新冠疫情還在持續，截至目前（3月5日）已致全國超3000人死亡，重症患者死亡率超50%，報告顯示，患者多死於呼吸衰竭。首例患者遺體解剖顯示，新冠病毒主要攻擊的仍是肺部。重症病例中，患者多死於窒息。這一切是怎麼發生的？

各項研究均表明，新冠病毒主要損傷肺部。最新的患者遺體解剖報告（2月28日，首例）顯示，雖然病毒導致的肺部纖維化（肺組織損傷後自我修復留下的“疤痕”）沒有SARS導致的嚴重，但滲出性反應卻更明顯。重症患者的肺組織被大量黏液包裹導致缺氧，是死亡主因。

可是肺裡怎麼會出現黏液，到底發生了什麼？它如何影響呼吸？醫生們沒有辦法解決嗎？

枝繁葉茂的“生命之樹”

這個問題要從肺的解剖結構說起。

你可能從未見過自己的肺長什麼樣子，但一定見過樹，那些枝叉頂端的葉子就是樹的呼吸部位。人的肺也像一棵樹一樣，它的“葉子”就是各個氣管末端的“肺泡”。看上去像一串串葡萄。

人的肺泡，看上去像一串串葡萄| 作者供圖

肺泡被毛細血管環繞，每次呼吸，流經周圍的血液一邊從肺泡取走新鮮氧氣，一邊把二氧化碳交換出去。

肺泡和毛細血管之間透過肺泡壁和血管壁交換氣體（實際上，肺泡壁和血管壁大部分都融合在了一起，總厚度才0.4 微米，如此親密無間就是為了讓氣體交換更高效） | lookfordiagnosis.com

肺泡非常小，每個直徑才0.2~0.5毫米，但數量眾多，加在一起，與空氣接觸的表面積就非常可觀。人體內約有6億個肺泡，如果全部鋪開，面積可達100平方米，成年人每天需約500升氧氣，完全不在話下。

當病毒經由呼吸道感染肺部，炎症反應使得肺部的血管擴張，血管壁的通透性（物質透過性）增強，血液中富含蛋白質的液體便會滲出血管外，擋在血管與肺泡之間，甚至漫進肺泡腔，阻礙肺泡中的氧氣往血液擴散。

被感染的組織會呈局部水腫狀態。局部水腫在炎症早期是有積極意義的：滲出液能稀釋毒素，為前來消滅病原體（病毒）的免疫細胞帶來營養，並帶走代謝產物。此時，血液仍可以從其他健康肺泡獲得氧氣，患者的缺氧症狀不會太明顯。

但是，如果炎症加重，波及的範圍太廣，大面積液體滲出就會迅速加重身體缺氧。

患者遺體解剖報告顯示，新冠病毒主要引起以深部氣道和肺泡損傷為特徵的炎性反應，病變以滲出性為主。死者的肺組織被大量黏液包裹，阻礙了通氣。原本像氣球一樣收放自如的肺泡，好似里里外外被糊滿了漿糊、又灌進了水，氧氣自然無法順利進入血液。

老年或自身帶有慢性疾病的重症患者，因免疫力較弱，病毒大量複製，治療效果較差，炎症更容易波及整個肺部，令能有效吸收氧氣的區域所剩無幾。這樣，無論血液如何勤快地往肺裡跑，都注定無功而返。全身的缺氧逐漸加重，患者的預後也就堪憂了。

不過以上都是身體內部發生的事，我們又如何得知身體缺氧呢？

一個是呼吸頻率加快。當呼吸所獲取的氧氣較正常減少，身體就會補償性地加快呼吸。正常人每分鐘呼吸16~20次，而重症患者呼吸次數往往超過每分鐘30次。這種高頻呼吸對人的體能消耗很大。

另外，由於缺氧，心臟不得不派血液更勤快地去全身送氧，心率加快也很常見，進一步增加患者的能量消耗。

另一個是血中氧飽和度降低。“血氧飽和度”是判斷患者缺氧程度的常用指標，通俗講，就是裝滿氧氣的紅細胞佔全部紅細胞的百分比。

從物理性質看，含氧量較高的動脈血呈鮮紅色（不容易吸收紅色光），而缺氧的靜脈血則比較暗（容易吸收紅光）。因此，臨床常用一種夾在手指上的血氧飽和儀來測試“血氧飽和度”。它發射紅光照射在指尖，通過觀察皮下動脈血的紅色程度，估算出血中的氧飽和度。

