ECMO技术临床应用

ECMO技术临床应用徐州医学院隶属医院麻醉科刘功俭

ECMO

(ExtracorporealMembraneOxygenator)体外膜肺氧合(ExtracorporealMembraneOxygenation)简称ECMO，就是将静脉血引流至体外，经过滚轮泵或离心泵（人工心脏）推动和氧合器（人工肺脏）的氧合，再回到病人血管，取代病人心脏及肺脏之功能的装置。ECMO与CPB1.CPB需在全麻下开胸达成，ECMO插管可在局麻下达成；2.CPB只能应用几小时不等，ECMO可行3－57天心肺功能支持；3.CPB代替心、肺功能而保证手术进行，ECMO为心肺功能恢复争取时间。ECMO使心脏和肺获取充分歇息，浑身氧供、CO2排出和血流动力学均处稳固状态。MOPumpCPBvsECMO体外心肺支持技术常用名词ECLSExtraCorporealLifeSupportECMOExtraCorporealMenbraneOxygenationECCORorECCO2RExtraCorporealCO2removalPECCO2RPortableextraCorporealCO2removalECLAExtracorporeallungassistECLHAExtracorporeallungandheartassistCPSCardiopulmonarysupportPCPSPortablecardiopulmonarysystemPCPSPercutaneouscardiopulmonarysupportCPBCardiopulmonaryBypassEPBGEExtrapulmonarybloodgasexchangeARECAssistancrespiratoryextracorporealIVOXIntravascularoxygenationECMO体外气体交换。ECMO按使用目的不同分为两类。平时称ECMO是以氧合为主要目的，CO2排出为其继发生用；若以CO2排出为首要目的，则称为体外膜肺CO2排出(ECCO2R)；若伴以低频正压通气则称为LFPPV-ECCO2R。支持肺脏功能和/或心脏功能,与心脏手术中的体外循环技术相像，但使用时间较长（57天），能以较为恒定流速将血液泵出。跟着病人状况的改良，逐渐降低流速，使心肺担当更多工作。历史和背景1953年Gibbon用氧合灌输技术首次成功支持高兴手术。1969年开始使用膜式氧合器。1976年Gilleh等发现ECMO治疗重症急性呼吸衰竭的病死率高达85％，欧美各国也发现ECMO治疗重症呼衰病死率在90％，其原因有三点：①患者肺大多为不可逆器质性改变；②ECMO治疗时期仍进行呼吸机支持，FiO2为60%致肺纤维化；③ARDS为病毒和细菌感染所致，而ECMO对伤害、栓塞所致ARDS疗效较好。1979年Gattinoni等把体外除去CO2和低频正压通气联合起来，使ARDS疗效从10％提高到50％。从头燃起了用ECMO治疗ARDS的希望。此后这项技术逐渐完美并应用到现在ECMO的发展经皮插管方法可在短时间内成立ECMO，防止开胸和伤害大血管。治疗再生儿呼吸衰竭采用经脐血管成立ECMO，增加静脉回流。1988年Bindslev等用肝素涂抹型膜肺，减少肝素浑身用量和出血。Cottrell等应用抑肽酶在ECMO治疗中保护血小板。1993年Zwushenberrger等检查5000例ECMO治疗呼衰患儿，生计率为82%，而惯例治疗死亡率为80%。