心臟術(shù)后急性心功能不全VA-ECMO支持

趙 舉

體外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenation,ECMO)主要用于常規(guī)治療無效的呼吸衰竭和(或)循環(huán)衰竭重癥患者的輔助支持治療、緊急生命支持和供體器官保護(hù)。靜脈-動脈體外膜肺氧合(venoarterial extracorporeal membrane oxygenation,VA-ECMO)又稱循環(huán)ECMO，是指血液從靜脈(vein)血管引流經(jīng)ECMO系統(tǒng)后泵入患者動脈(artery)血管，使得機(jī)體部分靜脈血繞過了自身肺臟和心臟直接以動脈血的形式灌注到全身，相當(dāng)于自身與體外兩套心肺以并聯(lián)模式在維持患者的循環(huán)呼吸功能，這種有效的血液循環(huán)容量轉(zhuǎn)換及時高效地減輕了自身心肺的做功負(fù)荷，可用于心臟和肺臟功能均需要輔助的急危重患者。

1 VA-ECMO特點

根據(jù)插管部位的不同，VA-ECMO可分為外周型和中央型。外周型指通過外周動靜脈血管(股動靜脈、頸部動靜脈、腋動脈等)建立的VA-ECMO；中央型指經(jīng)胸部切口暴露心臟，經(jīng)右心房-升主動脈建立的VA-ECMO。中央型VA-ECMO因輔助流量高、全身氧供均勻而廣泛應(yīng)用于小兒心臟術(shù)后心肺功能支持及對氧供有高需求的感染性休克等患者。我國目前ECMO支持治療主要以VA-ECMO為主，心臟術(shù)后心功能不全是心臟直視手術(shù)(open heart surgery)后因心肌鈍抑、缺血再灌注損傷、心臟損傷、灌注肺等而導(dǎo)致的急性心功能不全，表現(xiàn)為無法脫離體外循環(huán)裝置(cardiopulmonary bypass,CPB)、術(shù)后心源性休克、右心功能不全、嚴(yán)重低氧血癥、循環(huán)無法維持等。此類患者可通過VA-ECMO輔助幫助術(shù)后心臟度過危險期，達(dá)到維持有效血流動力學(xué)的目的，同時輔助因心功能不全而繼發(fā)的呼吸功能異常，尤其中央型VA-ECMO在小兒心臟術(shù)后輔助心肺功能應(yīng)用更加普遍[1]。

2 心臟術(shù)后心功能不全

隨著高齡、術(shù)前心功能較差患者CPB手術(shù)的增加，術(shù)后心衰患者越來越多。據(jù)統(tǒng)計，心臟術(shù)后患者心功能障礙的發(fā)病率為3%～5%，這部分患者大部分通過藥物或主動脈內(nèi)球囊反搏(intra-aortic balloon pump,IABP)可以脫離CPB，還有約1%的患者，在藥物或IABP支持下仍不能脫離CPB，需要較長時間的體外機(jī)械循環(huán)輔助。術(shù)后心功能不全行ECMO輔助患者有40%～85%能夠順利脫機(jī)，而冠脈搭橋術(shù)后行ECMO輔助患者，僅16%～37%院內(nèi)存活率[1-2]。作為術(shù)后心功能不全的機(jī)械輔助治療，VA-ECMO早期應(yīng)用有以下優(yōu)點：能夠在床邊快速預(yù)充，方便插管、拔管(心功能恢復(fù))，能夠進(jìn)行雙心輔助、心肺共同支持等。所以，對術(shù)后心源性休克患者而言，VA-ECMO能為其心功能恢復(fù)爭取時間，或作為心室輔助裝置(ventricular assist device,VAD)或心臟移植的過渡措施，且花費較低。術(shù)后心衰ECMO輔助平均持續(xù)時間為25～120 h。

