靜脈-動(dòng)脈體外膜肺氧合中左心室減壓策略

牛 歡，詹 峰，歐陽(yáng)艷紅

體外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenation,ECMO)可通過(guò)人工機(jī)械設(shè)備對(duì)患者循環(huán)、呼吸功能支持，并作為一種療效確切的體外生命支持技術(shù)廣泛應(yīng)用于各種危重患者的救治[1]。靜脈-動(dòng)脈體外膜肺氧合(venoarterial extracorporeal membrane oxygenation,VA-ECMO)利用離心泵將靜脈血從右心房引出，在氧合器內(nèi)進(jìn)行氧合后通過(guò)灌注管將氧合血逆向經(jīng)動(dòng)脈回輸體內(nèi)，提供呼吸循環(huán)支持，重建血供及氧供。但因體外血流與心臟射血方向相反，可增加主動(dòng)脈根部壓力，增加左心室后負(fù)荷，影響主動(dòng)脈瓣開(kāi)放，進(jìn)而加重左心前負(fù)荷，導(dǎo)致左心室擴(kuò)張(left ventricular dilation,LVD)[2]。當(dāng)ECMO輔助的逆向血流占主導(dǎo)地位時(shí)，可導(dǎo)致主動(dòng)脈瓣打開(kāi)受限，增加左心室內(nèi)血栓形成風(fēng)險(xiǎn)[3]。此外，雖然VA-ECMO可顯著降低右心室前負(fù)荷，但由于左心室負(fù)荷加重超載，導(dǎo)致右心室后負(fù)荷增加，從而出現(xiàn)肺血管損傷、急性呼吸窘迫綜合征，甚至嚴(yán)重肺水腫[4]。且左心室舒張末期壓和肺靜脈壓升高可增加心肌壁應(yīng)力和心肌耗氧，損害心肌細(xì)胞，甚至發(fā)生心肌缺血和心律失常。VA-ECMO聯(lián)合應(yīng)用減少左心室后負(fù)荷的措施，可避免相關(guān)并發(fā)癥的發(fā)生。已有Meta分析[5]發(fā)現(xiàn)心源性休克患者VA-ECMO輔助期間，適時(shí)使用左心室卸負(fù)荷策略可降低死亡率。然而，VA-ECMO期間左心室卸負(fù)荷時(shí)機(jī)、效果和最佳方式的選擇仍需進(jìn)一步探索。

1 VA-ECMO中左心室卸載不足的診斷

據(jù)統(tǒng)計(jì)，10%～60%的VA-ECMO輔助患者會(huì)出現(xiàn)LVD[6]。Truby等[7]提出，接受VA-ECMO支持治療的患者，2 h內(nèi)胸片提示肺水腫和肺動(dòng)脈舒張壓>25 mmHg時(shí)應(yīng)考慮LVD的發(fā)生(用肺動(dòng)脈舒張壓代替左心室舒張末壓)。Alkhouli等[8]提出肺毛細(xì)血管楔壓(pulmonary capillary wedge pressure,PCWP)>18 mmHg認(rèn)為存在左心室卸載不足。因彩超操作方便、無(wú)創(chuàng)及可重復(fù)操作，床旁即時(shí)超聲(point-of-care ultrasound,POCUS)廣泛用于LVD的臨床評(píng)估及診斷，臨床中LVD的主要超聲表現(xiàn)為左心室收縮功能差，壓力指標(biāo)升高，左心室舒張末內(nèi)徑增大，主動(dòng)脈瓣開(kāi)放受限/關(guān)閉，二尖瓣反流，左心室內(nèi)血流淤滯，肺間質(zhì)綜合征加劇[9-10]。

2 VA-ECMO中左心室卸載不足的預(yù)防及治療

左心室卸載不足的發(fā)病機(jī)制在于殘存心臟的前向血流與ECMO輔助的逆向血流之間的匹配程度[11]。故在VA-ECMO運(yùn)行過(guò)程中我們應(yīng)實(shí)時(shí)評(píng)估患者狀態(tài)，動(dòng)態(tài)調(diào)整合適的流量和平均動(dòng)脈壓(mean arterial pressure,MAP)，選擇適當(dāng)?shù)乃幬?、微?chuàng)手段，以預(yù)防LVD的發(fā)生。目前根據(jù)對(duì)左心室減壓需求的程度及臨床情況可采取不同方式和級(jí)別的左心室減壓措施，保守減壓包括減低ECMO流量及容量?jī)?yōu)化，適當(dāng)血管擴(kuò)張劑、正性肌力藥、利尿劑等，增加呼氣末正壓，聯(lián)合主動(dòng)脈內(nèi)球囊反搏(intra-aortic balloon pump,IABP)等；有創(chuàng)減壓包括聯(lián)合Impella減壓、肺動(dòng)脈置管減壓、經(jīng)右上肺靜脈或心尖左心減壓管、房間隔造口以及外科手術(shù)減壓等。

