体外膜肺氧合在心血管急危重症的临床应用

卢安东 潘晨亮 雷鹏 蔡玮婷 赵存瑞 王俊乾 王淑萍 张丽霞 张博 白明 张钲

近年来，虽然心血管病防治工作取得初步成效，但由于人民生活方式的改变、人口老龄化及城市化进程的加速，中国心血管病发病趋势仍呈快速增长，心血管病死亡占国人死亡原因的首位，缺血性心脏病位列脑血管疾病后成为威胁国人健康的第二大杀手［1］。经皮冠状动脉介入治疗（percutaneous coronary interventions， PCI）是当前应用最为广泛的冠心病治疗手段，但心功能差［左心室射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）＜35%］、左主干病变、严重三支病变及合并心原性休克的急性心肌梗死（acute myocardial infarction，AMI）仍有较高的死亡率［2］。急危重症冠心病患者行PCI术，往往在通过导丝、支架置入、球囊扩张及后续的缺血再灌注时期出现严重的血流动力学不稳定、恶性心律失常及心原性休克等致命性并发症而手术失败。体外膜肺氧合（extracorporeal membrane oxygenation，ECMO）可提供较为完全的心肺支持，保证全身各脏器的血供和氧供，有效避免PCI术中的恶性事件发生。

心原性休克是一种危及生命的组织低灌注疾病，急性冠状动脉综合征约占其病因的81%。常规的大剂量血管活性药物治疗往往无法逆转，且长期使用无益于心、肾等脏器保护，最终因泵衰竭灌注不足导致多脏器功能衰竭而死亡［3］。主动脉内球囊反搏（intra-aortic balloon pump，IABP）作为简易机械辅助装置早期在心原性休克患者中广泛使用。IABP-SHOCKⅡ研究［4］证实了常规置入IABP对合并心原性休克的AMI无法提供有效的循环支持。ECMO有效减少血管活性药物的使用，避免其不良反应，为患者的心肺恢复创造良好的条件［5-6］。Quweneel等［7］荟萃研究分析，ECMO相比IABP可以带来更高的远期生存率。

兰州大学第一医院自2019年3-9月经ECMO支持治疗心血管急危重症患者24例。本研究回顾性分析24例患者临床资料，评价早期临床结果，分析影响预后的危险因素，为规范ECMO在心血管重症临床应用，提高心血管重症患者ECMO成功率及并发症的处理提供经验总结。

1 对象与方法

1.1 研究对象

纳入兰州大学第一医院自2019年3-9月，ECMO辅助治疗患者24例，其中男18例，女6例；平均年龄27～77（55.7±12.6）岁，体重40～78（61.2±10.2）kg。PCI组12例均在手术室建立ECMO，心原性休克组12例均在冠心病重症监护室（coronary care unit，CCU）建立ECMO，其中AMI合并心原性休克8例，暴发性心肌炎3例，围生期心肌病1例。

1.2 ECMO应用适应证

PCI组应用ECMO适应证［8-9］：（1）左主干病变；（2）严重三支病变，预计难以完成手术；（3）循环不稳定、需血管活性药物去甲肾上腺素＞0.5 μg/（kg · min）干预的复杂冠状动脉病变；（4）LVEF＜35%的高危患者。心原性休克组应用ECMO适应证：（1）难治性心原性休克，即血容量补足后，在大剂量血管活性药物多巴胺＞10 μg/（kg · min），肾上腺素＞0.4 μg/（kg · min），去甲肾上腺素＞0.4 μg/（kg · min）和（或）IABP的支持下，心脏指数＜2.2 L/（min · m2）、收缩压＜80 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）；中心静脉压＞12 mmHg且进行性增高；（2）合并内脏器官灌注不足表现，尿量＜0.5 ml/（h·kg）或四肢冰凉；顽固性代谢性酸中毒（pH＜7.3，血清乳酸浓度＞5.0 mmol/L）；（3）频发致命心律失常（LVEF＜25%）。排除标准：（1）合并严重神经系统并发症（已诊断的脑出血或大面积脑梗死）；（2）活动性出血；（3）血清乳酸浓度＞20 mmol/L且持续6 h；（4）心肺复苏（cardiopulmonary resuscitation，CPR）时间超过60 min。