指尖脈搏血氧飽和儀，十分小巧，能在不抽血的前提下，十分便捷地獲得結果| 作者供圖

安靜狀態下，正常人的指尖血氧飽和度不低於95%，若低於93%，說明缺氧已經很嚴重了。

不過，這種方法也有局限性，遇到末梢循環不好、或者貧血的人（測出的氧飽和度正常，但血細胞總數少，身體其實依然缺氧），就可能測不准。所以，最精確的還是直接抽動脈血（如手腕脈搏處）化驗，這樣還可兼得其他有用指標，比如電解質、酸鹼平衡等。對病情不明或危重的患者，驗血才是最靠譜。

逐級加碼的氧氣保衛戰

如果身體已經因為炎症滲出液等問題導致缺氧了，又該怎麼辦呢？炎症的消退需要時間，即便進行抗感染、消炎處理，也不可能像絞毛巾一樣將滲出液一下子去掉。所以只能從氧氣上下功夫了。

所謂“輕者治病，重者救命”，醫生通常根據缺氧程度採取不同級別的給氧策略，以保護患者的重要臟器，助其撐到炎症消退、肺功能恢復的一天。具體而言，從輕到重依次為：

1）吸氧

最常見到的是吸氧，也叫“氧療”，即對症狀輕微者給予鼻導管或者面罩吸氧。這種方法沒啥風險，只是給氧濃度不好控制，容易漏氣，當氣流較大的時候還會感覺乾燥寒冷。所以現在常用可控制流量，並帶加溫、濕化功能的高流量吸氧設備，讓患者更舒適。

鼻導管（左| 圖蟲創意）和麵罩吸氧（右| wikihow），患者仍然靠自己呼吸，只是人工增加了吸入氣體的含氧量

2）無創呼吸機

當缺氧症狀較嚴重，無法靠吸氧糾正時，就需要使用呼吸機輔助呼吸。這時候就沒有那麼舒適了。

輕一點的可以使用無創呼吸機。這種呼吸機也是通過面罩和患者相連，通過施加一定的壓力（氣壓）打開氣道，幫助肺部膨脹，減少患者呼吸疲勞。

由於面罩和患者面部需要緊密貼合，“臉皮比較薄”的人很容易發生面部壓傷。而且喝水、吃飯、嘔吐、咳痰的時候都得拿下，以防將異物吹進氣管。因此這種方法只適用於意識清醒，能平靜配合的患者。

無創呼吸機的各種面罩需要良好固定| gemmed.ghc-j.com，sohu.com

3）有創呼吸機

對於嚴重缺氧，或意識不清無法配合無創呼吸機的患者，就不得不使用機器接管患者的呼吸了。也就是有創呼吸機。

醫生會從患者喉部聲門處插入導管，或切開氣管讓呼吸機的管子直通患者的氣道。這些都屬於創傷性操作，但對危重病人意義重大。由於不再通過口鼻部給氣，也就避開了消化道，降低了嘔吐物等被不小心吸入氣道的風險，還有利於及時吸出氣管內的分泌物，保持呼吸道通暢。

有創呼吸機將導管直接接入氣道，避開了消化道（含食道） | oxygena.tn

就目前技術來說，呼吸機已可以做到自行設定氣壓和氧氣流量，撐開肺泡的同時給足氧氣，可以說功能很強大了。但是，實際上，面對重症患者被炎症摧殘得無比脆弱的肺泡，它終歸會受到製約。

簡單來說，通氣量不能無限加大。

有一個術語叫“潮氣量”，表示人體每一次呼或吸的氣體量。理論上，呼吸機的出氣壓和潮氣量呈正比，氣壓越高病人吸入的氣體越多。但如果潮氣量過大，硬逼著肺泡一次次地大幅度膨脹收縮，就會對肺泡造成物理損傷，進而加重炎症。嚴重時還可能把肺泡吹爆。

在過去的二十多年裡，專家們就如何保護肺泡、提高呼吸機下患者的存活率，總結了不少經驗。其核心結論就是，使用小潮氣量通氣，即，僅用較低壓力將肺泡保持在開放卻不過度膨脹的狀態，即可有效避免物理損傷。

