體外膜肺氧合技術(shù)在兒科急性呼吸衰竭中的應(yīng)用進(jìn)展

杜彥強(qiáng), 王 義, 洪小楊

作者單位：710003 陜西,西安交通大學(xué)附屬兒童醫(yī)院兒童重癥醫(yī)學(xué)科(杜彥強(qiáng),王 義);100700 北京,中國人民解放軍總醫(yī)院第七醫(yī)學(xué)中心兒科醫(yī)學(xué)部重癥醫(yī)學(xué)科(洪小楊)

體外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenation,ECMO)的輔助原理是將機(jī)體血液從靜脈端引出,通過膜肺進(jìn)行氧合并排出二氧化碳后,再經(jīng)動脈或靜脈回輸?shù)襟w內(nèi),起到臨時(shí)人工心肺的作用,可為原發(fā)病的恢復(fù)贏得寶貴時(shí)間[1]。根據(jù)工作原理的不同,可分為靜脈-靜脈體外膜肺氧合(veno-venous extracorporeal membrane oxygenation,VV-ECMO)和靜脈-動脈體外膜肺氧合(veno-arterial extracorporeal membrane oxygenation,VA-ECMO)[2]。兒童急性呼吸窘迫綜合征(pediatric acute respiratory distress syndrome,PARDS)是由各種肺內(nèi)外致病因素所致的彌漫性肺泡炎[3],以難治性的低氧血癥為主要臨床表現(xiàn),最終因持續(xù)性肺臟通氣/血流比例失調(diào)而引發(fā)不良結(jié)局,其病死率高達(dá)18%～24%[3-4]。ECMO已成功用于PARDS及成人急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress syndrome,ARDS)的救治,并取得了良好療效[5-6]。雖然ECMO已被證明可改善PARDS患者的氧合及預(yù)后,但其在兒科其他急性呼吸衰竭臨床救治中的作用尚未得到詳細(xì)研究。本文結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)證據(jù),對ECMO在兒科PARDS以外的其他急性呼吸衰竭中的應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 ECMO在兒童氣道梗阻相關(guān)急性呼吸衰竭中的應(yīng)用

頸胸部腫瘤、氣道內(nèi)腫瘤或異物、嚴(yán)重呼吸道及縱隔內(nèi)感染均可導(dǎo)致外壓性或內(nèi)源性氣道梗阻[7-8],并發(fā)急性呼吸衰竭,常規(guī)機(jī)械通氣無法通暢氣道時(shí),嚴(yán)重威脅患者生命,此時(shí)ECMO可作為一種“橋梁”為呼吸道梗阻的解除提供幫助,為原發(fā)病的治療贏得寶貴的時(shí)間。韓國學(xué)者報(bào)道1例18歲女孩因巨大甲狀腺導(dǎo)致氣管受壓移位,行甲狀腺切除術(shù)中因氧合難以維持而給予VV-ECMO治療,隨后在ECMO輔助下順利切除甲狀腺,并在氣管內(nèi)植入支架,術(shù)后恢復(fù)良好[9]。甲狀腺癌常侵犯氣管及頸部淋巴結(jié),導(dǎo)致患者因嚴(yán)重的上氣道梗阻而出現(xiàn)呼吸困難,需緊急手術(shù)切除腫瘤,但部分患者因氣道受壓嚴(yán)重,無法建立人工氣道,同時(shí)人工氣道易影響手術(shù)視野,不利于喉返神經(jīng)的保護(hù),可以使用VV-ECMO建立體外循環(huán),從而避免人工氣道的不利影響,同時(shí)為機(jī)體提供足夠的氧合,為手術(shù)創(chuàng)造條件。國內(nèi)報(bào)道1例甲狀腺癌患者在VV-ECMO輔助下順利完成腫瘤切除及氣管重建,同時(shí)避免了喉返神經(jīng)的損傷,說明了ECMO在此類患者中起到了充分的橋接作用[10]。日本學(xué)者報(bào)道1例15歲的男孩因前縱隔巨大腫瘤壓迫氣管導(dǎo)致嚴(yán)重的呼吸衰竭,考慮到氣管插管期間使用鎮(zhèn)靜藥或肌松藥可能會導(dǎo)致致命性的完全性氣道阻塞,遂建立VV-ECMO后給予氣管插管并在其氣管內(nèi)植入氣管支架,以保障氣道通暢,同時(shí)完成了腫塊的穿刺活檢,確診為T淋巴母細(xì)胞淋巴瘤,為后續(xù)的化療創(chuàng)造了條件,國內(nèi)外也有類似的成功案例[11-12]。兒童是發(fā)生氣道異物的高危人群,大多可行支氣管鏡取出異物,但部分患兒合并有嚴(yán)重缺氧,難以耐受支氣管鏡治療,此時(shí)可在ECMO輔助下行異物取出術(shù)。美國一項(xiàng)多中心的回顧性研究共報(bào)道3例兒童因異物吸入導(dǎo)致嚴(yán)重的呼吸衰竭,無法耐受常規(guī)支氣管鏡檢查,遂在VV-ECMO輔助下成功取出氣道異物,無相關(guān)并發(fā)癥發(fā)生[13],為兒童異物所致困難氣道的治療提供了新的思路,值得兒科醫(yī)師借鑒。因此,基于目前臨床實(shí)踐現(xiàn)狀,應(yīng)用ECMO救治氣道梗阻相關(guān)呼吸衰竭是可行的,同時(shí),早期啟動ECMO可以為氣道手術(shù)的整個(gè)圍術(shù)期保駕護(hù)航[14]。

