心脏术后急性心功能不全VA-ECMO支持

赵 举

体外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenation,ECMO)主要用于常规治疗无效的呼吸衰竭和(或)循环衰竭重症患者的辅助支持治疗、紧急生命支持和供体器官保护。静脉-动脉体外膜肺氧合(venoarterial extracorporeal membrane oxygenation,VA-ECMO)又称循环ECMO，是指血液从静脉(vein)血管引流经ECMO系统后泵入患者动脉(artery)血管，使得机体部分静脉血绕过了自身肺脏和心脏直接以动脉血的形式灌注到全身，相当于自身与体外两套心肺以并联模式在维持患者的循环呼吸功能，这种有效的血液循环容量转换及时高效地减轻了自身心肺的做功负荷，可用于心脏和肺脏功能均需要辅助的急危重患者。

1 VA-ECMO特点

根据插管部位的不同，VA-ECMO可分为外周型和中央型。外周型指通过外周动静脉血管(股动静脉、颈部动静脉、腋动脉等)建立的VA-ECMO；中央型指经胸部切口暴露心脏，经右心房-升主动脉建立的VA-ECMO。中央型VA-ECMO因辅助流量高、全身氧供均匀而广泛应用于小儿心脏术后心肺功能支持及对氧供有高需求的感染性休克等患者。我国目前ECMO支持治疗主要以VA-ECMO为主，心脏术后心功能不全是心脏直视手术(open heart surgery)后因心肌钝抑、缺血再灌注损伤、心脏损伤、灌注肺等而导致的急性心功能不全，表现为无法脱离体外循环装置(cardiopulmonary bypass,CPB)、术后心源性休克、右心功能不全、严重低氧血症、循环无法维持等。此类患者可通过VA-ECMO辅助帮助术后心脏度过危险期，达到维持有效血流动力学的目的，同时辅助因心功能不全而继发的呼吸功能异常，尤其中央型VA-ECMO在小儿心脏术后辅助心肺功能应用更加普遍[1]。

2 心脏术后心功能不全

随着高龄、术前心功能较差患者CPB手术的增加，术后心衰患者越来越多。据统计，心脏术后患者心功能障碍的发病率为3%～5%，这部分患者大部分通过药物或主动脉内球囊反搏(intra-aortic balloon pump,IABP)可以脱离CPB，还有约1%的患者，在药物或IABP支持下仍不能脱离CPB，需要较长时间的体外机械循环辅助。术后心功能不全行ECMO辅助患者有40%～85%能够顺利脱机，而冠脉搭桥术后行ECMO辅助患者，仅16%～37%院内存活率[1-2]。作为术后心功能不全的机械辅助治疗，VA-ECMO早期应用有以下优点：能够在床边快速预充，方便插管、拔管(心功能恢复)，能够进行双心辅助、心肺共同支持等。所以，对术后心源性休克患者而言，VA-ECMO能为其心功能恢复争取时间，或作为心室辅助装置(ventricular assist device,VAD)或心脏移植的过渡措施，且花费较低。术后心衰ECMO辅助平均持续时间为25～120 h。

3 心脏术后VA-ECMO的建立

3.1适应证 (1)心脏直视手术后出现的一过性心功能不全(或心肌顿抑)或严重的灌注肺，不能脱离CPB者。(2)在ICU内严重依赖缩血管药和正性肌力药，心指数<2 L/(m2·min)持续3 h，酸中毒[剩余碱(base excess,BE)>-5 mmol]持续3 h和少尿[<0.5 ml/(kg·h)]达6 h者。(3)心搏骤停患者，对心肺复苏(cardiopulmonary resuscitation,CPR)有反应但不稳定者或者对CPR无反应达5 min者。(4)平均动脉压<50 mmHg，必须通过体外生命支持系统才能维持生命者。(5)心功能不全患者心脏移植术前呼吸循环衰竭，常规药物无法维持，且知道肯定可以移植，可以行ECMO支持治疗，等待合适供体。(6)心脏移植术后肺高压危象或心肺功能不全。(7)严重出血需要压迫止血而影响循环状态稳定的情况可行ECMO支持。