3 心臟術(shù)后VA-ECMO的建立

3.1適應(yīng)證 (1)心臟直視手術(shù)后出現(xiàn)的一過性心功能不全(或心肌頓抑)或嚴(yán)重的灌注肺，不能脫離CPB者。(2)在ICU內(nèi)嚴(yán)重依賴縮血管藥和正性肌力藥，心指數(shù)<2 L/(m2·min)持續(xù)3 h，酸中毒[剩余堿(base excess,BE)>-5 mmol]持續(xù)3 h和少尿[<0.5 ml/(kg·h)]達(dá)6 h者。(3)心搏驟?；颊?，對心肺復(fù)蘇(cardiopulmonary resuscitation,CPR)有反應(yīng)但不穩(wěn)定者或者對CPR無反應(yīng)達(dá)5 min者。(4)平均動脈壓<50 mmHg，必須通過體外生命支持系統(tǒng)才能維持生命者。(5)心功能不全患者心臟移植術(shù)前呼吸循環(huán)衰竭，常規(guī)藥物無法維持，且知道肯定可以移植，可以行ECMO支持治療，等待合適供體。(6)心臟移植術(shù)后肺高壓危象或心肺功能不全。(7)嚴(yán)重出血需要壓迫止血而影響循環(huán)狀態(tài)穩(wěn)定的情況可行ECMO支持。

3.2插管部位 (1)腹股溝置管：體重>20 kg的兒童及成人患者建立VA-ECMO可選擇股動靜脈置管，心臟術(shù)后患者推薦采用切開置管。股靜脈插管尖端需到達(dá)右心房中部；股動脈插管盡量插深，尖端超越與股靜脈的交叉點(右側(cè)置管時)，避免動脈回血端壓力過高同時保證氧合血盡量供應(yīng)重要臟器。切開股動靜脈置管后，需要給股淺動脈放入遠(yuǎn)端灌注管，可選擇6～8F動脈插管或動脈穿刺鞘管供應(yīng)下肢遠(yuǎn)端肢體，如果有條件建議持續(xù)監(jiān)測遠(yuǎn)端灌注管血流量，通常根據(jù)體重大小維持100～300 ml/min流量即可。(2)中心置管：小兒心臟術(shù)后無法脫機(jī)或外周血管無法建立VA-ECMO時采用中心置管。胸骨正中切口靜脈插管選擇滿足全流量的引流管通過右心耳的荷包縫合口插入右心房，尖端指向下腔靜脈但不要插入下腔靜脈，以便獲得最大量的靜脈引流。升主動脈雙層荷包縫合，插入所選整體動脈插管，尖端指向主動脈弓部位，通常插管需要插入血管內(nèi)1～1.5 cm，切忌插管尖端朝向主動脈瓣膜。(3)頸部置管：新生兒、嬰幼兒及無法建立腹股溝置管的小體重患兒可以選擇頸部置管。做右側(cè)頸部橫切口，打開右頸血管鞘，選擇盡可能大的插管以保證足夠的靜脈回流和動脈流量，動脈遠(yuǎn)端結(jié)扎，近端臨時阻斷，切開一小口置入動脈插管，插管尖端位于無名動脈和主動脈弓交界處，超聲或X線定位后，靜脈插管尖端應(yīng)位于右心房，靜脈遠(yuǎn)端根據(jù)情況決定是否結(jié)扎[3]。(4)左心引流置管：另外一個關(guān)于心臟術(shù)后ECMO置管很重要的部分是左心引流減壓管的放置，心臟術(shù)后患者心功能不全多為左心功能受損，通常需要在建立VA-ECMO時插入左心引流管，中心置管的VA-ECMO通常選擇經(jīng)右上肺靜脈置入柔軟的靜脈引流管，引流的血液匯入ECMO靜脈引流端，形成右心房+左心房至升主動脈的ECMO支持[4]。

3.3ECMO輔助流量 最佳ECMO流量應(yīng)該提供給全身器官足夠的灌注和氧供，并且在ECMO回路內(nèi)不會導(dǎo)致過度血液湍流和過高壓力梯度，從而避免系統(tǒng)溶血的發(fā)生。不同體重患者VA-ECMO輔助流量見表1。

表1 不同體重患者VA-ECMO輔助流量[5]

