靜脈-動(dòng)脈體外膜肺氧合在心臟危重癥中的救治

何佳玲 葉滔 周名綱 蔡琳

(西南交通大學(xué)附屬醫(yī)院 成都市第三人民醫(yī)院心內(nèi)科，四川 成都 610031)

急性心肌梗死、心力衰竭失代償和暴發(fā)性心肌炎等嚴(yán)重心臟疾病可導(dǎo)致心源性休克或心搏驟停。而常規(guī)治療對(duì)這類心臟危重癥的救治效果欠佳[1-2]，因此需更加高級(jí)器械輔助支持。體外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenation，ECMO)是一種可經(jīng)皮植入的輔助循環(huán)裝置，具有不受地點(diǎn)限制，可同時(shí)提供雙心室聯(lián)合呼吸輔助的優(yōu)點(diǎn)，常用于生命支持無(wú)效的各種急性循環(huán)或呼吸衰竭[3]。其中靜脈-動(dòng)脈體外膜肺氧合(veno-arterial ECMO，VA ECMO)可提供有效的循環(huán)支持，為恢復(fù)自主循環(huán)功能或其他高級(jí)治療的應(yīng)用爭(zhēng)取了時(shí)間，因此在心臟危重癥的治療中顯得尤為重要。國(guó)內(nèi)外開(kāi)展了大量觀察性研究，明確了VA ECMO治療心臟危重癥的安全性與有效性。現(xiàn)介紹1例VA ECMO救治成功的心肌梗死合并心源性休克病例，并系統(tǒng)地回顧VA ECMO的基礎(chǔ)原理、心臟重癥治療相關(guān)研究與應(yīng)用進(jìn)展。

1 病例匯報(bào)

ECMO輔助緊急介入治療救治嚴(yán)重三支病變非ST段抬高心肌梗死患者1例。

患者女性，73歲，因“胸痛1周，加重1 d”于2019年1月14日入院。既往高血壓病史20年,糖尿病病史7年,不嗜煙酒。入院查體：體溫36.0 ℃，脈搏110次/min，呼吸26次/min，血壓78/58 mm Hg(1 mm Hg=0.133 3 kPa)。精神差、氣促，面色青灰，肢體末端皮溫較低。雙肺聽(tīng)診較多濕啰音。心率110次/min，律齊，心音低鈍，各瓣膜區(qū)未聞及雜音。心電圖：竇性心動(dòng)過(guò)速，廣泛前壁、下壁ST-T段水平下移。肌鈣蛋白T 3 708 ng/mL。腦鈉肽1 189.40 pg/mL。診斷：急性非ST段抬高心肌梗死、心源性休克、Killip分級(jí)Ⅳ級(jí)。入院予藥物治療：阿司匹林和波立維抗血小板，阿托伐他汀和力平之降脂，肝素抗凝，去甲腎上腺素維持血壓，米格列醇和格列美脲降糖。立刻行主動(dòng)脈內(nèi)球囊反搏(intra-aortic balloon pump，IABP)支持下經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療(percutaneous coronary intervention，PCI)。冠狀動(dòng)脈造影結(jié)果：左主干末段狹窄90%，前降支及回旋支變細(xì)，血流緩慢，TIMI血流Ⅱ級(jí)；前降支中段狹窄60%伴瘤樣擴(kuò)張，回旋支遠(yuǎn)段狹窄70%;右冠狀動(dòng)脈嚴(yán)重病變(右冠狀動(dòng)脈近段狹窄60%，中段狹窄90%，遠(yuǎn)段閉塞),見(jiàn)圖1。

