ECMO 在心力衰竭治療中的應(yīng)用

陳欣怡 黃曼

雖然目前針對心力衰竭（下稱心衰）的藥物治療技術(shù)得到了很大的發(fā)展，但是心衰患者死亡率仍然很高，約50%的心衰患者在5 年內(nèi)死亡，90%的心衰患者在10 年內(nèi)死亡[1]。近年來，體外膜肺氧合技術(shù)（extracorporeal membrane oxygenation，ECMO）快速發(fā)展，越來越多地應(yīng)用于心衰的治療。目前已經(jīng)成為難治性心源性休克的重要救治手段，以及心肺復(fù)蘇的重要救治方法，并在越來越多的急救中開展[2-3]。本文主要闡述ECMO 在心衰治療中的應(yīng)用。

1 心衰和ECMO 使用的現(xiàn)狀

心衰是指由心臟結(jié)構(gòu)或功能異常，導(dǎo)致心內(nèi)壓力增高以及射血減少，所引起的一系列癥狀和體征，包括氣喘、疲勞、肺水腫、周圍組織水腫等。心衰按照病程可分為急性心衰和慢性心衰[4]。截至2016年，全世界約有2 600 萬人患有心衰，有30 萬人死于心衰[1]。在我國，心衰的患病率高達(dá)0.9%（男性0.7%，女性1.0%），發(fā)病率0.7‰～0.9‰，現(xiàn)有心衰患者450 萬，每年新發(fā)心衰患者約50 萬例[5]。心衰患者預(yù)后不佳，對于老年心衰患者來說，1 年內(nèi)死亡率高達(dá)37%[1]。

即使目前新的治療心衰藥物不斷出現(xiàn)，但并沒有針對心衰治療的特效藥物。心臟移植一直是晚期心衰患者提高生活質(zhì)量的重要手段。但是截至2018年6 月，僅有131 000 例成人心臟移植接受者[1]。因此對于大多數(shù)晚期的心衰患者來說，機(jī)械循環(huán)輔助已成為常見治療選擇，成為幫助心衰患者度過危險(xiǎn)時(shí)期的一種重要手段。

目前用于循環(huán)輔助支持的裝置主要包括動(dòng)靜脈體外膜肺氧合（venous-arterial extracorporeal membrane oxygenation，VA-ECMO）、主動(dòng)脈內(nèi)球囊反搏（intra aortic balloon pump，IABP）、Tandem Heart、Impella 這4 種裝置[2]。最近的研究表明，在心源性休克患者中，使用IABP 與使用藥物相比，IABP 未能改善心源性休克患者的生存率和預(yù)后[6]。使用ECMO治療時(shí)，心臟停搏患者存活率更高、神經(jīng)并發(fā)癥更少[7]。此外，在心源性休克患者中，使用ECMO 患者比使用IABP 的患者有更高的生存率。而使用IABP與使Impella2.5 或Tandem Heart 的患者之間相比生存率無明顯差異[8]。聯(lián)合使用IABP 與ECMO 能夠降低急性心肌梗死心源性休克患者的死亡率[6]。

在VA-ECMO 支持期間，右心房的血液大部分經(jīng)過導(dǎo)管被引流入ECMO 中，充入氧氣，加熱并泵送回到動(dòng)脈循環(huán)，使左心室前負(fù)荷降低，心輸出量下降[9]。同時(shí)ECMO 替代了70%～80%的心臟射血量，這可能會(huì)導(dǎo)致左心室擴(kuò)張與肺水腫的發(fā)生（不經(jīng)治療可能會(huì)導(dǎo)致永久性的損害）[10-11]。由于VA-ECMO 能夠提供強(qiáng)大的血流輸出功能，短期可以完全接管衰竭的心臟功能[2]，短期逆轉(zhuǎn)心源性休克所帶來的血流改變，為治療和心臟恢復(fù)爭取時(shí)間。而如果心臟在ECMO 支持的時(shí)間內(nèi)未完全恢復(fù)，ECMO 也可以幫助患者過渡到器官移植或者是過渡到置入長期的循環(huán)輔助裝置[8]。VA-ECMO 已成為一種治療晚期心衰、心源性休克的重要手段，提高終末期心衰患者的生存率[1]。