2 ECMO在兒童外傷所致急性呼吸衰竭中的應(yīng)用

據(jù)2023年4月國際體外生命支持組織(Extracorporeal Life Support Organization,ELSO)統(tǒng)計(jì),全球累計(jì)應(yīng)用ECMO救治兒童病例高達(dá)12 784例[15],多為肺部感染性疾病及呼吸衰竭[16],而應(yīng)用于肺部創(chuàng)傷的不多,與此類患兒本身存在活動性出血,加之體外循環(huán)期間需要抗凝,有加重出血、危及生命的可能。但近年來有研究發(fā)現(xiàn),創(chuàng)傷患者可無肝素化運(yùn)轉(zhuǎn)ECMO[17-18],使得此類患者出血風(fēng)險(xiǎn)大為降低。筆者曾應(yīng)用VV-ECMO救治1例兒童車禍傷患兒,雖使用肝素抗凝治療,但并未發(fā)生嚴(yán)重出血風(fēng)險(xiǎn)[19],可能與其沒有肺外器官出血,應(yīng)用ECMO期間引起額外出血的風(fēng)險(xiǎn)較低有關(guān)[17]。國外一項(xiàng)研究回顧了1998—2014年ELSO數(shù)據(jù)庫中85例接受ECMO治療的胸部鈍挫傷患者的臨床資料,發(fā)現(xiàn)63例(74.1%)接受VV-ECMO治療,32例(37.6%)在ECMO前接受了有創(chuàng)手術(shù),12例(14.1%)在ECMO后接受了有創(chuàng)手術(shù),發(fā)生出血性并發(fā)癥25例(29.4%),其中手術(shù)部位出血12例(14.1%),置管部位出血16例(18.8%),兩者均有6例(7.1%),總的生存率為74.1%[20],說明一些創(chuàng)傷患者采用ECMO治療后預(yù)后良好,但仍需進(jìn)一步研究哪些亞群的創(chuàng)傷患者獲益最多。美國一項(xiàng)回顧性研究共納入425例胸部外傷患兒,6例(1.4%)接受了ECMO治療,總的生存率為83%,支持在嚴(yán)重胸部外傷兒童中使用ECMO作為潛在的干預(yù)措施[21]。國內(nèi)關(guān)于重度肺爆震傷患者的研究發(fā)現(xiàn),與呼吸機(jī)治療相比,ECMO治療可快速、持續(xù)改善患者的頑固性低氧血癥和呼吸困難,縮短機(jī)械通氣時(shí)間和住ICU時(shí)間,降低病死率[22]。因此,隨著經(jīng)驗(yàn)的增長和安全性的提高,外傷不應(yīng)被視為ECMO的禁忌證,對于外傷后引起的急性呼吸衰竭可盡早給予ECMO輔助治療,為手術(shù)創(chuàng)造條件,可能使患兒獲益更多。

