感染病毒，死于窒息：肺里究竟发生了什么？

各项研究均表明，新冠病毒主要损伤肺部。最新的患者遗体解剖报告（2月28日，首例）显示，虽然病毒导致的肺部纤维化（肺组织损伤后自我修复留下的“疤痕”）没有SARS导致的严重，但渗出性反应却更明显。重症患者的肺组织被大量黏液包裹导致缺氧，是死亡主因。

可是肺里怎么会出现黏液，到底发生了什么？它如何影响呼吸？医生们没有办法解决吗？

枝繁叶茂的“生命之树”

这个问题要从肺的解剖结构说起。

你可能从未见过自己的肺长什么样子，但一定见过树，那些枝叉顶端的叶子就是树的呼吸部位。人的肺也像一棵树一样，它的“叶子”就是各个气管末端的“肺泡”。看上去像一串串葡萄。

人的肺泡，看上去像一串串葡萄 | 作者供图

肺泡被毛细血管环绕，每次呼吸，流经周围的血液一边从肺泡取走新鲜氧气，一边把二氧化碳交换出去。

肺泡和毛细血管之间透过肺泡壁和血管壁交换气体（实际上，肺泡壁和血管壁大部分都融合在了一起，总厚度才0.4 微米，如此亲密无间就是为了让气体交换更高效） | lookfordiagnosis.com

肺泡非常小，每个直径才0.2~0.5毫米，但数量众多，加在一起，与空气接触的表面积就非常可观。人体内约有6亿个肺泡，如果全部铺开，面积可达100平方米，成年人每天需约500升氧气，完全不在话下。

当病毒经由呼吸道感染肺部，炎症反应使得肺部的血管扩张，血管壁的通透性（物质透过性）增强，血液中富含蛋白质的液体便会渗出血管外，挡在血管与肺泡之间，甚至漫进肺泡腔，阻碍肺泡中的氧气往血液扩散。

被感染的组织会呈局部水肿状态。局部水肿在炎症早期是有积极意义的：渗出液能稀释毒素，为前来消灭病原体（病毒）的免疫细胞带来营养，并带走代谢产物。此时，血液仍可以从其他健康肺泡获得氧气，患者的缺氧症状不会太明显。

但是，如果炎症加重，波及的范围太广，大面积液体渗出就会迅速加重身体缺氧。

患者遗体解剖报告显示，新冠病毒主要引起以深部气道和肺泡损伤为特征的炎性反应，病变以渗出性为主。死者的肺组织被大量黏液包裹，阻碍了通气。原本像气球一样收放自如的肺泡，好似里里外外被糊满了浆糊、又灌进了水，氧气自然无法顺利进入血液。

老年或自身带有慢性疾病的重症患者，因免疫力较弱，病毒大量复制，治疗效果较差，炎症更容易波及整个肺部，令能有效吸收氧气的区域所剩无几。这样，无论血液如何勤快地往肺里跑，都注定无功而返。全身的缺氧逐渐加重，患者的预后也就堪忧了。

不过以上都是身体内部发生的事，我们又如何得知身体缺氧呢？

一个是呼吸频率加快。当呼吸所获取的氧气较正常减少，身体就会补偿性地加快呼吸。正常人每分钟呼吸16~20次，而重症患者呼吸次数往往超过每分钟30次。这种高频呼吸对人的体能消耗很大。

另外，由于缺氧，心脏不得不派血液更勤快地去全身送氧，心率加快也很常见，进一步增加患者的能量消耗。

另一个是血中氧饱和度降低。“血氧饱和度”是判断患者缺氧程度的常用指标，通俗讲，就是装满氧气的红细胞占全部红细胞的百分比。

从物理性质看，含氧量较高的动脉血呈鲜红色（不容易吸收红色光），而缺氧的静脉血则比较暗（容易吸收红光）。因此，临床常用一种夹在手指上的血氧饱和仪来测试“血氧饱和度”。它发射红光照射在指尖，通过观察皮下动脉血的红色程度，估算出血中的氧饱和度。

