體外膜肺氧合治療回顧分析

黑飛龍,樓 松,龍 村,李景文,于 坤,劉晉萍,馮正義,趙 舉,胡盛壽,許建屏,常 謙,劉迎龍,王 旭,劉 平

1954年John Gibbon發(fā)明的體外循環(huán)(extracorporeal circulation,ECC)技術使心內直視手術成為現實[1]。ECC技術設備經改進后可以提供較長時間的 ECC支持,被稱為體外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenation,ECMO)。ECMO作為一種有效的心肺支持手段,可使患者心肺得到充分休息,功能恢復或為器官移植贏得時間,目前已成為心臟外科危重病的重要治療手段。Hill于 1972年成功進行了首次靜脈-動脈(venous-arterial,V-A)ECMO治療[2]。此后,ECMO在兒童和成人患者中均取得了較好的臨床效果[3-6]。阜外心血管病醫(yī)院自2004年12月至 2009年12月對 121例心肺功能衰竭患者行 ECMO支持治療也取得了較為理想的效果?，F將我院應用 ECMO支持治療的情況回顧分析如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 121例患者行 ECMO支持治療,兒童及嬰幼兒 44例,成人 77例。其中男性 80例,女性 41例;年齡為出生 3 d～76(29.4±25.0)歲;體重為 3.2～100(43.7±28.8)kg。108例心臟術后和 13例內科病例安裝 ECMO治療。23例經 ECMO輔助后行心臟移植,其中 14例康復出院。

本研究屬于觀察性研究,不改變現有的診療方案,所分析的資料不涉及任何患者隱私,因此不需取得患者的知情同意。

1.2 ECMO的應用指征包括 ECC后不能停機直接轉入 ECMO輔助支持,難以糾正的低心排[心排指數小于 2.0 L/(min·m2)]、嚴重的低氧血癥、心跳驟停等。

ECMO在手術室或重癥監(jiān)護病房內建立。部分患者在接受 ECMO輔助前已安裝主動脈內球囊反搏(IABP)以降低左室后負荷、增加冠脈灌注及提供搏動血流。插管前 3min給予肝素 100 u/kg靜脈注射,如果 30 min內未進行插管,需要再次測量激活全血凝血時間(activated clotting time,ACT)。

1.3 ECMO系統(tǒng) 包括離心泵、膜式氧合器、空氧混合裝置、氧飽和度探頭、循環(huán)管路。當需要超濾時可在循環(huán)管路的動靜脈間加入超濾器。所有患者均采用 V-A ECMO輔助方式。嬰幼兒采用經原手術切口右心房-升主動脈插管,成人 1例應用右心房-股動脈插管,其余均采用股靜脈-股動脈插管。

1.4 ECMO系統(tǒng)的建立 患者麻醉鎮(zhèn)靜,轉流開始后酌情降低麻醉深度。根據 ACT檢測結果決定肝素用量,使 ACT維持于 120～180 s。本組患者心血管活性藥物在 ECMO支持期間逐漸減少甚至停止使用。停 ECMO后根據血液動力學情況適當應用血管活性藥物。輔助流量根據患者監(jiān)測指標來調整,輔助期間流量范圍在 40～220 ml/(kg·min),使靜脈血氧飽和度維持在 70%以上,吹入膜肺的空氣氧氣混合氣的氧濃度維持在 40%～70%,使膜肺出口的動脈血氧分壓在 150 mmHg(1mmHg=0.133 kPa)左右,動脈氧飽和度不低 95%。呼吸支持采用同步間歇指令通氣模式,FiO20.3～0.6,呼吸頻率10～30次 /min,潮氣量 8～10 ml/kg,呼氣末正壓(PEEP)4～6 cmH2O,氣道峰壓小于 25 cmH2O。每日通過超聲心動圖結合患者血液動力學指標及胸片、血氣結果綜合評判 ECMO期間的循環(huán)、呼吸功能。在保證心臟及肺功能基本恢復并有一定的儲備的情況下,逐漸減低輔助流量,同時增加血管活性藥物的用量。每次減少輔助流量的 15%～20%,適當延長 ACT時間,當輔助流量占全流量的 10%～20%時可以嘗試終止 ECMO。

1.5 統(tǒng)計處理 所有數據采用 SPSS 16.0進行統(tǒng)計學分析。連續(xù)變量以平均值±標準差(±s)表示,連續(xù)變量的比較采用 t檢驗或 Mann-Whitney U檢驗。分類變量以百分率表示,通過卡方檢驗或Fisher精確檢驗進行分析。邏輯回歸用于分析院內死亡的危險因素。P＜0.05為具有統(tǒng)計學意義。