2.1流量及容量?jī)?yōu)化 流量?jī)?yōu)化策略是左心室減壓保守策略的首選。Swan-Ganz導(dǎo)管可監(jiān)測(cè)PCWP和右心室心排血量，間接反映左心室前負(fù)荷(需排除右心容量超負(fù)荷等情況)，是VA-ECMO血流動(dòng)力學(xué)管理的金標(biāo)準(zhǔn)。心輸出量(cardiac output,CO)可用于指導(dǎo)流量匹配的調(diào)整，比如下調(diào)ECMO流量，CO增加≥15%時(shí)，考慮ECMO流量輔助過(guò)高，存在醫(yī)源性左心室卸載不足；ECMO流量下調(diào)至CO增加<15%時(shí)則停止調(diào)整；ECMO流量下調(diào)應(yīng)在滿足機(jī)體組織臟器氧供的最低需求下進(jìn)行。床邊超聲可簡(jiǎn)單有效且動(dòng)態(tài)評(píng)估心臟前后負(fù)荷及容量反應(yīng)性，是VA-ECMO血流動(dòng)力學(xué)管理無(wú)創(chuàng)方案的首選[12-13]。超聲監(jiān)測(cè)左室流出道速度時(shí)間積分(left ventricular outflow tract velocity time integral,LVOT VTI)可直接體現(xiàn)左心收縮功能。目前普遍認(rèn)可的滿足目標(biāo)MAP、乳酸正常的初始VA-ECMO流量為60 ml·kg-1·min-1(靜脈血氧飽和度需在70%以上)；同時(shí)需要綜合評(píng)估MAP、乳酸、靜脈血氧飽和度、尿量、腎功能等組織灌注指標(biāo)[14]。另，PCWP>18 mmHg提示左心容量負(fù)荷過(guò)重需左心減壓。彩超評(píng)估下腔靜脈(inferior vena cava,IVC)寬度及呼吸變異度也廣泛用于ECMO輔助下前負(fù)荷的判斷。研究顯示[15]能滿足VA-ECMO流量的最窄IVC直徑是全輔助狀態(tài)下與心功能匹配的合適前負(fù)荷。

