體外生命支持系統(tǒng)研究進(jìn)展

何長生綜述，李 寧審校

綜述

體外生命支持系統(tǒng)研究進(jìn)展

何長生綜述，李 寧審校

隨著醫(yī)學(xué)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，心肺支持裝置逐漸小型化，體外生命支持在危重患者救治中的應(yīng)用也越加普遍。文中就體外生命支持系統(tǒng)的歷史、定義、分類、術(shù)語以及適應(yīng)證、禁忌證等方面進(jìn)行綜述。

體外循環(huán)生命支持系統(tǒng);體外膜肺氧合;人工肺;急性呼吸窘迫綜合征

0 引 言

近年來體外生命支持系統(tǒng)(extracorporeal life support system，ECLS)作為一種新的生命支持技術(shù)，為搶救和治療急危重病患者贏得時(shí)間和空間，提高了搶救成功率，日益成為當(dāng)今危重病患者主要的救治措施之一?，F(xiàn)就國內(nèi)外ECLS研究概況及發(fā)展方向作一簡要綜述。

1 ECLS的歷史

20世紀(jì)30年代，Gibbon等［1］發(fā)明了體外循環(huán)機(jī);1956年首個(gè)膜式氧合器誕生并在臨床應(yīng)用，使體外生命支持和氣體交換從構(gòu)想變成現(xiàn)實(shí)。此后體外生命支持技術(shù)不斷得到改進(jìn)，1972年，Hill用Bramson膜肺首次成功救治一例多器官損傷合并急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress syndrome，ARDS)患者［2］;1975年，Bartlett［3］首先報(bào)道體外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenation，ECMO)在新生兒的應(yīng)用;并在1988年創(chuàng)建了世界上第一個(gè)ECMO中心;1989年在美國成立了體外生命支持組織(extrcorporeal life support organization，ELSO)，使得ECMO技術(shù)得到較快發(fā)展。1992年，Zwishenberrger等［4］對(duì)5000例ECMO治療呼吸衰竭患兒的調(diào)查表明，其生存率為82%，而常規(guī)治療的病死率為80%。1998年，Regensburg醫(yī)學(xué)中心首次應(yīng)用無泵體外肺輔助技術(shù)并取得成功［5］。隨后大量研究人員開始不斷改進(jìn)并研究新型氧合技術(shù)，ECMO臨床效果有了大幅提高，人們逐漸對(duì)體外生命支持技術(shù)產(chǎn)生極大熱情，至2009年5月，在ELSO注冊(cè)開展ECMO的醫(yī)院已達(dá)145家［6］。

2 ECLS的定義、分類及常用術(shù)語

2.1 定義 目前，體外生命支持系統(tǒng)的定義是利用體外機(jī)械裝置對(duì)衰竭的心肺功能進(jìn)行臨時(shí)性功能支持技術(shù)［6－7］。它是傳統(tǒng)心肺機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，主要構(gòu)件為離心泵及膜氧合器。相比較而言，它較傳統(tǒng)心肺機(jī)更為小巧、結(jié)構(gòu)簡單，高度機(jī)動(dòng)，除可在醫(yī)院內(nèi)使用，還可在醫(yī)院外用于運(yùn)送過程中搶救危重患者。

2.2 分類及常用術(shù)語 廣義的ECLS應(yīng)該包括體外循環(huán)心肺支持系統(tǒng)、ECMO、連續(xù)性腎臟替代治療(continuous renal replacement therapy，CRRT)、血漿吸附以及人工肝技術(shù)(molecular adsorbent recirulating system，MRAS)。目前，ECLS如何分類，國內(nèi)外還未形成一致意見。有人將體外生命支持技術(shù)分為有泵和無泵2類系統(tǒng)［6］;有泵系統(tǒng)靠泵驅(qū)動(dòng)血流，初期為滾壓泵，由于對(duì)血細(xì)胞破壞較大，已被離心泵取代;按管路連接方式和治療目的分類，有泵系統(tǒng)主要有靜脈-靜脈體外生命支持(Venous-venous ECLS，VV-ECLS)、靜脈-動(dòng)脈體外生命支持(Venous-arterial ECLS，VA-ECLS)、ECMO、體外二氧化碳清除(Extracorporeal membrane carbon dioxide removal，ECCO2R或partial extracorporeal CO2removal，PECOR)。無泵系統(tǒng)(Pumpless extracorporeal lung assist，PECLA)靠動(dòng)靜脈間壓力差驅(qū)動(dòng)血流，雖對(duì)血細(xì)胞破壞少，但放置困難，容易產(chǎn)生氣栓，且無法用于心臟泵衰竭患者，因此無泵系統(tǒng)應(yīng)用受到限制，尚未廣泛應(yīng)用。

