,但人们应该记住,该理论是基于以下标准的:

在对167例患者(1637例不同程度损伤的患者,年龄18-55岁)的多中心研究中,检测创伤患者的外周血白细胞,并从AffymetrixU133基因芯片进行全基因组表达分析。根据研究结果,随着时间的推移,基因改变的程度与创伤引起的改变有关。其中可见某些基因表达的增加,也见到了某些基因表达的减少,持续变化最显著的时间点是发生在创伤后的12小时。在超过一半的基因中,钝性创伤28天后和烧伤90天后都没能恢复到基线水平。几乎所有在创伤后受抑制最明显的基因家族都与抗原呈递细胞和T细胞的活化有关。作者讨论了对严重损伤的普遍基因组反应可能发生,恢复正常基因表达与临床恢复相关。然而,由于早期基因组变化具有高度相似性,特别是在应激源、烧伤或钝性创伤之间,因此存在某些限制:

1.尽管严重钝挫伤、烧伤和内毒素血症的临床表现明显不同,但这种基因变化还是发生了。2.仅选择中性粒细胞功能(即动态免疫系统的指标)的事实可被视为一种限制,因为其他免疫激活系统和次级淋巴器官未被涵盖在内(即静态的巨噬细胞、网状内皮系统、派尔斑块及其他)。3.缺乏随着不同的临床结果而独特变化的单基因或基因群的表达证据。

总之,研究结果表明早期遗传反应可能是相关的,但并不代表关于临床过程的唯一影响因素,因为二次打击现象仍然活跃。

组织损伤的影响:胸部和四肢

局部损伤:胸部

严重的胸部创伤还会导致呼吸衰竭和在重症监护室的住院时间显著增加。几个重要的方面可能是胸部受伤后呼吸功能变化的原因。生物力学损伤的程度可能会改变吸气的动态。因此,出现连枷胸,其特征是大约15%的钝性胸部创伤患者发生至少五处相邻的单一骨折或三处相邻的肋骨骨折。这会导致在不稳定的连枷节段出现反常的呼吸运动(吸气时向内运动,呼气时向外运动)。另一方面,特别是在具有弹性骨结构的年轻患者中,即使没有骨损伤,肺组织也可能因胸部挫伤而受到损伤。这一情况可能要到伤后的24小时以后才能发现。影像学检查,通常与肺功能障碍有关。即使在今天,与不伴有胸部损伤的创伤患者相比,伴有胸部损伤的多发伤患者的持续通气时间(2vs8天)和重症监护病房住院时间(4vs11天)显著增加。此外,胸部损伤的致死率接近40%,约20%- 25%的外伤死亡与胸部损伤有关。

目前已开发了几种用于钝性胸部创伤分类的评分系统。除了侧重于解剖的胸廓损伤简明量表(AIS-chest)、Wagner评分、肺挫伤评分(PulmonaryContusionScorePCS)之外,其他评分系统,如胸部创伤严重程度评分,还包括生理参数,以帮助提供更好的预测。肺挫伤评分(PCSTyburksi)1999年制定,以入院和24小时平片为基础。它集中在肺挫伤,并将肺分为3/3。如果观察到在最初的24小时内肺挫伤的严重程度增加,那么高分值与死亡率增加、机械通气时间延长相关。由于肺挫伤的评估在胸部平片中是困难的,这一评分的作用是有限的。WagnerJamieson根据CT扫描制定了胸部创伤评分。它将CT切片划分为肺部病变≥28%总空气空间,分为(1级,<18%)(<19%2级;19–27%3级),并描述了高分值与机械通气时间之间的关系。

胸部创伤严重程度评分(TTS)是一种独立于CT的评分系统,并且只使用了一个经过验证的评分系统。包括入院时的5个解剖参数和生理参数:肺挫伤范围、肋骨骨折、胸膜病变、年龄和HorowitzPaO2/FiO2比值(译者注:就是我们平时说的P/Fratio)。

讨论了被动汽车安全和预防措施的改进是否降低了胸部创伤及其并发症,即ARDS的严重程度。创伤登记分析显示,死亡率没有变化,尽管机械通气时间、急诊手术、肺衰竭、脓毒症和多器官衰竭减少了。这些发现与一项荟萃分析是一致的,该分析摒弃了ARDS发病率随时间降低的假设。由于胸部创伤一直都是重中之重,仔细观察其病理生理学似乎是合理的。