注：A：左主干末段狹窄90%；B：右冠狀動(dòng)脈中段狹窄90%，遠(yuǎn)段閉塞。

快速造影結(jié)束，患者血壓進(jìn)一步下降，血壓50/30 mm Hg，血氧飽和度50%?；颊咭庾R(shí)模糊，病情危急，結(jié)合造影結(jié)果，與家屬溝通后立刻啟動(dòng)ECMO支持下PCI救治。于右側(cè)股靜脈置入ECMO靜脈管(21 F)，右側(cè)股動(dòng)脈置入ECMO動(dòng)脈管(21 F)，連接ECMO管路并固定，以靜脈-動(dòng)脈模式輔助，轉(zhuǎn)速2 000 r/min，流量2 L/min，氧濃度100%，氣流量2 L/min。同步即刻行PCI解除了患者左主干末段嚴(yán)重狹窄并開(kāi)通了右冠狀動(dòng)脈閉塞病變(見(jiàn)圖2)。術(shù)后患者呈昏迷狀態(tài)，血壓93/56 mm Hg，血氧飽和度90%。術(shù)后即刻超聲心動(dòng)圖：左心室壁整體活動(dòng)度彌漫性降低，左心室射血分?jǐn)?shù)30%。

注：A：左主干末段嚴(yán)重狹窄解除；B：右冠狀動(dòng)脈遠(yuǎn)段閉塞病變開(kāi)通。

PCI后轉(zhuǎn)入重癥監(jiān)護(hù)室治療，進(jìn)一步予有創(chuàng)機(jī)械通氣(同步間歇指令通氣模式，呼吸頻率14次/min，氧濃度50%，潮氣量360 mL，壓力支持通氣12 cm H2O，呼吸末正壓6 cm H2O)，舒普深序貫美羅培南抗感染。術(shù)后第2天血壓為138/78 mm Hg，血氧飽和度為98%。術(shù)后第4天患者生命體征：血壓108/56 mm Hg，血氧飽和度100%，呼吸17次/min，脈搏79次/min。行ECMO撤機(jī)試驗(yàn)，患者循環(huán)和氧合無(wú)明顯變化，ECMO撤機(jī)成功(共使用ECMO 100 h)?；颊咦灾饕庾R(shí)逐漸恢復(fù)。在使用ECMO后，患者右下肢皮溫低于左側(cè)，右側(cè)足背動(dòng)脈未捫及，右側(cè)足趾、腳底部和足后跟發(fā)紺，動(dòng)脈CT血管造影提示右側(cè)髂總動(dòng)脈及髂外動(dòng)脈夾層。遂于PCI后第9天經(jīng)血管外科行右下肢動(dòng)脈支架植入術(shù)。術(shù)后患者雙下肢皮膚溫暖，右下肢發(fā)紺減輕。

術(shù)后第6天患者生命體征：血壓140/68 mm Hg，血氧飽和度100%，呼吸15次/min，脈搏102次/min。拔除IABP后患者生命體征平穩(wěn)，IABP撤機(jī)成功(使用IABP 140 h)。術(shù)后動(dòng)態(tài)復(fù)查超聲心動(dòng)圖：第4天左心室射血分?jǐn)?shù)28%，第9天左心室射血分?jǐn)?shù)53%，第15天左心室射血分?jǐn)?shù)54%，患者心功能恢復(fù)良好。疾病發(fā)展過(guò)程中肌鈣蛋白T和腦鈉肽水平變化如圖3。

圖3 患者住院期間肌鈣蛋白T和腦鈉肽水平變化

2 ECMO在心臟危重癥中的治療綜述

1944年Kolff等[4]首次發(fā)現(xiàn)血液在經(jīng)過(guò)人工腎臟時(shí)可被氧合，1954年Gibbon[5]第一次將體外心肺支持的技術(shù)用于心臟外科手術(shù)。1983年美國(guó)在Virginia醫(yī)學(xué)院、Michigan大學(xué)和Pittsburgh大學(xué)分別建立了ECMO中心。1989年體外生命支持組織(Extracorporeal Life Support Organization，ELSO)成立，在全球范圍對(duì)ECMO相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和分析，評(píng)價(jià)患者預(yù)后。發(fā)展至今，ECMO已成為心臟重癥及呼吸衰竭治療的重要輔助治療手段。