在本次新冠肺炎治療中，“小潮氣量通氣”也是基本治療策略之一。

但通氣量偏小，會導致患者體內的二氧化碳不能充分排出而感到憋悶。很多清醒的患者便會忍不住和呼吸機對抗，按自己的節奏來，使得呼吸節奏變得更亂。為了解決這個問題，醫生會在必要時給患者使用鎮靜劑或肌肉鬆弛藥物，幫助其放鬆，或者乾脆將患者麻醉，讓其徹底睡著。

而這也帶來一些新的問題，比如，鎮靜類藥物可能導致血壓過低或呼吸驟停，對用量得十分小心。而麻醉病人需要在ICU（重症監護室）接受十分嚴格的監護，對人員、場地、設備要求很高，這在爆發性疫情中通常是難以保證的。

由於新冠病毒導致大量黏性滲出物產生，不僅直接影響肺部通氣，還給呼吸輔助帶來風險。專家建議在給予通氣治療的同時，還要重視分泌物的稀釋、溶解。否則不恰當的加壓通氣，可能將氣道裡粘稠的分泌物進一步壓到肺泡裡，難以排出，使通氣功能進一步惡化。

生命加時賽：“人工肺”ECMO

以上說的還都是針對肺的氧氣援助措施（默認肺還能用），但在超級極端的情況下，肺部已經完全不能支持氣體交換了。這下，就只能跳過肺這個器官，直接從血液入手了。這就是“人工肺”，也就是我們說的ECMO（體外膜氧合技術）。

在這次疫情中，ECMO也算是成功出圈了。它其實最早是在心臟手術中代替心臟維持身體血液循環的。因為心肺總是一起工作，一個給身體輸送血液，一個給血液加氧氣，後來ECMO就被引入危重病人的救治中。通過直接在體外給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，讓精疲力竭的心肺得到休息。

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

雖然ECMO能為危重患者爭取一些生存時間，但它並不是針對病因的治療。如果患者心肺功能恢復無望，離不開ECMO，治療也就沒有意義。目前ECMO的費用也非常昂貴，由於核心部件及一次性耗材均主要靠國外進口，開機成本高達6到7萬元。開機後雖可持續使用，每日的維護和藥品花費也至少數千元。

更重要的是，ECMO也可能導致致命的並發症。

我們知道，血液在體外會凝結。為了防止其在ECMO管路中凝結，需要一直往血裡添加抗凝藥物。這樣的血輸回體內，勢必會增加體內出血的風險，比如致命的顱內出血。同時抗凝藥物還會擾亂體內凝血因子的平衡，使血液出現反常高凝狀態，產生血栓。如果血栓堵塞了重要臟器的血管，就會導致器官壞死。

在心臟手術中，ECMO只用幾個小時，風險尚可控制；而肺功能嚴重受損的患者使用時間一般很長，並發症的風險就會越來越高。所以，如果基礎病因不能及時糾正，導致雙肺功能不可逆受損，ECMO也絕非長久之計。

2月29日，我國成功完成了全球首例新冠肺炎病例雙肺移植手術，拯救了一名經呼吸機和ECMO搶救保住了其他器官功能，但肺已經嚴重萎縮、纖維化的患者，也為更多危重病人帶去了希望之光。

從以上我們可以看到，新冠肺炎一旦發展成重症，救治就十分困難。除了本文說的呼吸衰竭，大面積炎症還有引發“炎症風暴”、誘發其他臟器損傷的風險，對醫療資源、費用等都是重大考驗。因此最好的方法還是早干預，早治療，尤其是對於病情容易加速的老年人、或有基礎疾病的患者，在病情轉危重之前，就應儘早干預，改善治療效果。

新冠疫情影響了很多人的生活，面對未知感到恐慌是人之常情。通過了解一些醫學知識，希望能幫我們更坦然地面對恐懼，也更好地理解人類醫學的發展進程。

（責編高佩雯）

參考資料

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5. 劉茜，王榮帥，屈國強，等.新型冠狀病毒肺炎死亡屍體系統解剖大體觀察報告[J] 法醫學雜誌, 2020,36(1): 19-21

作者| 徐斯佳日本京都大學醫學院