体外膜肺氧合在治疗肺损伤所致呼吸窘迫综合征中的应用效果

范义兵，马 浩 综述 王 奇 审校

急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome，ARDS)是指心源性之外的各种肺内、外致病因素导致的急性进行性呼吸衰竭，主要病理特征是肺微血管通透性增加，富含蛋白质的液体渗出，进而出现肺水肿和透明膜形成，可伴有肺间质纤维化。病理生理改变以肺容积减少、肺顺应性降低和严重通气/血流比例失调为主。ARDS 发生率约75/10万，致死率30%～50%［1］，其所致顽固性低氧血症应用传统方法治疗效果欠佳，近年来应用体外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenation，ECMO)治疗取得较好疗效，但多数临床中心仅针对肺内基础病变等内因所致的ARDS 进行研究，而对外因性肺部损伤所致ARDS 鲜有研究，笔者对目前ECMO 在外因性肺部损伤所致ARDS 中的应用及其肺保护作用进行综述。

1 ECMO 的作用方式与临床应用

ECMO 作为一种体外生命支持方式，最早脱胎于心脏外科体外循环技术，通过动、静脉插管建立体外血液循环，使机体在脱离或部分脱离自身肺的情况下进行气体交换，暂时替代肺部分功能或减轻心肺负荷，使心、肺获得时间修复，目前越来越多的作为严重呼吸、循环衰竭的最终治疗［2］。

1.1 作用方式 ECMO 的组成有动力泵、氧合器、动静脉插管、连接管、供氧管及监测系统。工作原理是通过动力泵将体内静脉血引出后注入氧合器，经氧合后回流入体内，起到部分替代心肺功能的作用，纠正低氧血症并使病变的肺组织得到休息并恢复功能。转流方式有静脉-静脉转流、静脉-动脉转流、动脉-静脉转流。静脉-静脉转流多用于单纯呼吸衰竭的患者，对血流动力学影响较小。静脉-动脉转流则对循环、呼吸同时辅助。动脉-静脉转流主要适用于心功能好，而由于各种原因所致血液氧合功能差，排出CO2功能障碍的呼吸衰竭患者［3］。

1.2 临床应用 体外膜肺氧合最初仅限于心脏外科的体外循环，20 世纪70年代人工肺从传统的体外心肺旁路技术衍生出来并用于严重的ARDS 的治疗［4］。后来ECMO 作为一种抢救技术，逐渐应用于治疗部分肺部间接病因引起的心肺功能严重衰竭的患者，并取得较好的治疗效果。但对于外因性肺部直接病因引起的心肺功能衰竭患者，ECMO 是否具有确切的保护作用，目前研究较少。

2 动物实验研究

Totapally 等［5］通过用盐酸肺灌洗建立羊ARDS 模型，在维持血液中二氧化碳正常含量的情况下，AV-AECMO 可使呼吸机每分钟辅助通气量减少30%。周成斌等［6］通过油酸肺灌洗建立犬ARDS 模型，研究表明ECMO 可改善肺顺应性并加强氧合。张柄东等［7］用内毒素注射建立大鼠ARDS 模型，结果表明ECMO 干预组呼吸频率、氧分压、肺湿重较对照组有统计学差异。综上所述，ECMO 能有效促进ARDS 动物的血液氧合和二氧化碳排出，增加血浆黏附分子水平，为肺组织修复提供时间。动物试验研究为ECMO 的临床应用提供了理论依据。

3 对肺损伤所致ARDS 的应用效果

刘双等［1］回顾性分析发现，ECMO 治疗对基础肺病变可逆者疗效好、存活率高，而对肺实变合并多脏器衰竭患者疗效欠佳，病死率高。评估患者的基本病情及可能的预后，是决定应用ECMO 治疗成败的关键。不同病因导致的ARDS应用ECMO 后的结果可能不同，应综合考虑患者的基础状况和发病诱因。外因性肺部损伤起病急，发展迅速，如果不能得到及时治疗，预后较差。但此类患者的基础条件大多较好，严重者及时应用ECMO 一般能够逆转病情。

3.1 H1N1 病毒感染 自从墨西哥发现第一例H1N1 病毒感染引起的急性呼吸衰竭患者，各种报道阐述了H1N1 病毒感染的治疗方案。由于ECMO 的肺保护作用，对于没有基础疾病的H1N1 病毒感染患者临床上开始应用ECMO 治疗ARDS。ECMO 作为H1N1 感染所致ARDS 的治疗措施，最早应用于儿童并取得较好疗效，而Cianchi 等［8］通过临床随机对照试验表明成人亦可应用ECMO 治疗H1N1 感染所致ARDS 而未出现严重不良反应，患者的氧合指数、气道压、呼吸频率、PEEP 较治疗前明显改善。

3.2 肺钝挫伤 据世界卫生组织统计因创伤死亡的人数约占全球死亡总数的9%［9］，其中继发于创伤的ARDS 是重要原因。随着对其肺保护作用的研究深入，理论上ECMO 是治疗严重缺氧的最有效办法，可作为抢救措施以提高肺钝挫伤后继发ARDS 的存活率。Hill 等［10］首次将ECMO 用于治疗创伤后ARDS 之后，目前应用ECMO 治疗肺钝挫伤所致ARDS 的研究呈增加趋势。谢钢等［11］认为ECMO 治疗可显著降低肺挫伤所致ARDS 的动脉血乳酸含量，明显改善氧代谢和血流动力学。Madershahian 等［12］认为ECMO 可有效提高成人严重肺钝挫伤继发ARDS 的存活率。Fortenberry等［13］回顾性研究亚特兰大儿童中心1991～2001年肺钝挫伤所致ARDS 并接受静脉-静脉转流模式ECMO 治疗的儿童，其存活率明显高于应用传统方法治疗的儿童。

