體外膜肺氧合技術(shù)及其在心死亡器官捐獻(xiàn)中的應(yīng)用進(jìn)展

隋明昊，劉蕾，沈中陽(yáng)(天津醫(yī)科大學(xué)一中心臨床學(xué)院，天津3009;天津市第一中心醫(yī)院)

體外膜肺氧合技術(shù)及其在心死亡器官捐獻(xiàn)中的應(yīng)用進(jìn)展

隋明昊1，劉蕾2，沈中陽(yáng)2
(1天津醫(yī)科大學(xué)一中心臨床學(xué)院，天津300192;2天津市第一中心醫(yī)院)

摘要:近年來，由于器官的持續(xù)短缺，心死亡器官捐獻(xiàn)供體重新引起重視。體外膜肺氧合(ECMO)是一種體外循環(huán)技術(shù)，可在心死亡即刻提供穩(wěn)定的自體氧合血液進(jìn)行灌注，提高移植物的質(zhì)量。目前，ECMO技術(shù)已經(jīng)在腎臟、肝臟、心臟移植中應(yīng)用，并取得較好的臨床效果。雖然ECMO技術(shù)在最佳修復(fù)時(shí)間、灌注溫度、給予肝素的時(shí)間等方面還存在分歧，在倫理學(xué)上尚存在一些爭(zhēng)議，但動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和的臨床成功經(jīng)驗(yàn)證明其具有廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞:心死亡器官捐獻(xiàn);體外膜肺氧合;器官移植

器官移植開展早期，器官主要來源于無心跳供體，即心死亡器官捐獻(xiàn)(DCD)。然而，DCD供肝或供腎獲取過程中經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)間熱缺血損傷，術(shù)后移植物原發(fā)性無功能(PNF)、移植物功能延遲恢復(fù)、缺血性膽管病變等并發(fā)癥發(fā)生率明顯增加［1，2］。因此，DCD逐漸被腦死亡器官捐獻(xiàn)(DBD)取代。近年來，由于器官的持續(xù)短缺，為了擴(kuò)大器官來源，DCD供體重新引起重視［3］。體外膜肺氧合(ECMO)可在心死亡即刻提供穩(wěn)定的自體氧合血液進(jìn)行灌注，提高移植物的質(zhì)量。現(xiàn)將ECMO技術(shù)及其應(yīng)用現(xiàn)狀綜述如下。

1　ECMO的基本原理及操作流程

ECMO是一種體外循環(huán)技術(shù)，由離心泵、膜肺、熱交換器、連接管路等部件組成。其基本原理是將體內(nèi)的靜脈血引出體外，經(jīng)人工心肺旁路氧合之后重新注入動(dòng)脈系統(tǒng)，維持人體臟器組織正常的氧氣供應(yīng)。ECMO可以恢復(fù)移植心臟驟停到器官獲取時(shí)溫暖氧合血的流動(dòng)，提供充足的準(zhǔn)備時(shí)間，提高移植物的質(zhì)量，擴(kuò)大DCD供體的數(shù)量。Rojas等［4］報(bào)道，ECMO常溫灌注可使熱缺血30min以上的腎臟恢復(fù)到可移植的水平，而標(biāo)準(zhǔn)的快速獲取技術(shù)只能讓熱缺血10min內(nèi)的移植物復(fù)蘇。

傳統(tǒng)的器官保護(hù)措施主要是冷保存。低溫會(huì)引起細(xì)胞結(jié)構(gòu)變化，增加細(xì)胞膜滲透性，導(dǎo)致細(xì)胞腫脹;糖酵解途徑產(chǎn)生的乳酸代謝產(chǎn)物可造成線粒體功能障礙［5］;缺氧導(dǎo)致的ATP耗竭可引起細(xì)胞內(nèi)線粒體膜電勢(shì)喪失及呼吸鏈功能障礙，最終導(dǎo)致氧自由基生成;缺血再灌注引起細(xì)胞內(nèi)Ca2 +超載，促進(jìn)胞內(nèi)黃嘌呤脫氫酶向黃嘌呤氧化酶轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生大量氧自由基;以上原因均造成移植物功能障礙［6］。ECMO較傳統(tǒng)冷保存的優(yōu)勢(shì)在于:①熱缺血早期通過自體血再循環(huán)提供氧氣和營(yíng)養(yǎng)，校正冷缺血前的酸中毒，減少熱缺血對(duì)DCD器官的損傷，保證捐獻(xiàn)器官的質(zhì)量［5］。②具有恢復(fù)組織能量?jī)?chǔ)備的能力，提高移植物對(duì)熱缺血—再灌注損傷的耐受。③保持移植器官組織中的谷胱甘肽處于較低水平［7］，降低移植物的氧化應(yīng)激水平。④在器官移植前對(duì)移植器官功能做出精確、即時(shí)評(píng)估，為移植手術(shù)提供充足的準(zhǔn)備時(shí)間［8］。

