股靜脈－股動(dòng)脈體外膜氧合發(fā)生差異性缺氧的原因及處理策略

郭鋒偉，張 穎，王 雪，郜 揚(yáng)，劉淼淼，鐘 亮，劉鋒鋒，郝軍軍

體外膜氧合（extracorporeal membrane oxygena?tion，ECMO）是一種可以短期替代心和（或）肺臟功能，用于治療嚴(yán)重呼吸和（或）循環(huán)衰竭，且常規(guī)治療無效的患者。ECMO的工作原理是將靜脈系統(tǒng)血液引出，經(jīng)過氧合器將靜脈血變?yōu)閯?dòng)脈血，再回輸至患者體內(nèi)。ECMO模式主要分為靜脈－靜脈（venovenous，V－V）ECMO及靜脈－動(dòng)脈（veno－arterial，V－A）ECMO兩種，前者主要用于呼吸功能支持，后者主要用于循環(huán)及部分呼吸功能支持。V－A ECMO可用于伴有心源性休克、心臟驟停、頑固性室性心律失常等疾病患者的急救［1］。股靜脈－股動(dòng)脈插管是建立外周V－A ECMO最常見血管路徑［2］。但是，股－股V－A ECMO主要的并發(fā)癥之一便是差異性缺氧［3］，這主要源于股－股V－A ECMO的血流動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)所致，臨床表現(xiàn)為患者上半身與下半身血液的氧含量存在顯著差異，又稱之為“雙循環(huán)”、“南北綜合征”、“小丑綜合征”。如何早期識(shí)別差異性缺氧以及如何干預(yù)，這對(duì)于ECMO管理者來說是一種極大的挑戰(zhàn)。目前，國(guó)內(nèi)尚無文獻(xiàn)對(duì)于差異性缺氧進(jìn)行系統(tǒng)性闡述。本文對(duì)于股－股V－A ECMO的血流動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)、差異性缺氧的發(fā)生機(jī)制以及插管轉(zhuǎn)換策略進(jìn)行詳細(xì)闡述，希望能為從事ECMO管理的臨床醫(yī)師提供一定幫助。

1 股－股V－A ECMO與差異性缺氧

1.1 股－股V－A ECMO的血流動(dòng)力學(xué)特點(diǎn) 外周插管與中心插管建立V－A ECMO在血流動(dòng)力學(xué)方面存在顯著差異［4］。最常見的外周插管方式是選擇股動(dòng)脈及股靜脈。簡(jiǎn)單來說，股－股V－A ECMO與患者心臟循環(huán)是一種并聯(lián)關(guān)系。股－股V－A EC?MO的血流動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)是將靜脈血引出后經(jīng)過氧合器變?yōu)閯?dòng)脈血，再經(jīng)股動(dòng)脈（逆向血流）泵入患者體內(nèi)來維持循環(huán)輔助功能［5］。股－股V－A ECMO泵入的逆向血流與心臟收縮泵入的正向血流在主動(dòng)脈的某個(gè)部位相遇后形成分水嶺或混合區(qū)，即形成了獨(dú)立的兩個(gè)循環(huán)，臨床表現(xiàn)為混合區(qū)以上區(qū)域組織灌注依靠自身心臟收縮供血，血液中氧含量只取決于患者自身肺臟功能；而混合區(qū)以下區(qū)域組織灌注則是依靠ECMO供血，血液中氧含量取決于氧合器功能。混合區(qū)的位置隨著心輸出量及ECMO流量變化而發(fā)生向上或向下移動(dòng)。雖然股－股V－A ECMO將靜脈血引出，降低了左、右心室前負(fù)荷以及左室舒張末容積，但是股動(dòng)脈逆向血流使得心臟后負(fù)荷加重，心室張力增大，容易導(dǎo)致肺水腫［6］。在心臟功能嚴(yán)重?fù)p傷時(shí)，甚至出現(xiàn)心臟無法收縮，主動(dòng)脈瓣膜關(guān)閉、左室腫脹以及左室血栓形成等嚴(yán)重并發(fā)癥［7］。臨床上常常需要行左室減壓等措施來緩解患者左室后負(fù)荷帶來的危害。股－股V－A ECMO循環(huán)輔助期間的流量平衡尤為重要，即要滿足循環(huán)輔助，又要盡可能避免并發(fā)癥出現(xiàn)。見圖1。