胸部创伤后局部血流改变的作用早已被描述。直接肺损伤或挫伤破坏肺组织和血管,随后立即出血进入支气管肺泡腔和肺间质,会立即导致氧合功能受损,动脉血氧分压/吸入氧分数(PaO2/FiO2)下降。这种情况会导致凝血系统的快速激活和血栓的形成,从而影响血液灌流和气体交换。

此外,动静脉(A-V)分流的开启和机械通气的影响也不需要进一步解释。然而,炎性刺激可以改变局部的反应。在骨折和实验性创伤后,线粒体DAMPs已被释放。这些DAMPs模拟细菌的PAMPs抑制了远端由中性粒细胞驱动的肺免疫反应:肺挫伤后,中性粒细胞从受累的肺部重新定位到肺外损伤部位,导致肺抗菌防御能力下降,肺炎风险增加。位于正常肺血管中的中性粒细胞发生“边集”,即以减弱的趋化力和颗粒流动的方式沿着血管壁滚动。在全身血管床的毛细血管后小静脉中已经证实了这种边集现象。根据最近的证据,肺循环在这方面是独一无二的,因为肺中的大多数中性粒细胞存在于毛细血管中。Lien等人,用视频显微镜观察发现,中性粒细胞滞留在毛细血管床上,但不在毛细血管后小静脉内。肺毛细血管床的物理约束、激活的中性粒细胞细胞骨架的僵硬和黏附受体机制在中性粒细胞对急性肺损伤的早期动力学反应中起作用。

图片同样,肺泡巨噬细胞可以通过PRRs感知DAMPsPAMP以及细胞外基质片段,如透明质酸,并通过最初加重的促炎和促凝反应对肺和肺外创伤做出反应。肺挫伤后,肺泡巨噬细胞上调其固有免疫受体TLR4的表达。这种效应似乎支持对细菌的防御机制,直接肺损伤和间接肺损伤具有不同的后果,如图3所示。

外周软组织损伤

局部炎症导致细胞软组织改变,继而对全身产生影响。由于局部缺氧导致三磷酸腺苷(ATP)供应减少,细胞内稳态被改变,可通过直接细胞破坏、随后的膜破裂、细胞凋亡或细胞坏死性凋亡(necroptosis)。当血小板的止血功能被激活时,血小板也会分泌几种介质--如血小板衍生生长因子(PDGF--从而促进和激活受损组织中的巨噬细胞和成纤维细胞。巨噬细胞分泌更多的生长因子,如PDGF或血管内皮生长因子、促炎细胞因子和一氧化氮。损伤的组织细胞分泌血管活性物质和趋化介质,将炎性白细胞招募到损伤部位;在这里,血小板为细胞迁移提供临时基质。渗入的中性粒细胞清除损伤部位的外来颗粒和细菌,并被巨噬细胞排出或消化。巨噬细胞通过各种促炎介质在组织炎症向组织修复的转变过程中发挥关键作用。肉芽组织在受伤后的第四天侵入伤口。皮肤的再生通常始于肉芽组织的形成和血管的形成。这些生理变化具有持续的临床相关性,并可能引发第二次击打现象(图2)。

软组织挤压伤是二次击打的来源

以挤压伤为形式的严重长期组织压迫并不常见(占所有创伤的1.4-13.7%),是一种特殊的威胁。在挤压伤中,力量或能量在很长一段时间内传递到身体的固定部分。组织灌注中断会导致细胞低灌注和/或缺氧,并伴有随后的组织缺血和坏死。横纹肌溶解可导致肌红蛋白尿性急性肾功能衰竭,并且取决于受累肌肉质量的程度、压迫的时间和局部循环的损害程度。然而,即使在快速抢救后,横纹肌溶解状态下的急性肾功能衰竭也经常发生,并与高达20%的死亡率相关。与其相关的情况包括电解质异常、代谢性酸中毒、低血容量和弥散性血管内凝血。骨科医生很清楚严重组织损伤的局部后遗症,以及“二次打击”的重要性。这些通常会受到骨科医生的重视,并导致手术策略的类型发生变化,例如局部的软组织松解和采取微创技术。按照这种思路,上面描述的死亡三要素已经被软组织损伤所外延了,这将在下一节中讨论。

