机械通气的目的在于为机体提供足够气体交换的同时使呼吸肌获得休息。1952 年丹麦哥本哈根的脊髓灰质炎大流行期间的实例证实通气支持是必不可少的，将瘫痪型脊髓灰质炎患者的死亡率由 80%以上降至约 40%。 尽管该疗法获益显著，但许多患者在采用机械通气后，即使动脉血气结果正常，依然死亡。

        这种死亡是由多因素造成的，包括机械通气的并发症，如气压伤(各种气体泄漏)、氧中毒、血流动力学改变。在脊髓灰质炎大流行期间，研究者发现机械通气可引起肺结构性损伤。1967 年，“呼吸机肺”术语用于描述接受机械通气的患者尸检中发现的弥漫性肺泡浸润和透明膜。近期，关注焦点又集中在机械通气可导致既往受损的肺损伤加重并可对正常肺脏造成损伤。这种损伤的病理特点是炎症细胞浸润，透明膜，血管通透性增加和肺水肿。机械通气引起的一系列肺后果改变成为呼吸机相关性肺损伤。

        鉴于呼吸机相关性肺损伤的临床重要性，本文将阐述该疾病的发生机制，生物和生理学结局，预防及降低危害的临床策略。

病理特征

肺内压

        人的一生需要进行约 5000000 次呼吸。每次呼吸，肺膨胀所需的压力包括克服气道阻力、惯性阻力以及肺部的弹性阻力所需的压力。当气体流速为 0(如吸气终末)时，维持肺部膨胀的主要力量为跨肺压(肺泡压减胸内压)(图 1)。因此，肺容量和跨肺压是密不可分的。

        局部肺过度膨胀是引起呼吸机相关性肺损伤的一个关键因素。由于目前无广泛认可的、用于测量局部肺过度膨胀，以及在通气过程中限制肺膨胀的压力的临床手段作为限制肺过度膨胀的可替代临床方法。目前虽有合理的治疗方法，但从生理学角度了解各种测压方法的实用性和局限性相当重要。

        肺泡压在临床上较易检测，在气体流速为 0 时，肺泡压就是气道压力;对于进行机械通气而无法自主呼吸的患者，在吸气末气流停止时所测量到的气道压力称为平台压。遗憾的是，胸内压(计算跨肺压所需的另一变量)更加复杂。胸内压有重力梯度，临床上仅通过测量食管内压进行估算。这种测量方法繁琐，并且只能得到近似结果。因此，临床中，平台压是预测肺过度膨胀指标的最常用变量。但是，对平台压的解释仍有细微的不同。若患者无自主呼吸，平台压表示扩张肺加胸廓压。对于胸廓僵硬的患者(如有胸腔积液或大量腹水的患者)，呼吸机产生的压力大部分用于胸廓的扩张而非肺部膨胀。因此，高的气道压力(此时是平台压)可能并不代表肺过度牵张压(如升高的跨肺压，图 1C)。

        与此相似，当音乐家演奏喇叭时，气道压力可高达 150 cm 水柱，但气胸不常见，因为胸内压也升高，没有肺过度膨胀(图 1D)。相反，在无创通气时，如果患者有明显的呼吸窘迫和胸内负压增大，即使气道压力很低，跨肺压(因而肺扩张)可能较高(图 1E)。

        图 1 胸内压和肺顺应性

生理因素

        以下部分包括引起呼吸机相关性肺损伤的的主要生理因素。其他的因素(如呼吸性酸中毒，呼吸频率，肺血管压，体温)已经被证实与呼吸机相关性肺损伤相关，但是这些因素可能仅代表二级效应，本文将不深入阐述这些因素。

高肺容量通气

        由于在肺容积(绝对值)增高时进行通气，可发生呼吸机相关性肺损伤，导致肺泡破裂，气体泄漏和气压伤(如，气胸，纵隔气肿，和皮下气肿)(图 2)术语“气压伤”术语有误导性，因为引起气体泄漏的关键因素是局部肺组织过度膨胀，而非增高的气道压力本身(图 1D)。

        肺过度膨胀而引起的更细微的损伤可表现为肺水肿。研究显示，肺过度膨胀和低呼气末肺容积之间的相互作用与肺损伤有关。但作用的具体机制尚不清楚。

        虽然“呼吸机相关性肺损伤”这一名词已被广泛认可，但可能是不恰当的。引起肺损伤的关键因素是肺过度膨胀，这可能是由其他因素而非呼吸机引起的。

低肺容量通气

        在低肺容量(绝对值)时进行机械通气也会造成损伤，这涉及多种机制，包括气道和肺单位的反复开闭，表面活性物质功能改变，和局部缺氧。这种损伤的特征是上皮脱落，透明膜，和肺水肿，称为“肺不张伤(atelectrauma)”。肺不张伤在机械通气中有明显的异质性。

生物因素

        上述的生理损伤因素会直接(通过损伤各种细胞)或间接(通过激活上皮细胞，内皮细胞，或炎症细胞的细胞信号通路)引起各种细胞内介质的释放。一些介质直接损伤肺;其他介质使肺逐渐肺纤维化。其他的介质则作为归巢分子使细胞(如中性粒细胞)募集在肺部，这些细胞之后释放损伤分子(图 2)。

        这个过程称为生物损伤。从含气空腔进入循环系统的炎症介质，细菌或脂多糖可进入肺，从而造成肺泡 - 毛细血管通透性增加，这种改变在 ARDS 中是固有的，或由容量伤或上皮细胞微撕裂引起。这种迁移可以引起多器官功能障碍和死亡(图 2)。

        图2低肺容量通气和高肺容量引起的肺损伤