3.3 淹溺 淹溺也是导致急性肺部损伤的一个常见原因，继发ARDS 的概率非常高。ECMO 配合传统呼吸机辅助通气，是治疗淹溺后ARDS 的一种有效手段。ECMO 能显著提高患者的血氧供应，促进氧合并排出CO2，给肺组织恢复提供足够时间，同时减少了因高呼气末正压、小潮气量、高氧气浓度等机械通气对肺的损伤，促进患者康复。目前针对ECMO 治疗淹溺后ARDS 的研究大多为临床个案，缺乏大规模临床病例总结及多中心研究。Antretter 等［14］通过ECMO 和辅助通气治疗41 d 抢救存活1例淹溺后ARDS 成人患者。Peralta 等［15］对1例淹溺后ARDS 并导致多器官衰竭的患者行ECMO 治疗117 d 后痊愈。

3.4 误吸 胎粪吸入综合征是由于成熟儿或过期妊娠胎儿在宫内或娩出过程中误吸胎粪污染的羊水，从而出现的以气道阻塞、肺部炎性反应、缺氧、肺动脉高压等为主要表现的一组综合征，严重威胁新生儿生命，死亡率为0.3%～1%。1980年Barelett 等［16］首次将ECMO 应用于经传统方法治疗无效的胎粪吸入综合征患儿获得成功，Beligere 等［17］通过对照性研究发现，接受ECMO 治疗的胎粪吸入综合征患儿与传统治疗相比，不易患慢性阻塞性肺炎。目前的研究表明50%的顽固性低氧血症、呼吸窘迫患儿可以通过ECMO 治愈［17］，因此在呼吸机辅助、NO 吸入等传统内科治疗效果欠佳的情况下，ECMO 有可能是治疗胎粪吸入综合征更为有效的治疗方案。此外，Albek 等［18］报道1例因先天食道闭锁术后食管气管瘘导致误吸而出现ARDS 的儿童患者，经ECMO 辅助9 d 后肺功能恢复。多数研究表明针对各种原因所致误吸而继发的ARDS，ECMO 治疗有可能是一种更好的选择。

3.5 吸入性肺损伤 火灾中烟雾所致吸入性肺损伤可导致严重ARDS，及早进行ECMO 治疗可以为机体提供充足氧供，同时为肺部提供修复时间，降低吸气平台压，减少气道压，最大限度降低呼吸机相关性肺损伤的发生率。Nelson 等［19］报道1例患者因在大火中吸入烟雾导致肺部损伤，48 h 后出现ARDS，传统呼吸机辅助无效，给予静脉-静脉转流模式ECMO 治疗160 h 后肺功能恢复。多数学者认为ECMO 是目前吸入性肺损伤所致ARDS 的首选治疗方式。

3.6 毒物 百草枯是一种速效季胺盐类除草剂［20］，毒性强，对人体致死剂量小，中毒后引起多系统损害，尤以肺损害较严重，可引起肺充血、出血、水肿、透明膜形成和变性、增生、纤维化等改变。肺是其作用的主要靶器官，随后出现不可逆性肺纤维化，中毒者多死于呼吸衰竭［21］。百草枯无特殊解药，临床病死率高［22］，国外有报道肺移植成功的病例［23］，但仅属个案。依据ECMO 的肺保护理论，各种研究中心开始将ECMO 引入百草枯所致ARDS 的治疗，但临床效果尚待论证。2010年李佳春等［24］应用ECMO 抢救1例百草枯中毒患者，进行不同转流方式支持，累计转流约4周，期间因插管部位出血而多次更换插管部位，ECMO 治疗3周后出现肺组织纤维化，4周后死于DIC。如何解决ECMO 治疗期间出现的出血、DIC 等严重并发症，是百草枯中毒患者应用ECMO 治疗成功的关键。

重度一氧化碳中毒时，如细胞窒息时间过长，常导致急性肺组织损伤和ARDS，甚至累及循环功能危及生命。传统方法常用高压氧舱治疗，但部分患者因循环功能严重受损无法行高压氧舱治疗，对此有研究报道可采用ECMO 支持治疗［25］。马传根等［26］先后对6例重度CO 中毒患者利用ECMO 进行治疗，取得较好的疗效。

综上所述，ARDS 是一组发生率和病死率高、严重威胁人类生命的疾病，特别是外因所致ARDS 由于肺组织短时间内遭受创伤，患者急性发病，顽固低氧血症导致全身脏器受损，如不及时救治肺功能很难恢复。ECMO 技术的出现，能显著改善氧合，促进CO2排出，减轻心肺负荷，为肺部治疗和全身脏器功能恢复提供时间，尤其在治疗外因性肺部损伤所致的ARDS 有独特的优势和良好的效果。随着体外膜肺技术的成熟以及离心式血泵、管道内壁肝素化和一些新型膜材料的出现，在保证膜肺对于O2和CO2通透性的同时，出血、环路内血栓形成、血液渗漏综合征等并发症的发生率逐渐降低［4］。临床应用中ECMO 监测的自动化程度越来越高，操作呈简单易行化趋势，治疗费用亦随之减低，ECMO 将向高效、长时程、便携式方向发展，其肺保护作用在临床中的应用前景将更加广阔。

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