4 ECMO輔助期間的管理

4.1抗凝 抗凝目的是平衡ECMO管道內(nèi)血液流動性和患者的凝血功能。普通肝素(unfractionated heparin,UFH)是ECMO期間最常用的抗凝血藥物，并且容易被拮抗逆轉(zhuǎn)。實驗室的抗凝監(jiān)測在不同的醫(yī)院間差異很大，許多ECMO中心是常規(guī)監(jiān)測活化的全血凝固時間(activated coagulation time,ACT)，但它并不完全準(zhǔn)確體現(xiàn)肝素的抗凝效果。ACT與抗Ⅹa監(jiān)測相結(jié)合的多模式抗凝監(jiān)測是目前最受推薦的ECMO抗凝監(jiān)測方案之一。血栓彈力圖(thrombelastogram,TEG)可以評估血栓強(qiáng)度和纖維蛋白溶解狀態(tài)，可能對出血或過度凝血的困難病例有幫助。應(yīng)該監(jiān)測抗凝血酶Ⅲ(antithrombin Ⅲ,ATⅢ)水平，對肝素抵抗的病例應(yīng)該高度懷疑ATⅢ缺陷。ATⅢ水平下降時，補(bǔ)充可能可以優(yōu)化肝素活性，但增加患者出血的風(fēng)險。在ECMO運行期間，必須個體化、定期監(jiān)測凝血功能。對于接受體外生命支持的患兒，已經(jīng)有研究者開始使用直接凝血酶抑制劑如阿加曲班和比伐盧定抗凝。

4.2機(jī)械通氣 達(dá)到充分的ECMO輔助后，就可以實施保護(hù)性肺通氣。通常根據(jù)肺部繼發(fā)病變的情況推薦使用壓力控制通氣，維持較低峰壓(<27 cmH2O)，高呼氣末正壓(positive end-expiratory pressure,PEEP;5～10 cmH2O)和低吸入氧濃度(inspired oxygen fraction,FiO2;<50%)，有些ECMO中心趨向更低呼吸機(jī)參數(shù)設(shè)置。目前更傾向以平均氣道壓力和驅(qū)動壓力為管理目標(biāo)，而不是以吸氣峰壓為目標(biāo)。對于兒童患者并無公認(rèn)的理想PEEP，超聲心動圖評估可以幫助設(shè)置PEEP，避免出現(xiàn)右心功能障礙和靜脈回流減少。設(shè)置PEEP時，嚴(yán)密的血流動力學(xué)監(jiān)測是必不可少的，有助于評估機(jī)械通氣對右心功能的影響，并預(yù)測低氧輸送對血流動力學(xué)的影響。ECMO支持過程中，需仔細(xì)、反復(fù)評估患者自身肺臟的改善情況、肺順應(yīng)性及肺阻力變化、一定驅(qū)動壓下患者潮氣量的變化和超聲檢查評估肺容量及肺水腫情況。密切監(jiān)測患者肺功能的改善情況，有助于及時減少鎮(zhèn)靜和鼓勵自主呼吸。隨著鎮(zhèn)靜減少，控制通氣盡早切換為輔助通氣模式，這有助于促進(jìn)肌肉和肺的恢復(fù)，縮短ECMO支持時間。ECMO與神經(jīng)調(diào)節(jié)呼吸通氣(neurally adjusted ventilatory assist,NAVA)的聯(lián)合應(yīng)用可提高患者與呼吸機(jī)的同步性，減少呼吸肌做功。拔除氣管插管的清醒ECMO，可以避免長時間鎮(zhèn)靜和正壓通氣的并發(fā)癥。但該操作需要一個專業(yè)的經(jīng)驗豐富的團(tuán)隊，具有成熟的預(yù)案和足夠的無創(chuàng)通氣方法的專業(yè)知識。如果拔管導(dǎo)致肺完全塌陷，患者可能會出現(xiàn)肺血管阻力增加，繼而導(dǎo)致右心室功能障礙。