2.2左心室機(jī)械裝置 IABP可增加主動(dòng)脈舒張壓、冠脈血流量且降低左心室后負(fù)荷，因其易操作、并發(fā)癥少，是目前ECMO患者左心室卸載不足部分減壓最常用方法[16-17]。但I(xiàn)ABP需被動(dòng)依賴殘存的心臟收縮功能以間接實(shí)現(xiàn)左心室減壓，而不是主動(dòng)輔助心臟，故支持力度有限。IABP氣囊在左鎖骨下動(dòng)脈開(kāi)口遠(yuǎn)端1～2 cm處，其在舒張?jiān)缙谥鲃?dòng)脈瓣關(guān)閉后瞬間充盈，血流逆行升高主動(dòng)脈根部壓力，在等容收縮期主動(dòng)脈瓣開(kāi)放前瞬間快速排空而產(chǎn)生“空穴”效應(yīng)。降低心臟后負(fù)荷、左心室舒張末期壓力(left ventricular end-diastolic pressure,LVEDP)及室壁應(yīng)力，減少心臟做功及心肌氧耗。目前已證實(shí)IABP可增加每搏輸出量(stroke volume,SV)0～40 ml、CO 15%～30%(0～1 L/min)[18]。Sauren等[19]通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，IABP可減低VA-ECMO期間左心室后負(fù)荷并增加冠狀動(dòng)脈血流量。ECMO逆向血流與心臟自身血流相遇形成分水嶺[20-21]。隨著心功能進(jìn)一步減弱，分水嶺越靠近主動(dòng)脈瓣，脈壓差和LVOT VTI越小，甚至平流灌注，而IABP可彌補(bǔ)VA-ECMO逆向血流的缺陷，達(dá)到左心室卸載作用，兩者聯(lián)合可提高ECMO的救治成功率。前向和逆向血流相匹配的理想狀態(tài)是ECMO引流充分(減輕心臟前負(fù)荷)，離心泵提供能滿足機(jī)體所需血供、氧供的最佳灌注壓，同時(shí)分水嶺未增加心臟后負(fù)荷及心臟做功，從而達(dá)到最佳的心臟前后負(fù)荷，為心臟恢復(fù)創(chuàng)造條件[6]。Donker等[22]利用閉環(huán)、實(shí)時(shí)的人類心血管系統(tǒng)計(jì)算機(jī)模型，模擬外周VA-ECMO支持的心源性休克并左心室負(fù)荷狀態(tài)，證實(shí)IABP可降低心臟負(fù)荷，但效果有限。目前VA-ECMO聯(lián)合IABP在臨床實(shí)踐中被廣泛應(yīng)用，Bréchot等[23]證明IABP可減輕心源性休克患者VA-ECMO輔助期間的肺水腫情況。IABP為部分性左心減壓方式，嚴(yán)重主動(dòng)脈瓣反流及頑固性肺水腫患者應(yīng)選擇完全減壓方式。Impella泵是目前最小的軸流泵心室輔助系統(tǒng)，血泵由導(dǎo)管經(jīng)皮橫跨主動(dòng)脈瓣放置在左心室，持續(xù)將血液泵入升主動(dòng)脈以達(dá)到左心室減壓作用，直接降低左心室前負(fù)荷，增加主動(dòng)脈前向血流，增加冠狀動(dòng)脈血流灌注，最長(zhǎng)植入時(shí)間為7 d。根據(jù)流量的不同分為Impella 2.5(2.5 L/min，12FR泵)、Impella CP(4 L/min，14FR泵)、Impella 5.0(5 L/min，21FR泵)和Impella RP(4 L/min，22FR泵)。Pappalardo等[24]發(fā)現(xiàn)Impella聯(lián)合VA-ECMO與單用VA-ECMO相比，可明顯降低患者死亡率(P<0.001)，兩組出血事件發(fā)生率未見(jiàn)明顯差異。Fiedler等[25]證實(shí)VA-ECMO聯(lián)合Impella與單用VA-ECMO相比可改善患者左心室功能并且延長(zhǎng)患者生存期。Donker等[22]利用計(jì)算機(jī)模型證實(shí)輔助Impella可有效增強(qiáng)左心室卸荷[心室舒張末期容積(ventricular end-diastolic volume,EDV)降低23%，PCWP降低41%]。已有指南指出[26]，Impella可聯(lián)合ECMO應(yīng)用，作為左心室減壓的措施。雖然Impella系統(tǒng)可增加主動(dòng)脈前向血流，避免血流瘀滯與血栓形成，減少血栓栓塞等血管并發(fā)癥，但因其左心室減壓效果明顯，臨床需注意溶血風(fēng)險(xiǎn)。目前已進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段的第二代導(dǎo)管式軸流泵系統(tǒng)HeartMate PHP，可提供5 L/min的血流且溶血風(fēng)險(xiǎn)更小。近年來(lái)，不穿過(guò)主動(dòng)脈瓣，且轉(zhuǎn)數(shù)遠(yuǎn)低于Impella的新一代裝置正在研發(fā)，第三代磁懸浮連續(xù)血流心室輔助裝置HM3致力于進(jìn)一步減少瓣膜損失及溶血發(fā)生率，增加尿量，改善腎功能[27]。Tandem Heart是一種體外左心房至股動(dòng)脈轉(zhuǎn)流的經(jīng)皮離心泵，其血流動(dòng)力學(xué)效應(yīng)明顯優(yōu)于IABP[28]，提供高達(dá)4 L/min連續(xù)血流支持，續(xù)引流出左心房血液以減少左心室血流量，間接發(fā)揮左心室減壓作用。該裝置通過(guò)上腔靜脈或下腔靜脈經(jīng)右心房穿房間隔置入左心房，引流左心房中含氧血液泵入主動(dòng)脈中，增加CO和MAP，降低心臟前負(fù)荷，研究[29]顯示VA-ECMO聯(lián)合Tandem Heart可提高患者血流動(dòng)力學(xué)的穩(wěn)定性并扭轉(zhuǎn)患者循環(huán)衰竭狀態(tài)。但其穿刺過(guò)程復(fù)雜，操作風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較高，在臨床上應(yīng)注意避免其下肢缺血及血管損傷等并發(fā)癥，包括穿透主動(dòng)脈根部、冠狀動(dòng)脈竇、右心房后游離壁等。超聲發(fā)現(xiàn)ECMO輔助中出現(xiàn)左心擴(kuò)張時(shí)房間隔向右膨出，左室充盈壓明顯高于右室，因此可通過(guò)房間隔造口實(shí)現(xiàn)左心室減壓[30-31]。研究[32]發(fā)現(xiàn)當(dāng)VA-ECMO患者存在心房水平左向右分流(房間隔缺損或卵圓孔未閉)時(shí)，可有效避免左心室壓力過(guò)高。房間隔造口術(shù)通過(guò)在房間隔卵圓孔位置人造房間隔缺損，形成左心到右心分流通道，相當(dāng)于心臟術(shù)后常規(guī)應(yīng)用的左心引流。Guglin等[33]報(bào)道此技術(shù)在VA-ECMO支持等待心臟移植患者中成功實(shí)現(xiàn)左心室減壓。亦有研究[9]報(bào)道VA-ECMO輔助患者采用球囊房間隔造口術(shù)成功實(shí)現(xiàn)左心室減壓。

