手绘科普：新冠病毒为什么致命，以及有什么治疗原理？

更好地理解新冠病毒致死和治疗的原理。

文 | 杜晨 Windy    编辑 | Vicky Xiao

文：杜晨  制图：Windy

根据国家卫健委等部门的权威数据，截至2月3日15时，全国共确诊新型冠状病毒感染者17255例，其中重症患者2296例；目前已治愈479例，死亡361例。

根据一线专家在《柳叶刀》上发表的论文 ，新冠病毒感染者的主要致死原因是一种严重的呼吸衰竭，即急性呼吸窘迫综合症，简称 ARDS。

具体来说，在疫情爆发的早期收治的41名新型冠状病毒感染者中，有6人因为 ARDS 死亡。

新型冠状病毒是病原体，所谓的“新冠肺炎”是病症，而 ARDS 是临床症状。

ARDS 究竟是如何杀死这些重症患者的？目前针对这些重症患者的治疗方式又是怎样的？我们参考了权威医学期刊《新英格兰医学期刊》上的论文，通过打比方、手绘示意图等较为容易理解的方式，帮助你更好地理解新冠病毒。

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一、致死原理：

我们可以把肺当成一棵树。树有树干、树枝、树杈和叶子，肺也有气管、各级支气管和肺泡。在树上，叶片进行光合作用，把营养传回整棵树；在肺里，空气通过各级气管，最终由肺泡使氧气进入血液。如图：

肺泡不是单个的，而是一串一串的，表面布满血管。正是这些血管把二氧化碳交给肺泡（最终呼出），从肺泡中带走氧气，送到心脏，进而流遍全身。

正常工作的肺泡如图，注意绿色的部分，氧气正是通过呼吸膜扩散进入血管：

所谓的“新冠肺炎”，是新型冠状病毒感染导致的肺炎。如果你的手被门夹了，很快会产生肿胀。这也是一种炎症，本质上是大量富含蛋白质的液体渗出到组织空间内。

夹了手的时候，这些液体进入你的手指组织空间，让手指肿起来；而在“新冠肺炎”中，这些液体渗透到了肺泡和血管之间，阻塞了呼吸膜，并渗透进肺泡，阻碍氧气的正常交换。这也是为什么一些感染者按压肺部会有水肿的感觉。

原理如图：

对于新冠病毒感染的重症患者，他们的整个肺里到处都在发生炎症，数亿个肺泡当中的大多数都被阻塞，使得人体非常缺氧，无法呼吸。严重时就会出现呼吸衰竭，出现急性呼吸窘迫综合症 ARDS。

以上，就是 ARDS 的工作原理，也即新冠病毒的重症致死原理。包括 SARS 背后的冠状病毒、一些流感病毒、呼吸道合胞病毒等，都会导致 ARDS。

目前，对于出现 ARDS 的重症患者，唯一的办法就是支持治疗，没有药理上的针对措施（有少数被初步证明有效，但未通过临床的药物）。

而唯一的支持治疗手段，就是进重症监护室 (ICU)，上呼吸机。

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二、治疗原理

刚才我们提到，出现 ARDS 的重症患者无法自己呼吸。他们的肺功能衰竭，等不到人体自行消炎，往往已经死亡。这个自行消炎的过程，没有办法加速，也没有办法减速。

进 ICU、上呼吸机的目的，就是通过机械通气，强行维持患者的呼吸。本质上，就是借助机器的力量，和病毒“赛跑”，在炎症自行消失之前，维持患者的生命，因此称之为支持治疗。

（至于用药，特别是中药，更多只是走个过场。）

自从本世纪初以来，针对 ARDS 的呼吸机支持治疗手段，有过几次重大的革新。

1）低潮气量通气

没有肺科医学知识的人可能会认为，让呼吸机大量吹气进去，就是最好的办法。实则不然。

一呼、一吸，为一个潮汐。临床医生发现，由于肺泡被阻塞，容积较健康时更小，常规的潮气量 (tidal volume) 反而会导致肺泡出现更严重的肿胀→塌陷→肿胀→塌陷，使得炎症恶化。如图：

于是，在2000年，专家发明了低潮气量通气这一听起来反逻辑的通气方式。简单来说，就是用更低的潮气量（伴随更高频率）来降低呼吸机对肺泡施加的压力，见下图：

低潮气量通气被证明极其有效，将 ARDS 患者的死亡率从39.8%降低到了31%——前提是有足够医疗资源，患者能够进入 ICU，插上呼吸机。

2）麻醉技术

专家们进一步发现，患者会对低潮气量通气感到不适应。因为这些本身呼吸窘迫的患者，会下意识加大呼吸的力度，扰乱呼吸机的作用。

于是，医生们调整了麻醉的手法，对不同情况的患者，保持非常细致的医学观测，并进行用药量等方面的调整，维持患者的呼吸频率和呼吸机同步。这一手法同样被证明有效，将死亡率从40.7%降低至30.6%。

这一手法对医护人力资源有着极大的要求。必须有足够的呼吸科医生、麻醉医生、护工人员能够时刻保持对患者体征的观察，从而进行调整。然而在疫情爆发时，这些条件往往很难满足。

3）俯卧式通气

在病床上，我们见到的大部分患者都是躺姿。然而，如果患者采用躺姿使用呼吸机，由于重力、肺水肿及其它诸多因素作用，一部分肺泡的塌陷会比其它肺泡更严重。

专家们进一步发现，当采用俯卧姿势（也就是趴着）时，肺泡受到的各方面压力更小，更有利于恢复。最终，采用俯卧姿势治疗的 ARDS 患者死亡率从32.8%降低至16%。

也就是说，在 ICU 床位、医护人力资源充足的条件下，这三项重大革新显著降低了 ARDS 患者的死亡率。

然而正如前述，疫情爆发导致了医疗资源严重短缺，使得绝大多数新型冠状病毒的感染者很难得到床位，更别提进入 ICU，享受这些革新所带来的巨大帮助。

随着火神山、雷神山两座新集中收治医院，以及湖北之外各地新的集中收治医院的落成，这一情况将得到较大改善。至少对于重症患者，只要能进入 ICU、插上呼吸机，只要能得到呼吸科医生、麻醉医生、护工人员的照顾，相信绝大多数患者都能得到康复。

资料来源：

Ventilation with Lower Tidal Volumes as Compared with Traditional Tidal Volumes for Acute Lung Injury and the Acute Respiratory Distress Syndrome https://www.nejm.org/doi/10.1056/NEJM200005043421801

Neuromuscular Blockers in Early Acute Respiratory Distress Syndrome https://www.nejm.org/doi/10.1056/NEJMoa1005372

Prone Positioning in Severe Acute Respiratory Distress Syndrome https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMoa1214103

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