目前ECLS常用的術(shù)語有ECMO、VV-ECLS、VA-ECLS、ECCO2-R和PECOR等。由此看出，ECLS的技術(shù)和方式種類繁多，相互間既有共同點(diǎn)，又有區(qū)別之處，并且多數(shù)術(shù)語常常被互換使用。ECMO這一術(shù)語在20世紀(jì)70年代出現(xiàn)，主要強(qiáng)調(diào)血液通過高流量的動(dòng)靜脈管路系統(tǒng)進(jìn)行體外氧合［8］;20世紀(jì)80年代后，隨著靜脈-靜脈管路在體外氧合技術(shù)的運(yùn)用，又出現(xiàn)了ECCO2R和PECOR，它們強(qiáng)調(diào)清除CO2的能力。1987年，日本學(xué)者針對(duì)無法氣管插管行機(jī)械通氣患者使用體外生命支持又提出了術(shù)語“體外肺輔助”(extracorporeal lung assist，ECLA)。為簡化并規(guī)范這些名稱，Zwischenberger和Bartlett提出了ECLS，以統(tǒng)一描述利用體外裝置進(jìn)行臨時(shí)心肺功能支持技術(shù)［8］。上述術(shù)語概念相對(duì)簡單，容易理解，但在臨床實(shí)施運(yùn)用卻相當(dāng)復(fù)雜，需要專業(yè)的知識(shí)及專業(yè)人員，需要麻醉學(xué)、外科學(xué)、重癥醫(yī)學(xué)、機(jī)械工程學(xué)、護(hù)理等多學(xué)科人員及專業(yè)的灌注師密切協(xié)調(diào)配合。

3 ECLS適應(yīng)證與禁忌證

3.1 適應(yīng)證 ECLS是多種先進(jìn)的醫(yī)學(xué)治療措施的綜合運(yùn)用，國內(nèi)外還尚未有明確一致的適應(yīng)證。有文獻(xiàn)報(bào)道應(yīng)用 ECLS的指征為 PaO2＜50 mmHg (1 mmHg=0.133kPa)，F(xiàn)iO2=1.0;或低進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)(FiO2＞0.6，PaO2＜50 mmHg持續(xù)超過 12 h，PEEP＞5 cmH2O)［9］，也可參照最新的歐洲成人ECLS使用指南［7］。實(shí)施ECLS取決于醫(yī)院醫(yī)療技術(shù)水平以及掌握ECLS的專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)，還取決于患者年齡、體質(zhì)、潛在疾病性質(zhì)、合并癥、循環(huán)衰竭的嚴(yán)重性、重要生命器官(如肝、腎、腦)功能狀態(tài)及確定性治療的可能性(疾病預(yù)后)。也就是說，ECLS起到一種治療橋梁作用，可為器官移植患者或其他需作確定性治療的重癥患者贏得時(shí)間。ECLS理想的適應(yīng)證是對(duì)傳統(tǒng)治療無效而又未發(fā)生多器官功能衰竭的單個(gè)器官衰竭。對(duì)于使用傳統(tǒng)治療方法［調(diào)節(jié)容量負(fù)荷、主動(dòng)脈球囊反博(intraaortic balloon pump，IABP)、正性肌力藥物等］治療無效的急性重癥心和(或)肺衰竭患者，應(yīng)該考慮VA-ECLS。VA-ECLS典型的臨床適應(yīng)證有:心臟術(shù)后心力衰竭;慢性重度心力衰竭急性加重;急性藥物中毒性心力衰竭;心肌梗塞后急性心力衰竭;低體溫;因頑固性心律失常導(dǎo)致的急性循環(huán)衰竭;心肺復(fù)蘇時(shí)的心臟驟停［6－7，10］。VV-ECLS主要適應(yīng)證是肺功能衰竭，其氧合能力低于VA-ECMO［6－7，10］。

3.2 禁忌證 一般來說，ECLS禁忌用于無治愈希望的患者。最常見的禁忌證包括無生存希望、不可逆循環(huán)衰竭的多器官功能衰竭患者;對(duì)于無生存機(jī)會(huì)或改善生活質(zhì)量的疾病恢復(fù)，僅僅為了達(dá)到延長疾病病程的目的，也禁忌施行ECLS。其他相關(guān)禁忌證包括惡性腫瘤或凝血功能異常［7］。

