靜脈-動(dòng)脈模式體外膜肺氧合機(jī)械輔助在心臟外科手術(shù)圍術(shù)期的應(yīng)用

解衍博，侯劍峰，劉盛，吉冰洋，胡盛壽

體外膜肺氧合（ECMO）技術(shù)最早出現(xiàn)于20世紀(jì)70年代，是將體內(nèi)靜脈血通過人工管道引流到體外，經(jīng)氧合器進(jìn)行氧合交換排除二氧化碳后由驅(qū)動(dòng)泵將氧合的動(dòng)脈血再泵入患者體內(nèi)的中、短期心肺機(jī)械輔助技術(shù)。ECMO可以為各種病因所致的危急心肺功能衰竭患者提供有效的循環(huán)呼吸支持，穩(wěn)定患者的基本生命體征[1-2]。根據(jù)體外生命支持組織（ELSO）統(tǒng)計(jì)，全球共有超過300家中心為嚴(yán)重心肺功能衰竭患者采取ECMO輔助支持治療，總體出院率為55%。中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院自2004年開展心臟手術(shù)圍術(shù)期靜脈-動(dòng)脈模式體外膜肺氧合（VA-ECMO）輔助支持治療以來，取得了較為理想的治療效果。本研究回顧分析中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院 2004～2019年接受VAECMO治療患者的臨床資料，以期為臨床決策提供支持信息。

1 資料與方法

研究對(duì)象：回顧性分析中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院2004年12月至2019年12月行心臟外科手術(shù)并接受同期VA-ECMO支持治療的307例患者，收集患者基線臨床資料、主要臨床診斷、VA-ECMO應(yīng)用指征以及VA-ECMO建立時(shí)的資料，記錄VA-ECMO支持時(shí)間、是否經(jīng)歷緊急搶救心肺復(fù)蘇、心臟手術(shù)體外循環(huán)時(shí)間、主動(dòng)脈阻斷時(shí)間、是否使用主動(dòng)脈內(nèi)球囊反搏（IABP）、VA-ECMO建立時(shí)機(jī)、插管部位方式、是否應(yīng)用血液濾過以及各器官系統(tǒng)并發(fā)癥的發(fā)生情況、成功撤離VA-ECMO以及出院情況等。

VA-ECMO的適應(yīng)證：（1）心臟手術(shù)后由于低心排出量綜合征或者其他原因?qū)е碌牟荒苊撾x體外循環(huán)的情況；（2）圍術(shù)期出現(xiàn)心跳驟停，緊急心肺復(fù)蘇后難以維持自身平穩(wěn)循環(huán)狀態(tài)；（3）術(shù)后在重癥監(jiān)護(hù)病房（ICU）經(jīng)過治療，使用大劑量正性肌力藥物仍不能糾正低心排出量，出現(xiàn)其他器官損傷或者功能不全；（4）肺氧合功能障礙，常規(guī)治療無效的急性肺損傷/急性呼吸窘迫綜合征（ALI/ARDS）；（5）心臟移植供體術(shù)后出現(xiàn)功能障礙，即原發(fā)性移植物衰竭；或術(shù)后出現(xiàn)急性或者亞急性供體排斥反應(yīng)。實(shí)際臨床應(yīng)用中需要ECMO機(jī)械輔助支持的血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)：心臟指數(shù)＜2.0 L/（m2·min），左心房壓或肺毛細(xì)血管楔壓≥20 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa），大劑量正性肌力藥物治療后平均動(dòng)脈壓仍≤60 mmHg，收縮壓＜80 mmHg，超聲心動(dòng)圖排除了外科手術(shù)的因素；存在其他器官灌注不足，患者尿量持續(xù)≤0.5 ml/（kg·h），神志發(fā)生改變；無氧代謝或者代謝性酸中毒，血乳酸水平≥5.0 mmol/L。呼吸功能指標(biāo)主要包括：急性肺損傷動(dòng)脈血氧分壓（PaO2）≤50 mmHg；人工通氣3 h后PaO2＜55 mmHg；長時(shí)間人工通氣潮氣量過大或氣道壓力過高引起的肺損傷。

