體外二氧化碳去除技術(shù)在呼吸系統(tǒng)危重癥患者中的應(yīng)用

侯陳瑋，黑飛龍

呼吸系統(tǒng)危重癥如急性呼吸衰竭、急性呼吸窘迫綜合征（acute respiratory distress syndrom，ARDS）、慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pumonary disease，COPD）急性加重等，病情危重，死亡率高，嚴(yán)重威脅患者的生命［1-2］。

針對這類患者，目前尚無確切的治療方法［3］，除了積極處理誘發(fā)因素、藥物治療、液體治療等方法外，臨床上較多使用的是呼吸支持治療。常用的呼吸支持治療技術(shù)包括無創(chuàng)通氣（non-invasive ventilation，NIV）和有創(chuàng)機(jī)械通氣（invasive mechanical ventilation，IMV），可有效的改善低氧血癥。但這類治療方法常會產(chǎn)生一些副作用，如通氣相關(guān)的肺損傷（ventilator-induced lung injury，VILI）［4］。 因此，肺保護(hù)性通氣策略（protective lung ventilating strategy，PLVS）應(yīng)運(yùn)而生，其通過低潮氣量通氣，減輕VILI，從而改善患者的預(yù)后［5］。但研究表明，該治療方式中所致的高碳酸血癥和呼吸性酸中毒，對患者的恢復(fù)會也產(chǎn)生不利影響［6］。近來，體外二氧化碳去除（extracorporeal carbon dioxide removal，ECCO2R）作為一種基于肺外氣體交換的人工肺輔助治療技術(shù)，在對患有嚴(yán)重高碳酸血癥的呼吸系統(tǒng)危重癥患者的臨床治療中正得到越來越多的關(guān)注。

1 ECCO2R

1.1 ECCO2R基本原理 ECC02R是利用人工肺，通過肺外氣體交換的方式對患者進(jìn)行呼吸支持。體內(nèi)的血液從股動脈或頸內(nèi)靜脈被引出體外，通過人工肺，過高的二氧化碳經(jīng)彌散作用被清除，血液再被輸送回體內(nèi)。ECCO2R設(shè)備包括插管、人工肺、和／或驅(qū)動泵。根據(jù)支持的原理不同，ECCO2R技術(shù)可以分為靜脈-靜脈（V-V）模式和動脈-靜脈（A-V）模式。

V-V模式的ECCO2R技術(shù)原理和V-V模式的體外膜肺氧合（extracorporeal membrane oxygenation，ECMO）原理相似。A-V型ECCO2R技術(shù)則無需血流驅(qū)動裝置，僅靠體內(nèi)心臟自身泵的作用驅(qū)動血液通過人工肺，但為了保證機(jī)體血流動力學(xué)的平穩(wěn)，滿足外周組織灌注，患者平均動脈壓一般需控制在70 mm Hg以上，動靜脈壓力差大于60 mm Hg，心臟指數(shù)高于 3 L／（min·m2）。

1.2 ECCO2R的技術(shù)進(jìn)展 呼吸系統(tǒng)危重癥患者，通常會存在血流動力學(xué)不平穩(wěn)，或合并有心衰，因此限制了ECCO2R技術(shù)的應(yīng)用。但隨著設(shè)計(jì)理念和材料學(xué)的進(jìn)步，ECCO2R技術(shù)的使用更加簡便，且對循環(huán)的干擾更小，越來越多的醫(yī)療中心開始嘗試在臨床中應(yīng)用這種技術(shù)。

ECCO2R技術(shù)安全性明顯提升。ECCO2R的主要目的是排除體內(nèi)CO2，對流量的要求比ECMO低很多，因此血液破壞減輕［7］；驅(qū)動系統(tǒng)目前更多采用離心泵和軸流泵，比起之前的蠕動泵，血液損傷程度減低；采用經(jīng)皮插管，顯著減少了出血并發(fā)癥；系統(tǒng)涂層技術(shù)的應(yīng)用使生物相容性提高，出凝血風(fēng)險(xiǎn)降低，輸血及其相關(guān)并發(fā)癥也隨之降低［8-9］。此外，人工肺采用了聚甲基戊烯中空纖維，提高了換氣效率，減少了血漿滲漏，延長了使用壽命。