3.2插管部位 (1)腹股沟置管：体重>20 kg的儿童及成人患者建立VA-ECMO可选择股动静脉置管，心脏术后患者推荐采用切开置管。股静脉插管尖端需到达右心房中部；股动脉插管尽量插深，尖端超越与股静脉的交叉点(右侧置管时)，避免动脉回血端压力过高同时保证氧合血尽量供应重要脏器。切开股动静脉置管后，需要给股浅动脉放入远端灌注管，可选择6～8F动脉插管或动脉穿刺鞘管供应下肢远端肢体，如果有条件建议持续监测远端灌注管血流量，通常根据体重大小维持100～300 ml/min流量即可。(2)中心置管：小儿心脏术后无法脱机或外周血管无法建立VA-ECMO时采用中心置管。胸骨正中切口静脉插管选择满足全流量的引流管通过右心耳的荷包缝合口插入右心房，尖端指向下腔静脉但不要插入下腔静脉，以便获得最大量的静脉引流。升主动脉双层荷包缝合，插入所选整体动脉插管，尖端指向主动脉弓部位，通常插管需要插入血管内1～1.5 cm，切忌插管尖端朝向主动脉瓣膜。(3)颈部置管：新生儿、婴幼儿及无法建立腹股沟置管的小体重患儿可以选择颈部置管。做右侧颈部横切口，打开右颈血管鞘，选择尽可能大的插管以保证足够的静脉回流和动脉流量，动脉远端结扎，近端临时阻断，切开一小口置入动脉插管，插管尖端位于无名动脉和主动脉弓交界处，超声或X线定位后，静脉插管尖端应位于右心房，静脉远端根据情况决定是否结扎[3]。(4)左心引流置管：另外一个关于心脏术后ECMO置管很重要的部分是左心引流减压管的放置，心脏术后患者心功能不全多为左心功能受损，通常需要在建立VA-ECMO时插入左心引流管，中心置管的VA-ECMO通常选择经右上肺静脉置入柔软的静脉引流管，引流的血液汇入ECMO静脉引流端，形成右心房+左心房至升主动脉的ECMO支持[4]。

3.3ECMO辅助流量 最佳ECMO流量应该提供给全身器官足够的灌注和氧供，并且在ECMO回路内不会导致过度血液湍流和过高压力梯度，从而避免系统溶血的发生。不同体重患者VA-ECMO辅助流量见表1。

表1 不同体重患者VA-ECMO辅助流量[5]

4 ECMO辅助期间的管理

4.1抗凝 抗凝目的是平衡ECMO管道内血液流动性和患者的凝血功能。普通肝素(unfractionated heparin,UFH)是ECMO期间最常用的抗凝血药物，并且容易被拮抗逆转。实验室的抗凝监测在不同的医院间差异很大，许多ECMO中心是常规监测活化的全血凝固时间(activated coagulation time,ACT)，但它并不完全准确体现肝素的抗凝效果。ACT与抗Ⅹa监测相结合的多模式抗凝监测是目前最受推荐的ECMO抗凝监测方案之一。血栓弹力图(thrombelastogram,TEG)可以评估血栓强度和纤维蛋白溶解状态，可能对出血或过度凝血的困难病例有帮助。应该监测抗凝血酶Ⅲ(antithrombin Ⅲ,ATⅢ)水平，对肝素抵抗的病例应该高度怀疑ATⅢ缺陷。ATⅢ水平下降时，补充可能可以优化肝素活性，但增加患者出血的风险。在ECMO运行期间，必须个体化、定期监测凝血功能。对于接受体外生命支持的患儿，已经有研究者开始使用直接凝血酶抑制剂如阿加曲班和比伐卢定抗凝。