2.1 ECMO的工作原理

ECMO的工作原理是將靜脈血通過(guò)竇道和管道引流到身體內(nèi)另一血管中。血液在體外氣體交換裝置流動(dòng)過(guò)程中被氧合、脫羧和保溫。ECMO有兩種工作模式，即靜脈-靜脈體外膜肺氧合(venous-venous ECMO，VV ECMO)和VA ECMO。VV ECMO模式的運(yùn)作過(guò)程是將血液從右房引流，最后回到右房，這樣只能提供呼吸支持，要求患者具有穩(wěn)定的血流動(dòng)力學(xué)。VV ECMO的模式通常用于嚴(yán)重呼吸窘迫的患者，在此不贅述。VA ECMO模式的運(yùn)作模式是將血液從右房引流，最后回到動(dòng)脈系統(tǒng)，這樣可同時(shí)提供呼吸和血流動(dòng)力學(xué)支持(見(jiàn)圖3)。VA ECMO人為地制造了大量動(dòng)靜脈分流，血流量為7 L/min。靜脈分流可降低心臟前負(fù)荷，而回流的動(dòng)脈血可增加心輸出量。

圖3 VA ECMO工作示意圖[6]

同時(shí)需注意的是，雖然VA ECMO可減輕心臟前負(fù)荷，但也增加了左心室后負(fù)荷[7-8]，加上VA ECMO使用期間主動(dòng)脈瓣處于關(guān)閉或開(kāi)放不全狀態(tài)，左心室呈脹滿狀態(tài)。心室充盈壓的增加和心室壁壓力的增高，增加了肺淤血和冠狀動(dòng)脈灌注不足的風(fēng)險(xiǎn)。因此在VA ECMO的使用中，可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行左心減壓，例如房間隔造口，使用Impella等。

2.2 VA ECMO心臟治療的適應(yīng)證、禁忌證與并發(fā)癥

VA ECMO的心臟適應(yīng)證包括在足夠容量支持、大劑量正性肌力藥物以及IABP支持下，仍然發(fā)生可逆的低心排血量[心指數(shù)<2 L/(min·m2)]和低血壓(收縮壓<90 mm Hg)[9]。2018年成人ECMO循環(huán)輔助專家共識(shí)建議患者處于難以糾正的心源性休克狀態(tài)，且無(wú)ECMO輔助禁忌證時(shí)，建議盡早行ECMO輔助；其他重要的心血管適應(yīng)證包括發(fā)生院內(nèi)心搏驟停(in-hospital cardiac arrest，IHCA)患者，常規(guī)心肺復(fù)蘇搶救持續(xù)10 min仍不能恢復(fù)有效自主循環(huán)且無(wú)ECMO輔助禁忌證時(shí)，可立刻啟動(dòng)ECMO搶救流程[3]。VA ECMO治療的具體適應(yīng)證和禁忌證見(jiàn)表1。

表1 VA ECMO心臟疾病治療的適應(yīng)證和禁忌證

ECMO是一項(xiàng)侵入性治療，可能發(fā)生多種并發(fā)癥。本例患者就出現(xiàn)了最常見(jiàn)的入路血管并發(fā)癥。Cheng等[10]曾進(jìn)行過(guò)一項(xiàng)meta分析，納入1 866例心源性休克及心搏驟停的ECMO病例，總結(jié)出ECMO治療后常見(jiàn)的并發(fā)癥及其發(fā)生率：下肢缺血(16.9%)、骨-筋膜室綜合征(10.3%)、截肢(4.7%)、卒中(5.9%)、神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥(13.3%)、急性腎損傷(55.6%)、腎臟替代治療(46%)、大出血(40.8%)、心臟外科術(shù)后二次手術(shù)(41.9%)和顯著感染(30.4%)。

2.3 VA ECMO在心臟重癥救治中的研究進(jìn)展

2.3.1 心源性休克

80%的心源性休克是由急性冠脈綜合征所導(dǎo)致[11]。其他引起心源性休克的原因有慢性心力衰竭(占比10%)、瓣膜病(占比6%)、應(yīng)激性心肌病(占比2%)和心肌炎(占比2%)[12]。既往對(duì)急性心肌梗死合并心源性休克患者使用IABP治療是Ⅰa類推薦，但Thiele等的隨機(jī)對(duì)照研究發(fā)現(xiàn)，接受IABP治療的患者短期死亡率和重癥監(jiān)護(hù)室住院時(shí)長(zhǎng)并無(wú)明顯改善，由此IABP在歐洲指南中降為Ⅲa類推薦[13]。因此，對(duì)于這類患者，可能需其他更強(qiáng)有力的器械支持，例如VA ECMO。盡管無(wú)隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)來(lái)證實(shí)VA ECMO在心源性休克治療中的有效性，大量觀察性研究已給出了一定的正面證據(jù)。目前VA ECMO在歐洲和美國(guó)指南中分別被列為Ⅱb[14]與Ⅱa[15]類推薦。

