ECMO在危重病人抢救中应用

1、ECMO 在危重病人抢救中应用1.ECMO的发展历史鼓泡式氧合器于 1953 年成功应用于体外循环心脏直视手术 , 但鼓泡式 氧合器并发症较多 , 其应用时间仅限数小时。 1956 年,Clowes 等研发了 气体交换膜 , 随着交换膜材料的持续改进 , 仿生呼吸的膜式氧合器 （ 膜肺 ） 逐渐在临床普及使用 , 膜肺的气体交换水平强、生物相容性好、血液破 坏少、气栓发生率低 , 尤其是纤维膜肺的研制 , 其良好的稳定性和安全 性为长时间体外氧合应用提供了可能【 1】。20 世纪 60 年代末 , 有人尝试用体外心肺支持技术治疗呼吸功能衰竭 , 并提出 ECMO的概念。 Hill 等于 197

2、2 年采用 ECMO技术成功治愈了一位 24 岁合并呼吸衰竭的复合伤患者【 2】。四年之后 ,Bartlett 等报道了 首例新生儿急性肺损伤应用 ECMO技术治疗并存活。此后 ECMO的应用 逐渐增多 ,多项研究表明 ECMO可显着降低新生儿急性肺损伤及小儿急 性呼衰的死亡率【 3-5】, 这是吸入 NO、高频振荡通气、肺泡表面活性 物质替代等治疗措施都无法实现的 ,因而 ECMO已经成为了新生儿急性 肺损伤的标准治疗手段。 1989年以来, 登记在体外生命支持组织 （ELSO） 临床应用 ECMO的例数超过 24,000 例, 多数为新生儿。 ECMO对成人肺损 伤的疗效尚存有争议 , 但

3、普遍认为此技术是一项安全有效的维持生命的 临时救治手段。简单地说 ,ECMO治疗时先将体内血液引流至储血罐 , 然后由机械泵将血 泵入氧合器 , 经膜肺将血液氧合、排出 CO2并加温后再通过另一路管道 回输患者体内。引流体外和泵入体内的管道之间有一备用的短路 , 其作 用是一旦回路或机械故障时可迅速将机体与 ECMO系统脱离, 从而确保 临床使用安全【 6】。ECMO的管道回路模式分二种 , 即静脉 - 动脉体外氧合 （VA-ECMO模式） 和 静脉- 静脉体外氧合 （VV-ECMO模式） 。VA-ECMO模式经静脉置管到达右 心房引流静脉血 , 通过动脉置管到主动脉弓处将排除了 CO2的氧合

4、血回 输动脉系统。新生儿一般选择右侧颈内静脉和颈总动脉置管 , 而成人可 选择股动静脉。 VA方式的优点是可同时提供心肺支持。其缺点是干扰 了正常循环的血液分配和搏动方式 ,可造成脑、肺、心肌的损害 , 气栓 的发生率较高 ; 此外动脉置管结扎后尤其在小儿容易发生血管重构畸形。 VV-ECMO模式是将血液在右心房水平实行氧合并去除 CO2,一般认为其 只提供肺功能的支持 ,其缺点是血液重复转流 , 效率低于 VA模式, 因而 不适用于心功能不能即时纠正的心衰患者。 VV模式的优点是对血液和 机体的影响较小 , 避免了动脉插管及其相关的栓塞等严重并发症。体外 二氧化碳清除 (ECCO2R的) 实

5、际上也是 VV-ECMO的一种方式 , 膜肺在此的 作用主要是清除多余的 CO2,结合低频正压通气 (LFPPV：f=35/min) 用 于治疗成人 ARDS【 7】。3ECMO的临床应用3.1 新生儿肺疾病适合 ECMO治疗的新生儿肺疾病包括胎粪吸入综合征、 先天性隔疝、肺部感染等 , 因最终都导致肺损伤、低氧血症甚至持续性 肺动脉高压。一般认为 ,新生儿氧合指数 (OI) 40时为 ECMO启用标准 (氧合指数 =平均气道压力×吸入氧浓度× 100÷动脉氧分压 ) 。ECMO的 目标是维持机体正常气体交换 , 通常 VA方式应维持回路中静脉血氧饱 和度高于 7

