體外膜肺氧合在治療肺損傷所致呼吸窘迫綜合征中的應(yīng)用效果

范義兵，馬 浩 綜述 王 奇 審校

急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress syndrome，ARDS)是指心源性之外的各種肺內(nèi)、外致病因素導(dǎo)致的急性進(jìn)行性呼吸衰竭，主要病理特征是肺微血管通透性增加，富含蛋白質(zhì)的液體滲出，進(jìn)而出現(xiàn)肺水腫和透明膜形成，可伴有肺間質(zhì)纖維化。病理生理改變以肺容積減少、肺順應(yīng)性降低和嚴(yán)重通氣/血流比例失調(diào)為主。ARDS 發(fā)生率約75/10萬，致死率30%～50%［1］，其所致頑固性低氧血癥應(yīng)用傳統(tǒng)方法治療效果欠佳，近年來應(yīng)用體外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenation，ECMO)治療取得較好療效，但多數(shù)臨床中心僅針對(duì)肺內(nèi)基礎(chǔ)病變等內(nèi)因所致的ARDS 進(jìn)行研究，而對(duì)外因性肺部損傷所致ARDS 鮮有研究，筆者對(duì)目前ECMO 在外因性肺部損傷所致ARDS 中的應(yīng)用及其肺保護(hù)作用進(jìn)行綜述。

1 ECMO 的作用方式與臨床應(yīng)用

ECMO 作為一種體外生命支持方式，最早脫胎于心臟外科體外循環(huán)技術(shù)，通過動(dòng)、靜脈插管建立體外血液循環(huán)，使機(jī)體在脫離或部分脫離自身肺的情況下進(jìn)行氣體交換，暫時(shí)替代肺部分功能或減輕心肺負(fù)荷，使心、肺獲得時(shí)間修復(fù)，目前越來越多的作為嚴(yán)重呼吸、循環(huán)衰竭的最終治療［2］。

1.1 作用方式 ECMO 的組成有動(dòng)力泵、氧合器、動(dòng)靜脈插管、連接管、供氧管及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。工作原理是通過動(dòng)力泵將體內(nèi)靜脈血引出后注入氧合器，經(jīng)氧合后回流入體內(nèi)，起到部分替代心肺功能的作用，糾正低氧血癥并使病變的肺組織得到休息并恢復(fù)功能。轉(zhuǎn)流方式有靜脈-靜脈轉(zhuǎn)流、靜脈-動(dòng)脈轉(zhuǎn)流、動(dòng)脈-靜脈轉(zhuǎn)流。靜脈-靜脈轉(zhuǎn)流多用于單純呼吸衰竭的患者，對(duì)血流動(dòng)力學(xué)影響較小。靜脈-動(dòng)脈轉(zhuǎn)流則對(duì)循環(huán)、呼吸同時(shí)輔助。動(dòng)脈-靜脈轉(zhuǎn)流主要適用于心功能好，而由于各種原因所致血液氧合功能差，排出CO2功能障礙的呼吸衰竭患者［3］。

1.2 臨床應(yīng)用 體外膜肺氧合最初僅限于心臟外科的體外循環(huán)，20 世紀(jì)70年代人工肺從傳統(tǒng)的體外心肺旁路技術(shù)衍生出來并用于嚴(yán)重的ARDS 的治療［4］。后來ECMO 作為一種搶救技術(shù)，逐漸應(yīng)用于治療部分肺部間接病因引起的心肺功能嚴(yán)重衰竭的患者，并取得較好的治療效果。但對(duì)于外因性肺部直接病因引起的心肺功能衰竭患者，ECMO 是否具有確切的保護(hù)作用，目前研究較少。