3 ECMO在兒童支氣管哮喘(簡稱哮喘)相關(guān)急性呼吸衰竭中的應(yīng)用

哮喘是兒童時(shí)期常見的慢性呼吸系統(tǒng)疾病,以慢性氣道炎癥和氣道高反應(yīng)性為特征的異質(zhì)性疾病,需要長期、規(guī)范、個(gè)體化的持續(xù)治療[23],常因接觸變應(yīng)原、刺激物或呼吸道感染而誘發(fā)哮喘急性發(fā)作,嚴(yán)重時(shí)可并發(fā)致死性哮喘(near-fatal asthma,NFA),導(dǎo)致致死性的呼吸衰竭,是哮喘最嚴(yán)重的臨床表現(xiàn)[24],病死率高達(dá)30%[25]。NFA患兒通常存在嚴(yán)重的低氧血癥和高碳酸血癥,與肺內(nèi)分流和通氣不足有關(guān)[26],同時(shí)因氣道持續(xù)痙攣導(dǎo)致氣道壓明顯增高,機(jī)械通氣過程中極易發(fā)生呼吸機(jī)相關(guān)肺損傷(ventilator-associated lung injury,VALI),嚴(yán)重威脅患兒生命[27]。由于NFA是一個(gè)可逆性、急性發(fā)作過程,ECMO可以通過降低NFA患兒呼吸機(jī)參數(shù)來減少VALI的發(fā)生,直到支氣管痙攣消退,哮喘持續(xù)狀態(tài)緩解。據(jù)ELSO 1992年3月至2016年3月統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)[28],共有24 147例成人患者接受體外生命支持治療,其中272例NFA患者接受ECMO治療,中位輔助時(shí)長為174.6 h,輔助后吸入氧濃度(81.2% vs 48.8%,P<0.001)、氣道峰壓(38.2 cmH2O vs 25.0 cmH2O,P<0.001)、平均氣道壓(21.4 cmH2O vs 14.2 cmH2O,P<0.001)均顯著降低,總的出院存活率為83.5%,提示ECMO在NFA患者救治中有重大的應(yīng)用前景。近期ELSO又回顧性分析了2009—2019年10年間使用ECMO救治的15～35歲的哮喘持續(xù)狀態(tài)患者的臨床資料,共納入137例患者,93%的患者應(yīng)用VV-ECMO輔助治療,中位輔助時(shí)長97 h,且青少年(15～19歲)與青年人(20～35歲)相比輔助時(shí)長更短(93 h vs 152 h,P<0.05),最終90%的患者存活至出院[29],說明ECMO在此類疾病的治療中具有巨大的潛力。兒童相關(guān)病例報(bào)道較少,韓國學(xué)者報(bào)道1例6歲的男孩因嚴(yán)重的哮喘持續(xù)狀態(tài)而給予VV-ECMO輔助治療62 h,患兒病情緩解,脫機(jī)后無不良事件發(fā)生[30]。因此,基于目前循證醫(yī)學(xué)證據(jù),使用ECMO挽救NFA的成功率高達(dá)85%,但ECMO前心臟驟停與死亡率增加有關(guān)[31]。因此,在常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)治療的基礎(chǔ)上,若患兒仍存在持續(xù)性低氧血癥、酸中毒和血流動力學(xué)不穩(wěn)等無法糾正時(shí),應(yīng)盡早考慮ECMO治療。

