肺栓塞的病理和病理生理
(一)肺栓塞的栓子来源
肺栓塞的栓子通常起始于腓肠肌静脉,局限于腓肠肌DVT 的大部分血栓较小,可自溶或退缩使血流再通,因此很少因血栓脱落发生有临床意义的肺栓塞。但是如不进行治疗,33%有症状腓肠肌DVT的血栓可增大并顺血流向上延伸至腘静脉、髂静脉甚至下腔静脉,引起下肢近端DVT,或逆血流下行使管腔阻塞,下肢缺血。下肢近端DVT 的血栓较大,很少能够自行发生完全溶解,因此容易使静脉管腔狭窄,局部血流停止形成新血栓,突入管腔内较大不稳定的新鲜血栓,如不治疗,约50%可因血流冲击或下肢活动挤压脱落发生有症状的急性肺栓塞,因此下肢近端DVT 是急性肺栓塞栓子主要来源。未完全溶解的DVT 血栓,发生机化可引起静脉管腔狭窄或闭塞和静脉瓣功能不全,从而发生血栓栓塞后综合征,血栓反复形成产生复发性DVT。上腔静脉和右心腔血栓也可是少数急性肺栓塞血栓来源,而下肢浅静脉炎因静脉管壁炎变增厚,血栓与管壁紧贴不易脱落,很少发生肺栓塞。
深静脉血栓脱落进入肺循环,从而造成肺栓塞,血栓脱落的原因现在还不十分清楚。有人认为有症状的血栓性静脉炎易发生肺栓塞。当血栓尾部漂浮在血流中,而静脉内压发生急剧变化或静脉血流量明显增加(如用力大便、劳累、长期卧床后突然活动),均可造成血栓部分或完全脱落。血栓一旦脱落即能迅速通过大静脉和右心,阻塞肺动脉。
临床上大部分肺栓塞是由于DVT 脱落后随血循环进入肺动脉及其分支而发生的。原发血栓部位以下肢深静脉为主,如股、深股及髂外静脉血栓。在胸、腹部手术,患脑血管意外及急性心肌梗死的患者中因长期卧床,DVT 的发生率很高。于手术中或手术后24~48 h 内,小腿腓肠肌的深静脉内可形成血栓,但活动后大部可消失。其中5%~20%该处的血栓可向高位的深静脉延伸和生长,其游离端可浮悬于静脉腔内,一旦部分或整个血栓脱落,则随血流到达右心并进入肺部栓塞肺动脉。一般来说,3%~10%于术后4~20 d 内引起肺栓塞。腋下、锁骨下静脉也常有血栓形成,但来自该处的血栓仅1%。盆腔静脉血栓是妇女肺栓塞的重要来源,多发生于妇科手术、盆腔疾患后。极少数血栓来自右心室或有心房,肺动脉内发生血栓形成更为罕见。故可以认为肺栓塞是下肢深静脉血栓的并发症,预防DVT是预防肺栓塞发生的最有效方法。及时监测及治疗DVT 有可能减少肺栓塞的发生。
(二)肺栓塞的病理
肺栓塞常见为多发及双侧性的,下肺多见于上肺,特别好发于右下叶肺,达85%。栓子可从几毫米至数十厘米,按栓子的大小和阻塞部位可分为四类。①急性巨大肺栓塞:均为急性发作(起病过程为几小时到24 h),肺动脉干被栓子阻塞达50%,相当于两个或两个以上的肺叶动脉被阻塞。当栓子完全阻塞肺动脉或其主要分枝时,也称骑跨型栓塞。②急性次巨大肺栓塞:不到两个肺叶动脉受阻。③中等肺栓塞:即主肺段和亚肺段动脉栓塞。④小肺动脉栓塞:即肺亚段动脉及其分支栓塞。
肺栓塞的临床表现谱很广,取决于阻塞的肺血管床的范围及原心肺疾病的程度。将肺栓塞分成不同类型或综合征有利于临床制定治疗方案及判断预后。2000 年8 月欧洲心脏病学会发表了“急性肺动脉栓塞的诊断及治疗指南”,进一步明确了巨大、次巨大肺栓塞及非巨大肺栓塞的诊断标准。
1.巨大肺栓塞
肺栓塞2 个肺叶或以上,或小于2 个肺叶伴血压下降。通常肺循环阻塞大于60%。常见表现为明显的呼吸困难、心动过速、有时伴有低血压、晕厥、心源性休克、心脏停搏。需鉴别的疾病包括急性心肌梗死、上腔静脉综合征、心包压塞、循环血容量减少。临床上以休克或低血压为主要表现;收缩压<90 mmHg 或收缩压下降40 mmHg 持续5 min 以上;除外新发生的心律失常、低血容量或败血症所致上述情况者为巨大肺栓塞。
2.次巨大肺栓塞
非巨大肺栓塞是指不符合巨大肺栓塞诊断标准的肺栓塞,在这类患者中,经超声心动图证实存在右心室收缩功能低下的亚组患者,定义为次巨大肺栓塞;这类肺栓塞在临床上可表现为以下三种类型。