2 結 果

接受 ECMO支持治療的患者輔助時間為 12～504(128.5±28.0)h。82例順利撤離 ECMO裝置,ECMO平均時間(117.9±63.8)h,其中 69例康復出院,13例撤機后院內死亡。39例患者因多種原因不能脫機或放棄治療,ECMO平均時間(150.5±113.1)h?？偝鲈郝蕿?57.0%。

83例發(fā)生了至少一種與 ECMO相關的并發(fā)癥。平均每例發(fā)生(2.5±2.2)種并發(fā)癥。ECMO相關并發(fā)癥的情況見表1。

單因素分析表明在手術室外建立 ECMO、是否發(fā)生并發(fā)癥、并發(fā)癥個數、二次開胸、感染、溶血、氧合器滲漏、更換氧合器、急性腎衰、高膽紅素血癥[總膽紅素(TBIL)＞222.3μmol/L或 直接膽紅素(DBIL)＞34.2μmol/L]與院內死亡相關,見表2。上述指標進入多因素分析,結果顯示發(fā)生任何 ECMO相關并發(fā)癥、血培養(yǎng)證實的感染、急性腎衰為院內死亡的危險因素,見表3。

表1 ECMO支持相關并發(fā)癥(±s)

表1 ECMO支持相關并發(fā)癥(±s)

注:肝功能異常:丙氨酸轉氨酶(ALT)＞500 IU/L或天冬氨酸轉氨酶(AST)＞500 IU/L;神經系統(tǒng)功能異常:神志模糊、昏迷、癲癇發(fā)作、局灶性神經系統(tǒng)體征

二次開胸止血 44/121(36.4%)感染(血培養(yǎng)陽性) 24/121(19.8%)血栓形成 36/121(39.8%)下肢缺血 20/121(16.5%)溶血(游離血紅蛋白 ＞3000mg/L) 29/121(24.0%)血漿置換 24/121(19.8%)氧合器滲漏 45/121(37.2%)更換膜肺 43/121(35.6%)腎衰(肌酐＞132μmol/L和需透析) 35/121(28.9%)肝功能異常 29/121(24.0%)高膽紅素血癥 34/121(28.1%)神經系統(tǒng)功能異常 19/121(15.7%)多器官功能障礙(MODS) 18/121(14.9%)彌散性血管內凝血(DIC) 18/121(14.9%)消化道出血 22/121(18.2%)

表2 存活及死亡患者 ECMO支持臨床特征及并發(fā)癥的比較(±s)

表2 存活及死亡患者 ECMO支持臨床特征及并發(fā)癥的比較(±s)

性別(男 /女) 46/23 34/18 0.883年齡(歲) 31.9±23.6 26.0±26.6 0.203體重(kg) 48.0±26.1 38.0±31.4 0.067心肺復蘇(有 /無) 19/50 22/30 0.089心肺復蘇時間(min) 21.3±17.5 35.2±27.1 0.169 IABP(有 /無) 11/58 11/41 0.462建立地點 (OR/ICU) 40/29 17/35 0.006輔助時間(h) 120.0±67.7 140.1±101.5 0.219術后心肺功能衰竭/脫機困難 35/34 33/19 0.162任何并發(fā)癥 (有/無) 40/29 43/9 0.004并發(fā)癥個數 1.5±0.2 2.4±0.3 ＜0.001二次開胸(有 /無) 18/51 26/26 0.007感染(有 /無) 5/64 19/33 ＜0.001血栓形成(有 /無) 18/51 18/34 0.310下肢缺血(有 /無) 8/61 12/40 0.092溶血(有 /無) 9/60 20/32 0.001血漿置換(有 /無) 10/59 14/38 0.090氧合器滲漏(有/無) 20/49 25/27 0.031更換膜肺(有 /無) 18/51 25/27 0.012腎衰(有 /無) 5/64 30/22 ＜0.001肝功能異常(有/無) 13/56 16/36 0.128神經功能異常(有/無) 11/58 8/44 0.934 MODS(有 /無 ) 7/62 11/41 0.092 DIC(有 /無 ) 7/62 11/41 0.092高膽紅素血癥(有/無) 15/69 19/33 0.014消化道出血(有/無) 9/60 13/39 0.091

表3 ECMO支持患者院內死亡的危險因素

3 討 論

ECMO作為一種對心肺功能衰竭有效的支持治療手段,越來越得到心臟外科的重視。據報道大約3%～8%的心臟手術術后患者需輔助支持治療[7-9],心臟術后難以糾正的低心排、低氧血癥、心律失常、心跳驟停、不能脫機等情況下,ECMO支持治療顯得尤為重要。ECMO還可為心功能不全患者在心臟移植前提供有效的循環(huán)支持[10]。此外,還可幫助嚴重心肌炎患者恢復正常的心功能提供必要支持[11]。