4 ECMO在兒童塑型性支氣管炎(plastic bronchitis,PB)相關(guān)急性呼吸衰竭中的應(yīng)用

PB又稱纖維素性支氣管炎、管塑性支氣管炎、纖維蛋白性支氣管炎等,是一種罕見但危及生命的呼吸系統(tǒng)急癥,是各種原因?qū)е碌膬?nèi)生性支氣管管型局部或廣泛堵塞支氣管,可導(dǎo)致急性呼吸衰竭[32],病死率高達(dá)60%[33]。急性期通過支氣管鏡吸出塑型物是目前唯一能快速緩解患兒癥狀的有效治療方法[34],但部分患兒存在嚴(yán)重的低氧血癥,無法耐受支氣管鏡檢查,可嘗試給予ECMO輔助后再行支氣管鏡檢查,從而挽救患兒生命[35]。Nojima等[36]報(bào)道1例5歲的男孩因甲型流感病毒感染導(dǎo)致氣胸和PB,由于存在嚴(yán)重的呼吸和循環(huán)衰竭,給予VA-ECMO輔助治療4 d,VV-ECMO輔助治療5 d,最終治愈。Brogan等[37]報(bào)道1例患有努南綜合征和法洛四聯(lián)癥的3歲男孩接受了右心室流出道重建術(shù),術(shù)后并發(fā)PB,給予VA-ECMO輔助9 d,期間進(jìn)行了11次支氣管鏡治療,連續(xù)3 d進(jìn)行支氣管肺泡灌洗,最終將氣道塑型物完全清除,治愈出院。Tonan等[38]報(bào)道1例11歲女孩因哮喘并發(fā)PB,在VV-ECMO輔助下行纖維支氣管鏡檢查發(fā)現(xiàn)左主支氣管大量分泌物堵塞,隨后在ECMO輔助下每天進(jìn)行1～2次支氣管鏡治療,共輔助治療4 d后脫離體外循環(huán),最終治愈出院。國內(nèi)學(xué)者報(bào)道1例4歲女孩因腺病毒肺炎繼發(fā)PB,VV-ECMO輔助下行支氣管鏡檢查,成功取出塑型物,共輔助治療7 d,最終治愈出院[33]。筆者中心的3例感染相關(guān)PB患兒均因嚴(yán)重的呼吸衰竭無法耐受支氣管鏡檢查,在VV-ECMO輔助下通過支氣管鏡去除塑型物后均恢復(fù)良好[35]。因此,基于目前國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,對于PB相關(guān)急性呼吸衰竭患兒,若常規(guī)治療無效,可及早給予ECMO治療,能促進(jìn)肺功能的恢復(fù),提高此類患兒的生存率。