4.3液體管理和營養(yǎng) 心功能不全患者在ECMO支持前和ECMO支持期間，經(jīng)常由于液體復(fù)蘇出現(xiàn)明顯的液體超負(fù)符。液體超負(fù)荷可能加重潛在肺損傷。VA-ECMO支持患者經(jīng)常需要給予利尿劑、腎替代治療使患者受益。盡管在ECMO期間是否常規(guī)接受持續(xù)腎臟替代治療(continuous renal replacement therapy,CRRT)并沒有取得共識，但在ECMO支持的患者中，CRRT技術(shù)可以加快液體去除，支持功能不全的腎臟，并允許足夠的熱量攝入。只要條件允許，CRRT應(yīng)通過ECMO環(huán)路中進(jìn)行，應(yīng)避免額外插入大口徑導(dǎo)管。小兒腹膜透析效果確切，可作為CRRT的首選。ECMO輔助期間需要適當(dāng)?shù)臓I養(yǎng)，以獲得足夠能量保障恢復(fù)。通過胃管進(jìn)行腸內(nèi)喂養(yǎng)已被證明是安全有效的。拔除氣管插管實施清醒ECMO的患者很容易進(jìn)行經(jīng)口喂養(yǎng)。每日應(yīng)設(shè)定熱量目標(biāo)，同時必須考慮重癥疾病的能量消耗。

4.4護(hù)理與感染 護(hù)士應(yīng)定期評估所有插管部位，包括敷料的類型和完整性、引流或出血、導(dǎo)管位置、穩(wěn)定性和安全性。此外注意插管周圍的皮膚有無出現(xiàn)發(fā)紅、腫脹和破裂。清洗插管和切口部位最好使用專用拭子或擦片，臨床上ECMO插管敷料類型很多，但通常是干敷料?？梢允褂煤唵蔚募啿蓟蚣啿級|，帶有敷料的透明薄膜覆蓋傷口形成屏障，可以抑制細(xì)菌的生長。膠帶可以用來固定敷料，許多患者對膠帶也很敏感，使用膠帶時必須考慮到。醫(yī)院內(nèi)感染對ECMO支持患者會產(chǎn)生嚴(yán)重后果。然而，并無證據(jù)顯示常規(guī)預(yù)防性使用抗菌藥物可以降低感染的風(fēng)險。此外，沒有證據(jù)支持對ECMO支持患者需要常規(guī)進(jìn)行表面或血培養(yǎng)監(jiān)測，但需要高度警惕膿毒癥的發(fā)生，及時治療是關(guān)鍵。開始ECMO支持早期，白細(xì)胞和血小板的下降通常與白細(xì)胞和血小板在氧合器和管道黏附有關(guān)。對于需要抗感染治療的患者，抗菌藥物的使用因ECMO支持會影響抗菌藥物動力學(xué)，需要調(diào)整給藥劑量和給藥間隔。