我院 ECMO治療的整體存活率為 57%,與國外報導的結果近似。ECMO患者的預后除了與治療水平及經驗有關外,另一個重要因素是患者的選擇。目前我院入選 ECMO患者都采用較嚴格的指征,可能與較高的存活率有關。但也有學者認為,對于這些瀕死患者應先進行 ECMO支持治療,在治療過程中若發(fā)現禁忌證,如不可逆的腦損傷等再停止治療。這種寬松的入選條件無疑會增加整體死亡率。

許多學者致力于確定預測 ECMO治療失敗的危險因素。多個因素被確定為死亡的預測因子,包括女性[12]、高齡、術前心肌梗死、糖尿病[4]、ECMO建立前接受心肺復蘇、腎功能衰竭[12]、心肌酶[13]、機械通氣時間[14]。我們的結果表明,ECC期間任何并發(fā)癥的發(fā)生、感染、急性腎衰都與院內死亡相關。

根據體外心肺支持組織建議,將 ECMO并發(fā)癥可以分為機體并發(fā)癥和機械并發(fā)癥兩大類[15]。

在機體并發(fā)癥中,出血是 ECMO最常見的并發(fā)癥。本組 121例病例中,有 44例發(fā)生出血和滲血,發(fā)生率為 36.4%,與體外心肺支持組織統(tǒng)計相近。雖然出血的發(fā)生率較高,但我們未發(fā)現出血與院內死亡相關。出血的部位主要是手術切口出血和插管部位出血,主要原因有插管或手術部位止血不徹底、肝素抗凝、長時間 ECC等導致凝血因子缺乏、血小板減少及功能降低等。我們認為如果患者無活躍出血,ACT可維持在 160～180 s,存在滲血時可適當縮短,控制在 140～160 s,但應注意維持一定的流量。每日檢測血常規(guī),將血小板維持在 50×109/L以上,必要時補充缺乏的凝血因子。當上述措施均無效時應積極手術探查。

感染也是 ECMO患者較常見的并發(fā)癥,預防感染始終是 ECMO期間的重要問題。我們發(fā)現 ECMO患者發(fā)生感染將明顯提高院內死亡率。本組有 1例患者雖然心肺功能恢復,但因腦部真菌感染死亡。ECMO患者長期使用廣譜抗生素后容易發(fā)生真菌感染,預后較差,應給予足夠重視。本組 121例患者發(fā)生感染 24例,發(fā)生率占 ECMO支持患者的 19.8%。ECMO期間感染發(fā)生率較高主要與手術創(chuàng)傷過大及插管時間過長有關,這些因素是血液感染發(fā)生率高的主要原因。在進行 ECMO支持時,注意環(huán)境的清潔,保證各個操作環(huán)節(jié)嚴格無菌,合理使用有效的抗生素,縮短 ECMO的時間可減少感染的發(fā)生。應早期進行血液培養(yǎng)和藥敏試驗,一旦發(fā)現感染跡象,應積極和有針對性地加強抗感染治療,以拯救患者生命。營養(yǎng)不良可使 T細胞功能受損,易引起感染,致使人工心臟的使用壽命縮短甚至危及患者生命。如果患者體重指數小于 22,因感染導致手術失敗的風險明顯增高[16]。

腎功能不全也是 ECMO最常見的并發(fā)癥之一,在機體并發(fā)癥中處于第二位。本組 121例患者發(fā)生腎功能不全并發(fā)癥 35例,發(fā)生率占 ECMO支持患者的 28.9%。統(tǒng)計發(fā)現,腎衰與院內死亡相關,這與國外作者的研究結果一致[12]。因此在 ECMO支持治療過程中應高度重視腎臟的保護。ECMO期間,腎功能不全的發(fā)生原因尚不明了,可能與 ECMO期間溶血、非搏動灌注、低血壓、低容量、兒茶酚胺分泌增加、栓子形成栓塞、全身炎癥反應等因素有關。對具有腎衰危險的患者應積極預防。發(fā)生溶血時先尋找原因并對因處理,如更換管路和離心泵頭、減小負壓等,同時也要堿化尿液、利尿,必要時可行血漿置換。對于已發(fā)生腎功能不全的患者連續(xù)腎替代治療及腹膜透析可維持內環(huán)境穩(wěn)定,改善腎功能[17-18]。

在器械并發(fā)癥中,氧合器血漿滲漏、氧合能力下降最為常見,體外心肺支持組織報道其發(fā)生率在7.1%～16.7%不等。血漿滲漏的發(fā)生與氧合器類型、跨膜壓差、輔助流量、血液破壞程度等因素有關。如果發(fā)生氧合器能力下降或滲漏,則需及時更換新的氧合器。