2 ECMO 使用的適應(yīng)證與禁忌證

ECMO 的使用越來越廣泛，關(guān)于VA-ECMO 的常見適應(yīng)證是：（1）心臟停搏，（2）心源性休克，（3）難治性室性心動(dòng)過速，（4）左心室輔助裝置（left ventricular assist device，LVAD）支持期間出現(xiàn)右心衰竭，（5）撤離心肺旁路失敗。臨床中VA-ECMO 常應(yīng)用在心臟停搏、心源性休克、急性心肌梗死、難治性心律失常、急性心肌炎、缺血或非缺血性心肌病、大面積肺栓塞導(dǎo)致的急性右心衰竭、由肺部疾病導(dǎo)致的進(jìn)展性右心衰竭、膿毒性心肌病等[2]。

ECMO 的禁忌證包括嚴(yán)重難以逆轉(zhuǎn)的器官衰竭（例如嚴(yán)重缺氧性腦損傷或轉(zhuǎn)移性癌癥）；如果不考慮移植或長期LVAD 難以逆轉(zhuǎn)的心衰[2-3]。

2.1 心臟停搏 在心臟停搏的患者中，ECMO 快速的啟動(dòng)能夠迅速幫助患者恢復(fù)循環(huán)狀態(tài)。體外心肺復(fù)蘇（extracorporeal cardiopulmonary resuscitation，ECPR）是指對使用常規(guī)心肺復(fù)蘇手段無法恢復(fù)自主循環(huán)的患者（通常常規(guī)心肺復(fù)蘇開展10～15 min并且無法恢復(fù)循環(huán)），開展ECMO 進(jìn)行呼吸循環(huán)的支持[3]。目前并沒有關(guān)于ECPR 與常規(guī)心肺復(fù)蘇的患者生存率比較的大型隨機(jī)對照研究。一些觀察性的研究表明使用ECPR 治療心臟停搏的患者短期和長期的生存率高于使用傳統(tǒng)心肺復(fù)蘇手段救治，使用ECMO救治的心臟停搏患者有更高的生存率以及更少的神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥[7，12]。根據(jù)ELSO 公布的數(shù)據(jù)，行ECPR 患者出院的生存率為29%[13]。ECMO 救治的快速開展，使受損的呼吸循環(huán)功能得到支持，維持了組織的灌注，為原發(fā)病的治療爭取了寶貴的時(shí)間。開始ECPR 救治的快慢往往與神經(jīng)并發(fā)癥相關(guān)[3]。因此需要一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的團(tuán)隊(duì)來開展ECPR 的救治，對于符合納入標(biāo)準(zhǔn)的患者應(yīng)及早開展ERCP 的救治。

2.2 心源性休克 對于心源性休克的患者，VA-ECMO的使用指征通常包括：心臟指數(shù)＜2.0 L·min-1·m-2與收縮壓＜90 mmHg，肺毛細(xì)血管楔壓≥24 mmHg，在有或無IABP 的支持下，依賴于至少2 種升壓藥物或血管活性藥物。且僅使用藥物很難挽救的心源性休克，導(dǎo)致心源性休克的原因通常是可逆的[14]。

嚴(yán)重的心源性休克患者需要及時(shí)干預(yù)，以扭轉(zhuǎn)組織灌注不足、器官損傷等發(fā)生，通常情況下，LVAD 和藥物治療并不能及時(shí)扭轉(zhuǎn)這種局面，而ECMO 快速啟動(dòng)能夠迅速幫助患者恢復(fù)呼吸和循環(huán)。近年來，IABP 在心源性休克患者的治療中逐漸減少，VA-ECMO 與LVAD 的使用逐漸增加。心源性休克中有70%的患者是由心肌梗死導(dǎo)致的[15]。近年來，心肌梗死導(dǎo)致的心源性休克中患者的死亡率有所下降，而非心肌梗死導(dǎo)致的心源性休克患者的死亡率并無差別[16]。最近提出了對急性心肌梗死導(dǎo)致的心源性休克患者進(jìn)行分類，不同的患者選擇不同的治療方案[15]。但是目前非心肌梗死導(dǎo)致的心源性休克死亡率仍然很高。

