体外膜肺氧合与传统机械通气在心肺辅助循环中疗效比较

刘欣伟，　柳云恩，　佟昌慈，　赵科研，　高　燕，　金红旭，　张玉彪，

刘　颖2,3，　刘学磊2,3，　丛培芳2,3，　侯明晓2,3

沈阳军区总医院 1.骨科；2.急诊科；3.全军重症(战)创伤救治中心实验室及辽宁省重症创伤和

器官保护重点实验室；4.心外科，辽宁 沈阳　110016



体外膜肺氧合与传统机械通气在心肺辅助循环中疗效比较

刘欣伟1，柳云恩2,3，佟昌慈2,3，赵科研4，高燕2,3，金红旭2,3，张玉彪2,3，

刘颖2,3，刘学磊2,3，丛培芳2,3，侯明晓2,3

沈阳军区总医院 1.骨科；2.急诊科；3.全军重症(战)创伤救治中心实验室及辽宁省重症创伤和

器官保护重点实验室；4.心外科，辽宁 沈阳110016

摘要：目的探讨体外膜肺氧合(ECMO)与传统机械通气在心肺辅助循环中应用的疗效。方法选取沈阳军区总医院自2011年1月至2014年12月收治的严重创伤患者40例。按治疗方式不同分为机械通气治疗组30例，ECMO治疗组10例。监测所有患者生理、生化、血气分析、凝血等指标，并对两组患者临床疗效进行比较。结果机械通气治疗组患者18例出院，7例院内死亡，5例脱离机械通气呼吸困难。ECMO治疗组5例出院，2例院内死亡，3例脱离体外循环困难。两组患者治疗后，随着治疗时间的延长，患者心率、呼吸率、血压在48 h时明显低于24 h，病情持续好转；ECMO治疗组患者在心率、呼吸率、血压的下降幅度明显大于机械通气治疗组，差异有统计学意义(P<0.05)。两组患者白细胞计数(WBC)、红细胞计数(RBC)和血红蛋白浓度(HGB)在48 h时明显低于24 h，随着治疗时间的延长，病情持续好转；ECMO治疗患者的WBC、RBC和HGB下降幅度明显大于机械通气治疗组患者，差异有统计学意义(P<0.05)。ECMO治疗组的PaCO2、PaO2、ScvO2明显高于机械通气治疗组，差异有统计学意义(P<0.05)。两组患者平均肺动脉压(MPAP)和肺毛细血管嵌顿压(PAWP)无明显变化。ECMO治疗组的平均动脉压(MAP)、右心房压(RAP)、右心室压(RVP)和心输出量(CO)明显低于机械通气治疗组，且治疗48 h时明显低于24 h，差异有统计学意义(P<0.05)。结论ECMO的呼吸辅助功能为机体提供了良好的内环境，是一种重要的生命支持形式，具有广阔的应用前景。

关键词：体外膜肺氧合；机械通气；体外生命支持；心肺辅助循环

随着社会经济的发展，车祸、矿山爆破以及高处坠落等严重创伤导致肺挫伤等引起的急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome，ARDS)并发症仍然较高，是致病和死亡的主要原因。体外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenation，ECMO)又称体外生命支持系统(extracorporeal-life support，ECLS)，发展于20世纪70年代，其基本工作原理是将患者的静脉血引流至体外,经氧气氧合后，再回输到患者的动脉或者静脉，替代或部分替代心脏、肺脏功能，可在一段时间内持续维持患者基本生命体征，以争取心、肺病变得到治愈及功能恢复的机会[1]。ECMO是抢救垂危患者生命的一项新技术。为了比较体外膜肺氧合与传统机械通气在心肺辅助循环中的作用，本研究中我们选取沈阳军区总医院收治的40例患者进行研究。现报道如下。

1资料与方法

1.1一般资料自2011年1月至2014年12月沈阳军区总医院共收治40例车祸、矿山爆破、坠落伤等严重创伤患者。其中，男性28例，女性12例；体质量56～97 kg，平均(64.51±15.17)kg。按支持治疗方法不同分为机械通气治疗组和ECMO治疗组。机械通气治疗组患者30例，创伤后进行机械通气治疗，年龄19～76岁，平均年龄(34.51±25.17)岁，平均体质量(63.12±10.28) kg；ECMO治疗组患者10例，创伤后进行ECMO支持治疗，年龄19～76岁，平均年龄(29.98±26.31)岁，平均体质量(66.54±8.72) kg。两组患者在体质量、年龄、性别等一般资料方面比较，差异均无统计学意义(P>0.05)，具有可比性。