VA-ECMO相關(guān)并發(fā)癥的定義：（1）出血：引流多需要外科二次開胸干預(yù)或者需要內(nèi)鏡治療出血。（2）血栓：通過超聲或者CT等影像學(xué)檢查明確的各個(gè)部位出現(xiàn)的血栓，包括管道內(nèi)或者膜肺氧合器肉眼可見的血栓。（3）神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥：腦死亡，患者意識(shí)、腦干功能不能恢復(fù)，CT檢查明確的新發(fā)腦梗死、腦出血的影像學(xué)改變。（4）腎臟并發(fā)癥：急性腎功能不全，需持續(xù)腎臟替代治療。（5）肺部感染：存在影像學(xué)改變，有明確的細(xì)菌學(xué)培養(yǎng)結(jié)果。（6）胃腸道并發(fā)癥：胃腸道出血，置入胃管或肛管，引流血性液體或者出現(xiàn)黑便；有胃腸缺血表現(xiàn)，腹脹，腹圍持續(xù)增加，腸鳴音消失。（7）肢體并發(fā)癥：出現(xiàn)下肢缺血癥狀、花斑、骨筋膜室綜合征需要切開引流甚至截肢的情況；外科切口不愈合，出現(xiàn)感染，需再次清創(chuàng)縫合；下肢血管血栓形成，或者出現(xiàn)血管狹窄，需要進(jìn)行造影，置入支架等干預(yù)；下肢出現(xiàn)神經(jīng)感覺障礙或者運(yùn)動(dòng)功能減弱。

統(tǒng)計(jì)學(xué)方法：所有數(shù)據(jù)采用SPSS 23.0軟件進(jìn)行分析。通過 Shapiro-Wilk法進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)，連續(xù)變量用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差或中位數(shù)（P25，P75）表示，正態(tài)分布采用獨(dú)立樣本Student’s檢驗(yàn)，非正態(tài)分布采用非參數(shù)檢驗(yàn)Mann-Whitney U檢驗(yàn)。分類資料的組間比較采用χ2檢驗(yàn)或Fisher確切檢驗(yàn)法。雙側(cè)P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

307例心臟外科手術(shù)圍術(shù)期使用VA-ECMO患者的基線資料（表1）：307例患者中包括177例（57.7%）成人，130例（42.3%）患兒；男性211例（68.7%）。平均VA-ECMO輔助時(shí)間為（119.2±72.7）h，209例（68.4%）患者成功脫機(jī)，158例（51.5%）患者恢復(fù)后順利出院。體重≤20 kg的患者插管部位為經(jīng)原手術(shù)切口右心房-升主動(dòng)脈；體重＞20 kg的患者絕大多數(shù)采用外周股靜脈-股動(dòng)脈插管。

307例患者VA-ECMO使用情況（圖1）：總體脫機(jī)率為68.4%，出院生存率為51.5%。心肺復(fù)蘇后和心臟手術(shù)后出現(xiàn)呼吸衰竭而使用VA-ECMO的患者生存率最低，分別為33.8%和35.7%，明顯低于因其他原因使用VA-ECMO的患者（P均＜0.05）。不同VA-ECMO使用指征患者的撤機(jī)率也有差別，心臟移植術(shù)后患者撤機(jī)率最高（91.0%），出院生存率也最高（67.2%）；術(shù)中停機(jī)困難和術(shù)后發(fā)生低心排出量綜合征者的撤機(jī)率差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＞0.05）。在心臟移植術(shù)后患者中IABP的使用率最高（56.7%），明顯高于其他類型患者（P均＜0.05）。

表1 307例心臟外科手術(shù)后使用VA-ECMO患者的基線資料[例(%)]

圖1 不同病因患者使用VA-ECMO的撤機(jī)率和生存情況

不同年齡段VA-ECMO輔助患者的生存情況和撤機(jī)率（圖2）：≤2歲和≥63歲患者死亡率最高，分別為59.2%和53.6%，但與其他各年齡段患者相比差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＞0.05）。18～63歲患者撤機(jī)率近似，而≤2歲和≥63歲患者撤機(jī)率最低，分別為56.6%和53.6%，但撤機(jī)后患者生存率相對(duì)較高，分別為72.1%和86.7%。