不同病因?qū)е碌男脑葱孕菘丝赡苡兴煌ㄐ募」Ｋ?、?yán)重的心肌炎、缺血或非缺血性心肌病等，心源性休克患者大多表現(xiàn)為左心收縮功能明顯下降，左心室舒張末期壓力增加。在使用VA-ECMO 后，雖然ECMO 強(qiáng)大的循環(huán)支持維持了全身的血液循環(huán)，但同時(shí)也導(dǎo)致左心室后負(fù)荷增加，肺循環(huán)壓力增大，肺部充血，加重肺部損傷。VA-ECMO 導(dǎo)致左心室的舒張末期壓力增大，過高的舒張末期壓力會(huì)導(dǎo)致心肌供血不足，同時(shí)加重了心臟和肺的損傷。因此，需要合適的監(jiān)測手段來發(fā)現(xiàn)潛在的心肌舒張末期的壓力升高。目前可以通過多種方式來減少肺部充血，包括放置IABP 減少后負(fù)荷、使用利尿劑、血液透析以及降低ECMO 流速等手段[2]。最近的研究顯示，VA-ECMO 與ECMO 聯(lián)合IABP 治療相比，ECMO 聯(lián)合IABP 治療使患者30 d 生存率提高了33%[16]。同時(shí)，在急性冠脈綜合征導(dǎo)致心源性休克的患者中使用ECMO，患者的生存率提高[17]。

2.3 難治性心律失常 在藥物難以控制或終止的難治性心律失?；颊咧?，使用VA-ECMO 是一個(gè)很好的選擇。許多研究表明，ECMO 有助于幫助難治性心律失常患者提高生存率。在置入VA-ECMO 的26例難治性心律失?；颊咧校?3 例（50%）死于多器官衰竭，其余13 例患者（50%）撤除ECMO 并出院[18]。在對121 例室性心動(dòng)過速需進(jìn)行消融手術(shù)的患者中，與使用IABP 患者相比，IABP 組的患者表現(xiàn)出更頻繁地服用血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑（58%比37%），以及更頻繁的缺血性心肌病的發(fā)生。消融手術(shù)后，相較于使用ECMO 的患者，IABP 組患者需要更長的機(jī)械通氣時(shí)間以及更長的ICU 住院時(shí)間[19]。

2.4 大面積肺栓塞 在大面積肺栓塞發(fā)生時(shí)，肺血管阻力增大，右心室不能有效收縮來對抗這種增大的肺循環(huán)壓力，右心室壓力增大而最終導(dǎo)致右心衰竭。這時(shí)使用ECMO 并不能直接挽救右心衰竭，而是通過對右心提供間接的支持，減少右心室壓力，使冠狀動(dòng)脈獲得足夠的氧氣[20]。同時(shí)使用ECMO 可以降低心室內(nèi)壓力，改善血流動(dòng)力學(xué)及患者的氧合狀態(tài)。在患者發(fā)生右心衰竭并且不伴有左心衰竭的情況下，VV-ECMO 是合適的體外循環(huán)方式，VV-ECMO 能迅速改善氧合狀態(tài)，提高心臟指數(shù)，降低中心靜脈壓。對于右心衰竭伴有心肌損傷或是右心力衰竭伴左心衰竭的患者中，VA-ECMO 能夠提供循環(huán)支持，是首選的機(jī)械支持手段。17 例高風(fēng)險(xiǎn)肺栓塞患者中，使用VA-ECMO 患者中有15 例（82%）提示心臟停搏，90 d 存活率為47%[21]。其他研究也報(bào)道了相似的結(jié)果，在大范圍肺栓塞患者中，ECMO 支持的中位數(shù)持續(xù)時(shí)間為5.1 d，住院和90 d存活率達(dá)95%[22]。

2.5 橋接器官移植 在心功能難以恢復(fù)的心衰患者中，ECMO 也可以為器官移植爭取時(shí)間。在一項(xiàng)涉及多個(gè)中心的研究中，進(jìn)行心臟移植手術(shù)的患者接受了LVAD 的置入，其5 年存活率為42.9%[23]。但是由于移植器官的短缺，以及心臟移植患者的存活率很低，ECMO 在心臟移植中的實(shí)用性還存在爭議。在最近的研究中，對合適心臟移植的患者進(jìn)行了分類，新的分類中心臟移植患者的生存率高于舊的分類中的患者[24]。