1.3 ECMO设备与建立

由离心泵、膜式氧合器及肝素化管道（Maquet，PLS7050/2050，德国或LivaNava，D905，意大利）、股动静脉插管（Medtronic，Bio-Medicus，美国）、空氧混合器、变温水箱、氧饱和度监测仪（Medtronic）以及全血活化凝血时间（activated coagulation time，ACT）仪（Medtronic）组成。所有患者均采用超声引导下经皮穿刺股动脉（Medtronic，Bio-Medicus，15～17 Fr插管）、股静脉（19～21 Fr插管）方式建立ECMO（VA模式），转流途径为股静脉-离心泵-人工膜肺-股动脉。为避免下肢缺血，术前超声心动图评估股动静脉血管条件，动脉插管直径＜血管直径80%，不常规放置远端灌注管。

1.4 ECMO管理［10］

1.4.1 流量管理 PCI组开始转流后逐渐加大流量至全流量，评估ECMO工作能力后将流量调至1/2～3/5流量辅助，根据术中手术情况及时调整流量确保患者安全，术毕根据病情撤机或携带ECMO入CCU。心原性休克组开始转流时以较高流量（4/5流量）灌注，维持平均动脉压60 mmHg以上， 混合静脉血氧饱和度 （oxygen saturation of mixed venose blood，SvO2）≥65%，在保证灌注充足的前提下，逐渐下调血管活性药物［（多巴胺3～5 μg/（kg · min）、肾上腺素＜0.1 μg/（kg · min）］。ECMO辅助中期（2～6 d）根据心肺恢复及血流动力学情况，可逐渐下调泵血流量至理想心输出量的50%左右。后期（结束前1～2 d），逐渐减少流量至患者理想心输出量的20%～30%便可考虑撤机。如效果不佳，可适当增加血管活性药物和正性肌力药物。如仍不能改善，增加流量并延缓撤机。

1.4.2 呼吸道管理 清醒ECMO，鼻导管或面罩吸氧。若患者合并心搏骤停或呼吸衰竭，气管插管呼吸机辅助治疗，采用保护性肺通气策略，SIMV模式，潮气量4～6 ml/kg，呼吸频率8～12次/分，呼气末正压通气8～10 cmH2O（1 cmH2O=0.098 kPa），氧浓度35%～40%。

1.4.3 抗凝管理 插管前给予普通肝素（80～100 μ/kg），ACT＞200 s开始置管，ECMO辅助期间根据活化部分凝血活酶时间（activated partial thromboplastin time，APTT）和D-二聚体结果静脉泵入肝素，并维持目标值APTT 40～70 s，D-二聚体稳定。严密监测全身有无出血点及出血倾向（重点是消化道及插管部位），若有明显活动性出血，调低目标值，必要时采用无肝素ECMO。血小板计数低于50×109/L时根据情况输注血小板。

1.4.4 监测与评估 除常规生命体征监测外，定期复查血气，根据血气结果纠正内环境紊乱，并监测血乳酸指标，根据乳酸趋势判断预后（12 h乳酸无下降趋势，则提示预后不佳）。每日复查血常规、生化及心肌酶谱、B型脑钠肽（B-type natriuretic peptide，BNP）；每日复查X线胸片，了解双肺渗出及胸腔情况；每日行床旁超声心动图，评价容量负荷，心脏结构、LVEF变化，评价其心脏恢复可能性，指导撤机。

1.4.5 连续肾替代疗法（continuous renal replacement therapy，CRRT）时机［11］根据尿量及肌酐上升水平积极应用CRRT［尿量＜0.5 ml/（kg · h），持续4 h，肌酐持续增高＞300 μmol/L］，CRRT采用前后置换模式，置换液量2～4 L/h，血流量3～4 ml/（kg · min），超滤速度根据患者液体出入量每1～3 h调整1次。CRRT管路与ECMO并联，动脉端靠近离心泵（泵后膜肺前接口），静脉端靠近氧合器（膜肺后接口）。

1.4.6 营养支持 待患者生命体征平稳后（1～2 d），尽早给予正常进食或胃肠内营养，维持胃肠道正常功能，预防菌群失调。营养不够时可加用静脉营养，静脉营养避免或减少使用脂肪乳剂，以免影响膜肺效果。