VA-ECMO機(jī)械輔助并發(fā)癥發(fā)生情況（圖3）：最為常見的并發(fā)癥是急性腎功能不全（51.1%）和肺部感染（36.8%），其次為出血（30.2%）、肢體并發(fā)癥（13.4%）、神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥（11.7%）、胃腸道并發(fā)癥（11.1%）和血栓形成（7.8%）。其中，出血和血栓形成的發(fā)生率在呼吸功能衰竭患者（分別為42.8%和14.3%）最高，其次是心臟移植術(shù)患者（分別為37.3%和11.9%），相較于其他情況更高；神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥的發(fā)生率在術(shù)后低心排出量患者（18.0%）和心肺復(fù)蘇患者（17.7%）中發(fā)生率最高；胃腸道并發(fā)癥發(fā)生率在心臟移植術(shù)后患者中最高，為19.4%。不過，這幾種并發(fā)癥在不同類型患者中的發(fā)生率差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。此外，心臟移植術(shù)后使用VA-ECMO機(jī)械輔助的患者中急性腎功能不全的發(fā)生率最低，心臟外科手術(shù)后出現(xiàn)ARDS的患者中肺部感染發(fā)生率更高，與其他類型患者相比差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0.05）。

圖2 不同年齡段VA-ECMO輔助患者的生存情況和撤機(jī)率

圖3 VA-ECMO輔助患者中各種并發(fā)癥的發(fā)生情況

聯(lián)合應(yīng)用IABP對(duì)VA-ECMO機(jī)械輔助應(yīng)用的影響：與不應(yīng)用IABP相比，聯(lián)合應(yīng)用IABP未能縮短VA-ECMO輔助時(shí)間，但可以明顯縮短呼吸機(jī)機(jī)械通氣時(shí)間（158.6 h vs.131.5 h，P=0.013）以及ICU入住時(shí)間（153.2 h vs.119.0 h，P=0.002）。此外，對(duì)使用IABP患者進(jìn)行亞組分析發(fā)現(xiàn)，同時(shí)聯(lián)合使用IABP的患者急性腎功能不全（40.0% vs.64.0%，P=0.035）以及胃腸道并發(fā)癥發(fā)生率（7.6%vs.24.0%，P=0.044）明顯低于分期應(yīng)用IABP者，并且脫機(jī)率（78.5% vs.52.0%，P=0.015）與出院30 d生存率（69.2% vs.12.0%，P＜0.001）更高，見表2。

表2 同時(shí)開啟IABP和分期使用IABP對(duì)VA-ECMO機(jī)械輔助患者的影響[例(%)]

術(shù)中和術(shù)后ICU床旁使用VA-ECMO機(jī)械輔助患者生存情況及并發(fā)癥發(fā)生情況的比較（表3）：與術(shù)后ICU床旁建立VA-ECMO輔助循環(huán)的患者相比，在術(shù)中建立VA-ECMO輔助循環(huán)的患者脫機(jī)率（57.9% vs.77.8%）和出院30 d生存率（35.2% vs.66.0%）更高（P均＜0.05）。在術(shù)中進(jìn)行VA-ECMO輔助除出血和血栓事件的發(fā)生率差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，其余并發(fā)癥發(fā)生率均較低（P均＜0.05）。

表3 術(shù)中和術(shù)后ICU床旁使用VA-ECMO機(jī)械輔助患者的生存情況及并發(fā)癥發(fā)生情況比較[例(%)]