ECCO2R技術(shù)效能不斷提升。每升血液可含500 ml CO2，人體每分鐘產(chǎn)生的 CO2是 200～250 ml，因此理論上只要調(diào)控人工肺的通氣量和氧濃度、保證產(chǎn)生足夠的CO2彌散梯度，0.5 L／min的流量就可充分的去除機(jī)體所產(chǎn)生的CO2。盡管有報(bào)道認(rèn)為300～500 ml／min流量的ECCO2R就可以替代50%的呼吸的功能，但CO2的清除率還要取決于CO2的濃度、血紅蛋白的濃度以及中空纖維交換膜的效力等，因此，這個(gè)流量下的ECCO2R實(shí)際只能去除機(jī)體生產(chǎn)CO2的25%左右［8-10］，目前，已有研究探索如何提高 CO2的去除效率［11］。

2 ECCO2R在ARDS的應(yīng)用

2.1 ARDS的治療概況 治療ARDS，目前主流的做法是機(jī)械通氣。機(jī)械通氣常會造成VILI［12］，并繼發(fā)產(chǎn)生炎性介質(zhì)，損傷肺外器官。PLVS被證明可以提高患者的預(yù)后［5］，不過，研究表明雖然應(yīng)用了PLVS，肺損傷仍然存在，進(jìn)一步減少潮氣量可顯著減少VILI［13］，這些優(yōu)點(diǎn)使ECCO2R 作為一種 ARDS患者的輔助性治療成為可能。

2.2 ECCO2R在ARDS治療的應(yīng)用 ECCO2R的概念首先由 Zapol等人提出［14］。 Kolobow 等［15］提出使用體外呼吸支持讓肺臟得到休息，從而緩解VILI。Gattinoni等［16］研究表明，在ARDS患者應(yīng)用ECCO2R可有效減少氣壓傷。 Terragni等［17］發(fā)現(xiàn)，雖然對ARDS的患者實(shí)施了 PLVS（＜6 ml／kg），但還是會三分之一以上的患者發(fā)生VILI。作者采用聯(lián)合ECCO2R，將潮氣量繼續(xù)降至 4 ml／kg，以降低 VILI的發(fā)生，結(jié)果顯示炎性因子產(chǎn)生明顯減少。Bein等［18］對比了 ARDS 患者采用 6 ml／kg 潮氣量與ECCO2R+3 ml／kg潮氣量的治療效果，結(jié)果顯示嚴(yán)重低氧血癥的患者應(yīng)用ECCO2R后會明顯縮短機(jī)械通氣時(shí)間。Moss等［19］研究認(rèn)為，ARDS患者應(yīng)用ECCO2R治療后，患者吸氣壓持續(xù)降低。Fitzgerald等［20］認(rèn)為ARDS患者應(yīng)用ECCO2R是可行的，結(jié)合低潮氣量通氣，可以縮短脫機(jī)時(shí)間，但能否提高生存率尚待進(jìn)一步研究。盡管目前ECCO2R還是一種探索中的臨床技術(shù)，但對于期待減輕ARDS患者治療中的VILI發(fā)生，ECCO2R將是一種很有前景的輔助通氣技術(shù)。

3 ECCO2R在COPD的應(yīng)用

3.1 COPD的治療概況 COPD的急性加重常會繼發(fā)急性高碳酸血癥呼吸衰竭（acute hypercapnia respiratory failure，AHRF），針對這類情況，目前標(biāo)準(zhǔn)的治療措施是NIV，然而約有40%的患者情況比較危重，需要?dú)夤軆?nèi)插管和IMV，這常會導(dǎo)致死亡率增加［21］。對于COPD急性加重并發(fā)AHRF的患者，ECCO2R可能是一種預(yù)防NIV失敗，且避免IMV使用的較好治療措施。