6、5%,而 VV方式时脉搏氧饱和度监测应在 85%以上。一旦转流 稳定,肺内机械通气一般调整为低呼吸频率 (510 次/min) 、低气道压 (<25cmH2O和) 一定的 PEEP(410cmH2O),FiO2在 2140%。因新生儿很少 有慢性肺疾病基础 , 应用 ECMO支持后生存率相对最高。胎粪是一种无 菌异物,ECMO的过渡治疗为新生儿清除胎粪赢得时机 , 使治疗成功率大 为提升。先天性隔疝若在出生后 6 小时内表现出相对应症状者绝绝绝 大多数不能存活 ,ECMO替代治疗可使此类患儿的死亡率降至 50%以下。 新生儿严重感染时 ,ECMO是一种挽救生命的手段 , 但此时感染导致的

7、生 理功能紊乱增加了 ECMO治疗的难度和维持时间【 8】。此外 , 对药物和 常规呼吸支持治疗无效的持续性肺高压患儿 ,采用 ECMO治疗,在保证充 分氧供的同时 ,避免了常规机械通气对肺的进一步损伤 , 并可降低肺血 管阻力 , 为患儿重新建立正常体肺循环和存活创造了条件。3.2 急性呼吸衰竭、 ARDS和急性肺损伤用于急性呼吸功能衰竭的替代 治疗是研制 ECMO的初衷。一般认为 , 误吸、创伤、严重肺部感染、脓 毒血症等直接或间接造成肺损伤 ,继而引起的呼吸衰竭和 ARDS是 ECMO 的适合症 , 特别适用于小儿或成人的急性肺损伤。但作为一种操作复杂、 管理繁琐、费用昂贵的治疗手段 ,

8、 临床上通常在常规呼吸支持和辅助治 疗无效后才考虑使用 ECM。O 临床病例报道显示采用传统呼吸支持治疗 为主的综合治疗 ,呼吸衰竭患者的生存率约为 18%44%但, 同期相同严重 水准的呼衰患者经 ECMO和保护性机械通气等治疗措施 , 生存率可达 66% 【9】。所以, 在传统方法治疗过程如病情继续进展或伴心血管功能不 稳定的呼衰患者 , 为保持良好的气体交换、避免通气过度和气道高 压 ,ECMO也不失为一种临时挽救生命的手段。当前对何时该启用ECMO尚无统一标准 ,成人 ARDS的一个入选指标是吸入纯氧 2 小时 PaO2<50mm。Hg但上述指标的合理性和严谨性仍需进一步评估和统

9、一。 因为 ECMO仅仅暂时的替代措施 , 所以不适用于不可逆的心肺脑疾病和 预后不良的患者。相对禁忌症则包括老年、免疫抑制、脑外伤、左心 衰、肝素诱导血小板减少症等。3.3 心脏手术因为 VA-ECMO的血流灌注可达心输出量的 75%,所以有人 将 ECMO尝试用于 CPB脱机困难的心脏手术病人。治疗期间必须保证正 常肺通气以防肺不张 ,并注意维持正常的血 CO2和 O2分压。至于在先 天性心脏病新生儿心脏手术前使用 ECMO尚, 存有争议【 10】。3.4 肺梗塞或气道梗阻对急性肺梗塞和气道梗阻的患者 , 快速建立 ECMO是一种有效的抢救措施。3.5 心肺移植手术 ECMO不但可为晚期心

10、肺功能衰竭而等待移植手术的 患者争取充足的时间 , 也可改善全身状况 , 对预后有利。 ECMO还为顺利 度过手术和术后恢复期保驾护航。肺移植术后的再灌注水肿和呼吸衰 竭是临床治疗的难点 ,所以有人在肺移植术中建立 ECMO代替 CPB,并将 ECMO支持时间延长到术后 , 这对危重病人的管理和肺功能的恢复非常有 利 , 尤其是肺动脉高压行单肺移植者【 11】。在心脏移植术后 , 心肌顿 抑常导致顽固性的心功能衰竭 ,而 ECMO支持则为心肌顿抑的恢复创造 条件。虽然主动脉内球囊反搏更常用于临床 , 但它只针对左心系统 , 不 能对严重心衰病人提供充足的循环支持 , 且在股动脉较细的小儿患者使