Aso等[16]通過(guò)日本全國(guó)性注冊(cè)研究，回顧了4 658例心源性休克患者，休克的主要病因包括：缺血性心臟病(42.2%)、心力衰竭(34.8%)和瓣膜性心臟病(13.7%)。經(jīng)過(guò)ECMO治療后，64.4%的患者能撤機(jī)，這部分患者中院內(nèi)生存率為62.1%，總體缺血性心臟病患者的院內(nèi)生存率為20.9%，心力衰竭患者的院內(nèi)生存率為32.2%，瓣膜性心臟病患者的院內(nèi)生存率為23%。Muller等[17]回顧法國(guó)兩個(gè)重癥監(jiān)護(hù)室2008—2013年的數(shù)據(jù)，納入138例接受ECMO治療的急性心肌梗死患者，重癥監(jiān)護(hù)室內(nèi)生存率為47%。Sheu等[18]的多中心回顧性研究納入1993—2009年71例ST段抬高心肌梗死合并心源性休克患者，將患者分為ECMO+IABP治療組和單一IABP治療組，ECMO+IABP治療組患者的30 d死亡率更低(60.9% vs 28%，P<0.04)，遠(yuǎn)期卒中發(fā)生率更低(P<0.04)，院內(nèi)生存時(shí)間更長(zhǎng)(P=0.000 5)。Sattler等[19]單中心回顧性研究2011—2013年急性心肌梗死合并心源性休克患者，12例接受ECMO與12例接受IABP治療的患者相比，30 d生存率更高(67% vs 33%)。Riebandt等[20]納入22例接受左心輔助裝置+ECMO治療的患者，與自身對(duì)照，經(jīng)ECMO治療后，肝、腎和肺功能有明顯改善。田峰等[21]曾納入解放軍總醫(yī)院2015年1月—2019年8月診斷為急性心肌梗死合并心源性休克的患者164例，其中10例患者接受IABP聯(lián)合ECMO治療，這部分患者的短期死亡率顯著低于接受IABP+藥物治療患者(30% vs 87%)。侯劍峰等[22]回顧分析2006年2月—2017年3月中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院60例因心外科術(shù)后心源性休克而接受ECMO與IABP聯(lián)合輔助循環(huán)的患者，48.3%的患者順利撤機(jī)，所有患者的出院率為43.3%。多因素回歸分析顯示聯(lián)合使用ECMO與IABP是出院的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子。國(guó)內(nèi)外大量數(shù)據(jù)說(shuō)明，在心源性休克患者中使用VA ECMO輔助治療可有效提高生存率，這是因?yàn)閂A ECMO能快速地啟用和重建循環(huán)。值得注意的是，VA ECMO的最佳適應(yīng)證是那些不以“心臟康復(fù)”為最終目標(biāo)的嚴(yán)重的循環(huán)衰竭，例如等待心臟移植或左心輔助裝置的患者；而急性心肌梗死或暴發(fā)性心肌炎這樣的疾病，心臟后負(fù)荷太大，會(huì)造成心臟功能不可逆的損傷，所以VA ECMO的遠(yuǎn)期治療效果有限。那么在急性心肌梗死引發(fā)的心源性休克中，如何識(shí)別VA ECMO使用的最佳時(shí)機(jī)，這個(gè)問(wèn)題暫無(wú)一項(xiàng)大規(guī)模和前瞻性研究能準(zhǔn)確地回答。但有一些學(xué)者開(kāi)始了初步探索，Schmidt等[23]將患者病因、年齡、體重和有無(wú)器官損害等12項(xiàng)因素賦值，得到SAVE評(píng)分，發(fā)現(xiàn)該分值能預(yù)測(cè)心源性休克患者經(jīng)ECMO救治后的生存率，類似的還有ENCOURAGE評(píng)分[24]。