本文僅對院內死亡及其因素進行了分析,并無患者長期隨訪的資料。據不完全統(tǒng)計,至少 1例于ECMO停機后因下肢缺血壞死而截肢,1例發(fā)生閉鎖綜合癥,1例出院后 3 d突發(fā)心臟驟停而死亡。因此有必要對患者出院后的生活質量、社會功能、小兒患者智力發(fā)育、長期生存情況進行系統(tǒng)的隨訪和分析。

ECMO支持療法在循環(huán)呼吸衰竭的治療中是一種有效的輔助治療方法,盡早對心肺衰竭患者使用ECMO支持治療,避免重要臟器不可逆損傷,對提高治療效果有積極的幫助。腎衰、感染等并發(fā)癥與院內死亡相關。為提高 ECMO治療的存活率應積極預防 ECMO相關并發(fā)癥。

[1]GIBBON JH Jr,MILLER BJ,DOBELL AR,et al.The closure of interventricular septal defects in dogs during open cardiotomy with themaintenance of the cardiorespiratory functions bya pump-oxygenator[J].JThorac Surg,1954,28(3):235-240.

[2]Hill JD,O'Brien TG,Murray JJ,et al.Prolonged extracorporeal oxygenation for acute post-traumatic respiratory failure(shock-lung syndrome).Use of the Bramson membrane lung[J].N Engl JMed,1972,286(12):629-634.

[3]Zhao J,Liu J,Feng Z,et al.Clinical outcomes and experience of 20 pediatric patients treated with extracorporealmembrane oxygenation in Fuwai Hospital[J].ASA IO J,2008,54(3):302-305.

[4]Doll N,K iaii B,Borger M,et al.Five-year results of 219 consecutive patients treated with extracorporeal membrane oxygenation for refractory postoperative cardiogenic shock[J].Ann Thorac Surg,2004,77(1):151-157.

[5]KoWJ,Lin CY,Chen RJ,etal.Extracorporeal membrane oxygenation support for adultpostcardiotomy cardiogenic shock[J].Ann Thorac Surg,2002,73(2):538-545.

[6]Bakhtiary F,Keller H,Dogan S,eta l.Venoarterial extracorporealmembrane oxygenation for treatment of cardiogenic shock:clinical experiences in 45 adult patients[J].JThorac Cardiovasc Surg,2008,135(2):382-388.

[7]Huang SC,Wu ET,Chen YS,etal.Experiencewith extracorporeal life support in pediatric patients after cardiac surgery[J].ASAIO J,2005,51(5):517-521

[8]Baslaim G,Bashore J,Al-Malki F,etal.Can the outcome of pediatric extracorporealmembrane oxygenation after cardiac surgery be predicted[J]?Ann Thorac Cardiovasc Surg,2006,12(1):21-27.

[9]Ghez O,Feier H,Ughetto F,etal.Postoperativeextracorporeal life support in pediatric cardiac surgery:recent results[J].ASAIO J,2005,51(5):513-516.

[10]Goldman AP,Cassidy J,de Leval M,et al.The waiting game:bridging to paediatric heart transplantation[J].Lancet,2003,362(9400):1967-1970.

[11]Duncan BW,Bohn DJ,A lz AM,et al.Mechanical circulatory support for the treatment of children with acute fulminantmyocarditis[J].JThorac Cardiovac Surg,2001,122(3):440-448.

[12]Combes A,Leprince P,LuytCE,et al.Outcomesand longterm quality-of-life of patients supported by extracorporeal membrane oxygenation for refractory cardiogenic shock[J].Crit Care Med,2008,36(5):1404-1411.

[13]Zhang R,Kofidis T,Kam iya H,et al.Creatine kinaseisoenzyme MB relative index as predictor ofmortality on extracorporealmembrane oxygenation support for postcardiotomy cardiogenic shock in adult patients[J].Eur JCardiothorac Surg,2006,30(4):617-620.

[14]Hemmila MR,Rowe SA,Boules TN,et al.Extracorporeal life support for severe acute respiratory distress syndrome in adults[J].Ann Surg,2004,240(4):595-605.

[15]Haines NM,Rycus PT,Zwischenberger JB,Extracorporeal Life Support Registry Report 2008:neonatal and pediatric cardiac cases[J].ASAIO J,2009,55(1):111-116.

[16]Hermans G,Meersseman W,Wilmer A,et al.Extracorporeal membrane oxygenation:experience in an adult medical ICU[J].Thorac Cardiovasc Surg,2007,55(4)2:23-228.

[17]Yap HJ,Chen YC,Fang JT,et al.Combination of continuous renal replacement therapies(CRRT)and extracorporeal membrane oxygenation(ECMO)for advanced cardiac patients[J].Ren Fail,2003,25(2):183-193.

[18]Golej J,Boigner H,Burda G,et al.Peritoneal dialysis for continuing renal support after cardiac ECMO and hemofiltration[J].Wien Klin Wochenschr,2002,30,114(15-16):733-738.