1994年ECMO国际会议认为ECMO对少儿特别是再生儿有很好疗效，对成人成效不理想，对呼吸衰竭成效较佳，对感染和心衰成效较差。1996年全世界有100个医疗中心对再生儿呼衰用ECMO惯例治疗。27个用ECMO惯例治疗成人ARDS，约有10万患者用ECMO，生计率为80％。有的存活率可达为90％，而成人的生计率稳固在50％，ECMO的原理ECMO整体假想是利用体外循环取代自然循环，由离心泵供应血流动力，经过氧合器对静脉血进行氧合，成为含氧高的动脉血，注回人体达成输氧功能。长时间进行体外氧合与CO2移除，支持心肺功能，减少心、肺负荷，为心脏和肺脏疾病的恢复供应时间。ECMO心肺功能支持的优胜性①有效地改良低氧血症。能将静脉血氧合为动脉血，每分钟流量可达1-7L。②较长时间支持性灌输为心肺功能恢复博得时间。治疗过程血液伤害轻。③防止长时间高浓度氧吸入所致氧中毒。④防止机械通气所致肺伤害。治疗时期进行机械通气只为防止肺泡萎缩，不需很高的压力；⑤有效循环支持。治疗时期机器可取代心脏射血而辅助心脏功能。在没有或较少正性肌力药作用条件下，降低心脏前、后负荷，心肌可获取充分歇息，能量储备增加。⑥ECMO治疗中可用人工肾对机体内环境进行可控性调理。AretheredifferenttypesofECMO?veno-arterialorVAECMO.veno-venousorVVECMO静脉－动脉转流最常用方法是经过颈内静脉插管，经右房将血液引流至氧合器，氧合血经过颈动脉插管至主动脉弓输入体内。此法可将80%回心血量引至氧合器，降低肺动脉压和心脏前负荷。可代替衰竭的心肺功能。当流量达到120ml/kg·min时，心脏可处于歇息状态。此法可降低肺动脉压力，人工呼吸依靠性成分少，合用于严重呼吸衰竭。弊端经股动脉低部位灌输，可使上半身的冠状动脉和脑组织得不到充分灌输。肺血流突然减少致肺淤血，增加肺部炎症和血栓形成危险性。此法非搏动成分多，对保持稳固血流动力学有必定困难。插管拔管操作复杂，结扎一侧颈部血管，对脑发育有潜伏危险。V-Amode静脉－静脉(V-Vmode)转流常用方法是从股静脉插管，将插管延长至下腔静脉近心端，引出的血液经氧合后经颈内静脉插管输送氧合血至右房，再经三尖瓣口送至右室。三尖瓣能有效分开右室内氧合血和右房内非氧合血，80%血液可氧合，由右室缩短注入肺动脉。优点是保证肺血液灌输，同时心脏搏动射血亦存在，合用于没心功能不全呼衰患者，不需动脉结扎，操作简单。弊端是不降低右心脏前负荷，没心功能辅助作用，再生儿重症呼吸衰竭时不宜使用，对PPHN无明显治疗作用，易发生心律失态。V-VmodeECMO使用目的保证机体有足够氧供.ECMO不可以治愈心脏或肺脏疾病，但可使心肺歇息和恢复。ECMO治疗时期降低呼吸机参数设置，使肺脏歇息以保护节余肺功能，减少呼吸机有关肺伤害。ECMO治疗时期减少或停止使用支持心脏药物，暂时性辅助心脏功能。临床用来争取时间而非治愈疾病。WhyECMO?SeverepulmonaryhypertensionPneumoniaRespirationfailurefromtraumaorsevereinfectionsHeartfailureECMO临床成效主要取决于病人心脏和肺功能可否恢复。ECMO的临床应用ECMO应用范围一、心源性循环衰竭（一）心脏手术重建后，造成右心室衰竭合并可逆性肺高压危像。