3 ECMO 的啟動(dòng)、維持和撤機(jī)

在患者中植入ECMO 一般需要經(jīng)歷以下過程，包括ECMO 的啟動(dòng)、置管、ECMO 管理、ECMO的撤離。

一般而言，ECMO 的啟動(dòng)和維持需要團(tuán)隊(duì)的評估。包括對患者病情預(yù)后、患者生存率的評估。而在一些緊急情況下，ECMO 的選擇更加明確。如在難治性心律失?；蛘呤倚孕呐K停搏的患者中使用EC MO，因?yàn)闆]有循環(huán)的支持將100%導(dǎo)致患者的死亡[25]。ECMO 的置管通?？梢栽谑中g(shù)室、導(dǎo)管室或者床邊進(jìn)行，置管過程中，常使用超聲定位的方法，以免損傷臨近的組織和血管，因?yàn)镋CMO 患者往往需要抗凝治療，所以置管的損傷很有可能導(dǎo)致出血、水腫。

大多數(shù)使用ECMO 的患者都有不同程度的內(nèi)環(huán)境紊亂。因此，在最初的幾個(gè)小時(shí)內(nèi)需要頻繁進(jìn)行血?dú)夥治?，監(jiān)測患者的生理狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電解質(zhì)紊亂或是代謝異常。由于患者病情危重，患者的病情評估主要在床邊進(jìn)行，包括床邊超聲和床邊X線胸片等檢查。在神經(jīng)系統(tǒng)損傷或者精神狀態(tài)異常的患者中，對鎮(zhèn)靜和鎮(zhèn)痛藥物的使用應(yīng)進(jìn)行評估和選擇。精神異常的患者，腦電圖也可以在床邊開展。當(dāng)患者進(jìn)入一個(gè)相對穩(wěn)定的狀態(tài)后，則應(yīng)積極地制定相應(yīng)的治療計(jì)劃，以減少ECMO 支持的時(shí)間，幫助患者早期恢復(fù)，選擇合適的治療方案[25]。

VA-ECM 的撤離標(biāo)準(zhǔn)包括：（1）心臟功能恢復(fù)良好，ECMO 流量減至原流量的1/3 或低于1.5 L/min 時(shí)，較少的血管活性藥物能夠維持滿意的循環(huán)；（2）心臟功能評估：超聲心動(dòng)圖動(dòng)態(tài)評估左心室收縮性功能，主動(dòng)脈速度-時(shí)間積分＞10，左心室射血分?jǐn)?shù)＞30%，右心功能評估良好，心室壁運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)[26]。ECMO 撤離的過程中，ECMO 的血液流量會(huì)減少，常見的并發(fā)癥包括全身血管舒張、左心室功能障礙、流出道梗阻、右心室功能障礙等，此時(shí)需要重點(diǎn)關(guān)注患者的生命體征。同時(shí)需要使用合適劑量的抗凝劑，保證在流量較低時(shí)不會(huì)發(fā)生凝血。超聲心動(dòng)圖和經(jīng)食管超聲在此時(shí)能夠幫助及時(shí)發(fā)現(xiàn)血栓，特別是在心肌炎或敗血癥導(dǎo)致心臟舒縮功能減退的患者以及發(fā)生心臟停搏的患者中[27]。

4 ECMO 治療過程中的并發(fā)癥

在使用VA-ECMO 的患者中常會(huì)發(fā)生多種并發(fā)癥，并發(fā)癥的出現(xiàn)可能導(dǎo)致患者病情加重，甚至威脅生命。VA-ECMO 的并發(fā)癥主要包括局部出血、左心室后負(fù)荷增加引起的肺水腫、感染、肢體缺血、缺血或出血性卒中[28]。