1.4.7 镇静 ECMO运转期间给予右美托咪定适度镇静，减少患者应激及心脏额外做功。利用镇静帮助患者恢复昼夜习惯。

1.4.8 严密监测膜肺工作情况 若发生血浆渗漏或明显血栓影响膜肺氧合效果等并发症应及时更换膜肺。

1.5 ECMO撤离

如流量降至患者理想心输出量的20%以下，使用小剂量正性肌力药物即可维持血流动力学稳定，氧合满意，超声心动图提示心脏运动较好，LVEF≥30%，即可考虑停机。如合用IABP可保留IABP，撤除ECMO。以床旁压迫止血或双把缝合器修补动脉，结束ECMO辅助。

1.6 观察指标

（1）ECMO相关指标评估：辅助流量、辅助时间、脱机率、生存率、ECMO相关并发症（消化道出血、神经系统并发症、下肢缺血及血栓并发症、感染）、IABP使用率、CRRT使用率。（2）PCI组：术前及术后超声心动图评估，LVEF，术中和术后住院期间主要不良心血管事件（major adverse cardiovascular events，MACE）［急性ST段抬高型心肌梗死、急性支架内血栓形成、急诊血运重建、恶性心律失常（室性心动过速/心室颤动）、急性左心衰竭、心脏压塞、致命性出血事件、卒中、穿刺部位血肿、假性动脉瘤、心脏性猝死］。（3）心原性休克组：辅助前乳酸值、辅助前CPR率、辅助期间用血情况、呼吸机使用率、辅助第1天BNP值、脱机前BNP值、辅助第1天LVEF、辅助后第7天LVEF。

1.7 统计学分析

所有数据采用SPSS 13.0进行统计学分析。符合正态分布的计量资料用（x-±s）表示，组内比较采用配对t检验。计数资料用例（比）表示，组内比较采用配对χ2检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 临床资料与ECMO辅助情况

PCI组12例均在导管室手术完成后顺利撤离ECMO（脱机率12/12），12例均存活出院（生存率12/12）。ECMO辅助时间1.3～4.0（2.6±1.5）h，辅助流量1.7～2.8（2.1±0.4）L/min。2例联合应用IABP治疗。PCI组完全再血管化达11例（11/12），1例因右冠状动脉慢性完全闭塞反复尝试后未开通。PCI组患者术后第7天LVEF与术前比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。并发症情况：1例在前降支置入支架后发生无复流，左心室收缩差，主动脉瓣打不开，加大支持流量约3 min后恢复；1例在处理冠状动脉时发生一过性心搏骤停，未经处理后迅速恢复。PCI组术后第1天评估下肢动静脉超声心动图均未发现血管狭窄及血栓形成（表1）。

12例心原性休克组中10例顺利脱离ECMO（脱机率10/12），8例存活出院（存活率8/12），2例成功撤除ECMO后死亡（下消化道出血1例，无法脱离IABP 1例）。ECMO辅助时间73～223（139.2±46.6）h。3例因急性肾功能衰竭行CRRT治疗，2例未恢复。4例联合应用IABP治疗。脱机前BNP较上机第1天BNP明显下降，术后第7天LVEF较术前明显增加（P＜0.05，表2）。

表1 PCI组12例ECMO辅助治疗资料

表2 心原性休克组12例ECMO辅助治疗资料

2.2 并发症

24例患者均无机械故障及氧合器故障，无脱管，无下肢缺血坏死，无心脏压塞。共发生出血并发症11例：8例插管部位出血给予调整抗凝及加压止血后再未出血，均未对患者转归造成严重影响；1例因脑血管畸形CT示枕叶部局限性出血灶，无肝素抗凝ECMO后症状逐渐减轻，3 d后复查CT提示出血灶变小，未造成全身影响；2例消化道出血，其中1例经调整抗凝后迅速好转，另1例为撤机后下消化道严重出血，后因出血而死亡。3例合并急性肾功能衰竭并积极应用CRRT，其中1例间断血液透析后恢复。全部患者撤离ECMO后次日下肢血管超声心动图发现动脉小血栓3例，未经处理出院前复查血栓消失，未造成不良后果；下肢短暂性感觉运动功能障碍2例，出院前已恢复。全部患者均预防性使用抗生素，细菌感染3例，真菌感染1例，经治疗后均痊愈。