（二）Bridge：为准备心脏手术或心室辅助装置或心脏移植，而暂时代替心脏功能。

（三）心脏手术后暂时左心室功能丧失（stunnedheart），常有于prolongbypass。（四）可逆性的心肌病变，如心肌炎、冠状动脉暂时性痉挛。

（五）先本性心脏病手术重建後，心输出量不足造成单侧或双侧心衰竭。

（六）肺栓塞或肺拥堵（pulmonaryembolismorinfarction）。各种心功能辅助方法的特点二、呼吸衰竭（一）ARDS（急性呼吸窘况综合征）

1.Qs/Qt﹪（intrapulmonaryRtoLshunt)>302.Peakairwaypressure>45cmH2O

3.TSLCs<30ml/cmH2O（TotalStaticLungCompliance）

4.ARDSTypicalX-rayand/orCTscan

5.FiO2：1.0,PaO2<50mmHg,PEEP>5cmH2O6.lunglavageinpulmonaryalveolarproteinosis7.ARDSpatientswhodonotrespondtoconventionalmechanicalventilatorstrategies.8.afterlungtransplantation成人ECMO实行标准低氧性呼衰：①传统的机械通气或PC－IRV（压力控制反比通气）已不可以纠正缺氧及提高肺适应性；②FiO2>0.6时，肺内分流>30％；③肺静态适应性<0.5ml•cmH2O-1(或在Vd=10ml/kg时<30ml/cmH2O)；④胸片提示肺弥散阻碍；⑤对PEEP没有回应（PEEP5-15cmH2O）。高碳酸血症型呼衰：①无法纠正的高碳酸血症，pH<7.0,PIP>45cmH2O；②Ve>200ml/kg/min时仍旧PaCO2>45mmHg1.吸入性胎粪肺炎症候群（MAS:Meconiumaspirationsyndrome）2.呼吸窘况症候群（Hyalinemembranedisease）3.先本性膈疝（CDH；Congenitaldiaphragmhernia）4.再生儿固执性肺高压（PPHN；persistentpulmonaryhypertensionofneonate）并吻合以下呼吸衰竭指标（二）小儿及再生儿再生儿当选标准无严重的凝血或出血性疾病，无颅内出血，机械通气<10-14天，可逆性肺伤害，无危及生命之畸形。实行标准：①A-aDO2>80-83.2kPa连续4-12h；②氧合指数>25-40，连续0.5-6h；③PaO24.6-6.6kPa连续2-12h；④急性恶化状态：PaO2<4-5.3kPa，pH<7.25连续2h，难治性低血压。任有上述一项均可行ECMO。少儿当选标准机械通气时间，<2岁时应<10d；2-8岁时<8d；>8岁时应<6d；呼吸衰竭，无大出血或免疫克制，及心脏停搏伴神经伤害，近期无颅脑血管不测，生命质量谈论较高。实行标准：①PEEP>8cmH2O，FiO2>0.8连续12h时，PaO2/FiO2<150或A-aDO2>60kPa；②PIP>40cmH2O时pH<7.28或发生空气渗漏综合征。ECMO在心肺脑复苏中的应用1983年Phillips等用经皮穿刺法成立动、静脉插管与人工心肺机联接，对五例急性心脏聚停且用传统方法不可以复苏的病人进行急救，所有病人心肺功能都恢复较好。经皮穿刺可在5分钟内达成，可经股动、静脉快速成立心肺旁路，不需特地外科医师，为人体重要器官供应暂时血液供应。ECMO使病人恢复有效供氧供血，调理机体血流量、温度和血液成分，改良微循环灌输，增加淋巴回流，减少组织水肿，促进组织间液和血液液体交换，有利于细胞代谢，减少组织代谢性酸中毒。ECMO成人禁忌症绝对禁忌症：①禁忌抗凝者，②没有救治希望的终末期疾病，③潜伏重度慢性肺部疾病，④高龄多器官功能衰竭综合征，⑤对治疗无反响脓毒性休克，⑥无法控制代谢性酸中毒，⑧中枢神经系统伤害，⑨重度免疫克制。相对禁忌：静脉-静脉:①机械通气>7d，②变性肌力药物治疗后心肌功能仍差(CI<3.5)，③重度肺动脉高压（MPAP>45或>75%体循环压），④心脏停搏，⑤年龄>60岁；静脉-动脉:①机械通气>7d，②不可逆或慢性心功能不全，③年龄>60岁。少儿禁忌症Lethalchromosomalanomaly<34weeksgestationalage<2000gmsCoagulopathythatisongoing/uncorrectableMechanicalventilationfor>14daysSevereneurologicinsultorasphyxiaECMO并发症1、出血ECMO采用浑身肝素化，出血不可防止，严重出血将危及病人生命。2、脑伤害再生儿ECMO大多经颈部插管成立体外循环，结束时需结扎颈部血管。一般认为婴幼儿对右边颈部血管结扎有很强的耐受，经过左边颈部血管进行代偿。3、血栓ECMO中凝血功能发生很大变化，表此刻肝素应用、血液和异物表面接触血小板活性物质开释、凝血因子耗费。4、其余ECMO除对呼吸支持外还可改良循环功能。ECMO治疗过程中常有高血压、心脏顿抑、心律失态等并发症。ECMO的使用开机V-Vmode：