2 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究

Totapally 等［5］通過用鹽酸肺灌洗建立羊ARDS 模型，在維持血液中二氧化碳正常含量的情況下，AV-AECMO 可使呼吸機(jī)每分鐘輔助通氣量減少30%。周成斌等［6］通過油酸肺灌洗建立犬ARDS 模型，研究表明ECMO 可改善肺順應(yīng)性并加強(qiáng)氧合。張柄東等［7］用內(nèi)毒素注射建立大鼠ARDS 模型，結(jié)果表明ECMO 干預(yù)組呼吸頻率、氧分壓、肺濕重較對(duì)照組有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。綜上所述，ECMO 能有效促進(jìn)ARDS 動(dòng)物的血液氧合和二氧化碳排出，增加血漿黏附分子水平，為肺組織修復(fù)提供時(shí)間。動(dòng)物試驗(yàn)研究為ECMO 的臨床應(yīng)用提供了理論依據(jù)。

3 對(duì)肺損傷所致ARDS 的應(yīng)用效果

劉雙等［1］回顧性分析發(fā)現(xiàn)，ECMO 治療對(duì)基礎(chǔ)肺病變可逆者療效好、存活率高，而對(duì)肺實(shí)變合并多臟器衰竭患者療效欠佳，病死率高。評(píng)估患者的基本病情及可能的預(yù)后，是決定應(yīng)用ECMO 治療成敗的關(guān)鍵。不同病因?qū)е碌腁RDS應(yīng)用ECMO 后的結(jié)果可能不同，應(yīng)綜合考慮患者的基礎(chǔ)狀況和發(fā)病誘因。外因性肺部損傷起病急，發(fā)展迅速，如果不能得到及時(shí)治療，預(yù)后較差。但此類患者的基礎(chǔ)條件大多較好，嚴(yán)重者及時(shí)應(yīng)用ECMO 一般能夠逆轉(zhuǎn)病情。

3.1 H1N1 病毒感染 自從墨西哥發(fā)現(xiàn)第一例H1N1 病毒感染引起的急性呼吸衰竭患者，各種報(bào)道闡述了H1N1 病毒感染的治療方案。由于ECMO 的肺保護(hù)作用，對(duì)于沒有基礎(chǔ)疾病的H1N1 病毒感染患者臨床上開始應(yīng)用ECMO 治療ARDS。ECMO 作為H1N1 感染所致ARDS 的治療措施，最早應(yīng)用于兒童并取得較好療效，而Cianchi 等［8］通過臨床隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)表明成人亦可應(yīng)用ECMO 治療H1N1 感染所致ARDS 而未出現(xiàn)嚴(yán)重不良反應(yīng)，患者的氧合指數(shù)、氣道壓、呼吸頻率、PEEP 較治療前明顯改善。

3.2 肺鈍挫傷 據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)因創(chuàng)傷死亡的人數(shù)約占全球死亡總數(shù)的9%［9］，其中繼發(fā)于創(chuàng)傷的ARDS 是重要原因。隨著對(duì)其肺保護(hù)作用的研究深入，理論上ECMO 是治療嚴(yán)重缺氧的最有效辦法，可作為搶救措施以提高肺鈍挫傷后繼發(fā)ARDS 的存活率。Hill 等［10］首次將ECMO 用于治療創(chuàng)傷后ARDS 之后，目前應(yīng)用ECMO 治療肺鈍挫傷所致ARDS 的研究呈增加趨勢(shì)。謝鋼等［11］認(rèn)為ECMO 治療可顯著降低肺挫傷所致ARDS 的動(dòng)脈血乳酸含量，明顯改善氧代謝和血流動(dòng)力學(xué)。Madershahian 等［12］認(rèn)為ECMO 可有效提高成人嚴(yán)重肺鈍挫傷繼發(fā)ARDS 的存活率。Fortenberry等［13］回顧性研究亞特蘭大兒童中心1991～2001年肺鈍挫傷所致ARDS 并接受靜脈-靜脈轉(zhuǎn)流模式ECMO 治療的兒童，其存活率明顯高于應(yīng)用傳統(tǒng)方法治療的兒童。