4.5特殊并發(fā)癥的處理 (1)左心減壓：對于左心功能極差的患者行VA-ECMO治療時會出現(xiàn)左心室因心肌收縮力差、心肌收縮不協(xié)調(diào)、后負(fù)荷過重等因素?zé)o法向主動脈射血，繼發(fā)左心房壓力過高并進(jìn)一步加重肺水腫發(fā)生，而且會因心腔內(nèi)血流淤滯增加心內(nèi)血栓形成的風(fēng)險。因此對于此類心功能極差行VA-ECMO支持的患者有必要行主動左心減壓，即通過特殊途徑插管增加左心系統(tǒng)引流，引流的血液可以經(jīng)ECMO靜脈管道參與輔助循環(huán)。通常可選的途徑和方法包括經(jīng)房間隔開窗左房引流、左心房直接插管引流、肺動脈插管引流及左室心尖置管引流，也有文獻(xiàn)報道經(jīng)主動脈瓣逆行向左心室置管引流或結(jié)合Impella軸流泵減輕左心室負(fù)荷的方法[6]。中心置管的小兒心臟術(shù)后VA-ECMO通常直接通過右上肺靜脈置入左心房插管建立左心減壓，目前在許多ECMO中心成為常規(guī)。(2)上半身缺氧：外周型VA-ECMO患者因自身心臟泵血與ECMO輔助泵血的分布存在差異，尤其在股靜脈-股動脈的外周型VA-ECMO時如果患者合并自身肺臟功能不全將導(dǎo)致自身心臟泵出的血液氧含量偏低，在臨床中表現(xiàn)為此類患者的上下半身氧供不匹配的現(xiàn)象，稱之為VA-ECMO的Harliquin現(xiàn)象，又叫南北綜合征、BlueHead綜合征。盡管研究及文獻(xiàn)報道針對此現(xiàn)象的處理方法較多，但仍然以將VA-ECMO轉(zhuǎn)為VAV-ECMO最為有效并最常見，具體操作是將ECMO氧合血分流一部分到患者頸內(nèi)靜脈，直接提升右心到肺循環(huán)靜脈血的氧含量，從而形成外周VA與VV的聯(lián)合，稱之為VAV-ECMO或VVA-ECMO或雜交ECMO[7]。(3)出血與血制品輸注：需要干預(yù)的出血和血栓形成是ECMO治療中最常見的并發(fā)癥，心臟術(shù)后患者ECMO期間出血并發(fā)癥尤為突出。ECMO支持下患者在出血、溶血和頻繁采血化驗之后，通常需要大量輸注血制品。紅細(xì)胞輸注用于增加氧含量，從而提高氧輸送。VA-ECMO患者理想的血紅蛋白水平仍有爭議，大多數(shù)ECMO中心維持80～120 g/L血紅蛋白水平。新鮮冰凍血漿(fresh frozen plasma,FFP)可用于維持纖維蛋白原水平，或糾正大量輸血紅細(xì)胞后的凝血障礙。在ECMO回路和患者體內(nèi)，血小板被用來彌補(bǔ)由于血栓形成而造成的損失?？鼓负湍蜃拥难a(bǔ)充，應(yīng)根據(jù)實驗室凝血結(jié)果進(jìn)行。

5 試停機(jī)與拔管

VA-ECMO撤離需要在綜合評估心肺功能恢復(fù)后進(jìn)行。在超聲確定有充分的心室充盈和射血時，逐步增加呼吸機(jī)和正性肌力藥物的支持，同時逐漸減低ECMO流量。復(fù)查血氣、乳酸水平，以確定有充分的氣體交換和氧氣供應(yīng)。隨著心功能改善，ECMO逐步撤離，更多的血進(jìn)入肺循環(huán)從而實現(xiàn)自身心肺循環(huán)。在終止ECMO后1～3 h病情穩(wěn)定，可拔除ECMO動靜脈插管及管道。拔管后，快速建立ECMO動靜脈管路的自身循環(huán)，維持?jǐn)?shù)小時或1 d以備該患者再次安裝ECMO。ECMO插管部位的血管破口需要在直視下完全修復(fù)，恢復(fù)本來血液循環(huán)，并檢查所屬血管的遠(yuǎn)端血運情況。關(guān)于ECMO的停機(jī)指征尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[8-9]，普遍認(rèn)同的停機(jī)指征為：(1)循環(huán)恢復(fù)：當(dāng)ECMO循環(huán)流量僅占患者血流量的10%～20%時，平均動脈壓>60 mmHg、射血分?jǐn)?shù)>35%、脈壓差超過30 mmHg、中心靜脈壓<8 mmHg、左心房壓力<10 mmHg、靜脈血氧飽和度>70%、酸中毒改善等綜合指標(biāo)滿意。(2)呼吸恢復(fù)：患者床旁胸部X線片示肺部病變減輕，嘗試逐步降低ECMO循環(huán)流量，1～2 h后行血氣分析示血氣指標(biāo)達(dá)到預(yù)期。(3)被動放棄：綜合判定循環(huán)呼吸功能無法恢復(fù)、中樞神經(jīng)系統(tǒng)不可逆改變可考慮其他輔助支持方法而終止。(4)家屬要求停止輔助而撤機(jī)。