四个病理循环的相互作用和凝血与炎症的相互作用

这四个可以相互作用的病理循环变化在前面已经详细描述过了。它们由死亡加上软组织损伤(胸部创伤和四肢创伤,即血管损伤)组成(图4)。所有四种病理途径可能相互作用,并可能刺激其余三种途径,从而导致单独的恶性循环。这些途径存在一个共同的终点,因为它们都导致全身性炎症反应,随后导致全身性内皮损伤。在这方面,尸检研究清楚地记录了严重创伤后所有器官的器官大小和间质水肿的增加,这是对器官的最佳描述。由于初始原发性损伤引起的病理变化,间质性水肿的发展随着时间的推移而增加,即在最初几天内也是如此。上面已经详细描述了休克、软组织损伤、肺挫伤和凝血病。

严重出血还与止血异常有关,这种异常对纤维蛋白原的损失、凝血酶生成、受损的血小板功能(通过入院时血小板计数的降低评估)和纤维蛋白溶解失调有持续影响。所有这些变化均干扰了酸碱平衡、体温和其他软组织损伤的低灌注,并被命名为多发伤的“四个恶性循环”。虽然低初始血小板计数可能是一个有用的参数,但通过常规或粘弹性止血试验进行更详细的分析是至关重要的。在管理的优先事项中,手术和非手术技术是有区别的。通过手术控制出血是第一道防线,同时可以恢复患者循环血容量。虽然可以使用各种血液制品,但是对于输血成分的最佳组份尚没有国际协议。氨甲环酸似乎在院前急救和急诊室的应用中发挥着越来越重要的作用。

在肺挫伤中,以下方面可能是相关的:间接胸部创伤通过激活补体系统直接导致局部的凝血病。研究表明,直接损伤产生局部C5a的释放,这与肺挫伤的体积大小相关。在原发性肺损伤和继发性肺损伤中,补体诱导的白细胞和内皮粘附分子(例如,ICAM-1)的上调,连同降解的肺部内皮糖萼,导致白细胞被募集到受损区域,这是ALIARDS的标志,并激活炎细胞,这些炎细胞是从内皮迁移到肺泡并诱导进一步的继发性炎症反应。

体温过低也是其内容之一。当环境温度低于某一水平时,为了维持体温正常就需要增加产热。因此,需要额外的氧作为底物。当环境温度低于体温中枢调定点时,由于失血性休克,组织的氧消耗受到限制,机体的产热不能抵消正在进行的体温损失,于是就会发生低体温。产热减少通常还会因为麻醉和肌松的使用而变得更加复杂。这些因素会导致机体产热量减少三分之一。最后,研究已表明热量丢失也会因为给患者输注未经加温的液体而加剧。由于休克期间流向体温调节中枢(下丘脑)的血流不足,体温调定点将被改变到低温水平以便启动生理产热。

休克逆转充分性的标志,如血清乳酸盐,在大型创伤中心都进行常规检测。毫无疑问,在进行明确的骨折手术之前,休克状态必须被完全逆转。这意味着排除了出血的手术原因(如大血管病变)。最初的乳酸水平已经发生了变化,因为Dezman等人表明,乳酸水平的持续测量在预测预后方面比单一的初始值更准确(即血乳酸清除率)。因此,虽然乳酸是急性出血的一个不错的急性期指标,但它不能预测晚期并发症,如SIRSMOF。另外,单独的乳酸盐可受到代谢性酸中毒时的各种代谢物的影响,并且,考虑到患有慢性疾病(如肾衰竭)的老年多发伤患者数量的增加,长期升高的乳酸值使得单独的乳酸值无法预测这些患者图片预后。

在影响创伤病程的多种因素中,已知低体温会影响凝血,因此不应仅仅只处理低体温。另外,凝血病也会影响其他几个方面,如细胞能量转换,低温诱导的心脏改变。除了表4中列出的静态和动态参数之外,还使用了炎症标志物,尽管很明显使用单一参数是不够的。

4.与对并发症可能性进行风险分析相关的参数(临界状态)



参数

静态参数

伤害组合

  • 多发伤ISS > 20AIS胸部> 2

  • 胸部创伤评分(TTS)> 2


胸部局部损伤

  • 胸部X线:双侧肺挫伤:第一次平片或

  • 胸部CT:单侧双段挫伤

  • 双侧单段或双段挫伤并连枷胸


躯干/四肢局部损伤

  • 多发性长骨骨折 + 躯干损伤AIS =2


躯干损伤

  • 伴腹部/骨盆的多发性创伤

  • SBP≤90 mm Hg


非救命条件下的大手术

  • 非救命”手术:根据患者个人生理状况重新评估后的灵活手术(伤后的第123天):安全决定性手术或损伤控制手术


首次手术干预的持续时间

  • 预计手术时间> 6小时

  • 术中再评估:凝血病(ROTEM/FIBTEM)、乳酸(< 2.0 - 2.5 mmol/L)体温稳定、输血需求> 3u pRBC /小时

动态参数

输血需求

  • 大量输血(每6小时10 u pRBC

  • 启动“目标导向疗法”(大量输血方案)