3 讨论

3.1 ECMO辅助PCI［12-13］

急危重症冠心病患者日益增多，心功能差（LVEF＜35%）、高龄、复杂严重三支病变、左主干病变、慢性多支冠状动脉闭塞患者屡见不鲜，完全再血管化已被证实可以使患者获益。但PCI手术难度的增加和反复的PCI过程使得此类患者术中风险增高，术中急性恶性事件的出现往往使得手术难以进行或失败。ECMO可以提供稳定的血流动力学，从而避免或降低术中恶性事件的发生率。此外，ECMO可以代替心脏保证全身其他脏器的血供和氧供，可避免因心血管恶性事件的出现而导致其他脏器发生严重并发症。ECMO辅助下的PCI术可以使得术者更加从容地处理冠状动脉，从而更好地实现完全再血管化，最终使患者受益。因此，ECMO辅助下的PCI术更加安全和有效。

3.2 ECMO辅助心原性休克［5-6］

心原性休克是AMI的主要死因之一。虽然大部分心原性休克患者通过早期血运重建、药物及IABP等治疗手段可以恢复，但相当部分心原性休克患者经过常规治疗后病情仍持续加重，逐渐进展为灌注不足的多脏器功能衰竭而死亡。ECMO辅助一方面可以迅速改善循环，利于提高组织灌注和偿还氧债，减轻大剂量血管活性药物的儿茶酚胺效应；另一方面，ECMO可以降低心脏前负荷，提供良好的冠状动脉血供，增加心功能的恢复能力，虽外周ECMO会增加一定的心脏后负荷，但在临床经验中，根据心功能、左心室大小、生命体征和BNP指标综合判断来指导ECMO流量的大小，并未发现因后负荷增加而导致的不良结果，必要时还可以通过加用IABP来降低左心后负荷［14］。本研究中心原性休克组患者在ECMO辅助后血流动力学均能很快稳定，血管活性药物在12 h内均能降至较低水平，氧合效果满意，血乳酸水平下降，全身组织灌注得到改善。

3.3 ECMO并发症管理

ECMO并发症管理是成功与否的关键。伴随ECMO时间的延长，各类并发症的出现难以避免，如何做好监测和评估、预防并发症显得尤为重要。

3.3.1 出血及血栓 ECMO的良好运转需要一定程度的抗凝，而ECMO本身亦会对血小板等成分有不同程度的破坏，故ECMO患者均有一定程度的出血风险。完善而持续的凝血指标评估可以避免大多不必要的出血。APTT＋D-二聚体的监测可以较为全面地评估患者目前抗凝情况。常规的ECMO患者将APTT控制在50～70 s，对于出血风险高或者已合并出血并发症的患者将APTT控制在40～50 s，甚至停用肝素改为无抗凝ECMO。D-二聚体用来判断是否激活凝血产生新生的血栓，D-二聚体的稳定或轻度下降趋势则表示患者体内目前抗凝理想，如D-二聚体持续增高甚至翻倍则考虑患者抗凝不足，需增加抗凝。经皮穿刺置管与切开置管相比，置管部位出血概率明显下降。本研究8例出现置管部位出血，经分析发现6例在出血或渗血前均有APTT的波动，在降低肝素抗凝和局部加压止血后均得到良好控制，未造成影响。1例ECMO运行期间新发脑出血，停用抗凝后脑出血得到有效控制，3 d后复查CT见血肿吸收，未造成全身影响。ECMO期间的任何不必要出血，都会导致血制品使用量的增加，由此引起的危害却无法避免。因此，有效改善凝血功能和预防出血是减少ECMO并发症的重要环节之一［15］。

3.3.2 消化道应激 心原性休克患者存在低血压低灌注时期，往往伴有不同程度的肠道缺血，由此而产生的肠道应激难以避免。在ECMO辅助后，循环得以改善，应逐步减少血管活性药物用量，减弱大剂量血管活性药物对于肠道血管的缩血管效应，恢复肠道血供。对ECMO患者应常规给予较强的质子泵抑制药预防应激性溃疡。ECMO辅助1～2 d后，应根据患者的腹部情况（胃管引流、肠鸣音等）尽快恢复胃肠道进食，以促进胃肠道功能恢复，减少应激和溃疡出血发生［16］。早期可给予流食及易于消化的食物，逐步恢复为正常饮食，可添加胃动力药物适度增加胃排空。如饮食较差可给予短肽肠内营养液增加营养。ECMO患者多预防性使用抗生素，为避免菌群失调，可给予活菌制剂预防菌群失调。本研究有2例发生消化道出血，其中1例经对症处理后好转，1例因下消化道大出血而死亡。良好的胃肠道功能保护是患者持续康复的基石。