2.3.2 心搏驟停

心搏驟停的病因包括急性冠脈綜合征、心臟外科手術(shù)、心力衰竭和肺栓塞等，冠狀動(dòng)脈疾病為主要病因。體外心肺復(fù)蘇是指當(dāng)傳統(tǒng)心肺復(fù)蘇無(wú)法恢復(fù)和維持自主循環(huán)時(shí)，使用ECMO以提供循環(huán)及呼吸支持的復(fù)蘇方法[25]。Chen等[26]進(jìn)行的匹配分析顯示體外心肺復(fù)蘇比心肺復(fù)蘇有更高的救治率，VA ECMO就是常用的體外心肺復(fù)蘇手段[27]。

受倫理的限制，ECMO進(jìn)行體外心肺復(fù)蘇治療無(wú)法開(kāi)展隨機(jī)對(duì)照研究。而現(xiàn)有的觀察性研究在患者選擇和復(fù)蘇時(shí)間等方面無(wú)法統(tǒng)一，所以研究結(jié)果有一定的差異。Chen等[26]開(kāi)展的前瞻性研究納入59例IHCA患者，其中49.2%表現(xiàn)為室性心動(dòng)過(guò)速/心室顫動(dòng)，28.8%表現(xiàn)為無(wú)脈性電活動(dòng)，22%表現(xiàn)為心搏驟停，平均啟動(dòng)ECMO的時(shí)間為52.8 min，經(jīng)治療后脫機(jī)率為49.2%，院內(nèi)生存率為28.8%；啟動(dòng)ECMO時(shí)間是死亡預(yù)測(cè)因子。Chung等[28]開(kāi)展的前瞻性研究納入IHCA患者134例，最終50.7%的患者能撤機(jī)，30 d生存率為54.5%，不適宜的撤機(jī)時(shí)機(jī)是死亡的預(yù)測(cè)因子。le Guen等[29]前瞻性納入51例院外心搏驟停(out-hospital cardiac arrest，OHCA)患者，其中63%表現(xiàn)為心室顫動(dòng)，29%表現(xiàn)為心搏驟停，8%表現(xiàn)為無(wú)脈性電活動(dòng)，所有患者的中位啟動(dòng)ECMO時(shí)間為120 min，最終48 h生存率為12%；基礎(chǔ)乳酸水平和啟動(dòng)ECMO時(shí)間是死亡預(yù)測(cè)因子。Stub等[30]進(jìn)行的前瞻性研究納入15例IHCA和11例OHCA患者，中位啟動(dòng)ECMO時(shí)間為56 min，最后患者脫機(jī)率為54.1%，院內(nèi)生存率為53.8%，死亡預(yù)測(cè)因子有啟動(dòng)ECMO時(shí)間、酸堿度和心肌酶水平。Avalli等[31]回顧了42例患者，其中IHCA患者24例，中位啟動(dòng)ECMO時(shí)間為55 min，撤機(jī)率為58%，28 d生存率為46%；而發(fā)生OHCA的18例患者，中位啟動(dòng)ECMO時(shí)間為77 min，撤機(jī)率為16%，28 d生存率為5%。Leick等[32]回顧性納入OHCA患者28例，存活患者的中位啟動(dòng)ECMO時(shí)間為44 min，30 d生存率為29.3%，死亡預(yù)測(cè)因子是啟動(dòng)ECMO時(shí)間。Jung等回顧了117例患者，其中70.9%為IHCA，撤機(jī)率為52.1%，30 d生存率為23.1%。Pozzi等[33]納入68例OHCA患者，院內(nèi)生存率為8.8%。付海霞等回顧了2014—2017年接受急診PCI+ECMO治療的急性心肌梗死后心搏驟停患者27例，脫機(jī)率為96.3%，經(jīng)治療后院內(nèi)生存率為44%，心肺復(fù)蘇時(shí)間、啟動(dòng)ECMO時(shí)間和ECMO復(fù)蘇后48 h的平均動(dòng)脈壓是死亡的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子。Richardson等[34]從ELSO數(shù)據(jù)庫(kù)中回顧了全球1 796例患者，按照就診時(shí)段(2003—2006年、2007—2010年和2011—2014年)將患者分為3組，這3組患者院內(nèi)生存率分別為27%、28%和30%，無(wú)明顯差異。心搏驟停造成人體損害的病理生理學(xué)機(jī)制與心源性休克一樣，可推測(cè)心搏驟停經(jīng)VA ECMO的搶救效果顯著。通過(guò)以上研究發(fā)現(xiàn)，即使使用ECMO，心搏驟?；颊呱媛嗜圆桓?，而OHCA患者相比IHCA患者，預(yù)后普遍更差。這可能是因?yàn)樾牟E停發(fā)生時(shí)泵功能停止，器官緊急缺血缺氧，而心源性休克發(fā)生時(shí)泵功能減低，人體尚有一定代償功能，因此相同發(fā)病時(shí)間的心源性休克預(yù)后優(yōu)于心搏驟停。另外心搏驟?；颊邌?dòng)ECMO的中位時(shí)間一般>50 min，而OHCA患者則需更長(zhǎng)時(shí)間，這也極大地影響了患者預(yù)后。由于觀察性研究無(wú)法控制諸如患者選擇、有無(wú)心肺復(fù)蘇鋪墊和救治時(shí)間等重要因素，所以筆者無(wú)法得出更標(biāo)準(zhǔn)的體外心肺復(fù)蘇搶救流程。今后的研究需更加精確地說(shuō)明不同條件下VA ECMO進(jìn)行體外心肺復(fù)蘇的結(jié)果有何差異，從而明確VA ECMO的最大救治效能。