5 ECMO在兒童肺出血相關(guān)急性呼吸衰竭中的應(yīng)用

肺出血是危及生命的呼吸系統(tǒng)急危重癥,病死率為6.5%～38%[39-41],兒科罕見[42],但因其短時(shí)間內(nèi)危及患者生命,救治難度大,值得臨床醫(yī)師重視。早在20年前就有學(xué)者報(bào)道8例肺出血患兒在給予內(nèi)科保守治療及機(jī)械通氣治療無效后給予ECMO輔助治療,治療后8例患兒均存活,并未增加出血相關(guān)并發(fā)癥,說明ECMO在伴有肺出血的呼吸衰竭患者中不是禁忌證,而是一種有效維持生命的支持療法[43]。近年來,也有相關(guān)報(bào)道進(jìn)一步證實(shí)ECMO在肺出血患者中的療效。有學(xué)者報(bào)道1例5周齡的小嬰兒因特發(fā)性肺含鐵血黃素沉著癥(idiopathic pulmonary hemosiderosis,IPH)合并有肺出血和急性呼吸衰竭入院,給予機(jī)械通氣后氧合進(jìn)行性惡化,遂行ECMO輔助治療,同時(shí)給予甲潑尼龍沖擊治療原發(fā)病后治愈出院[44],說明ECMO在IPH患兒合并嚴(yán)重肺出血時(shí)具有巨大的潛在治療作用,同時(shí)可為不明原因肺出血患兒的肺活檢創(chuàng)造條件。美國學(xué)者報(bào)道1例14歲兒童因系統(tǒng)性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus,SLE)并發(fā)彌漫性肺泡出血(diffuse alveolar hemorrhage,DAH)導(dǎo)致嚴(yán)重的呼吸衰竭,給予VV-ECMO輔助后手術(shù)切除右肺上葉和中葉,術(shù)后恢復(fù)良好,無神經(jīng)系統(tǒng)及出凝血相關(guān)并發(fā)癥發(fā)生[45]。英國學(xué)者報(bào)道2例成人抗中性粒細(xì)胞胞漿抗體(antineutrophil cytoplasmic antibody,ANCA)相關(guān)肺出血患者在常規(guī)機(jī)械通氣時(shí)氧合難以維持,呼吸衰竭進(jìn)行性加重,給予VV-ECMO輔助治療后均治愈出院[46]。Finkel等[47]報(bào)道1例肉芽腫性多血管炎(granulomatosis with polyangiitis,GPA)患兒,因嚴(yán)重肺出血而給予VV-ECMO輔助治療,輔助期間給予多次支氣管鏡檢查清除氣道內(nèi)血凝塊,最終好轉(zhuǎn)出院。ELSO回顧性分析了2010—2020年10年間ECMO支持治療抗中性粒細(xì)胞胞漿抗體相關(guān)血管炎(antineutrophil cytoplasmic antibody-associated vasculitis,AAV)患者的資料,共計(jì)135例患者,其中兒科患者34例,雖然50%的患兒合并有肺出血,但總體生存率高達(dá)76%,肺出血并沒有增加患兒的病死率,說明無論是否存在肺出血,VV-ECMO可作為AAV診斷和治療的支持“橋梁”[48]。除免疫性疾病相關(guān)肺出血外,目前臨床實(shí)踐發(fā)現(xiàn)在感染性疾病相關(guān)肺出血患者中ECMO輔助治療同樣安全有效。國內(nèi)學(xué)者報(bào)道1例病毒性肺炎繼發(fā)DAH患者,因嚴(yán)重的呼吸衰竭,對常規(guī)治療無效,給予VV-ECMO輔助治療后治愈[49]。大咯血是肺結(jié)核致命性并發(fā)癥,常導(dǎo)致嚴(yán)重的呼吸衰竭,危及患者生命。Araki等[50]報(bào)道1例26歲男性肺結(jié)核患者因大咯血而出現(xiàn)嚴(yán)重呼吸衰竭,導(dǎo)致持續(xù)性低氧血癥和呼吸性酸中毒,給予VV-ECMO輔助治療后進(jìn)一步予支氣管動脈栓塞、支氣管鏡清除血凝塊等治療后好轉(zhuǎn)出院。因此,基于目前臨床實(shí)踐,在傳統(tǒng)治療方法難以控制急性肺出血相關(guān)嚴(yán)重呼吸衰竭的情況下可以應(yīng)用ECMO改善患兒氧合,為原發(fā)病的診斷爭取時(shí)間,同時(shí)為原發(fā)病的治療做好“橋梁”作用。

6 結(jié)語

隨著ECMO技術(shù)的不斷革新與發(fā)展,其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大,VV-ECMO在氣道內(nèi)異物、氣道內(nèi)支架植入、癌性氣道阻塞、外傷后嚴(yán)重肺損傷、NFA及PB相關(guān)急性呼吸衰竭、各種原因所致肺出血等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越多,為此類患兒的臨床救治提供了新的思路,值得臨床醫(yī)師借鑒,但仍需多中心、大樣本的臨床研究來評價(jià)其安全性和有效性。