圖1 股靜脈－股動(dòng)脈血流動(dòng)力學(xué)示意圖

1.2 差異性缺氧的形成機(jī)制 嚴(yán)格來說，所有伴有肺功能障礙的股－股V－A ECMO輔助的患者，均存在不同程度的差異性缺氧［8］，這是由股－股V－A ECMO雙循環(huán)的血流動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)決定。但是在股－股V－A ECMO輔助期間，患者自身心臟收縮功能較前恢復(fù)，但仍伴有呼吸功能衰竭時(shí)，經(jīng)右室進(jìn)入肺循環(huán)的血液無法進(jìn)行有效氧合而回流入左室，依靠自身左心室收縮將未充分氧合的血液順向泵入主動(dòng)脈，則表現(xiàn)為混合區(qū)以上區(qū)域出現(xiàn)嚴(yán)重低氧表現(xiàn)；此時(shí)，股－股V－A ECMO將高氧合血經(jīng)股動(dòng)脈逆向泵入患者體內(nèi)，混合區(qū)以下區(qū)域供血，最終導(dǎo)致上半身低氧合血，而下半身為高氧合血，這一奇特的病理生理現(xiàn)象［2］。混合區(qū)以上的器官（心臟、腦部及上肢）供血的氧含量主要根據(jù)混合區(qū)所在不同位置而發(fā)生變化。隨著混合區(qū)平面移動(dòng)，低氧合血導(dǎo)致冠狀動(dòng)脈、腦部及上肢等不同部位的組織及器官出現(xiàn)相應(yīng)的氧代謝問題［3］。2015年Rupprecht報(bào)道差異性缺氧在股－股V－A ECMO中發(fā)生率高達(dá)8.8%［9］。此外，Cakici發(fā)現(xiàn)85例患者接受股－股V－A ECMO患者中約有10.6%的患者會(huì)出現(xiàn)“南北綜合征”而需要改變ECMO模式［10］。見圖2。

圖2 股靜脈－股動(dòng)脈差異性缺氧示意圖

1.3 差異性缺氧的識(shí)別 差異性缺氧的識(shí)別主要基于橈動(dòng)脈的血?dú)夥治黾把躏柡投忍崾狙醴謮杭帮柡投认陆怠９桑蒝－A ECMO輔助期間，常規(guī)推薦右側(cè)橈動(dòng)脈作為監(jiān)測(cè)血?dú)夥治黾澳┥已躏柡投龋驗(yàn)闊o名動(dòng)脈（右橈動(dòng)脈是其分支）是第一個(gè)接受來自主動(dòng)脈弓近心端低氧血的分支血管，最能反應(yīng)患者真實(shí)肺組織氧氣交換能力，同時(shí)右側(cè)橈動(dòng)脈也可以最佳的反映氧輸送到腦組織。此外，基于近紅外光譜的腦氧監(jiān)測(cè)儀可以用來監(jiān)測(cè)局部腦組織氧飽和度，可以早期識(shí)別及預(yù)防腦部并發(fā)癥［11－12］。

3 差異性缺氧的處理原則

在股－股V－A ECMO輔助期間，部分患者可以通過增加提高心臟自身泵血液中的氧含量（調(diào)整呼吸機(jī)參數(shù)），以及提高ECMO流量，降低心臟輸出量使混合區(qū)轉(zhuǎn)移至主動(dòng)脈近端血管區(qū)域的方式解決。Loftsgard［13］報(bào)道通過調(diào)整呼吸機(jī)參數(shù)以及提高EC?MO流量成功上移混合區(qū)糾正患者差異性缺氧的病例，主要措施如下：①增加氧分?jǐn)?shù)，提高呼氣末正壓，甚至使用一氧化碳至通氣與血流灌注比達(dá)到最佳；②提高ECMO流量至3.0～4.5 L／min，同時(shí)使用負(fù)性肌力（艾司洛爾）減少心排量。最終使得患者肺部血流氧和達(dá)到最佳狀態(tài)。值得注意的是，這種通過移動(dòng)混合區(qū)平面位置的策略，雖然避免了額外增加ECMO管路，降低并發(fā)癥發(fā)生以及管理難度，但是存在心臟左室后負(fù)荷增加、左室腫脹血栓形成，加劇肺水腫等風(fēng)險(xiǎn)。臨床上對(duì)于采用上述辦法依然無法糾正的差異性缺氧患者，則不得不考慮變換ECMO模式，才能真正有效糾正差異性缺氧。