FiO2：1.0

gasflow：10L/min

V-Amode：

FiO2：1.0

gasflow：bloodflow=1：1血流量再生儿：150ml/㎏/min婴儿：100ml/㎏/min少儿：75-10ml/㎏/min成人：50-75ml/㎏/min氧耗量婴儿：5-8ml/㎏/min少儿：4-6ml/㎏/min成人：3-5ml/㎏/minDO2：VO2=5：1O2delivery：O2consumption开始阶段开始阶段应尽量提高灌输流量以偿还氧债，纠正酸碱失衡和电解质杂乱。依据神志、末梢循环和内脏灌输状况判断ECMO有效性。病情稳固后依据其心肺功能调理ECMO流量；心衰患者停用正性肌力药物，流量需达正常心排量80%，同时进行血流动力学监测。PaO2应达到70-90mmHg，SvO2应达到75%左右。ECMO支持时期适合抗凝。肝素初始剂量为100U/kg，而后以30U/(kg·h)速度连续输入。用一般膜式氧合器和管路者，ACT应保持在220～260秒；用肝素涂层者，ACT应保持在180～200秒。血小板计数应保持100×109/L左右。长时间转流者均有血小板减少，应及时补充。WhathappensonECMO?Turntheventilatorsettingsdownto"rest"settings.Turndownmanyoftheheartmedicines.Dailyroutine;chestx-rayeachmorning,weightandbath,bloodsamples(labs)andconstantmonitoringofvitalsigns.LetthepatientsrestasmuchaspossibleVentilatorsettingsNeonatesandInfants:ReducegraduallytoFiO20.3(0.2-0.4)over1-2hoursifpossible.Airwaypressures20/5cmH2O.Rate:10/min.PEEP:4cmH2OPediatricsandadults:FiO20.4.-0.5.Peakairwaypressure20-30cmH2O,Rate:10-15/min.PEEP10cmH2O.Immediatelyafterstart-upChestX-rayLabs:CompleteBloodCount(CBC),ABGs,Na,K,Caandionized-Ca,totalprotein,albumin,glucose,ACT.1.

q4hrs:Hgb,Hct,platlets,Na,K,glucose.

2.q1hrandprn,q2hrswhenstable:ACT,ABGs.DailyCBC,CRP,freeHgbinplasma,Na,K,Cl,Caandion.Ca,P,Mg,BUN,creatinine,totalprotein,albumen,glucose,bilirubin,SGOT,SGPT,LDH,amylase,coagulationstatusincludingATIII.

Urinelytesandchem.stripCXRUltrasoundofhead(neonates)Microbiology:urine,sputum.Bloodcultures.MedicationsPainmedicationHeparinAntibioticsprophylaxisDopamine,Dobutamine….TPNorenteralnutritionwhenpossibleHeparinInitialdose100IUheparin/kgiv,maintainwith15-60IU/kg/hrusinginfusionpump.WerecommendACTbetween150and180seconds.IfACT<150secondsgiveimmediately50IUheparin/kgbolusIV(15-25IUforneonatesandchildren).Thenadjustinfusionrate.呼吸功能不全对呼吸功能不全的患者，在进行ECMO同时实行“肺保护通气策略”，防止肺伤害加重，促进肺功能恢复。肺保护措施包含：1.保持肺循环有适合血流；2.机械通气峰值压≤24cmH2O；3.FiO2不高(0.21)，防止高浓度氧对肺的伤害;4.加用适合PEEP(12-15cmH2O)。在ECMO支持过程中尽量防止患者水负荷过重,可用利尿剂，也可在ECMO回路中加用超滤装置以控制水分排出。ECMO撤离患者心肺功能逐渐恢复后可逐渐降低ECMO流量，增加心肺负荷。当ECMO流量降至心排量20%以下，即可准备ECMO撤离。心衰患者撤离前应予正性肌力药物支持；呼衰患者撤离后需保持一段时间通气支持。只需心肺功能伤害可逆，绝大多半患者应用ECMO2-3周即可顺利撤离。ECMO对再生儿呼吸衰竭支持成效最为满意。与呼衰对比，ECMO对心衰支持成效略差，心脏手术后ECMO支持成效很大程度上取决于手术对畸形和病变改正能否完美及手术过程心肌缺血性伤害的严重程度。WEANINGFROMECMOItisrecommendedtochangethetubeandrinsetheairwaysbeforeweaningfromECMO.TheECMOflowisthenreducedby60-70%during12-24hours.Reducethesweepgastotheoxygenator.ReduceFiO2till0.21.IncreasetheventilatorsupporttosatisfactoryPaO2.TrialoffECMOTheECMOsupportisstoppedforalimitedperiodoftimetoasessthepatientsabilitytooxygenateandremoveCO2.Arterialandvenoustubingisthenclamped,theECMO-systemiskeptreadyandrecirculatedtoavoidcoagula