COVID-19可能导致无声性缺氧的三个原因
在俄罗斯莫斯科，一名医生正在用计算机断层扫描检查病人的肺部。波士顿大学的澳门威尼斯人注册网站研究员Bela Suki说，尽管在扫描过程中没有显示出肺部异常的迹象，但许多患者都患有危险的低氧水平，这种情况被称为无声性缺氧。图片来源：Sputnik via美联社
COVID-19可能导致无声性缺氧的三个原因
波士顿大学生物医学工程师使用计算机建模来澳门威尼斯人注册网站研究为什么许多COVID-19患者的血氧含量如此之低
自COVID-19开始在美国传播六个多月以来，科学家们仍在解决这种新型冠状病毒如何攻击肺部和身体其他部位的许多令人困惑的问题。最大和最危及生命的谜团之一是病毒是如何引起“无声缺氧”的，这是一种体内氧气水平异常低的情况，如果长时间不被发现，可能会对重要器官造成不可修复的损害。现在，得益于计算机模型和与真实患者数据的比较，波士顿大学的生物医学工程师和佛蒙特大学的合作者已经开始破解这个谜团。
尽管经历了危险的低氧水平，但许多感染COVID-19重症病例的人有时没有出现呼吸短促或呼吸困难的症状。缺氧能悄无声息地造成伤害，这就是为什么它被称为“无声”。在冠状病毒患者中，人们认为感染首先会损害肺部，使其部分功能无法正常运作。这些组织失去氧气并停止工作，不再向血液中注入氧气，导致无声缺氧。但直到现在，这种多米诺骨牌效应究竟是如何发生的还不清楚。
“我们不知道这在生理上是怎么可能的，”波士顿大学工程学院生物医学工程和材料科学与工程教授贝拉·苏基（Bela Suki）说，他是这项澳门威尼斯人注册网站研究的作者之一。一些冠状病毒患者经历了一些专家所说的“与生命不相容”的血氧水平。Suki说，令人不安的是，许多患者在接受肺部扫描时几乎没有任何异常迹象。
为了深入了解无声缺氧的原因，波士顿大学生物医学工程师使用计算机建模测试了三种不同的情况，这些情况有助于解释肺部如何以及为什么停止向血液提供氧气。他们的澳门威尼斯人注册网站研究已发表在《自然通讯》上，该澳门威尼斯人注册网站研究表明，无声缺氧可能是由COVID-19患者肺部可能同时发生的生物机制的组合引起的，生物医学工程师雅各布·赫尔曼（Jacob Herrmann）说，他是Suki实验室的澳门威尼斯人注册网站研究博士后助理，也是这项新澳门威尼斯人注册网站研究的主要作者。
正常情况下，肺承担着维持生命的气体交换职责，在我们吸气时为身体的每个细胞提供氧气，在我们呼气时为我们排出二氧化碳。健康的肺部使血液含氧量保持在95%到100%之间，如果低于92%，就需要引起关注，医生可能会决定用补充氧气进行干预。（在冠状病毒大流行的早期，当临床医生第一次开始发出无声性缺氧的警报时，血氧仪被抢购一空，因为许多人担心他们或他们的家人可能不得不在家从较轻的冠状病毒病例中恢复过来，希望能够监测他们的血氧水平。）
澳门威尼斯人注册网站研究人员首先澳门威尼斯人注册网站研究了COVID-19如何影响肺部调节血液流向的能力。正常情况下，如果肺部因感染受损而不能吸收足够的氧气，这些区域的血管就会收缩。这实际上是我们的肺进化出来的一件好事，因为它迫使血液流经充满氧气的肺组织，然后在身体的其他部位循环。
但根据赫尔曼的说法，初步的临床数据表明，一些COVID-19患者的肺部已经失去了限制血液流向已经受损的组织的能力，相反，这些血管可能会进一步开放——这在CT扫描上很难看到或测量。
Herrmann、Suki和他们的团队使用计算肺模型对这一理论进行了测试，结果表明，要使血氧水平降至COVID-19患者观察到的水平，肺中不能再聚集氧气的区域的血流量确实必须远高于正常水平，这导致了整个身体的低氧水平。
接下来，他们澳门威尼斯人注册网站研究了凝血如何影响肺不同区域的血流量。当血管内壁因COVID-19感染而发炎时，肺部可能会形成太小而无法在医学扫描上看到的微小血块。他们发现，使用肺部的计算机模型，这可能会引发无声缺氧，但单独它可能不足以导致氧气水平下降到患者数据中所见的水平。
最后，澳门威尼斯人注册网站研究人员使用他们的计算机模型来确定COVID-19是否会干扰肺部正常运作所需的正常空气与血流量比例。Suki说，这种空气与血液流动比例不匹配的情况发生在许多呼吸系统疾病中，比如哮喘患者，这可能是在COVID-19患者中观察到的严重、无声缺氧的一个原因。他们的模型表明，这是无声性缺氧的一个原因，这种不匹配一定发生在肺部扫描中没有出现损伤或异常的部分。
总之，他们的澳门威尼斯人注册网站研究结果表明，这三个因素的结合可能是导致一些COVID-19患者严重低氧的原因。通过更好地了解这些潜在的机制，以及不同患者的组合如何变化，临床医生可以在使用通气和补充氧气等措施治疗患者时做出更明智的选择。目前正在澳门威尼斯人注册网站研究许多干预措施，包括一种被称为俯卧位的低技术干预措施，它将患者翻转到胃部，允许肺部后部吸入更多氧气，并调节不匹配的空气与血液比例。
“不同的人对这种病毒的反应是不同的，”苏琪说。他说，对于临床医生来说，了解患者血氧可能低的所有可能原因至关重要，这样他们就可以决定适当的治疗形式，包括可以帮助收缩血管、消除血栓或纠正不匹配的空气-血液流动比例的药物。
这项澳门威尼斯人注册网站研究是由国家心脏、肺和血液澳门威尼斯人注册网站研究所支持的。
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