2.1 轉(zhuǎn)為V－A－V ECMO V－A－V ECMO是一種雜交生命支持模式即：V－A與V－V的組合，同時(shí)發(fā)揮呼吸及循環(huán)輔助作用［3］。V－A－V ECMO是在V－A ECMO的基礎(chǔ)上，膜后動(dòng)脈管路通過“Y”型頭分流部分膜后氧合血至頸內(nèi)靜脈，提高心臟自身泵入血液的氧含量，糾正差異性低氧血癥。見圖3。研究表明V－A－V ECMO可以有效改善腦部及上半身氧供［14］。侯曉彤教授團(tuán)隊(duì)根據(jù)中國(guó)體外生命支持組織注冊(cè)系統(tǒng)分析指出：在2017年1月1日至2019年12月31日全國(guó)共計(jì)3 814例ECMO患者中有13例患者由V－A ECMO轉(zhuǎn)為V－A－V ECMO［15］。V－A－V ECMO存在如何平衡兩根動(dòng)脈管路血流量而達(dá)到最佳分配的問題。Lus等［16］研究發(fā)現(xiàn)與單純的V－A ECMO相比，V－A－V ECMO對(duì)于呼吸支持更強(qiáng)，而循環(huán)支持更弱。Cakici［10］研究發(fā)現(xiàn)在V－A－V ECMO輔助期間，由于靜脈系統(tǒng)的低負(fù)荷導(dǎo)致約（70.0±4.6）%血液進(jìn)入頸內(nèi)靜脈，然而在使用一個(gè)血流調(diào)節(jié)閥經(jīng)過調(diào)整后可以使約（34.3±7.4）%血液流入頸內(nèi)靜脈，而約（65.6±7.4）%流入股動(dòng)脈。根據(jù)患者具體病情變化，臨床醫(yī)師需要調(diào)整血流分配達(dá)到以哪一種模式（V－V或V－A）輔助為主的治療效果。由于V－A－V ECMO每一次調(diào)整血流分配，對(duì)于患者心臟的前負(fù)荷、后負(fù)荷、混合區(qū)位置以及氧輸送等都會(huì)產(chǎn)生影響［17］，因此每次調(diào)整都需要超聲評(píng)估左、右心室充盈狀態(tài)、心臟收縮功能等。Mihu［18］最新研究發(fā)現(xiàn)在369例ECMO輔助，其中23例患者行V－A－V ECMO支持，約占6.2%，其中12例是因?yàn)椴町愋缘脱跤蒝－A ECMO模式轉(zhuǎn)為VA－V ECMO，而V－A－V ECMO患者的總體生存率為39.1%。Ushijima［19］采用ECMO聯(lián)合Impella（Ecpel?la）收治1例70歲心肌炎患者，由于差異性缺氧而轉(zhuǎn)為V－A－V ECMO及Impella命名為V－A－V Ecpella，可以最大程度恢復(fù)患者心臟功能。

圖3 股靜脈－股動(dòng)脈－頸內(nèi)靜脈插管示意圖

2.2 轉(zhuǎn)為腋動(dòng)脈V－A ECMO 2003年腋動(dòng)脈插管建立外周V－A ECMO首次被報(bào)道［20］。然而，腋動(dòng)脈V－A ECMO需要外科醫(yī)師參與才能完成。常規(guī)解剖右側(cè)腋動(dòng)脈，采用直接插管或需要行人工血管與腋動(dòng)脈吻合后再行插管的方式來完成［21］。腋動(dòng)脈V－A ECMO的安全性已經(jīng)得到充分證實(shí)，有研究發(fā)現(xiàn)腋動(dòng)脈插管更適用于腹股溝區(qū)域置管受限、周圍血管疾病或心臟移植后衰竭的患者，與股－股VA ECMO比較具有較少插管相關(guān)肢體缺血、插管局部傷口感染及出血等并發(fā)癥等優(yōu)點(diǎn)［22－23］。然而，克利夫蘭醫(yī)院回顧性分析縫合血管的腋動(dòng)脈插管VA ECMO支持的81例患者，發(fā)現(xiàn)最常見并發(fā)癥為上肢的高灌注綜合征約占25%，需要外科處理的出血約占17%［24］。腋動(dòng)脈插管的V－A ECMO具有一定優(yōu)點(diǎn)：①鎖骨下動(dòng)脈與股動(dòng)脈相比很少受動(dòng)脈粥樣硬化病變的影響；②豐富的側(cè)支血流可降低上肢缺血的風(fēng)險(xiǎn)；③該解剖區(qū)域的細(xì)菌污染可能性較小；④提供全身順行灌注。缺點(diǎn)：①對(duì)于肥胖患者或胸壁水腫過度，手術(shù)組織剝離具有技術(shù)挑戰(zhàn)性；②由于耗時(shí)較長(zhǎng)，不能用于高度不穩(wěn)定的心源性休克患者或心肺復(fù)蘇期間的難治性心臟驟停。見圖4。