3 討論

中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院自2004年開始應(yīng)用VA-ECMO，早期使用在心臟外科圍術(shù)期有較高死亡率，但隨著經(jīng)驗(yàn)積累，生存獲益愈加明顯。VA-ECMO在心臟外科手術(shù)使用的情況可以概括為：無法糾正的心原性休克（心肌梗死、心肌炎、心臟外科術(shù)后各種原因?qū)е碌幕颊卟荒苊撾x體外循環(huán)）；使用大劑量血管活性藥物仍無法改善的低心排出量；心跳驟停，心肺復(fù)蘇后使用VA-ECMO維持生命體征；肺栓塞；心臟移植患者出現(xiàn)移植物衰竭；術(shù)后出現(xiàn)嚴(yán)重的肺滲出或者ARDS[3-5]。本研究顯示，本中心近15年期間心臟外科手術(shù)圍術(shù)期使用VAECMO的患者中總體脫機(jī)率為68.4%，出院生存率為51.5%?！?歲患兒術(shù)后使用VA-ECMO的撤機(jī)率和出院率低，說明對(duì)于復(fù)雜先天性心臟?。ㄏ刃牟。?，低齡、低體重患者手術(shù)效果對(duì)于預(yù)后影響最大，手術(shù)過程對(duì)心臟的損傷程度是ECMO機(jī)械輔助預(yù)后的重要因素。VA-ECMO輔助使用時(shí)間在各組之間無差別，撤機(jī)成功的患者大多數(shù)VA-ECMO支持時(shí)間為2～4 d，與既往文獻(xiàn)報(bào)道一致[4]。由于本組病例時(shí)間跨度長，早年間對(duì)于復(fù)雜先心病患者心臟手術(shù)指征、時(shí)機(jī)和手術(shù)方式還處于探索階段，因此其撤機(jī)和出院率較現(xiàn)今更低。

對(duì)于心臟移植術(shù)后的患者，原發(fā)移植物衰竭（PGD）是患者的主要死因之一，機(jī)械輔助是發(fā)生此類并發(fā)癥患者的唯一有效治療方法，VA-ECMO輔助后可明顯提高患者的生存率[6]。研究顯示，心臟移植術(shù)后發(fā)生PGD的患者經(jīng)過ECMO機(jī)械輔助并平穩(wěn)度過移植早期的患者長期生存率與未出現(xiàn)PGD的患者相似[7-8]。

院內(nèi)出現(xiàn)心跳驟停的患者心肺復(fù)蘇出院率在10%～20%左右[9]，有研究認(rèn)為ECMO的使用可以改善該類患者的生存率，其出院率為28.8%[10]，且長時(shí)間的胸外按壓、無波形的血壓、無心電活動(dòng)相比于心室顫動(dòng)或者室性心動(dòng)過速預(yù)后更差。本研究對(duì)各種原因引起的心室顫動(dòng)、心跳驟停等患者進(jìn)行高級(jí)生命支持，出院生存率為33.8%。對(duì)于出現(xiàn)心跳驟停的患者，回顧性研究的經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為，年齡、心肺復(fù)蘇＜35 min、瞳孔大小情況是決定預(yù)后的關(guān)鍵因素[11]。

近5年來，越來越多的患者采用了ECMO聯(lián)合IABP進(jìn)行循環(huán)輔助。ECMO聯(lián)合IABP進(jìn)行循環(huán)輔助的優(yōu)勢包括：（1）IABP增加主動(dòng)脈根部舒張期的供血，改善冠狀動(dòng)脈灌注，減輕心肌缺血，改善心肌的氧供需求平衡，有利于衰竭的心肌功能恢復(fù)[12]。（2）植入IABP可有效減輕左心室后負(fù)荷，改善左心室舒張末期內(nèi)徑和舒張壓力[12-14]。Bréchot等[15]的研究表明，與單純使用ECMO者相比，聯(lián)合使用IABP的患者肺水腫程度明顯減輕，機(jī)械通氣時(shí)間更短，并且死亡率有降低的趨勢。（3）二者聯(lián)用可以恢復(fù)動(dòng)脈血流的搏動(dòng)性，改善外周器官的灌注，減少收縮血管的藥物（如去甲腎上腺素）的用量[13]。Gass等[13]認(rèn)為，在ECMO之前使用IABP有助于減少并發(fā)癥的發(fā)生，對(duì)于降低死亡率具有積極作用。本研究回顧分析了近15年期間中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院所有心臟外科手術(shù)圍術(shù)期聯(lián)合使用VA-ECMO和IABP的臨床病例數(shù)據(jù)，顯示在心臟移植術(shù)后聯(lián)合使用VA-ECMO和IABP的效果最好；同期使用IABP出現(xiàn)急性腎功能不全的患者少于單純使用VAECMO的患者，其機(jī)械通氣的時(shí)間也縮短。對(duì)于冠狀動(dòng)脈疾病導(dǎo)致的術(shù)后心功能受損或者術(shù)前急性心肌梗死后心功能差的患者，聯(lián)合使用機(jī)械循環(huán)輔助效果較單純使用VA-ECMO更能體現(xiàn)其對(duì)心肌供血的優(yōu)勢，盡管目前對(duì)于改善此類患者預(yù)后的效果存在一定的爭議，我們認(rèn)為聯(lián)合使用IABP和ECMO的優(yōu)勢仍然明顯[16]。