1.2治疗方法

1.2.1机械通气治疗方法采取 S/T 模式，将机械通气的呼吸频率设置为13～17 次/min，吸气相气道正压(IPAP)由 8 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)慢慢调节至 12～20 mmHg。调节过程中不超过规定的调节范围，因为过高会损伤肺部功能，出现肠道胀气、血压过低的现象。同时保证氧气的浓度≥90%，呼气相气道正压(EPAP)由 4 mmHg调节至 6～8 mmHg，氧气的浓度保持在35%～45%之间。通过鼻面罩通气时，呼气末正压通气(PEEP)引发峰值压力升高会导致鼻面罩漏气或是胃部胀气，因此峰值不应超过30 mmHg。鼻面罩选择以舒适性为主。使用无创机械通气时保持机械通气的通气通顺性，治疗过程中患者可以饮水、进食、咳嗽、祛痰等。无创机械通气每次使用时间为3～4 h，每天使用2次治疗效果最好。

1.2.2 ECMO治疗方法ECMO治疗的10例患者采用股动静脉穿刺方法，经氧合器氧合并排除CO2后泵入另一静脉，使静脉血在流经肺之前已部分气体交换，弥补肺功能的不足。具体方法：(1)麻醉。ECMO建立时，患者麻醉镇静，运转开始后酌情降低麻醉深度。ECMO支持治疗期间未行气管插管，患者处于清醒状态，体温维持在36℃～37℃。(2)抗凝。根据激活全血凝固时间(activated clotting time，ACT)检测结果决定抗凝用量，使ACT维持在120～180 s。(3)血管活性药物。本组患者心血管活性药物在支持期间逐渐减少至停止使用。停用ECMO后根据血流动力学情况适当应用血管活性药物。(4)流量管理。根据患者监测指标调整流量，辅助期间流量范围在40～75 ml/(kg·min)，使静脉血氧饱和度维持在70%以上，吹入膜肺的氧浓度在40%～70%，使膜肺出口的动脉血氧分压在150 mmHg左右，动脉氧饱和度≥95%。(5)呼吸参数。ECMO支持治疗期间患者未行气管插管，自主呼吸，通气效果良好患者行气管插管，持续机械通气，采用同步间歇指令通气模式吸入氧浓度(FiO2)0.3～0.6，频率10～30次/min，潮气量8～10 ml/kg，PEEP 4～6 cmH2O(1 cmH2O=0.098 kPa)，气道峰压<25 cmH2O。(6)循环呼吸功能的评价。超声心动图结合患者血流动力学指标及胸片、血气结果综合评判ECMO期间的循环、呼吸功能。(7)ECMO撤离。在保证心脏及肺脏功能有一定储备的情况下，逐渐减低辅助流量，同时增加血管活性药物的用次，减少辅助流量的15%～20%，适当延长ACT时间，当辅助流量占全流量的10%～20%时可以终止ECMO。具体情况随病情不同而异。

1.3观察指标

1.3.1生理指标用监护仪连续记录患者的呼吸、心率、体温(髂动脉温度)、血压等指标的变化。

1.3.2理化代谢指标对血气指标(氧合指数、中心静脉氧饱和度、乳酸等)、肝功能(胆红素、转氨酶等)、肾功能(尿素氮、肌酐等)、血清离子(K+、Na+、Cl-等)指标进行多时点监测。

1.3.3血气分析比较二氧化碳分压(PaCO2)、氧分压(PaO2)、静动脉血二氧化碳分压差值(Pcv-aCO2)、乳酸(LA)、中心静脉血氧饱和度(ScvO2)和pH，并对临床疗效进行评价。治疗完成后对患者进行氧疗、祛痰等恢复性治疗。

1.3.4凝血指标凝血酶原时间(PT)、活化部分凝血酶原时间(APTT)、血酶时间(TT)、纤维蛋白原(Fib)、D二聚体(D-D)等多时点监测。

1.3.5血流动力学检测患者的血流动力学指标：平均肺动脉压(mean pulmonary arterial pressure，MPAP)、肺毛细血管嵌顿压(pulmonary arterial wedge pressure，PAWP)、平均动脉压(mean arterial pressure，MAP)、右心房压(right artrial pressure，RAP)、右心室压(right ventricular pressure，RVP)和心输出量(cardiac output，CO)。

2结果

2.1两组患者临床疗效比较机械通气治疗组患者30例，辅助时间15～180 h，平均辅助时间(76±32)h，18例患者出院，7例患者院内死亡，5例患者脱离机械通气呼吸困难，进行后续治疗。ECMO治疗组患者10例，辅助时间7～135 h，平均辅助时间(58±21)h，5例出院，2例院内死亡，3例脱离体外循环困难。