指尖脉搏血氧饱和仪，十分小巧，能在不抽血的前提下，十分便捷地获得结果 | 作者供图

安静状态下，正常人的指尖血氧饱和度不低于95%，若低于93%，说明缺氧已经很严重了。

不过，这种方法也有局限性，遇到末梢循环不好、或者贫血的人（测出的氧饱和度正常，但血细胞总数少，身体其实依然缺氧），就可能测不准。所以，最精确的还是直接抽动脉血（如手腕脉搏处）化验，这样还可兼得其他有用指标，比如电解质、酸碱平衡等。对病情不明或危重的患者，验血才是最靠谱。

逐级加码的氧气保卫战

如果身体已经因为炎症渗出液等问题导致缺氧了，又该怎么办呢？炎症的消退需要时间，即便进行抗感染、消炎处理，也不可能像绞毛巾一样将渗出液一下子去掉。所以只能从氧气上下功夫了。

所谓“轻者治病，重者救命”，医生通常根据缺氧程度采取不同级别的给氧策略，以保护患者的重要脏器，助其撑到炎症消退、肺功能恢复的一天。具体而言，从轻到重依次为：

1）吸氧

最常见到的是吸氧，也叫“氧疗”，即对症状轻微者给予鼻导管或者面罩吸氧。这种方法没啥风险，只是给氧浓度不好控制，容易漏气，当气流较大的时候还会感觉干燥寒冷。所以现在常用可控制流量，并带加温、湿化功能的高流量吸氧设备，让患者更舒适。

鼻导管（左 | 图虫创意）和面罩吸氧（右 | wikihow），患者仍然靠自己呼吸，只是人工增加了吸入气体的含氧量

2）无创呼吸机

当缺氧症状较严重，无法靠吸氧纠正时，就需要使用呼吸机辅助呼吸。这时候就没有那么舒适了。

轻一点的可以使用无创呼吸机。这种呼吸机也是通过面罩和患者相连，通过施加一定的压力（气压）打开气道，帮助肺部膨胀，减少患者呼吸疲劳。

由于面罩和患者面部需要紧密贴合，“脸皮比较薄”的人很容易发生面部压伤。而且喝水、吃饭、呕吐、咳痰的时候都得拿下，以防将异物吹进气管。因此这种方法只适用于意识清醒，能平静配合的患者。

无创呼吸机的各种面罩需要良好固定 | gemmed.ghc-j.com，sohu.com

3）有创呼吸机

对于严重缺氧，或意识不清无法配合无创呼吸机的患者，就不得不使用机器接管患者的呼吸了。也就是有创呼吸机。

医生会从患者喉部声门处插入导管，或切开气管让呼吸机的管子直通患者的气道。这些都属于创伤性操作，但对危重病人意义重大。由于不再通过口鼻部给气，也就避开了消化道，降低了呕吐物等被不小心吸入气道的风险，还有利于及时吸出气管内的分泌物，保持呼吸道通畅。

有创呼吸机将导管直接接入气道，避开了消化道（含食道） | oxygena.tn

就目前技术来说，呼吸机已可以做到自行设定气压和氧气流量，撑开肺泡的同时给足氧气，可以说功能很强大了。但是，实际上，面对重症患者被炎症摧残得无比脆弱的肺泡，它终归会受到制约。

简单来说，通气量不能无限加大。

有一个术语叫“潮气量”，表示人体每一次呼或吸的气体量。理论上，呼吸机的出气压和潮气量呈正比，气压越高病人吸入的气体越多。但如果潮气量过大，硬逼着肺泡一次次地大幅度膨胀收缩，就会对肺泡造成物理损伤，进而加重炎症。严重时还可能把肺泡吹爆。

在过去的二十多年里，专家们就如何保护肺泡、提高呼吸机下患者的存活率，总结了不少经验。其核心结论就是，使用小潮气量通气，即，仅用较低压力将肺泡保持在开放却不过度膨胀的状态，即可有效避免物理损伤。

在本次新冠肺炎治疗中，“小潮气量通气”也是基本治疗策略之一。

但通气量偏小，会导致患者体内的二氧化碳不能充分排出而感到憋闷。很多清醒的患者便会忍不住和呼吸机对抗，按自己的节奏来，使得呼吸节奏变得更乱。为了解决这个问题，医生会在必要时给患者使用镇静剂或肌肉松弛药物，帮助其放松，或者干脆将患者麻醉，让其彻底睡着。

而这也带来一些新的问题，比如，镇静类药物可能导致血压过低或呼吸骤停，对用量得十分小心。而麻醉病人需要在ICU（重症监护室）接受十分严格的监护，对人员、场地、设备要求很高，这在爆发性疫情中通常是难以保证的。

