围手术期急性肾衰的病理生理过程及其预防课件

围手术期急性肾衰 的病理生理过程及其预防,昆医附一院麻醉科 吴洪翔,围手术期急性肾功能衰竭（Acute Renal Failure，ARF）是一很严重的并发症，其严重性在于高达6070%的死亡率。手术期间由于麻醉和手术操作的影响，加大了血流动力学不稳定的可能性，故手术期间是重要器官最易遭受缺血打击的高峰时期。而肾脏极为特殊的血管结构使其受缺血性打击较其他重要器官发生早。,一、历史回顾,第二次世界大战中ARF伤员的死亡率为90%；朝鲜战争前肾脏透析技术已应用于临床，但在朝鲜战争期间ARF伤员的死亡率也为53%；从朝鲜战争到越南战争的20年中，医学的进步并没有降低ARF的死亡率，越战中其死亡率仍为65%75%；故当时提出以预防为主的治疗原则，即尽快地在距前线最近的地方对休克给予治疗，预防肾衰。,一、历史回顾,非战争环境的统计资料表明，由于重视了ARF的预防，ARF的发生率已大大降低，如围产医学的发展使产后ARF变得十分罕见。但如果发生ARF，其死亡率仍为72%85%。近半个世纪来对肾衰的研究表明，对ARF关键在于预防。一旦发生ARF，现代医疗技术也无法降低ARF的死亡率。,二、肾脏的解剖和生理的复习,重量和血供,肾脏的功能,肾小球的滤过 肾小管的重吸收 肾小管的分泌和浓缩,肾内血流分配,皮质层血流 4.4ml/g/min； 外髓层血流 1.2ml/g/min； 内髓层血流 0.14ml/g/min。,肾血流的神经体液和自身调节,肾脏的交感神经支配来源于T10-L2； 肾素-血管紧张素-醛固酮系统（RAAS）； 血压在80180mmHg时，肾脏可自身调节。,三、肾功能的评估,ARF的定义：肾脏因缺血性损害，泌尿功能突然降低，体内含氮代谢产物急剧升高，体内环境紊乱，经肾外因素的治疗无效。,三、肾功能的评估,在此定义中未涉及尿量的问题，因为血内含氮代谢产物的水平依赖于其产生的量和肾清除率，而肾清除率又取决于肾血流量和肾小球滤过率，尿量当然还受肾浓缩功能的影响。肾脏尽其最大浓缩功能，也要400500ml的尿液才能将含氮代谢产物排出，由于肌酐的生成取决于机体横纹肌的数量，临床上很多慢性病的消艘病人，尽管肾小球滤过率和肾浓缩能力都降低，但其血肌酐水平可在正常范围。相反，代谢率高的病人（如败血症、严重外伤），含氮代谢产物产生快且多，需要较多的尿液方能将其排出，以维持正常的血肌酐浓度。,三、肾功能的评估,在血液动力学稳定的情况下，可依靠血肌酐来估计肾功能。但当血流动力学不稳定时，由于影响肾小球滤过率(GFR)的激素，如肾素、ADH和内源性儿茶酚胺的水平是波动的，此时就不能单凭肌酐来估计肾功能。血肌酐浓度与GFR之间呈负对数关系，即当肾小球滤过率减半时，血肌酐水平即会相应翻倍。故应综合血肌酐、尿量、血液动力学和全身其他情况对肾功能进行评估。在血液动力学不稳定时，尿量与GFR和肾功能之间并无可靠的依赖关系，除GFR影响尿量外，全身和局部的肾素水平，以及ADH均可影响尿量，尿量正常并不能完全排除肾衰的存在。,四、ARF的病因,肾脏的排泄由肾小球滤过、肾小管的再吸收和分泌三个过程组成，当发生急性肾功能衰竭时，这些机能均降低。引起ARF的起始因素，有肾前性、肾性和肾后性三种。本文的目的旨在讨论因缺血导致肾小管坏死（Acute Tubular Necrosis ATN）引起的肾衰，即由急性肾前性因素引起的肾衰。,四、ARF的病因,引起急性肾小管坏死的原因主要为肾脏的低灌注，如肾动脉栓塞、心源性休克、肺栓塞、心包填塞、张力性气胸和有效循环血量不足使血流重新分配后的肾血流减少。血流量重新分布的情况多见于出血性休克和感染性休克。严重低氧血症也可导致ATN。 麻醉医生所要做的就是防止出现可引起ATN的任何低灌注状态或缺氧状态，并最大程度减少肾脏暴露于毒性物质的机率。,五、ATN的病理生理,当心输出量或肾灌注压改变时，通过神经和体液调节，正常肾脏能自动调整肾内血管阻力和肾血流量，从而使肾小球滤过率得到调整。