3.3.3 容量与流量管理 有效血容量是ECMO运转的前提。本研究在ECMO辅助下的PCI手术中，有2例ECMO运转后血容量不足导致ECMO流量偏低，在快速扩容500～1000 ml后ECMO流量正常。对于行择期PCI手术，血容量不足的患者应适当补充液体以便于ECMO运行后快速血液稀释所导致的一过性血容量不足。建议此类患者常规留置深静脉和有创动脉血压完善监护，入室后通过超声心动图评估下腔静脉变异度。

3.3.4 下肢并发症 下肢缺血一直是外周ECMO不可避免的严重并发症之一。一般做法是常规放置远段分流灌注管来提高下肢灌注，但在撤离ECMO时，股动脉插管与远端灌注管之间的动脉血管内血栓发生概率较高。是否放置远端灌注管的生存率差异无统计学意义［17］。采用术前超声心动图评估股动静脉血管，测量其结构、直径和有无斑块等情况，选择股总动脉为入径，在能保证流量的前提下尽量选择较细的插管，原则上插管直径不超过血管直径80%，不常规放置远端分流灌注管。ECMO运行期间，常规监测插管侧下肢皮温、色泽及花斑情况，并监测下肢肌肉氧饱和度（＞55%），定期复查下肢血管超声心动图评价动脉流速。一旦出现问题立即在床旁超声心动图引导下经皮穿刺置入股浅动脉远端分流灌注管以改善下肢血供［18］。本研究24例患者中仅有1例患者后期置入远端分流灌注管，余23例均无下肢缺血发生。24例患者均在撤离ECMO后24 h复查下肢血管超声心动图，其中3例在插管部位附近发现小血栓，72 h后复查超声心动图均消失，未造成不良后果。2例出现短暂性下肢感觉运动障碍，维持时间1～2 d，出院前均恢复功能良好。

3.3.5 感染 ECMO患者长期卧床，全身管路众多，感染的预防尤为重要。ECMO患者入独立层流病房，注意无菌操作，ECMO期间尽量避免有创操作，注意洗必泰漱口及全身擦浴。患者本身并不合并感染，主要为预防导管相关性感染而预防性使用抗生素，应根据病情需要选用适宜抗生素，而不是级别越高越好。定期留取血痰等培养，根据结果指导抗生素应用。注意胃肠道功能的保护。长期禁食会导致肠道菌群失调易位甚至伪膜性肠炎。本研究中大部分患者为清醒患者，循环稳定，肠鸣音正常的患者应尽早恢复饮食，并给予益生菌调节肠道菌群，保护胃肠道功能，提供营养支持，避免肠道菌群失调的发生，亦有利于机体的恢复［19］。

3.4 ECMO高效团队的建立

ECMO是一项多学科协作的系统工程。无论从设备及耗材的准备、适应证的把握，还是置管、预充均需要花费一定时间，这就需要一支训练有素的快速反应部队。团队中应包括内外科、急救及重症医师，护士，体外循环师等人员，人员间分工明确，相互协作。ECMO的快速建立应根据病种建立相关流程并持续改进，以便更为规范和快速地建立和管理ECMO。ECMO所需用设备、耗材及相关手术器械均应常规准备妥当，一旦ECMO启动，可以在任何条件下迅速完成ECMO的建立。待患者稳定转入CCU后，应展开多学科讨论制定治疗方案和明确注意事项，并根据每日病情调整治疗方案［20］。本研究有1例为暴发性心肌炎合并心搏骤停，给予床旁心肺复苏的同时快速建立ECMO，从心搏骤停至ECMO运行恢复循环时间为38 min。能否快速而高效地建立ECMO是ECMO团队是否成熟的先决条件。

总之，ECMO是急危重症冠心病患者行PCI的重要的保驾护航手段之一，可以使心原性休克患者获益，是提高心原性休克患者生存率的一种有效支持手段。高效的ECMO团队是成功的前提。尽早评估，把握时机是ECMO成功的关键。ECMO精细化、个体化管理，有效避免各类并发症发生是ECMO成功的重要因素。