2.3經(jīng)皮左心室減壓 經(jīng)皮房間隔插管行左心室減負(fù)與房間隔造口術(shù)原理類似，且能根據(jù)插管直徑及泵調(diào)節(jié)血流實(shí)現(xiàn)不同程度的左心室減負(fù)，還可根據(jù)病情選擇關(guān)閉及開(kāi)放。研究報(bào)道[34]心房支架左心室減壓，其可保持穩(wěn)定的心房水平分流量，但應(yīng)注意其支架錯(cuò)位的風(fēng)險(xiǎn)。相關(guān)研究[8]提出經(jīng)皮主動(dòng)脈導(dǎo)管(transaortic catheter venting,TACV)進(jìn)入左心室實(shí)現(xiàn)左心減壓。經(jīng)肺動(dòng)脈通過(guò)減少左心室的血流量間接實(shí)現(xiàn)左心室減壓。另有研究報(bào)道[23]經(jīng)右頸內(nèi)靜脈和股靜脈入路將減壓管道置入肺動(dòng)脈行左心室減壓。因經(jīng)皮穿刺簡(jiǎn)便易行，可床邊操作，且操作時(shí)間短，風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較低，可作為L(zhǎng)VD的搶救性措施。臨床中需注意行左房導(dǎo)管引流、房間隔造口術(shù)或者Tandem Heart等措施可能會(huì)導(dǎo)致左心房前負(fù)荷減少，可誘使心室持續(xù)不射血。

2.4外科干預(yù) 外科常采取正中胸骨切開(kāi)或胸廓切開(kāi)經(jīng)右上肺靜脈或肺動(dòng)脈留置減壓孔或?qū)Ч苄凶笮氖覝p壓，引流管尖端在左心房或左心室，通過(guò)Y形管回輸至ECMO回路[32]。外科左心室引流能通過(guò)大口徑管道提供減負(fù)，減壓流量及效果確切。Weymann等[35]通過(guò)右上肺靜脈對(duì)VA-ECMO患者成功進(jìn)行左心室減壓，且可通過(guò)經(jīng)胸超聲評(píng)估左心室減壓管位置及LVD程度。Sandrio等[36]通過(guò)此方法對(duì)8例ECMO患兒進(jìn)行左心室減壓，且未發(fā)現(xiàn)心室內(nèi)血栓與血栓栓塞性卒中等并發(fā)癥。除以上入路外，還可通過(guò)左心耳、肺動(dòng)脈、心尖放置左心室減壓管。因兒童肺靜脈相對(duì)狹小，可選擇經(jīng)肺動(dòng)脈途徑實(shí)現(xiàn)減壓，已有研究報(bào)道經(jīng)肺動(dòng)脈行左心室減壓技術(shù)，臨床效果滿意[37]。研究報(bào)道各種微創(chuàng)技術(shù)超聲引導(dǎo)下經(jīng)胸部前外側(cè)入路、劍突下及橫膈行左心室減壓，效果滿意。

3 展望

VA-ECMO在呼吸、循環(huán)輔助支持中不可避免地增加左心室后負(fù)荷，間接導(dǎo)致LVD、肺水腫等并發(fā)癥。隨著ECMO技術(shù)的逐步成熟及普及，我們應(yīng)該重視VA-ECMO輔助過(guò)程中左心室卸載不足及LVD的發(fā)生，及早預(yù)防、發(fā)現(xiàn)及干預(yù)，根據(jù)病情適時(shí)選擇個(gè)體化左心室減壓策略，力爭(zhēng)在早期采用藥物(需注意基因多態(tài)性、藥物個(gè)體差異[38]及副作用)、無(wú)創(chuàng)措施(實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)評(píng)估，不斷調(diào)整)實(shí)施左心室減壓，期待不斷探索更安全、有效的左心室減負(fù)技術(shù)，減少VA-ECMO并發(fā)癥，實(shí)現(xiàn)最佳治療效果。為難治性心衰及需呼吸、循環(huán)支持的患者提供更加簡(jiǎn)易、安全的支持方案。