圖4 股靜脈－腋動(dòng)脈插管示意圖

2.3 轉(zhuǎn)為上腔靜脈（或頸內(nèi)靜脈）－股動(dòng)脈V－A ECMO 有研究發(fā)現(xiàn)股－股V－A ECMO輔助期間，由于下肢氧耗較低，下腔靜脈中血氧未被充分利用，導(dǎo)致股靜脈回流至ECMO的血氧飽和度可能高達(dá)80%～90%，而上腔靜脈的血氧飽和度則低至20%～40%［25－26］。Lindfors等［26］報(bào)道了臨床病例提示頸內(nèi)靜脈的V－A ECMO可以提高上半身血流。侯曉彤教授［27］團(tuán)隊(duì)在雜交羊合并急性呼吸窘迫綜合征的V－A ECMO循環(huán)輔助模型中發(fā)現(xiàn)，根據(jù)不同的引血路徑，不同部位的血氧飽和度差異巨大；將V－A EC?MO引血端深入上腔靜脈引血，發(fā)現(xiàn)上腔靜脈、肺動(dòng)脈及主動(dòng)脈氧和明顯增加［上腔靜脈：（39.5±0.6）%升至（70.4±1.0）%，P＜0.01；肺動(dòng)脈：（33.2±1.1）%升至（73.4±1.1）%，P＜0.01；主動(dòng)脈：（34.7±1.2）%升至（75.0±1.1）%，P＜0.01］，而下腔靜脈氧飽和度沒有變化。Lindholm［28］發(fā)表的文章中也詳細(xì)介紹上述這兩種插管方式。因此，改為上腔靜脈（或頸內(nèi)靜脈）－股動(dòng)脈V－A ECMO，盡可能讓上腔靜脈低氧和血引出，以便下腔靜脈較高氧和血更多地流入右室，可以有效改善上半身氧和狀態(tài)。見圖5、圖6。

圖5 上腔靜脈－股動(dòng)脈示插管意圖

圖6 頸內(nèi)靜脈－股動(dòng)脈插管示意圖

2.4 轉(zhuǎn)為升主動(dòng)脈中心插管V－A ECMO及特殊形式 將股－股V－A ECMO轉(zhuǎn)為中心插管模式，原因中心插管可提供高流量的順行血流，可以很高的改善患者的差異性缺血表現(xiàn)，然而中心插管需要心臟外科或血管外科醫(yī)師開胸才能完成，同時(shí)中心插管有可能導(dǎo)致出血和感染等并發(fā)癥。心臟術(shù)后患者通常可選擇正中切口行升主動(dòng)脈插管，而非心臟手術(shù)患者則可以考慮微創(chuàng)插管方式。Weymann［29］介紹了一種經(jīng)過肋間切口的微創(chuàng)的中心插管方式，可以有效減少創(chuàng)傷及出血；Avery［30］介紹了經(jīng)左側(cè)肋間經(jīng)心尖部插管建立中心插管V－A ECMO的方式。見圖7。然而，有研究表明，雖然中心插管可以有效減低差異性缺氧及更改插管發(fā)生率，但是30天生存率卻較外周插管低［31］。此外，有研究報(bào)道了采用多孔長(zhǎng)型股動(dòng)脈插管行股－股V－A ECMO方式，將該插管延伸至主動(dòng)脈近端，可以提供順行中心灌注血流，成功的避免了差異性低氧［32－33］，臨床效果非常理想。見圖8。

圖7 股靜脈－升主動(dòng)脈插管示意圖

圖8 股靜脈－多級(jí)股動(dòng)脈插管示意圖

2.5 轉(zhuǎn)為V－V ECMO 如果患者心臟功能好轉(zhuǎn)，但呼吸功能障礙，可以充分評(píng)估患者心臟功能是否可以滿足組織灌注。如果充分評(píng)估后心臟功能好轉(zhuǎn)，則可考慮將原V－A ECMO改為V－V ECMO循環(huán)支持。此外，冠脈供血氧含量改善，也會(huì)間接改善心臟功能。因此，轉(zhuǎn)為V－V ECMO需要臨床醫(yī)師進(jìn)行充分的臨床評(píng)估，以及對(duì)于患者病理生理狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。見圖9。

圖9 股靜脈－頸內(nèi)靜脈插管示意圖

4 結(jié) 語(yǔ)

差異性缺氧是股－股V－A ECMO循環(huán)輔助期間最常見的并發(fā)癥之一，影響患者的預(yù)后與轉(zhuǎn)歸。充分了解差異性缺氧的發(fā)生、發(fā)展的機(jī)制對(duì)于患者治療至關(guān)重要。臨床醫(yī)師需要采取合理的、有效的處理策略才能快速改善患者上半身氧合狀態(tài)，避免嚴(yán)重并發(fā)癥的出現(xiàn)。

致謝：衷心感謝西安空靈藝術(shù)實(shí)驗(yàn)室李博老師。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突。