11、 用受限。在这些情况下 ,ECMO能代替球囊反搏或两者联合治疗。3.6 其他 ECMO在临床难于处理的代谢性酸中毒、心肌炎、顽固性休克、 无心跳供体的脏器保护等方面也能发挥其特殊的治疗价值。并发或并 存急性肾功能衰竭、肝功能衰竭时 ,需要血液透析治疗 , 可将血透机或 其他支持装置连接在 ECMO回路上, 用于支持多脏器功能【 12】。4ECMO治疗的并发症ECMO的并发症主要包括机械原因和生理原因两大类。前者如回路血栓 堵塞或脱落、氧合器功能不良、机械泵或加热器故障、置管和拔管相 关并发症等。一旦发生上述并发症 ,应迅速让机体从 ECMO上脱离, 并恢 复治疗前的机械通气 , 同时处理相对应

12、的回路问题。生理原因主要跟 ECMO扰乱了凝血功能和动脉搏动灌注方式相关 , 主要包括以下几方面。一、中枢神经系统 ECMO无脉搏转流和右颈动脉的结扎改变了正常的 血液循环方式 , 有可能导致右脑损伤和听力损害 ,ECMO期间保持正常的 头位以利于良好的颅内血供对预防中枢神经系统并发症十分重要。为 避免右颈内静脉血液淤滞 , 有人建议经颈内静脉向脑端置管 , 充分引流 颅内血液从而减轻脑淤血。此外 , 镇静剂的应用可减少 ECMO期间躁动 和癫痫的发生。二、血液系统主要是出血倾向 , 颅内出血尤其是新生儿脑室出血发生 率在 14%左右。在不足 35周的新生儿应用 ECMO几,乎 100%发生脑

13、室出 血,所以ECMO禁用于不足 36周的新生儿。 ECMO转流期间血小板易粘附 于硅胶膜和管道表面 , 导致血小板的持续破坏和消耗 , 因而 ECMO对血液 系统损害最大的是血小板。故 ECMO治疗期间一般需每天补充浓缩血小 板。红细胞破坏和溶血也容易发生 , 因而成人有时需补充浓缩红细胞。 肝素化回路可减少血细胞的破坏 , 降低出血的发生率 , 但价格较昂贵。三、心血管系统 ECMO期间有时出现心搏出压和搏出量极度降低的现 象, 即所谓的心脏晕厥现象【 13】 ,一般持续时间较短暂 , 具体机理不明 但与死亡率相关。此外 ,高血压也是 ECMO期间一种危险的并发症 , 可增 加颅内出血的危

14、险 ,甚至诱发心包填塞。栓塞也是常见并发症 , 气栓或 者血栓可引起神经系统和外周组织梗塞的相对应症状。四、其他少尿在 ECMO早期常见 ,另外还有感染、水电解质紊乱、酸碱 平衡失调等。5 新型 ECMO的研发与应用5.1AV-ECMO一种新的 ECMO方式, 血液从动脉经过专门用于 AV方式的低阻力体外 膜肺【 14】回流到静脉 ,血流直接依靠动静脉之间的压力差推动 , 因而 无需血泵装置。数学模型分析表明 ,1015%心搏量经过气流量 5L/min 的 AV-ECMO可满足 CO2的清除 , 而对 O2 交换意义较小。血流量主要取 决于管道直径和平均动脉压。 AV-ECMO临床应用的可行性

15、和安全性已得 到证实【 15,16 】,它可使高碳酸血症患者的 PaCO2明显下降。 AV方式 的最大优点在于避免了与机械泵相关的并发症 , 减少了血液破坏和简化 临床管理 ; 其缺点动脉置管并发症增多 , 心脏负荷增加。 AV-ECMO适用于 急性呼吸衰竭、高碳酸血症、需行保护性肺通气又要避免高CO2分压的 ARDS合并脑损伤患者【 17】。其禁忌症包括心衰、休克和外周动脉阻塞性疾病。当然 , 对于这种新 的 AV-ECMO方式,尚需更多的研究和临床实践 , 才能对其作出准确的评 价。5.2 小型膜肺及微型可植入型膜肺整合血泵动力和氧合 , 甚至加热的小型微型人工肺正被开发研制 【 18】 , 这将大大减少血液的破坏和提升效率 , 更有利于临床操作和应 用。另一个简易化设计是能置入腔静脉内的微型氧合器 , 但因为较低压 力的静脉血经过氧合器时流速缓慢 ,氧合效率很低 , 无法满足 ARDS患者 的氧合需求。于是人们设想研制一种将较小阻力氧合器和微轴血泵相 结合的血管内肺膜【 19】。还有一种设想是通过右心房的压力作为泵 动力,利用可植入性氧合器获得长期气体交换辅助 , 这个设计思路已在 动物(绵羊) 试验中获得成功【 20】, 正在投入临床