3.3 淹溺 淹溺也是導(dǎo)致急性肺部損傷的一個(gè)常見原因，繼發(fā)ARDS 的概率非常高。ECMO 配合傳統(tǒng)呼吸機(jī)輔助通氣，是治療淹溺后ARDS 的一種有效手段。ECMO 能顯著提高患者的血氧供應(yīng)，促進(jìn)氧合并排出CO2，給肺組織恢復(fù)提供足夠時(shí)間，同時(shí)減少了因高呼氣末正壓、小潮氣量、高氧氣濃度等機(jī)械通氣對(duì)肺的損傷，促進(jìn)患者康復(fù)。目前針對(duì)ECMO 治療淹溺后ARDS 的研究大多為臨床個(gè)案，缺乏大規(guī)模臨床病例總結(jié)及多中心研究。Antretter 等［14］通過ECMO 和輔助通氣治療41 d 搶救存活1例淹溺后ARDS 成人患者。Peralta 等［15］對(duì)1例淹溺后ARDS 并導(dǎo)致多器官衰竭的患者行ECMO 治療117 d 后痊愈。

3.4 誤吸 胎糞吸入綜合征是由于成熟兒或過期妊娠胎兒在宮內(nèi)或娩出過程中誤吸胎糞污染的羊水，從而出現(xiàn)的以氣道阻塞、肺部炎性反應(yīng)、缺氧、肺動(dòng)脈高壓等為主要表現(xiàn)的一組綜合征，嚴(yán)重威脅新生兒生命，死亡率為0.3%～1%。1980年Barelett 等［16］首次將ECMO 應(yīng)用于經(jīng)傳統(tǒng)方法治療無效的胎糞吸入綜合征患兒獲得成功，Beligere 等［17］通過對(duì)照性研究發(fā)現(xiàn)，接受ECMO 治療的胎糞吸入綜合征患兒與傳統(tǒng)治療相比，不易患慢性阻塞性肺炎。目前的研究表明50%的頑固性低氧血癥、呼吸窘迫患兒可以通過ECMO 治愈［17］，因此在呼吸機(jī)輔助、NO 吸入等傳統(tǒng)內(nèi)科治療效果欠佳的情況下，ECMO 有可能是治療胎糞吸入綜合征更為有效的治療方案。此外，Albek 等［18］報(bào)道1例因先天食道閉鎖術(shù)后食管氣管瘺導(dǎo)致誤吸而出現(xiàn)ARDS 的兒童患者，經(jīng)ECMO 輔助9 d 后肺功能恢復(fù)。多數(shù)研究表明針對(duì)各種原因所致誤吸而繼發(fā)的ARDS，ECMO 治療有可能是一種更好的選擇。

3.5 吸入性肺損傷 火災(zāi)中煙霧所致吸入性肺損傷可導(dǎo)致嚴(yán)重ARDS，及早進(jìn)行ECMO 治療可以為機(jī)體提供充足氧供，同時(shí)為肺部提供修復(fù)時(shí)間，降低吸氣平臺(tái)壓，減少氣道壓，最大限度降低呼吸機(jī)相關(guān)性肺損傷的發(fā)生率。Nelson 等［19］報(bào)道1例患者因在大火中吸入煙霧導(dǎo)致肺部損傷，48 h 后出現(xiàn)ARDS，傳統(tǒng)呼吸機(jī)輔助無效，給予靜脈-靜脈轉(zhuǎn)流模式ECMO 治療160 h 后肺功能恢復(fù)。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為ECMO 是目前吸入性肺損傷所致ARDS 的首選治療方式。

3.6 毒物 百草枯是一種速效季胺鹽類除草劑［20］，毒性強(qiáng)，對(duì)人體致死劑量小，中毒后引起多系統(tǒng)損害，尤以肺損害較嚴(yán)重，可引起肺充血、出血、水腫、透明膜形成和變性、增生、纖維化等改變。肺是其作用的主要靶器官，隨后出現(xiàn)不可逆性肺纖維化，中毒者多死于呼吸衰竭［21］。百草枯無特殊解藥，臨床病死率高［22］，國(guó)外有報(bào)道肺移植成功的病例［23］，但僅屬個(gè)案。依據(jù)ECMO 的肺保護(hù)理論，各種研究中心開始將ECMO 引入百草枯所致ARDS 的治療，但臨床效果尚待論證。2010年李佳春等［24］應(yīng)用ECMO 搶救1例百草枯中毒患者，進(jìn)行不同轉(zhuǎn)流方式支持，累計(jì)轉(zhuǎn)流約4周，期間因插管部位出血而多次更換插管部位，ECMO 治療3周后出現(xiàn)肺組織纖維化，4周后死于DIC。如何解決ECMO 治療期間出現(xiàn)的出血、DIC 等嚴(yán)重并發(fā)癥，是百草枯中毒患者應(yīng)用ECMO 治療成功的關(guān)鍵。