2.2两组患者生命体征比较两组患者治疗后，随着治疗时间的延长，患者心率、呼吸率、血压在48 h时明显低于24 h，病情持续好转；ECMO治疗组患者在心率、呼吸率、血压的下降幅度明显大于机械通气治疗组，差异有统计学意义(P<0.05)。两组患者体温差异无统计学意义。见表1。

±s)

注：与机械通气治疗组比较，①P<0.05。

2.3两组患者血常规比较两组患者白细胞计数(WBC)、红细胞计数(RBC)和血红蛋白浓度(HGB)在48 h时明显低于24 h，随着治疗时间的延长，病情持续好转；ECMO治疗患者的WBC、RBC和HGB下降幅度明显大于机械通气治疗组患者，差异有统计学意义(P<0.05)。两组患者的血小板计数(PLT)和红细胞压积(HCT)无明显变化。见表2。

2.4两组患者肝肾功能比较两组患者治疗前、后肝肾功能均无明显变化，差异均无统计学意义(P>0.05)。

2.5两组患者凝血指标比较两组患者间凝血指标无明显变化，差异无统计学意义(P>0.05)。

2.6两组患者血气分析比较对患者进行血气分析，两组患者间比较，治疗后的pH、Pcv-aCO2和LA差异均无统计学意义(P>0.05)。ECMO治疗组的PaCO2、PaO2、ScvO2明显高于机械通气治疗组，差异有统计学意义(P<0.05)。见表3。

2.7两组患者血流动力学比较两组患者治疗前、后MPAP和PAWP均无明显变化。ECMO治疗组的MAP、RAP、RVP和CO均明显低于机械通气治疗组，且治疗后48 h后明显低于后24 h，差异有统计学意义(P<0.05)。见表4。

±s)

注：与机械通气治疗组比较，①P<0.05。

±s)

注：与机械通气治疗组比较，①P<0.05。

±s)

注：与机械通气治疗组比较，①P<0.05。

3讨论

近10年来，ECMO有了较大的技术改进，应用范围较以前明显扩大[2-3]。研究表明，经ECMO支持治疗存活的绝大多数患者在治疗的48～72 h病情稳定好转[4]。ECMO技术已经在我国逐步推广[5]。但是，我国ECMO工作开展并不理想，由于高昂的经济费用、人员未得到充分的技术培训、未建立良好的技术协作团队，ECMO技术只在规模较大的医院开展较多，如阜外医院、安贞医院[6]。随着我国经济发展，ECMO发展呈现增加趋势[7-8]。由于ECMO的抢救对象是危重症患者，但此类患者转运非常困难，一旦在无开展此类技术的地区和医院发病，即意味着只能面临死亡。因此，ECMO技术的发展和推广不但有利于医院水平的提高，更是对整个地区危重症抢救水平和成功率的挑战[9]。目前，我国ECMO的抢救成功率呈现增长趋势，但总体死亡率仍处于高水平。据报道，我国ECMO低成功率与ECMO期间严重并发症的发生和处理不当有极大的关系[10]。

ECMO最早用于各种原因引起的急性呼吸功能衰竭的替代治疗，临床上通常在常规呼吸支持和辅助治疗无效后应用[11]。ECMO可以代替肺脏的功能，在体外对血液进行充分的氧合，使已经严重受损的肺脏得到休息，因此"肺休息策略"成为最合理治疗措施之一[12]。目前，采用静脉-静脉(V-V)、动脉-静脉(A-V)转流的方式，成人插管一般选择股动脉或股静脉，小儿常选择颈内静脉。ECMO在呼吸衰竭的治疗中取得了明显的效果[13]。近年来，由于甲型H1N1流感在全球的肆虐，ECMO技术也越来越多地被应用于甲型H1N1流感所导致的重症ARDS患者，并且取得了明显的效果。2009-2010年甲型H1N1病毒流行期间，英国ECMO中心的研究结果显示，应用ECMO治疗和未应用ECMO治疗的病死率分别为23.7%和52.5%，ECMO明显降低了甲型H1N1病毒所致重症ARDS患者的病死率[14]。ECMO对呼吸衰竭的疗效已得到普遍的肯定，成为经机械通气和药物治疗无效的新生儿呼吸衰竭的标准化治疗，存活率也较以前有较大的提高[15]。经过临床研究与应用，ECMO的体外呼吸支持和/或循环支持已成功地应用于新生儿呼吸衰竭抢救，成为新生儿严重呼吸衰竭的标准治疗方法。成人呼吸衰竭使用ECMO报道存活率达53%，新生儿ECMO的总体生存率为75%～95%[16-17]。ECMO在重症呼吸衰竭应用成功率受基础疾病、应用时机等因素影响。但是，多年来国内外将ECMO应用在多种原因所致的ARDS治疗方面却一直处于探索阶段。Lancet杂志发表了在英国常规通气支持与ECMO治疗成人重型呼吸衰竭研究报告，通过对180例ARDS患者的随机对照研究发现，ECMO结合传统治疗方法的治疗组生存率为63%，而传统治疗组为47%。尽管对该研究的设计方法存在争议，但其ECMO的应用价值仍得到普遍认可[18]。目前，呼吸衰竭应用ECMO无严格统一的标准，一般认为的适应证：(1)新生儿常见的胎粪吸入综合征、先天性膈疝、先天性持续性肺高压、呼吸窘迫综合征、感染败血症、重症肺炎；(2)严重创伤、严重肺部感染、败血症等通常会直接或间接造成肺损伤，继而引起呼吸衰竭和ARDS。ECMO支持关键在于对患者病情可逆性评估和筛选。因此，禁忌证有：(1)机械通气高压和高氧浓度通气>7 d，标准为和(或)FiO2>80%或平台压>30 cmHg；(2)过去24 h严重创伤，颅内出血或其他肝素应用禁忌证(过去24 h创伤或手术如果出血得到控制或者能够控制不是绝对禁忌证)；(3)患者濒临死亡或具有其他任何继续积极治疗抢救的禁忌证。ECMO的呼吸辅助功能为机体提供了良好的内环境，改善了机体缺氧的同时排除体内多余的CO2，减少了机械通气设置条件，为肺功能的恢复提供了有利条件[19-20]。本研究中，与传统机械通气比较，ECMO对严重创伤致急性肺损伤患者有较好的临床疗效，尤其对重度患者在48 h内的效果明显。