6 VA-ECMO與心臟移植

心臟移植是終末期心衰的有效治療方法，但由于供體缺乏，約1/3的患者在供體等待期死亡，機(jī)械循環(huán)輔助裝置可有效地解決這一難題。目前，機(jī)械循環(huán)支持技術(shù)已成為心臟移植供體等待期間的有效支持手段，其中ECMO技術(shù)因其操作簡便、費用較低、能同時進(jìn)行心肺支持在臨床得到廣泛應(yīng)用[10]。ECMO最明顯的優(yōu)點是安全、簡便、有效，可以迅速建立，需要的話甚至可以在ICU插管建立ECMO。在緊急情況下，ECMO可以在15～20 min內(nèi)建立有效循環(huán)支持。心臟移植術(shù)后因供心保護(hù)、排異反應(yīng)、受體肺血管阻力過高及自身肺氣體交換功能不良等問題需要VA-ECMO行心肺功能支持度過移植早期的循環(huán)功能不良。根據(jù)中國心臟移植網(wǎng)絡(luò)注冊系統(tǒng)公布的數(shù)據(jù)，2010～2012年全國共進(jìn)行心臟移植手術(shù)438例，術(shù)后應(yīng)用ECMO有43例(占9.8%)，其中成功脫機(jī)并出院存活28例(占65.1%)，ECMO的應(yīng)用約減少了10%的心臟移植術(shù)后圍術(shù)期死亡率。阜外醫(yī)院報道一組心臟移植181例，其中16例患者在心臟移植術(shù)后使用ECMO進(jìn)行循環(huán)支持治療，結(jié)果脫機(jī)14例，存活出院13例。目前VA-ECMO已作為我國心臟移植術(shù)后早期循環(huán)支持的首選治療措施[11]。

7 VA-ECMO與VAD

二者均屬于機(jī)械性循環(huán)輔助裝置，ECMO既能驅(qū)動血液又具有氣體交換功能，VAD僅有血泵驅(qū)動血液流動，因此在應(yīng)用方面具有鮮明的適應(yīng)證特點。通常心臟功能不全(無論左心還是右心)首先考慮心泵功能異常需要輔助，可以首選VAD；如果同時發(fā)生心肺功能不全或左心功能不全繼發(fā)肺功能不全則需要ECMO輔助支持。有些安裝VAD的患者因各種原因可能繼發(fā)肺臟功能受損，當(dāng)自身肺不能滿足機(jī)體氧供及二氧化碳排除需求時也需要改為ECMO輔助。Impella軸流泵是一種經(jīng)皮置入的心室輔助裝置，可以在心導(dǎo)管介入中心實施，目前在急性心功能不全中應(yīng)用較多[6]，但對于嚴(yán)重心源性休克這種經(jīng)皮的左心室輔助裝置(left ventricular assist device,LVAD)并不能使患者狀態(tài)好轉(zhuǎn)，有時需要更改為心肺聯(lián)合支持即VA-ECMO輔助。

8 ECMO在我國心臟輔助中的作用及展望

ECMO是針對多種適應(yīng)證的一種短期循環(huán)支持手段，因其快速安裝、經(jīng)皮穿刺建立、全面支持(左心室、右心室、雙心室、呼吸及循環(huán))的優(yōu)勢，越來越受到臨床危重癥治療的青睞。通過ECMO有效的呼吸循環(huán)支持為患者提供可靠的生命保障，為治療原發(fā)病提供充足的時間等待病變的逆轉(zhuǎn)及心肺功能的恢復(fù)。心臟術(shù)后患者需要VA-ECMO輔助支持因我國心血管病患者的巨大潛在數(shù)量及許多延誤治療導(dǎo)致的疾病危重情況將越來越受到大家的重視，相信伴隨技術(shù)的發(fā)展、人才的儲備，我國ECMO在多學(xué)科的共同協(xié)作下將越來越成熟，ECMO治療將為更多的患者帶來福音。