由于新冠病毒导致大量黏性渗出物产生，不仅直接影响肺部通气，还给呼吸辅助带来风险。专家建议在给予通气治疗的同时，还要重视分泌物的稀释、溶解。否则不恰当的加压通气，可能将气道里粘稠的分泌物进一步压到肺泡里，难以排出，使通气功能进一步恶化。

生命加时赛：“人工肺”ECMO

以上说的还都是针对肺的氧气援助措施（默认肺还能用），但在超级极端的情况下，肺部已经完全不能支持气体交换了。这下，就只能跳过肺这个器官，直接从血液入手了。这就是“人工肺”，也就是我们说的ECMO（体外膜氧合技术）。

在这次疫情中，ECMO也算是成功出圈了。它其实最早是在心脏手术中代替心脏维持身体血液循环的。因为心肺总是一起工作，一个给身体输送血液，一个给血液加氧气，后来ECMO就被引入危重病人的救治中。通过直接在体外给血液加氧和排除二氧化碳，它可以短期代替患者的心肺功能，让精疲力竭的心肺得到休息。

人工肺工作原理图（VV-ECMO） | ctsurgerypatients.org

虽然ECMO能为危重患者争取一些生存时间，但它并不是针对病因的治疗。如果患者心肺功能恢复无望，离不开ECMO，治疗也就没有意义。目前ECMO的费用也非常昂贵，由于核心部件及一次性耗材均主要靠国外进口，开机成本高达6到7万元。开机后虽可持续使用，每日的维护和药品花费也至少数千元。

更重要的是，ECMO也可能导致致命的并发症。

我们知道，血液在体外会凝结。为了防止其在ECMO管路中凝结，需要一直往血里添加抗凝药物。这样的血输回体内，势必会增加体内出血的风险，比如致命的颅内出血。同时抗凝药物还会扰乱体内凝血因子的平衡，使血液出现反常高凝状态，产生血栓。如果血栓堵塞了重要脏器的血管，就会导致器官坏死。

在心脏手术中，ECMO只用几个小时，风险尚可控制；而肺功能严重受损的患者使用时间一般很长，并发症的风险就会越来越高。所以，如果基础病因不能及时纠正，导致双肺功能不可逆受损，ECMO也绝非长久之计。

2月29日，我国成功完成了全球首例新冠肺炎病例双肺移植手术，拯救了一名经呼吸机和ECMO抢救保住了其他器官功能，但肺已经严重萎缩、纤维化的患者，也为更多危重病人带去了希望之光。

从以上我们可以看到，新冠肺炎一旦发展成重症，救治就十分困难。除了本文说的呼吸衰竭，大面积炎症还有引发“炎症风暴”、诱发其他脏器损伤的风险，对医疗资源、费用等都是重大考验。因此最好的方法还是早干预，早治疗，尤其是对于病情容易加速的老年人、或有基础疾病的患者，在病情转危重之前，就应尽早干预，改善治疗效果。

新冠疫情影响了很多人的生活，面对未知感到恐慌是人之常情。通过了解一些医学知识，希望能帮我们更坦然地面对恐惧，也更好地理解人类医学的发展进程。

（责编 高佩雯）

参考资料

1. AcuteRespiratory Distress Syndrome Network. Ventilation with lower tidal volumes ascompared with traditional tidal volumes for acute lung injury and the acuterespiratory distress syndrome[J]. New England Journal of Medicine, 2000,342(18): 1301-1308.

2. Papazian L, Forel J M, Gacouin A, et al. Neuromuscular blockers in early acute respiratorydistress syndrome[J]. New England Journal of Medicine, 2010, 363(12):1107-1116.

3. Guérin C, Reignier J, Richard J C, et al. Prone positioning in severe acute respiratorydistress syndrome[J]. New England Journal of Medicine, 2013, 368(23):2159-2168.

4. 《新冠中山谈| 诸杜明教授：什么人群感染新冠病毒容易变为重症或危重症？》，复旦大学附属中山医院公众号，2020.02.20.

5. 刘茜，王荣帅，屈国强，等.新型冠状病毒肺炎死亡尸体系统解剖大体观察报告[J] 法医学杂志, 2020,36(1): 19-21

作者 | 徐斯佳 日本京都大学医学院