2.4 ECMO在心臟危急重癥中的應(yīng)用現(xiàn)狀與展望

VA ECMO輔助技術(shù)可快速地提供有效的循環(huán)支持，提高心血管疾病危急重癥患者的存活率。根據(jù)ELSO的全球統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截止2020年1月，ECMO使用量共129 037例，其中61 611例用于心源性休克和心搏驟停的治療。目前中國(guó)ECMO技術(shù)的應(yīng)用量正飛速提升。中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)體外循環(huán)分會(huì)[35]通過(guò)心臟科對(duì)中國(guó)ECMO的使用現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)查，2017年ECMO病例數(shù)為2002例，較2016年增加了62.2%；2018年ECMO病例數(shù)為2 655例，較2017年增長(zhǎng)了32.6%。目前中國(guó)在ELSO注冊(cè)的醫(yī)療中心有30個(gè)，比2015年增加25個(gè)，其中廣州市婦女兒童醫(yī)療中心使用ECMO例數(shù)為804例，是中國(guó)使用ECMO例數(shù)最多的醫(yī)院。

中國(guó)心血管疾病負(fù)擔(dān)很重，推算心血管疾病現(xiàn)患人數(shù)為2.9億，其中腦卒中1 300萬(wàn)，冠心病1 100萬(wàn)，肺源性心臟病500萬(wàn)，心力衰竭450萬(wàn)，風(fēng)濕性心臟病250萬(wàn)，先天性心臟病200萬(wàn)，高血壓2.45億。心血管疾病仍占據(jù)城鄉(xiāng)居民死亡的首位，農(nóng)村為45.50%，城市為43.16%[36]。盡管中國(guó)ECMO的使用日益增長(zhǎng)，在當(dāng)下巨大的心血管疾病患者人口壓力下也顯得較為單薄，因此ECMO支持下的心臟重癥救治需進(jìn)一步得到普及。2017年國(guó)內(nèi)成立第一個(gè)專業(yè)的ECMO組織，即“中國(guó)醫(yī)師協(xié)會(huì)體外生命支持專業(yè)委員會(huì)”；2018年該組織頒布了首個(gè)成人ECMO循環(huán)輔助專家共識(shí)[3]。今后，還需開(kāi)展更多高質(zhì)量的臨床研究來(lái)探究在心臟危急重癥救治中更優(yōu)化的ECMO治療策略，還需建立合理的ECMO團(tuán)隊(duì)培養(yǎng)體系和更符合國(guó)情的ECMO患者轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，逐步完善ECMO技術(shù)指南，挽救更多重癥患者，改善近遠(yuǎn)期預(yù)后。