重度一氧化碳中毒時(shí)，如細(xì)胞窒息時(shí)間過長(zhǎng)，常導(dǎo)致急性肺組織損傷和ARDS，甚至累及循環(huán)功能危及生命。傳統(tǒng)方法常用高壓氧艙治療，但部分患者因循環(huán)功能嚴(yán)重受損無法行高壓氧艙治療，對(duì)此有研究報(bào)道可采用ECMO 支持治療［25］。馬傳根等［26］先后對(duì)6例重度CO 中毒患者利用ECMO 進(jìn)行治療，取得較好的療效。

綜上所述，ARDS 是一組發(fā)生率和病死率高、嚴(yán)重威脅人類生命的疾病，特別是外因所致ARDS 由于肺組織短時(shí)間內(nèi)遭受創(chuàng)傷，患者急性發(fā)病，頑固低氧血癥導(dǎo)致全身臟器受損，如不及時(shí)救治肺功能很難恢復(fù)。ECMO 技術(shù)的出現(xiàn)，能顯著改善氧合，促進(jìn)CO2排出，減輕心肺負(fù)荷，為肺部治療和全身臟器功能恢復(fù)提供時(shí)間，尤其在治療外因性肺部損傷所致的ARDS 有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和良好的效果。隨著體外膜肺技術(shù)的成熟以及離心式血泵、管道內(nèi)壁肝素化和一些新型膜材料的出現(xiàn)，在保證膜肺對(duì)于O2和CO2通透性的同時(shí)，出血、環(huán)路內(nèi)血栓形成、血液滲漏綜合征等并發(fā)癥的發(fā)生率逐漸降低［4］。臨床應(yīng)用中ECMO 監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化程度越來越高，操作呈簡(jiǎn)單易行化趨勢(shì)，治療費(fèi)用亦隨之減低，ECMO 將向高效、長(zhǎng)時(shí)程、便攜式方向發(fā)展，其肺保護(hù)作用在臨床中的應(yīng)用前景將更加廣闊。

［1］劉 雙，孫凌波，米玉紅，等.不同病因?qū)е录毙院粑狡染C合征應(yīng)用體外膜式氧合治療體會(huì)［J］.心肺血管病雜志，2001，30(1):8-12.

［2］李 靜，顧漢卿.體外膜肺氧合在SARS 治療中應(yīng)用前景［J］.透析與人工器官，2005，16(2):10-13.

［3］李 欣.急性呼吸窘迫綜合征與體外膜肺氧合技術(shù)進(jìn)展［J］.內(nèi)科理論與實(shí)踐，2010，5(6):476-479.

［4］梅早仙，孫 昕，吳 琦，等.人工肺的現(xiàn)狀與發(fā)展［J］.生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志，2012，27(6):1410-1413

［5］Totapally B R，Sussmane J B，Torbati D，et al.Cardiovascular stability during arteriovenous extracorporeal therapy:a randomized controlled study in lambs with acute lung injury［J］.Crit Care，2004，8(6):495-503.

［6］周成斌，張鏡芳，章曉華，等.體外膜肺氧合對(duì)急性肺損傷犬血漿粘附分子的影響［J］.中國(guó)體外循環(huán)雜志，2007，5(1):35-38.