按照2003年荷蘭馬斯特里赫特標(biāo)準(zhǔn)［9］，DCD可分為Ⅰ～Ⅴ型，其中Ⅲ類屬可控型心臟死亡捐獻(xiàn)(cDCD)，其他四類屬不可控型心臟死亡捐獻(xiàn)(uDCD)。uDCD應(yīng)用ECMO的適用條件［10］:有目擊證人的突發(fā)性心跳驟停;心跳停跳時(shí)間＜30min;無高血壓、糖尿病、癌癥;無吸毒史;無暴力損傷。在一些國(guó)家，法律允許捐贈(zèng)同意前就可以行股動(dòng)靜脈插管，在插管的同時(shí)仍繼續(xù)心臟按壓。為了防止心臟復(fù)跳，經(jīng)對(duì)側(cè)股動(dòng)脈插入球囊導(dǎo)管并將球囊導(dǎo)管送至胸主動(dòng)脈，以阻斷大腦的血液供應(yīng)，使之符合法律意義的心死亡標(biāo)準(zhǔn)。在灌注開始時(shí)給予肝素3mL/kg和質(zhì)子泵抑制劑40mg，灌注過程中每隔90min給予肝素1.5mg/kg。管路中預(yù)充填適當(dāng)比例的乳酸林格液、碳酸氫鈉、20%甘露醇以及血漿混合液。股動(dòng)靜脈插管連接到灌注管路上，啟動(dòng)ECMO并將流量設(shè)置在2～3 L/min。通過持續(xù)注射1mol/L的碳酸氫鈉使pH保持7.0～7.4，每60min進(jìn)行1次血?dú)夥治霰O(jiān)測(cè)生化指標(biāo)變化。冷灌注開始時(shí)即停止運(yùn)轉(zhuǎn)ECMO，然后行器官獲取。cDCD應(yīng)用ECMO的適用條件與uDCD基本相同，僅插管時(shí)間不同。在獲得家屬同意后，局麻下進(jìn)行股動(dòng)、靜脈插管，從另一側(cè)股動(dòng)脈置入主動(dòng)脈球囊插管至胸主動(dòng)脈處，撤掉生命支持措施。待循環(huán)中止5min后宣布患者臨床死亡，拔除氣管插管，停用升壓藥。待收縮壓降至80mmHg、平均動(dòng)脈壓降至60mmHg啟動(dòng)ECMO。

2　ECMO技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1腎臟移植2012年韓國(guó)報(bào)道了第1例uDCD腎移植［11］，供者死亡后31min啟動(dòng)ECMO，運(yùn)行了7 h 55min，然后使用HTK冷保存。兩個(gè)腎的冷缺血時(shí)間分別為9 h 15min和9 h 25min，2例受者預(yù)后均良好。Farney等［12］報(bào)道，常溫ECMO支持的腎臟比直接主動(dòng)脈插管、用冷移保存液沖洗和局部降溫處理的腎臟獲得了更好的器官功能恢復(fù)。圣彼得堡小組總結(jié)了10例M-Ⅱ類腎臟常溫ECMO支持的經(jīng)驗(yàn)［13］，在常規(guī)體外支持的基礎(chǔ)上，增加了白細(xì)胞過濾技術(shù)，這是移植領(lǐng)域惟一1例白細(xì)胞過濾的報(bào)告;雖然熱缺血時(shí)間長(zhǎng)達(dá)(75.9±16.1)min，但最終取得滿意效果，無PNF發(fā)生，6個(gè)移植物術(shù)后立即恢復(fù)功能，3個(gè)月時(shí)的血肌酐水平為(118.5±19.9)μmol/L。

2.2肝臟2007年Fondevila等［14］對(duì)10例uDCD供肝使用常溫ECMO維持，術(shù)后平均隨訪23個(gè)月，5例受者肝功能良好。2009年Jimnez-Galanes等［15］對(duì)20例ECMO修復(fù)的uDCD(ECMO組)與40例DBD(DBD組)的對(duì)照研究中，發(fā)現(xiàn)ECMO組與DBD組的生存率無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。2012年Fondevila等［16］再次報(bào)道了ECMO支持M-Ⅱ類供體145例，獲取肝臟34個(gè)，移植物存活率和肝移植受者1年生存率分別為70%和82%，與同期538例DBD肝移植受者生存率比較無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