本研究纳入样本量较少，尚需要在进一步临床研究中积累经验，更好地总结ECMO作为新的心肺辅助循环手段的优势，提高患者预后。如何提高抢救成功率一直是研究热点。理论的理解和实践经验的积累需要整个团队共同协作提高。这样的团队可能不仅仅限于医院的个体，如果组成区域性，乃至全国性的协作组织和团队，可以使各医院经验与教训共享，通过更多的基础和临床研究，为ECMO的发展提供强大支持。总之，ECMO是一种重要的生命支持形式，具有广阔的应用前景。

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·体外膜肺氧合·

第一作者：刘欣伟(1979-)，男，黑龙江哈尔滨人，主治医师，博士后

Comparative analysis of extracorporeal membrane oxygenation and mechanical ventilation for cardiopulmonary support

LIU Xin-wei,LIU Yun-en,TONG Chang-ci,ZHAO Ke-yan,GAO Yan,JIN Hong-xu,ZHANG Yu-biao,LIU Ying,LIU Xue-lei,CONG Pei-fang,HOU Ming-xiao(Department of Orthopadeics,The General Hospital of Shenyang Military Command,Shenyang 110016,China)

Abstract：ObjectiveThrough comparing and analyzing the traditional mechanical ventilation and extracorporeal membrane oxygenation in lung injury,we try to find curative effect of the application of the auxiliary circulation of extracorporeal membrane oxygenation.MethodsBetween January 2011 and December 2011,a total of 40 cases of accident,mine blasting were hospitalized,40 patients were performed mechanical ventilation or ECMO support,28 cases were male and female 12 cases.30 cases(75%)were for installation of mechanical ventilation treatment after trauma,aged from 19 to 76,the average age were(34.51±25.17).10 cases(25%)were for installation of the ECMO treatment after trauma,aged from 19 to 76,the average age were(29.98±26.31)years.Treatment and monitoring of physiological,biochemical,blood gas analysis and blood coagulation indexes were compared.ResultsThe mechanical ventilation treatment group of 18 cases discharged from the hospital,7 cases were of in-hospital deaths,5 patients med took out mechanical ventilation breathing difficulties.10 cases of ECMO in patients were with severe trauma,5 cases(50%)were out of the hospital,2 cases died(20%)in the hospital.3 cases(30%)were out of extracorporeal circulation difficulties.ConclusionECMO breathing auxiliary function provides the body with good internal environment.It is a kind of important form of life support and has broad application prospects.

Key words:Extracorporeal membrane oxygenation;Mechanical ventilation;Extracorporeal-life support;Cardiopulmonary support

收稿日期：2015-08-30

DOI∶10.16048/j.issn.2095-5561.2016.01.04

文章编号：2095-5561(2016)01-0015-06

中图分类号：R563.8

文献标志码：A

通信作者：侯明晓，E-mail:houmingxiao188@163.com

基金项目：2012年辽宁省科技攻关(201122007)；2012年全军“十二五”面上项目(CSY12J002)；2013年全军“十二五”面上延续项目(CSY13J003)