［7］張炳東，陳燕樺，梁東科，等，體外膜肺氧合對(duì)內(nèi)毒素誘導(dǎo)大鼠急性肺損傷的早期干預(yù)效果［J］.山東醫(yī)藥，2011，51(8):46-48.

［8］Cianchi G，Bonizzoli M，Pasquini A，et al.Ventilatory and ECMO treatment of H1N1-induced severe respiratory failure:results of an Italian referral ECMO center［J］.BMC Pulm Med，2011(11):2-3.

［9］Rossaint R，Cerny V，Coats TJ，et al.Key issues in advanced bleeding care in trauma［J］.Shock，2006，26(4):322–331.

［10］Hill J G，O'Brian T G，Murray J J，et al.Prolonged extracorporeal oxygenationfor acute posttraumatic respiratoryfailure(shocklungsyndrome).Use of the Bramson membrane lung［J］.N Engl J Med，1972，286(12):629-634.

［11］謝 鋼，蔣崇慧，李斌飛，等.體外膜肺氧合在嚴(yán)重肺挫傷中的應(yīng)用［J］.中國(guó)綜合臨床，2005，21(9):817-819

［12］Madershahian N，Wittwer T，Strauch J，et al.Application of ECMO in multitrauma patients with ARDS as rescue therapy［J］.J Card Surg，2007，22(3):180-184.

［13］Fortenberry J D，Meier A H，Pettignano R，et al.Extracorporeal life support for posttraumatic acute respiratory distress syndrome at a children's medical center［J］.J Pediatr Surg，2003，38(8):1221-1226.

［14］Antretter H，Dapunt O E，Mueller L C.Portable cardiopulmonarybypass:resuscitation from prolonged ice-water submersion and asystole［J］.Ann Thorac Surg，1994，58(6):1786-1787.

［15］Peralta R，Ryan D P，Iribarne A，et al.Extracorporeal membrean oxygenation and CO2removal in an Adult after near drowning［J］.J Extra Corpor Technol，2005，37(1):71-74.

［16］Bartlett R H，Roloff D W，Cornell R G，et al.Extracorporeal circulation in neonatal respi-ratory failure:aprospective randomized study［J］.Pediatrics，1985，76(4):479-487.

［17］Beligere N，Rao R.Neurodevelopmental outcome of infants with meconium aspiration syndrome:report of a study and literature review［J］.J Perinatol，2008，28(3):93-101.

［18］Albek C，Andersen N E，Brandt B，et al.ECMO was lifesaving in a child with pulmonary aspiration［J］.Paediatr Anaesth，2008，18(4):355.

［19］Nelson J，Cairns B，Charles A.Early extracorporeal life support as rescue therapy for severe acute respiration distress syndrome after inhalationin jury［J］.J Burn Care Res，2009，30(6):1035-1038.

［20］魯曉霞，何躍忠，趙 建，等.百草枯中毒的藥物治療研究進(jìn)展［J］.軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院院刊，2009，33(1):95-97.

［21］王永進(jìn)，王澤慧.百草枯中毒治療的研究進(jìn)展［J］.中國(guó)急救醫(yī)學(xué)，2003，23(6):404-406.

［22］劉 穎，劉 志.百草枯中毒的預(yù)后因素分析［J］.中國(guó)急救學(xué)，2005，25(9):679-681.

［23］Walder B，Brundler M A，Spiliopoulos A，et al.Successful single lung transplantation after paraquat intoxication［J］.Transplantation，1997，64(5):789-791.

［24］李佳春，王加利，駱 藎，等.應(yīng)用體外膜肺氧合技術(shù)搶救百草枯中毒患者的反思［J］.中國(guó)體外循環(huán)雜志，2010，8(1):31-33.

［25］張 偉，菅向東，周 倩，等.體外膜肺氧合技術(shù)治療中毒性疾病進(jìn)展［J］.毒理學(xué)雜志，2011，25(4):298-300.

［26］馬傳根，趙冬梅，趙景霞.體外膜肺氧合治療重度一氧化碳中毒(附6例報(bào)告)［J］.急診醫(yī)學(xué)，2000，9(4):266.