2.3心臟2012年Yang等［17］報(bào)道了5例依靠ECMO維持的潛在供者，在宣布腦死亡后共獲取3個(gè)心臟、9個(gè)腎、4個(gè)肝，3位心臟移植受者隨訪1年?duì)顟B(tài)良好。目前還沒有關(guān)于DCD心臟移植的報(bào)道。

3　ECMO應(yīng)用中存在的問題

3.1給予肝素的時(shí)間臨床中大多在知情同意書簽署后、撤除支持治療之前給予肝素，但這樣會(huì)存在重大的倫理問題;而如果在心臟死亡后給予肝素，血栓淤滯于血管可能導(dǎo)致顯著凝血，大量肝素也會(huì)加速死亡。因此，給予肝素需要注意幾個(gè)問題:沒有活動(dòng)性出血;主治醫(yī)師認(rèn)為患者的風(fēng)險(xiǎn)最小;根據(jù)供者體質(zhì)量盡可能少用，以免加速死亡。Rojas-Pena等［18］在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中于心臟停搏(CA)前5min、CA后5min和CA后30min給予肝素，發(fā)現(xiàn)前兩組對(duì)器官的保護(hù)作用無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，第三組器官功能很差。

3.2 ECMO的灌注溫度1997年之前ECMO支持一直采用低溫灌注，常溫灌注的概念于1997年提出。Net等［19］認(rèn)為，心臟循環(huán)驟停后使用常溫灌注與熱缺血預(yù)適應(yīng)的過程相似，能增強(qiáng)其對(duì)隨后長(zhǎng)時(shí)間缺血的耐受，是機(jī)體內(nèi)在的一種保護(hù)作用。Rojas-Pena等［18］在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中證明，常溫氧合血灌注可以增加移植物能量?jī)?chǔ)備和抗氧化劑水平，通過重新啟動(dòng)循環(huán)，死亡和隨后的再灌注所引起缺氧缺血變成了缺血預(yù)適應(yīng)現(xiàn)象。目前常溫ECMO已在臨床上應(yīng)用以擴(kuò)大供肝

來源，但也有學(xué)者認(rèn)為常溫氧合再循環(huán)對(duì)已受熱缺血損傷的器官?zèng)]有明顯的修復(fù)作用。

3.3 ECMO的最佳運(yùn)行時(shí)間目前國(guó)外報(bào)道的ECMO用于DCD供體的最長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間是240min［16］，國(guó)內(nèi)最長(zhǎng)時(shí)間為380min［20］。由于體液滲漏和循環(huán)流動(dòng)不佳、血液暴露于非生物物質(zhì)導(dǎo)致炎癥因子釋放、ECMO對(duì)肝素等藥物代謝的影響，使得ECMO進(jìn)一步延長(zhǎng)時(shí)間很困難，運(yùn)行多長(zhǎng)時(shí)間修復(fù)作用最好有待進(jìn)一步研究。

3.4 ECMO技術(shù)的潛在改進(jìn)方式Fondevila等［21］在豬DCD肝移植豬模型中發(fā)現(xiàn)，同時(shí)使用常溫ECMO和常溫機(jī)械灌注可顯著扭轉(zhuǎn)肝損傷和炎癥反應(yīng)，效果好于先用常溫ECMO接著單純冷保存。他們還提出，在ECMO過程中使用溶栓劑如鏈激酶等，可能有助于恢復(fù)移植物微循環(huán)血流，提高移植物存活率。這個(gè)假設(shè)已經(jīng)獲得驗(yàn)證，并應(yīng)用在臨床腎臟灌注中，效果有待進(jìn)一步研究。此外，Nassar等［22］發(fā)現(xiàn)，灌注液中加入依前列醇鈉可改善肝臟微循環(huán)，從而改善肝臟功能。

綜上所述，隨著器官供應(yīng)的持續(xù)短缺，臨床上擴(kuò)大標(biāo)準(zhǔn)供肝使用的增加，ECMO技術(shù)受到越來越多的重視。雖然在最佳修復(fù)時(shí)間、灌注溫度、給予肝素的時(shí)間等方面還存在分歧，在倫理學(xué)上尚存在一些爭(zhēng)議，但動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床的成功經(jīng)驗(yàn)證明其具有廣闊的應(yīng)用前景。

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收稿日期:( 2015-05-13)

通信作者:沈中陽(yáng)

基金項(xiàng)目:國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(2012AA021001)。

文章編號(hào):1002-266X(2015)34-0101-03

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

中圖分類號(hào):R617

doi:10.3969/j.issn.1002-266X.2015.34.045