VA-ECMO并發(fā)癥是機(jī)械輔助支持治療過程中無法避免的問題，往往涉及多個(gè)臟器。有關(guān)ECMO并發(fā)癥的Meta分析顯示，發(fā)生率最高的是急性腎功能不全（52%）、出血（33%）和感染（細(xì)菌性肺部感染33%，敗血癥26%），其次是肢體缺血（10%）和神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥（8%）等[17]。本研究中最多見的并發(fā)癥是出血、肺部感染和急性腎功能不全。ECMO輔助過程中同時(shí)監(jiān)測活化凝血時(shí)間（ACT）和部分凝血活酶時(shí)間（APTT），ACT范圍控制在160～180 s，APTT 50～70 s，血小板維持大于5×109/L，低于此標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)充新鮮血小板，嚴(yán)重滲血、出血可以少用或不用肝素，根據(jù)血栓彈力圖的檢測結(jié)果補(bǔ)充相應(yīng)的凝血物質(zhì)。在ECMO輔助過程中，逐漸降低正性肌力藥物用量以減輕心臟負(fù)擔(dān)，維持平均動(dòng)脈壓（MAP）60 mmHg即可，與此同時(shí)降低呼吸機(jī)支持條件，可減輕患者出現(xiàn)呼吸機(jī)相關(guān)肺損傷的發(fā)生。ECMO與IABP聯(lián)合使用時(shí)，由于兩側(cè)股動(dòng)脈都插管，雙下肢的供血會(huì)進(jìn)一步受到影響，為了預(yù)防機(jī)械輔助過程中的肢體缺血，往遠(yuǎn)端置入灌注管道供血是大多數(shù)中心采用的手段[18]。本中心使用直徑為（8±1）Fr的灌注管進(jìn)行下肢遠(yuǎn)端肢體的灌注，并采用超聲多普勒和血氧飽和度進(jìn)行監(jiān)測，避免肢體缺血或灌注過多的發(fā)生[18-19]。

在術(shù)中置入ECMO的患者脫機(jī)率和出院率高。在建立ECMO之前，患者往往使用較少量的血管活性藥物，并且使用時(shí)間較短，而在ICU建立ECMO輔助的患者通常經(jīng)歷了更長時(shí)間的低血壓、循環(huán)衰竭以及組織缺氧，甚至心跳驟停等情況，因此各臟器低灌注的損傷更嚴(yán)重，腎功能衰竭發(fā)生率更高。本研究提示，應(yīng)在ICU盡可能縮短患者循環(huán)崩潰、缺氧時(shí)間，更早地開始機(jī)械輔助。Deroo等[20]對(duì)比了心臟移植術(shù)后發(fā)生PGD的患者使用ECMO的時(shí)機(jī)對(duì)預(yù)后的影響，認(rèn)為盡早開始輔助有助于獲得良好的預(yù)后。

本研究是單中心15年心臟外科手術(shù)圍術(shù)期使用VA-ECMO的臨床資料總結(jié)，發(fā)現(xiàn)VA-ECMO可以對(duì)出現(xiàn)循環(huán)呼吸功能衰竭的患者提供有效的輔助支持，IABP恢復(fù)血流的搏動(dòng)性對(duì)輔助過程中外周器官灌注有積極作用。本研究建議盡可能縮短患者循環(huán)崩潰、缺氧的時(shí)間，盡早開始機(jī)械支持，以獲得更優(yōu)的循環(huán)輔助療效。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突