左心室功能参数监测经静脉-动脉体外膜肺氧合辅助患者心功能

易仁凤，郭 娟，周 青，宋宏宁，周燕翔，姚 雪，郭瑞强

(武汉大学人民医院超声科，湖北 武汉 430060)

作为采用体外循环技术进行生命支持的有效循环辅助手段，静脉-动脉体外膜肺氧合(venous-arterial extracorporeal membrane oxygenation， V-A ECMO)同时具有呼吸支持功能，能快速改善失代偿期心功能不全、呼吸衰竭患者低氧血症和循环状态[1]，可用于多种原因所致心力衰竭，包括严重难治性心源性休克、心搏骤停、难治性室性心律失常及心脏移植前过度治疗及术后心排血量较低[2]。V-A ECMO辅助期间，血液直接从右心房排出，心脏前负荷降低，通过向主动脉中稳定注入含氧血液而增加心脏平均后负荷，所致血流动力学变化具有重要生理意义[3]。本研究采用超声心动图观察V-A ECMO支持期间左心室功能参数变化，评价其指导临床脱机的价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象 回顾性分析2018年6月—2019年8月18例于武汉大学人民医院接受V-A ECMO辅助治疗患者，男11例，女7例，年龄28～70岁，平均(51.9±16.9)岁；其中6例暴发性心肌炎，5例急性心肌梗死后心源性休克，7例瓣膜置换术后低心排血量综合征。纳入标准：①年龄>18岁；②窦性心律；③ECMO插管方式为外周血管通路。排除标准：①因右心衰竭而接受ECMO支持；②ECMO持续时间<24 h；③超声显示声窗不佳。根据成功脱机与否分为成功组12例、失败组6例。

1.2 仪器与方法 采用MAQUET ECMO管路，以肝素涂抹，选择V-A ECMO模式，于右侧股动脉、股静脉穿刺置管，使引流管位于下腔静脉与右心房交界处，回流管安置于降主动脉股动脉发出端。记录其他辅助设备使用情况、ECMO持续时间和结局。ECMO电路切除48 h无死亡为脱机成功。

采用GE Vivid-q彩色多普勒超声诊断仪，M5S探头，探头频率1.7～3.3 MHz，采集帧频50～70帧/秒，由1名具有3年以上工作经验的心脏超声科医师于ECMO支持第1天、脱机前1天及脱机即刻获取图像并上传至EchoPAC工作站，采用改良双平面Simpson法测量左心室舒张末期容积(left ventricular end diastolic volume， LVEDV)、左心室收缩末期容积(left ventricular end systolic volume， LVESV)和左心室射血分数(left ventricular ejection fraction， LVEF)；以脉冲多普勒获取左心室流出道频谱，测量速度-时间积分(velocity-time integral， VTI)、主动脉瓣口前向血流频谱，并测量主动脉最大前向血流速度(maximum velocity of aortic valve， AV-Vmax)、二尖瓣口舒张早期峰值血流速度(E)；以组织多普勒频谱获取舒张早期二尖瓣环间隔壁位点运动速度(e')，计算E/e'，收缩期二尖瓣环侧壁位点运动速度(tissue Doppler imaging mitral latera annular systolic velocity， TDI lat s')；分别记录5个连续心动周期的心尖四腔、二腔及三腔心长轴观二维图像。于3个心尖切面手动标定左心室心内膜边界，利用二维斑点追踪成像(two dimensional speckle tracking imaging， 2D-STI)追踪组织中各点在整个心动周期的运动轨迹，形成ROI，对显示不佳节段进行手动微调。系统自动生成各节段峰值纵向应变、应变率及相应曲线。左心室整体纵向应变(left ventricular global longitudinal strain， LVGLS)及应变率(left ventricular global longitudinal strain rate， LVGLSR)为左心室17个节段的均值。对上述参数均在不同心动周期测量2次，取平均值。

1.3 统计学分析 采用SPSS 21.0统计分析软件。计数资料以频数和百分率表示，以Fisher精确概率法比较组间差异；符合正态分布的计量资料以±s表示。以独立样本t检验比较2组临床资料、ECMO流量及超声参数，以配对样本t检验比较组中各时间点ECMO流量及超声参数。绘制脱机前1天TDI lat s'、VTI、LVEF、AV-Vmax及LVGLS预测成功脱机的受试者工作特征(receiver operating characteristic， ROC)曲线，计算曲线下面积(area under the curve， AUC)，判断各参数预测效能。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

12例成功脱机，其中1例脱机2天后再发室性心律失常，死于心搏骤停，1例脱机4天后死于神经系统并发症；6例因无法撤离ECMO而放弃治疗。总脱机成功率为66.67%(12/18)，30天存活率55.56%(10/18)。2组年龄、原发病、主动脉内球囊反搏泵(intra aortic balloon pump， IABP)使用率及ECMO辅助时间差异均无统计学意义(P均>0.05)。成功组连续性肾脏替代治疗(continuous renal replacement therapy， CRRT)需求率低于失败组(P<0.05)，见表1。