4 ECLS的存在問題

文獻(xiàn)報(bào)道，ECLS使用時(shí)存在出血、栓塞、感染、肢體缺血及器官功能衰竭的風(fēng)險(xiǎn)，因此僅能在短期內(nèi)使用［6，11－12］。ECMO主要的并發(fā)癥發(fā)生在血管通路建立及撤除過程中，管道尺寸選擇過大，插管過程困難。在血管通路建立過程中，因深靜脈(如髂靜脈)血栓妨礙插管相當(dāng)罕見。然而撤管后由于血管荷包縫合不妥當(dāng)，或血栓形成容易導(dǎo)致靜脈阻塞［11］。股動(dòng)脈或髂動(dòng)脈較細(xì)、扭結(jié)，加上可能并存的動(dòng)脈硬化導(dǎo)致嚴(yán)重動(dòng)脈阻塞，容易發(fā)生并發(fā)癥［12－13］;導(dǎo)管完全占據(jù)并阻塞血管腔時(shí)需要附加額外管路保持外周血管灌注［14］。強(qiáng)行插管容易劃破甚至穿透血管壁引起腹膜后出血。如果血管較細(xì)或存在嚴(yán)重動(dòng)脈硬化，連接1根滌綸管狀移植物可能減少置管并發(fā)癥。有文獻(xiàn)報(bào)道，肢體缺血發(fā)生率為13% ～20%，并有 50%的患者需要筋膜切開術(shù)［15－16］。ECMO的有效性因管路及小血管管徑導(dǎo)致血液流量不足而被限制。對(duì)于體表面積＞2 m2的患者，3～4L/min的流量雖能滿足組織灌注壓(有時(shí)合并使用小劑量血管升壓藥)，但流量仍顯不足。尤其在高炎癥狀態(tài)或膿毒癥患者，心輸出量顯著增加，ECLS系統(tǒng)難以滿足患者的所有需要，因此造成患者狀況不穩(wěn)定，終末器官功能損害、衰退直至死亡［17］。對(duì)于VV-ECMO，可能發(fā)生“再循環(huán)”。再循環(huán)的定義為部分血液從ECMO環(huán)路注入到患者體內(nèi)后立即又返回到ECMO環(huán)路，再循環(huán)導(dǎo)致動(dòng)脈氧飽和度下降，膜前氧飽和度增加。此外，所有ECMO患者均被限制在床，幾乎不能活動(dòng)，有可能出現(xiàn)肺部并發(fā)癥，如肺炎、肺動(dòng)脈栓塞，但不常見［17］。VA-ECMO需要充分控制pO2、pCO2而壓抑患者自主呼吸，容易導(dǎo)致撤管后患者無呼吸。無泵氧合(如PECLA)的放置相當(dāng)困難，容易導(dǎo)致氣栓［18］。

5 ECLS的發(fā)展趨勢

ECLS作為一種新的生命支持技術(shù)，為綜合治療急危重病患者贏得時(shí)間和空間，提高了搶救成功率，但也存在許多待解決的問題。隨著置管技術(shù)不斷完善，ECLS將朝著操作簡單、并發(fā)癥少的方向發(fā)展，其適應(yīng)證亦將不斷擴(kuò)大。另一方面，隨著轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的深入研究及血液凈化技術(shù)的日益成熟［19－20］，計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)及新型材料技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的不斷推廣應(yīng)用，ECLS將向小型化、智能化、接近生理、多種器官功能支持技術(shù)交合的方向發(fā)展［7，21－22］。

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Advances in extracorporeal life support systems

HE Chang-shengreviewing，LI Ningchecking
(PLA Research Institute of General Surgery，School of Medicine，The Second Military Medical University/Nanjing General Hospital of Nanjing Military Command，PLA，Nanjing210002，Jiangsu，China)

Extracorporeal life support(ECLS)is one of the recent fields in cardiac surgery that has improved the quality of patient care in acute or chronic end-stage heart disease.Extracorporeal life support is becoming increasingly popular with the miniaturization of the devices necessary for cardiac and pulmonary support.In the present report，the current systems，indications for placement and limitations are reviewed.This review summarizes the currently available systems for extracorporeal life support with special regard to indications and technical options.

Extracorporeal life support;Extracorporeal membrane oxygenation;Artificial lung;Acute respiratory distress syndrome

R619.9

A

1008-8199(2012)08-0879-03

210002南京，第二軍醫(yī)大學(xué)南京臨床學(xué)院(南京軍區(qū)南京總醫(yī)院)解放軍普通外科研究所［何長生(醫(yī)學(xué)博士研究生)、李 寧］

李 寧，E－mail:liningrigs@sina.vip.com

2012-04-25;

2012-05-30)

(責(zé)任編輯:魯 立;英文編輯:郭聯(lián)慶)