但当改变超出了肾自动调节的限度时，将引起肾脏缺血性损伤。常见的肾脏缺血性损伤的始动因素如下表所示：,五、ATN的病理生理,五、ATN的病理生理,在讨论缺血性ARF的病理生理时，必须将引发肾小管缺血性坏死的始动因素，同ARF形成后使肾衰持续的继发性因素区别开来。,肾衰启动期的病理生理,为什么严重的缺血性损伤较早地发生在供血极为丰富的肾脏？,肾衰启动期的病理生理,正常成人约有1200ml/min的血液流过两侧肾脏，相当于心输出量的2025%。心脏冠脉血流量225ml/min，为心输出量的45%；脑血流量750ml/min，为心输出量的13%。两肾的重量仅为300gm，按每克组织计算，平均供血量比其他任何器官都多，这并不是供应肾脏本身代谢所需要的，而是由于全身血液需经肾脏加工处理，以维持内环境的相对恒定。实际上，肾脏从血液中摄取的O2也很少。肾脏从每100ml血液中只摄取1.7ml氧，仅相当于动脉与混合静脉血氧含量差(5ml)的1/3左右。,肾衰启动期的病理生理,肾脏的血管结构决定了肾内血流分布不均匀，肾血流的94%分布在皮质；56%分布在外髓层；不到1%供应内髓层。如此的血流分配，即便在血流供应正常的情况下，使得从皮质层到内髓层的组织氧分压呈瀑布式的下降。皮质层组织氧分压为100mmHg，外髓层为50mmHg，内髓层仅为10 mmHg，而细胞线粒体生产ATP的工作氧分压为58mmHg。这表明尽管肾脏血流供应极为丰富，但即使在正常情况下，内髓层的肾小管上皮细胞就处于易受缺氧打击的边缘。,肾衰启动期的病理生理,在不同种系动物的离体肾脏上用低氧分压做正常压力灌注的实验中，均发现髓袢升支粗段（Medulary Thick Ascending Limp，mTAL）的细胞最容易发生缺氧性损伤，且损伤的程度不一样，离直小血管越远的细胞损伤越严重。这是因为mTAL的细胞对溶质（Na+;K+;Cl+）的主动转移增加，氧不但没增加，反而减少，使得细胞发生缺氧变性坏死。所以缺血性肾损伤实际上是主动转移负担加重的mTAL细胞的缺氧性损伤。,肾衰启动期的病理生理,在实验中若采用高氧分压低压力灌注，mTAL细胞的损伤程度减轻；而且若采用完全阻断肾动脉的方法，让GFR减至零，使肾小管无重吸收工作可做，mTAL细胞的损伤程度也比低氧灌注时减轻。这些实验表明，细胞损伤的严重程度同细胞处于低氧状态下的能量消耗有关。这一理论能充分解释各种实验模型间的差异。同时也为使用药物预防和治疗ATN提供了依据。即于损伤发生前通过降低GFR，可减少mTAL细胞的氧耗；或通过抑制mTAL细胞的主动转移过程，也可减少其氧耗。,肾衰启动期的病理生理,在讨论心脏和脑缺血的问题时，常使用氧供需平衡的概念。当对缺血性ATN的启动过程有所了解时，我们也可用“肾缺血”（Renal angina）这个概念来强调缺血性ARF血管因素启动的作用。,肾衰启动期的病理生理,Mason等人对ATN的病理生理的启动过程进行了补充，他们认为由于内髓层的血液由近髓肾单位提供，当近髓肾单位处于低灌注时，内髓层的血管内发生红细胞聚集，甚或凝集，使肾髓质进一步缺血。稍晚发生血管内皮细胞肿胀或水肿，导致血管充血。在肾缺血的实验中，可以看到肾功能损害的程度和充血血管的数量关系密切，用提高灌注压和血液稀释的方法，可以预防内髓层血管内红细胞聚集；给予甘露醇可减轻内皮细胞肿胀，且有冲刷红细胞聚集的作用。故凡能减轻或消除血管内皮细胞肿胀，防止红细胞聚集的措施对保护肾脏均是有效的。,肾衰持续期的病理生理,研究中发现，缺血性肾损伤发生后，肾小球的组织形态学未见异常，而肾小管上皮细胞呈斑点状坏死，肾小管内有大量的坏死的肾小管上皮细胞碎片，由于这些碎片的阻塞，肾小管扩张。肾小管坏死形成后，即使肾血流恢复到正常值的25%50%，GFR也仅为正常值的5%，此期内肾衰的持续就不单是血管方面的因素在起作用。,肾衰持续期的病理生理,肾小管堵塞，原尿滞留在肾小管内，管内压力上升，当上升到和肾小球的滤过压一样时，肾小球滤过停止。