术中/围手术期

  • ROTEM/FIBTEM

  • 24小时乳酸清除率< 2.5 mmol/L

手术管理的意义

在重伤员到达时,区分需要立即手术干预(救生程序,通常用于出血控制)和允许有计划、半紧急方式进行的损伤是至关重要的。在完成初步评估(ATLS原则)后,治疗医师应了解患者是否有急性出血的风险,或其他可能与并发症相关的问题。

决策包括利用一些参数来评估病人,判断所需的手术程序,以及病人的情况。除了解剖方面的损伤描述(如“至少两个身体部位的严重损伤”),评分系统通常还包括其他几个参数,如生理变量(低血压、意识水平、酸中毒、凝血病)。另外还增加了软组织损伤的程度,包括胸部创伤、严重的肢体损伤或复杂的骨盆创伤。所有参数或任何可一部分参数的改变都与某些风险状况相关(表6)。二次打击现象的相关性已被广泛接受。临床上,很多原因都会导致二次打击现象。在损伤后的早期,血管损伤情况下的再灌注损伤的程度,或外科手术的影响都已经被证明在二次打击的发生中起作用。在晚期,感染性并发症更为常见,其继发并发症(肺炎、脓毒症、脓毒性多器官功能衰竭)至关重要。

描述创伤患者外科治疗概念的术语有几处变化。这些变化似乎代表了一个事实,即复苏策略的质量和外科手术的概念都可以最大限度地减少继发性并发症(表5)。

5.复苏策略和手术固定策略的命名

命名

指征

损伤的分布情况

急性创伤性凝血病(ATC

急性出血

未定义

损伤控制复苏(DCR

急性出血

未定义

复苏相关性凝血病(RAC

急性出血

未定义

肌肉骨骼临时手术

不稳定的大型骨折

单一创伤

早期全面护理(ETC

不稳定的大型骨折

单处骨折或多发性骨折

损伤控制骨科(DCO

不稳定的大型骨折

多处骨折,多发性创伤

早期适当护理(EAC)

不稳定的大型骨折

单处骨折或多发性骨折

安全的确定性手术(SDS)

不稳定的大型骨折

多处骨折,多发性创伤

6.根据2000年前、后的损伤严重程度评分,选择患者伤后即刻还是晚期(>24小时)进行确定性骨折固定的适应征

作者

年份

平均ISS

手术< 24hr  ETC/SDS

平均ISS

手术> 24 hr DCO

附注解释

Johnson

1985

49

53

亚组(ISS > 40

Bone

1989

31.8

31.3

随机的

Charash

1994

25/27

24/29

胸部/无胸部损伤,ISS

Bosse

1997

n.a.

n.a.

比较钉子和钢板内固定

Bone

1998

n.a.

n.a.

比较钉子和钢板内固定

Carlson

1998

n.a.

n.a.

比较扩髓与非扩髓内钉

Scalea

2000

16.8

26.8

损伤控制骨科

Nowotarsky

2000

n.a.

n.a.

DCO不会造成伤害

Taeger

2005

30.4

37.7

ISS差异:6.9

Pape

2007

23.3

29

ISS差异:5.7

Morshed

2009

27.2

32.3

ISS差异:5.1

O’Toole

2009

27.4

36.2

ISS差异:8.8

Nahm

2011

28.8

36.4

ISS差异:7.6

Steinhausen

2014

23.5

31.1

ISS差异:7.6

Dukan

2019

n.a.

n.a.

ISS 16–25的患者

(有关缩写原文未提供。译者注:ISS,创伤严重程度评分;n.a.,not available,没有,无法得到;ETC,早期全面护理;SDS,安全的确定性手术;DCO,损伤控制骨科。)

图片  

四肢的损伤

关于是否所有骨折都应在入院后24小时内稳定(早期全面护理)或临时方法对某些亚组有益(损伤控制骨科)的争议似乎已经得到解决,因为大多数作者同意大型骨折是治疗的重点,并且自2000年以来已经进行了修改,如表5所示。该表总结了截至2000年所有关于四肢骨折的文献。它们都列出了入院时的ISS,因此允许进行比较,并且它揭示了所有可用的手稿都在损伤严重程度评分较轻的患者中使用早期确定性骨折固定术,这表明已经建立了手术许可程序。