2.1 各时间点ECMO流量及超声参数 ECMO支持第1天，各参数组间差异均无统计学差异(P均>0.05)；脱机前1天，成功组LVEF、TDI lat s'、AV-Vmax、VTI、LVGLS及LVGLSR均高于失败组(P均<0.05)，ECMO流量低于失败组(P<0.05)。

成功组脱机前1天LVEF、TDI lat s'、AV-Vmax、VTI、LVGLS及LVGLSR均高于、ECMO流量低于ECMO支持第1天(P均<0.05)；脱机即刻LVEDV、LVEF、TDI lat s'、AV-Vmax、VTI、LVGLS及LVGLSR均高于ECMO支持第1天(P均<0.05)；LVEF、TDI lat s'、VTI及LVGLS较脱机前1天进一步增加(P均<0.05)。失败组脱机前1天ECMO流量及各超声参数与ECMO支持第1天比较差异均无统计学意义(P均>0.05)。见表2。

2.2 脱机前1天左心室功能参数预测成功脱机的ROC曲线分析 LVEF、TDI lat s'、AV-Vmax、VTI和LVGLS预测脱机成功的AUC分别为0.926、0.917、0.861、0.944和0.981；截值分别为34.50%、9.40 cm、5.50 cm/s、-6.75%和85.00 cm/s时，敏感度分别为88.90%、88.90%、77.80%、100%和88.90%，特异度分别为83.30%、83.30%、83.30%、83.30%和100%，见图1。

表1 V-A ECMO辅助治疗患者临床资料

表2 V-A ECMO辅助患者各时间点ECMO流量及超声参数

图1 左心室功能参数预测脱机成功的ROC曲线

2.3 成功组各时间点左心室纵向应变曲线 ECMO支持第1天，左心室纵向应变曲线一致性较差，且各节段应变值均较低，部分波形反向，达峰时间较离散；经ECMO辅助支持，脱机前1天曲线一致性均较前改善，达峰时间较集中，且各节段应变值均提高；脱机后曲线一致性较高，达峰时间集中，各节段应变值较脱机前进一步提高，见图2。

3 讨论

超声心动图可通过评估心脏形态和心功能而监测V-A ECMO支持期间心功能变化并指导脱机[3]。ECMO辅助期间，超声心动图连续监测可早期发现心功能恢复迹象，为临床选择ECMO支持流量提供参考，并指导脱机。适当选择脱机时机并使患者顺利脱离ECMO辅助是提高救治率的关键[4]。本研究成功组在ECMO支持过程中左心室收缩功能参数均显著提高(P均<0.05)，而失败组无明显变化(P均>0.05)，提示成功组具有更好的左心室收缩功能储备；成功组脱机前ECMO流量较低，反映其对急性辅助设备的需求减少；组间反映左心室舒张功能充盈压力(E、E/e')的参数均差异无统计学意义(P均>0.05)，提示2组前负荷相近，该参数不能用于预测脱机结果，与既往研究相符[5-6]，提示ECMO辅助循环支持可为机体提供血氧灌注，即使心肺功能不佳，也无须通过增加左心室充盈压或增大容积提高LVEF。因此，ECMO支持下左心室收缩功能参数评价心功能恢复和预测成功脱机优于舒张功能相关参数。

图2 患者女，33岁，暴发性心肌炎 ECMO支持第1天(A)、脱机前1天(B)及脱机即刻(C)左心室纵向应变曲线

脱机前1天左心室收缩功能参数ROC曲线显示LVGLS、VTI、LVEF、TDI lat s'及AV-Vmax均具较高诊断效能，以LVGLS、VTI、LVEF、TDI lat s'为佳。DOUFLÉ等[7-8]发现，脱机过程中，ECMO流量逐步减低至最小时，超声心动图指标LVEF>35%、左心室流出道VTI>10 cm、TDI lat s'>6 cm/s以及无左心室扩张和心脏压塞支持ECMO停机。本研究预测成功脱机左心室收缩功能参数截断值均低于既往研究，可能原因如下：①以脱机前1天数据进行预测，此时ECMO流量尚未完全降至最低，右心房前负荷低于流量最低时，而左心室后负荷相对较高，使左心室收缩功能相对减低，负荷变化符合ECMO设备和预估影响；②目前尚无标准脱机指南，各中心脱机标准不尽相同，无法准确定义超声脱机参数[9]。

重症患者病理生理状况复杂，需要采用更准确地非侵入性方法定量分析心功能[10]。2D-STI技术已成为评价心肌功能的有效方法[11]。本研究显示LVGLS预测成功脱机的AUC为0.981，截断值为-6.75%，提示斑点追踪技术可准确定量分析ECMO支持患者心肌组织运动情况，诊断效能较高。

本研究的局限性：①样本量较小；②未采集ECMO支持前超声资料；③脱机由主管医生决定，具有主观性和选择偏倚。

综上，超声心动图实时监测接受ECMO支持患者，并以左心室收缩功能参数评价其左心室收缩功能变化，可为监测心功能和选择脱机时机提供重要参考。