在肾小管被阻塞后，管内压力的升高还可使原尿经破损的肾小管回漏入肾间质，间质也发生水肿，此时肾衰就达到高峰期。,六、围手术期ARF的预防,围手术期的肾脏保护应在手术前就着手进行，特别是对那些在手术中容易发生缺血性肾损伤的高危病人（见下表）。,手术中容易发生缺血性肾损伤的病人,六、围手术期ARF的预防,在手术前一天探视时，应对术中是否有发生缺血的危险做出估计，并设法消除那些会引起ATN的肾前性危险因素，如主动脉瘤切除术的病人，术前常有血容量不足，应在术前头天开始补液，把血容量调整到最佳水平。因在缺血性损伤发生后，肾功能是否能维持正常，完全取决于肾脏恢复正常血流灌注的速度。,生理学的考虑, 血气,当PaO2降低时，通过直接的局部作用，或是继发性的血液动力学的改变，都可改变肾血流。当PaO240mmHg，可引起肾血流减少和肾血管收缩。机械通气的病人，高碳酸血症也可使肾血流减少和钠排除减少。故保证通气良好，避免低氧血症和高碳酸血症，可防止上述不良情况的发生。, 正压通气,很多研究指出，胸腔内压增加可使肾血流和钠的排出明显减少，增加循环血量可减轻这种不利的影响。适当扩张血容量，使PCWP12mmHg，正压通气不会使GFR降低。, 血压,围手术期保持血压不低于7080mmHg，通常不导致肾缺血，当估计围手术期有肾缺血性损伤时，适当提高血压可减轻肾血管充血和改善内髓层的血流灌注。有慢性高血压的病人，血压的降低不能大于原收缩压的30%。, 腹内压,腹内压增高可使肾功能下降，反应过程较复杂，可能与血容量不足、心输出量减少、肾静脉压和下腔静脉压升高等几个因素同时作用有关。采用腹腔穿刺放腹水减压，可以改善肾功能。, 肾脏移植时的肾保护,在“供体”的肾脏被切下前，即使是脑死亡的病人，也应该采用扩容，给升压药，甚至输血等措施保证“供体”肾脏的血流灌注良好。也可给供体用利尿剂，抑制供体肾脏肾小管的主动转移，减少其mTAL细胞的氧消耗。以及用不含血球的液体灌注肾脏，造成血液稀释也是重要的保护手段。 给“受者”甘露醇和保持血压在80mmHg以上，肾脏移植后，被移植的肾脏会产生高渗的原尿，对其肾小管内的坏死细胞碎片有冲刷作用。, CPB,虽然CPB转流期间肾血流量减少，少尿较常见，但CPB后的肾衰却较少见。转流时的血管收缩引起肾内血流分布不均，但CPB时的血液稀释和低温对肾脏有明显的保护作用。CPB时的无搏动性灌注使GFR减少30%和肾血浆流量减少25%。CPB时是否发生ATN，主要的关键是溶血的严重程度和血液动力学是否稳定。CPB时注意下列几点对肾脏是十分重要的，手术期间保持高灌注率和良好的灌注压，维持良好的氧合，减少溶血，缩短转流时间和注意心肌保护。,药理学的考虑, 甘露醇,很多研究指出，在缺血损害发生前给甘露醇可有效地保护肾脏，从ARF的病理生理学上考虑，其机理可能是这样，甘露醇能被肾脏滤过，但不被重吸收，使远曲小管的钠排出增加；在缺血损伤发生前，甘露醇的“冲刷”作用可以防止坏死细胞碎片堵塞肾小管；另外，甘露醇的高渗作用可以减轻血管内皮细胞肿胀，减少充血，改善内髓层的血流供应；而且甘露醇的扩容作用，使血容量增加，降低血球压积和血粘滞度，改善细胞肿胀区域的血流；甘露醇尚有自由基清除的作用，因此它可以防止自由基对细胞膜的类脂质过氧化作用，减少自由基对细胞膜的进一步损害。, 甘露醇,如果已经发生肾小管堵塞，甘露醇的作用是无法发挥出来的。, 襻利尿剂,通过抑制mTAL细胞的主动转移，可以有效地保护肾小管，许多肾脏低灌注的实验均证实，在缺血性损害发生以前，速尿可有效地减轻mTAL细胞的损伤。但使用速尿时，应注意血容量的补充。, 前列腺素,肾血流减少，肾脏可释放前列腺素，使血管扩张，调整因内源性儿茶酚胺引起的血管收缩，改善肾血流。阿司匹林和非内固醇抗炎性反应药物，通过抑制环氧化酶的作用，会妨碍前列腺素的作用。因此术前使用这类药物的病人，若有血流动力学不稳定的情况发生，应考虑有肾衰的危险存在，这