3.2 ECCO2R在COPD治療中的應(yīng)用 ECCO2R的應(yīng)用，可以增加接受NIV治療的COPD患者CO2的清除率，因此可以降低呼吸頻率、呼氣末正壓和動態(tài)肺膨脹，從而減少VILI。避免IMV和氣管內(nèi)插管，可減少鎮(zhèn)靜類藥物使用及其副作用的發(fā)生。Pisani等［22］研究表明，ECCO2R應(yīng)用后，呼吸頻率降低，呼吸肌做功減少，進(jìn)而降低動脈二氧化碳分壓（partial pressure of carbon dioxide，PaCO2）。 Kluge 等［23］研究了A-V ECCO2R也稱無泵體外肺輔助（pumpless extracorporeal lung assist，PECLA）在 COPD 患者中應(yīng)用的效果，PECLA應(yīng)用24小時(shí)之后可以明顯減少患者體內(nèi)的PaCO2的水平并提高患者體內(nèi)的pH值，90%患者避免了氣管內(nèi)插管和 IMV。Burki等［24］研究ECCO2R對于繼發(fā)高碳酸血癥COPD患者的治療效果，全部20例患者的高碳酸血癥和呼吸性酸中毒都得到了有效緩解，其中9例患者避免了IMV。 Del Sorbo等［25］將 ECCO2R 技術(shù)用于治療NIV治療失敗的高危風(fēng)險(xiǎn)COPD患者，結(jié)果表明ECCO2R不僅可以改善呼吸型酸中毒，也可避免氣管插管，與傳統(tǒng)治療組相比，患者插管風(fēng)險(xiǎn)和住院死亡率明顯降低。Abrams等［26］在5例COPD急性加重的患者中應(yīng)用ECCO2R 48小時(shí)，并在IMV 24小時(shí)后成功拔除氣管插管，所有患者均存活。盡管多數(shù)研究認(rèn)為ECCO2R在COPD的治療中是有效的，但也有不同觀點(diǎn)，Braune等［27］的研究結(jié)果認(rèn)為，雖然56%患者在應(yīng)用ECCO2R后可避免IMV，但這些患者可能會產(chǎn)生較多并發(fā)癥，影響患者的預(yù)后。ECCO2R確實(shí)能夠避免NIV失敗患者接受IMV治療，并有效緩解COPD的急性加重，降低氣管插管率和死亡率，但確切的療效還有待于臨床經(jīng)驗(yàn)的進(jìn)一步積累。

4 ECCO2R在肺移植的應(yīng)用

4.1 肺移植的概況 肺移植患者在等待供體肺的過程中，常會出現(xiàn)急性加重的氣體交換障礙，需要?dú)夤懿骞軝C(jī)械通氣治療。然而，氣管插管患者的生存率遠(yuǎn)低于沒有氣管插管的患者［28］。此時(shí)，應(yīng)用ECCO2R來有效避免氣管插管，從而減少VILI、通氣相關(guān)肺炎等副作用對于肺移植成功尤為重要。

4.2 ECCO2R 在肺移植的應(yīng)用 Schellongowski等［29］在20例需要進(jìn)行肺移植的患者中應(yīng)用ECCO2R，結(jié)果表明，在應(yīng)用ECCO2R的最初12小時(shí)內(nèi)，ECCO2R技術(shù)確實(shí)可改善這類患者體內(nèi)的高碳酸血癥和酸中毒的情況。在經(jīng)過4～11天 ECCO2R支持治療后，19例（95%）患者成功接受了肺移植，院內(nèi)生存率高達(dá)75%。 Collaud［30］研究表明，在進(jìn)行肺移植之前，應(yīng)用ECCO2R的患者生存率明顯改善。

5 展望

盡管目前ECCO2R還是一種探索中的臨床技術(shù)，但對無嚴(yán)重低氧血癥的ARDS患者、急性加重的COPD患者、以及肺移植的患者來說，是一個(gè)非常理想的輔助治療措施。

目前，ECCO2R臨床應(yīng)用還較少，治療時(shí)機(jī)的把握、支持模式的選擇、并發(fā)癥的防治以及具體治療策略的確立還有待進(jìn)一步的探索，相信隨著臨床經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，ECCO2R將會成為一種很有前景的輔助通氣治療技術(shù)。

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