(1)急性短暂性无法解释的呼吸困难和心动过速:如肺栓塞时肺循环阻塞小于60%,则不会出现右心衰竭,因此无右心衰竭体征、心电图亦正常。如不发生肺梗死,则无胸痛,胸片和心电图无异常发现。这种情况下,临床医师必须依靠突发性呼吸急促、心动过速和焦虑不安怀疑本病。鉴别诊断包括左心衰竭、肺炎和过度通气综合征。
(2)肺出血或梗死:肺梗死通常伴胸痛,伴和不伴呼吸困难,有时有咯血。除非胸片上出现肺部浸润,否则无法确定肺梗死的诊断。通常无有心衰竭体征,肺部体检可发现湿性啰音、哮鸣音、胸腔积液体征和胸膜摩擦音。
(3)无症状型或沉默性肺栓塞:10%的次巨大肺栓塞可无任何症状。
当肺动脉主要分支受阻时,肺动脉即扩张,右心室急剧扩大,静脉回流受阻,产生右心衰竭的病理表现。若能及时去除肺动脉的阻塞,仍可恢复正常,如没有得到正确治疗,并反复发生肺栓塞,肺血管进行性闭塞至肺动脉高压,继而出现慢性肺源性心脏病。肺血栓栓塞
发生肺栓塞数天内,巨大的肺栓子即开始溶解,于第10~14 d 可能恢复。与DVT 一样,因有纤维蛋白溶解系统及组织的机化,促使血管阻塞的恢复。而肺栓塞中纤维蛋白溶解系统显示栓子的溶解较静脉血栓溶解更快。但是并非所有的栓子都能溶解,这可能因内源性纤维蛋白溶解系统有损伤,或栓子进入肺血管前已发生机化,因此既不能进一步发生纤溶及机化,且有可能再反复发生栓塞。
在肺栓塞过程中,若肺动脉阻塞持续存在,使支气管动脉血流增加,在几周后,支气管动脉的旁路循环将形成。使血流可同流到肺毛细血管床,从而使表面活性物的产生得到修复。以维持肺的稳定性能,并使肺不张消失。(https://www.daowen.com)
病理检查也可发现,静脉内或肺动脉内的游离和已脱落的血栓栓子,血栓通常由红细胞和血小板在纤维网上交织而成。血栓可充满整个深静脉的管腔,血栓顺着静脉血流方向而蔓延生长。
3.肺栓塞与肺梗死的区别
肺梗死与肺栓塞是两个完全不同的概念。肺梗死(pulmonary infarction)是指肺组织因肺动脉血流灌注和(或)静脉流出受损,导致局部组织缺血、坏死。这种血管障碍的病理基础为血栓或栓子。肺栓塞是指血栓阻塞肺动脉或肺动脉分支所造成的病理过程、因而肺血管床发生栓塞。肺栓塞后可使肺实质发生坏死,形成肺梗死;但是也可以只有肺栓塞存在而无肺梗死。尸检证明仅有10%~15%的肺栓塞患者产生肺梗死。通常无心肺疾病的患者,发生肺栓塞后,很少产生肺梗死。这主要因肺组织的供氧来自三方面:肺动脉系统、支气管动脉系统及局部肺野的气道。只有当支气管动脉和(或)气道受累及时才发生肺梗死,但患有慢性肺部疾病、心力衰竭、休克或恶性肿瘤时,即使小的栓子也易发生肺梗死。另外与肺血管栓塞的程度及速度也有关。
显微镜下检查也表明,急性肺栓塞时虽有肺循环阻塞,但支气管动脉吻合并不受影响,通过支气管动脉的血液供应,能维持肺实质的营养。此时肺毛细血管、肺小动脉、肺泡壁均保持正常,仅肺泡内有出血。当出血吸收后,肺组织可完全恢复正常,一旦发生肺梗死,在梗死区域肺泡或间质内出现出血性改变,肺泡腔内充满红细胞及炎性反应,肺泡壁有凝固性坏死,并累及毛细支气管和肺小动脉。临近肺组织水肿和肺不张,梗死的区域有明确的红色实质界限,范围1~5 cm。其特征性形态呈三角形,基底部为周围肺实质,尖端指向肺门。不完全梗死时,肺泡壁不出现坏死。病痊愈后肺梗死区域内有瘢痕形成。
(三)肺栓塞的病理生理
肺栓塞发生后,肺血管被完全或部分阻塞,通向远端肺组织的血流可全部阻断或减少,肺栓塞对呼吸生理的影响及血流动力学的改变与阻塞肺血管床的多少、连累肺血管的大小、栓子的性质以及患者栓塞前的心肺功能状态等有关,而且与伴随的神经反射、神经体液作用有关。
1.呼吸生理的改变
(1)肺泡无效腔增大:被栓塞的区域出现有通气、无血流灌注带,造成通气-灌注失衡,无灌注的肺泡不能进行有效的气体交换,故肺泡无效腔(VD/VT)增大。