4.1 肢體缺血 肢體缺血的典型癥狀包括蒼白、無脈和壞死。以往的研究表明，肢體缺血發(fā)生在16.9%的VA-ECMO 支持的患者中。肢體缺血導(dǎo)致骨筋膜室壓力增大，10.3%的患者需要行筋膜切開減壓，4.7%的患者需要截肢[2]。目前，使用末端灌注導(dǎo)管（distal perfusion catheter，DPC）可能會(huì)減少這種并發(fā)癥的發(fā)生。在55 例使用DPC 的患者中，無一例發(fā)生肢體缺血，而在36 例未使用DPC 的患者中，12 例患者發(fā)生了動(dòng)脈相關(guān)的遠(yuǎn)端肢體缺血[2]。有關(guān)DPC的Meta 分析也表明，DPC 的使用使肢體缺血的風(fēng)險(xiǎn)降低了至少15.7%[29]。

急性腸系膜動(dòng)脈缺血是危重患者的常見并發(fā)癥，一項(xiàng)研究表明，腸系膜動(dòng)脈缺血發(fā)生在9%的VA-ECMO 患者中，發(fā)生的中位時(shí)間是置入ECMO后的第4 天，即使有部分患者接受了手術(shù)治療，但是在研究中所有發(fā)生腸系膜動(dòng)脈缺血的患者均死亡[31]。

4.2 出血與缺血性卒中 缺血和出血性卒中發(fā)生在大約4%的VA-ECMO 患者中。其中，缺血性卒中在心肺復(fù)蘇患者中最為常見，7%成功復(fù)蘇的患者發(fā)生缺血性卒中[30]。VA-ECMO 中發(fā)生缺血性卒中的患者4 例中存活1 例，VA-ECMO 中發(fā)生腦出血的10 例患者中存活1 例[2]，因此，ICU 醫(yī)生需要特別關(guān)注ECMO 患者的神志、意識改變。

4.3 感染 VA-ECMO 的常見并發(fā)癥是菌血癥和敗血癥，由于ECMO 運(yùn)行時(shí)間較長，感染率較高。超過53%的成年人在ECMO 啟動(dòng)后14 d 內(nèi)感染。感染并發(fā)癥患者死亡率達(dá)到60%[2]。

4.4 南北綜合征 隨著左心功能的恢復(fù)，左心室逐漸開始泵出血液，從肺循環(huán)接收。流經(jīng)損傷肺組織的血液難以完成充分的氧合，導(dǎo)致未氧合的血液與ECMO 泵出的血液混合在一起而進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)，導(dǎo)致上半身和大腦缺氧，這種現(xiàn)象被稱為南北綜合征，可能出現(xiàn)上肢青紫，而下肢出現(xiàn)粉紅色[11]。

4.5 ECMO 導(dǎo)致的心肌損傷 雖然ECMO 為患者提供足夠的心肺功能支持，但它可能對心肌產(chǎn)生有害影響。ECMO 提供了4～6 L/min 的流量，增加了左心室后負(fù)荷，導(dǎo)致左心房壓力及肺毛細(xì)血管楔壓升高[11]。左心室后負(fù)荷和肺毛細(xì)血管楔壓的升高，使心臟耗氧量增大并且不利于肺部血液的氧合，從而使左心室功能惡化，對急性心肌缺血或梗死的患者可能造成更嚴(yán)重的影響。目前可以通過多種方式來減少肺部充血和心肌損傷，包括放置IABP 減少后負(fù)荷、使用利尿劑、血液透析以及降低ECMO 流速等手段[2]。

5 展望

VA-ECMO 是一個(gè)挽救危重癥患者生命的重要工具，我們需要合理地利用，把握適應(yīng)證和禁忌證，同時(shí)在使用ECMO 的過程中，必須警惕ECMO 使用過程中可能出現(xiàn)的各種并發(fā)癥。隨著越來越多的醫(yī)療團(tuán)隊(duì)使用ECMO 作為救治患者的手段，我們對ECMO 的使用也越來越成熟。但是目前仍有許多亟待解決的問題，比如在非急性心肌梗死導(dǎo)致心源性休克的患者，仍沒有好的體外支持方案來改善其結(jié)局，終末期心力衰竭患者心臟移植的死亡率仍然很高。目前關(guān)于ECMO 的前瞻性研究與隨機(jī)對照研究很少，仍需要更加深入的研究去探索體外循環(huán)支持在不同疾病中的使用指征。