最近,基于在更大的患者群体中得出了明确的界定参数。O'Toole首先定义了复苏的终点,以评估大型骨折的初始手术是否应该包括明确的固定,还是一种临时处理。Vallier等人介绍了早期恰当的护理方案,并利用入院时的酸碱状态参数来排除复苏不充分的患者。后来,Dezman等人描述了连续的乳酸水平有助于确定处于危险中的患者,并创造了术语“乳酸清除”。安全的确定性手术TheSafe Definitive Surgery)使用指示四个病理循环的内容将临界患者与不稳定患者分开。

历史上,输注的血液单位数被用作不良结果的标志之一。随着规范的复苏方案的实施,其不良后果已经减少。

似乎稳定的长骨骨折的手术原则最重要的变化是从相当严格的当天手术(机会之窗)的概念变得更加模块化。伤后第2-5天被认为是不安全的,因为它们被认为在炎症级联方面最脆弱。随着复苏、炎症控制和凝血管理的改进,该方法变得更加模块化,重点是稳定骨损伤,首先是全身影响的最高可能性。因为不是所有的骨折都在第一天处理,所以一旦生理稳定,就可以连续稳定骨折,而不管受伤的日期(图5)。

看来,从固定长骨骨折的手术原则来看,最重要的变化是从相当严格的当天手术(机会之窗)的概念变得更加模块化。受伤后第2-5天被认为是不安全的,因为就炎症级联而言,它们被认为是最脆弱的。随着复苏、炎症控制和凝血管理的改进,该方法已变得更加模块化,重点是首先稳定具有对全身影响潜力最大的骨损伤。由于并不是所有的骨折都能在第一天得到处理,因此一旦生理稳定,无论受伤后的哪一天,都有可能按顺序稳定骨折。

由于反复对患者的生理状况进行评估和重新评估(Re-evaluationandAssessment),实现了治疗策略的动态分类和适应。目前的理解避免了使用“机会之窗”,即在受伤后2-4天避免手术。相反,安全明确的手术方法侧重于最初的腓肠部出血控制,然后每天重新评估,每天做出决定,建议进一步固定重要骨折。

最后,对于关节内骨折、持续软组织损伤或严重开放性骨折,暂时性骨折固定的术语应该独立于描述多发伤患者一般情况的术语,因为对于单独的肌肉骨骼损伤,可以推荐临时外固定架。其中骨折合并严重闭合性软组织损伤、严重血管损伤、开放性骨折合并严重细菌污染、继发性节段性骨丢失和复杂性关节骨折。在以上这些情况下,虽然患者生理稳定,但存在分期手术的指征。这一概念填补了所列出的适应症的空白,就像以前对躯干损伤所做的那样。

骨盆环的损伤

在骨盆环损伤的患者中,不稳定可能是血液动力学不稳定的主要原因,手术出血控制应该是复苏策略的一部分。通常,大多数出血与骨盆后环损伤有关,因此需要特别注意。根据当地的偏好,治疗可能需要使用“抗休克”C型夹钳或“救援螺丝钉”,其他人描述了即使通过前路外固定器也可向后方骨盆施加压迫。尽管后一种策略还没有被广泛接受,尽管一些中心继续将血管栓塞作为他们的第一道防线,但是处理骨盆后环已经成为大多数创伤中心的常规。在使用盆腔填塞的患者中,如果患者病情好转,他们的方案可以预见在骨盆后部出血得到控制后关闭骨盆前环。

结论

创伤救治的决策应迅速进行,并可在第一个手术阶段之前、期间或之后进行修改。众所周知,一些触发因素需要控制损伤或缩短手术时间。其中包括严重的头部和胸部创伤,如果患者不稳定,则为多处骨折,或无法控制的出血。损伤控制骨科适用于不稳定患者或危急情况下的患者,对边缘患者也有一定的实用价值。损伤控制骨科应考虑的特殊损伤组合是股骨骨折,如果是双侧,骨盆环损伤并严重出血,以及老年患者的多发伤。

这一决策过程可以被定义为损伤控制骨科的“受伤患者量身定制”,例如安全、明确的手术方法。关于这一策略,验证预后标准仍然是至关重要的,就像创伤评分分数所达到的那样。应该进行进一步的研究,以便更好地了解损伤控制骨科在治疗遭受骨科创伤和伴随的胸部和头部损伤的患者中的作用。

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