(2)通气受限:栓子释放的5-羟色胺、组胺、缓激肽等,可引起气腔及支气管痉挛,表现为中心气道的直径减少,气道阻力明显增高,这可能是为了达到减少无效腔通气的自身稳定机制。
(3)肺泡表面活性物质的丧失:表面活性物质主要是维持肺泡的稳定性。当肺毛细血管血流终止2~3 h 后,表现活性物质即减少,12~15 h,损伤将非常严重,血流完全中断24~48 h,肺泡可变形及塌陷,出现充血性肺不张,临床表现有咯血。
(4)低氧血症:由于上述原因低氧血症常见,并与以下原因有关。V/Q 比例失调:心功能衰竭时,混合静脉血氧分压明显低下(动静脉氧差增大);当肺动脉压明显增高时,原正常低通气带的血流充盈增加,使通气-灌注明显失常,严重时可出现分流。
2.循环生理的影响
(1)急性肺源性心脏病:巨大肺栓塞时血栓栓子阻塞肺动脉及其分支后,因机械阻塞作用、神经因素、血栓和肺血管产生的血管收缩因子等体液因素以及低氧引起肺动脉收缩,肺血管床横截面积减少、肺血管阻力与肺动脉压力升高,右心室后负荷增大做功增加,右室扩大。右心衰竭发生与肺动脉阻塞程度和有否存在基础心肺疾病有关,当肺循环阻力显著增加,在右心室收缩压>50 mmHg(或肺动脉平均压>40 mmHg)时才能维持足够心排血量时,可迅速导致右心室扩大和运动幅度降低,使心排血量下降,发生急性肺源性心脏病(acutecor pulmonale)。右心室压力中等程度升高又可导致室间隔左移,由于心包的限制,使左心室舒张期充盈功能和舒张末期容积减少,而右心室心排出量下降,左心充盈减少,使心搏量下降,产生体循环低血压或休克。体循环系统低血压和右心房压升高,使冠状动脉灌注压下降,同时右心室室壁张力升高,导致右冠状动脉血流量进一步减少,特别是右心室内膜下心肌处于低灌注状态,加之肺栓塞时右室心肌耗氧增加,可出现心肌缺血,诱发心绞痛,甚至心肌梗死。原患有冠心病的肺栓塞患者更易发生右心衰竭,而心排血量急剧降低使大脑血流灌注减少,还可引起晕厥发生。
(2)血流动力学改变:肺栓塞后肺血管床立即减少,肺血管阻力和肺动脉压力增加,也使肺毛细管血流阻力增加,进而引起急性右心衰竭,心率加快,心排血量骤然降低,血压下降等。约70%的患者平均肺动脉压>20 mmHg,一般为25~30 mmHg,血流动力学的改变主要决定于以下两个方面。①血管阻塞的范围:肺血管床丧失越多,肺动脉内血流阻力就越大,右心室负荷也越大,但肺毛细血管床的储备能力非常大,如果原来的心肺功能正常,只有当50%以上血管床被阻塞时,才出现肺动脉高压,造成右心室扩大及心排出量降低,70%的肺栓塞患者平均肺动脉压力大于20 mmHg,一般为25~30 mmHg,即使是巨大肺栓塞,平均肺动脉压力也不会超过40 mmHg。②栓塞前心肺疾病状态:原有严重心肺疾病的患者,对肺栓塞的耐受性较差,因其肺血管床已有很大损伤,右心功能也差,肺内气体交换已受影响,一旦发生肺栓塞,肺动脉高压的程度比无心肺疾患的肺栓塞者更为显著,如慢性阻塞性肺疾病患者,一个较小的栓子即可导致患者死亡。既往有心肺疾病的患者,发生肺栓塞后其平均肺动脉压力可能超过40 mmHg。
3.神经体液介质的变化
新鲜血栓上面覆盖有多量的血小板及凝血酶,其内层有纤维蛋白网,网内具有纤维蛋白溶酶原。栓子在肺血管树内移动时,引起血小板脱颗粒,释放各种血管活性物质,如腺嘌呤、肾上腺素、核苷酸、组胺、5-羟色胺、二磷酸腺苷、血小板活化因子、儿茶酚胺、血栓素A2(TXA2)、缓激肽、前列腺素及纤维蛋白降解产物等,均可以促使血管收缩及刺激肺的各种神经受体,包括肺泡壁上的β 受体和气道的刺激受体,从而引起呼吸困难、心率加快、咳嗽、支气管和血管痉挛,血管通透性增加,同时也损伤肺的非呼吸代谢功能。血小板活化因子及血小板脂膜产生的12-脂氧化酶产物可激活中性粒细胞,释放血管活性物质及氧自由基,进一步引起血管的舒缩改变。此外,右室超负荷可导致脑钠肽、N 末端脑钠肽前体及肌钙蛋白等血清标记物升高。