4.2机械通气 达到充分的ECMO辅助后，就可以实施保护性肺通气。通常根据肺部继发病变的情况推荐使用压力控制通气，维持较低峰压(<27 cmH2O)，高呼气末正压(positive end-expiratory pressure,PEEP;5～10 cmH2O)和低吸入氧浓度(inspired oxygen fraction,FiO2;<50%)，有些ECMO中心趋向更低呼吸机参数设置。目前更倾向以平均气道压力和驱动压力为管理目标，而不是以吸气峰压为目标。对于儿童患者并无公认的理想PEEP，超声心动图评估可以帮助设置PEEP，避免出现右心功能障碍和静脉回流减少。设置PEEP时，严密的血流动力学监测是必不可少的，有助于评估机械通气对右心功能的影响，并预测低氧输送对血流动力学的影响。ECMO支持过程中，需仔细、反复评估患者自身肺脏的改善情况、肺顺应性及肺阻力变化、一定驱动压下患者潮气量的变化和超声检查评估肺容量及肺水肿情况。密切监测患者肺功能的改善情况，有助于及时减少镇静和鼓励自主呼吸。随着镇静减少，控制通气尽早切换为辅助通气模式，这有助于促进肌肉和肺的恢复，缩短ECMO支持时间。ECMO与神经调节呼吸通气(neurally adjusted ventilatory assist,NAVA)的联合应用可提高患者与呼吸机的同步性，减少呼吸肌做功。拔除气管插管的清醒ECMO，可以避免长时间镇静和正压通气的并发症。但该操作需要一个专业的经验丰富的团队，具有成熟的预案和足够的无创通气方法的专业知识。如果拔管导致肺完全塌陷，患者可能会出现肺血管阻力增加，继而导致右心室功能障碍。

4.3液体管理和营养 心功能不全患者在ECMO支持前和ECMO支持期间，经常由于液体复苏出现明显的液体超负符。液体超负荷可能加重潜在肺损伤。VA-ECMO支持患者经常需要给予利尿剂、肾替代治疗使患者受益。尽管在ECMO期间是否常规接受持续肾脏替代治疗(continuous renal replacement therapy,CRRT)并没有取得共识，但在ECMO支持的患者中，CRRT技术可以加快液体去除，支持功能不全的肾脏，并允许足够的热量摄入。只要条件允许，CRRT应通过ECMO环路中进行，应避免额外插入大口径导管。小儿腹膜透析效果确切，可作为CRRT的首选。ECMO辅助期间需要适当的营养，以获得足够能量保障恢复。通过胃管进行肠内喂养已被证明是安全有效的。拔除气管插管实施清醒ECMO的患者很容易进行经口喂养。每日应设定热量目标，同时必须考虑重症疾病的能量消耗。

4.4护理与感染 护士应定期评估所有插管部位，包括敷料的类型和完整性、引流或出血、导管位置、稳定性和安全性。此外注意插管周围的皮肤有无出现发红、肿胀和破裂。清洗插管和切口部位最好使用专用拭子或擦片，临床上ECMO插管敷料类型很多，但通常是干敷料。可以使用简单的纱布或纱布垫，带有敷料的透明薄膜覆盖伤口形成屏障，可以抑制细菌的生长。胶带可以用来固定敷料，许多患者对胶带也很敏感，使用胶带时必须考虑到。医院内感染对ECMO支持患者会产生严重后果。然而，并无证据显示常规预防性使用抗菌药物可以降低感染的风险。此外，没有证据支持对ECMO支持患者需要常规进行表面或血培养监测，但需要高度警惕脓毒症的发生，及时治疗是关键。开始ECMO支持早期，白细胞和血小板的下降通常与白细胞和血小板在氧合器和管道黏附有关。对于需要抗感染治疗的患者，抗菌药物的使用因ECMO支持会影响抗菌药物动力学，需要调整给药剂量和给药间隔。

4.5特殊并发症的处理 (1)左心减压：对于左心功能极差的患者行VA-ECMO治疗时会出现左心室因心肌收缩力差、心肌收缩不协调、后负荷过重等因素无法向主动脉射血，继发左心房压力过高并进一步加重肺水肿发生，而且会因心腔内血流淤滞增加心内血栓形成的风险。因此对于此类心功能极差行VA-ECMO支持的患者有必要行主动左心减压，即通过特殊途径插管增加左心系统引流，引流的血液可以经ECMO静脉管道参与辅助循环。通常可选的途径和方法包括经房间隔开窗左房引流、左心房直接插管引流、肺动脉插管引流及左室心尖置管引流，也有文献报道经主动脉瓣逆行向左心室置管引流或结合Impella轴流泵减轻左心室负荷的方法[6]。中心置管的小儿心脏术后VA-ECMO通常直接通过右上肺静脉置入左心房插管建立左心减压，目前在许多ECMO中心成为常规。(2)上半身缺氧：外周型VA-ECMO患者因自身心脏泵血与ECMO辅助泵血的分布存在差异，尤其在股静脉-股动脉的外周型VA-ECMO时如果患者合并自身肺脏功能不全将导致自身心脏泵出的血液氧含量偏低，在临床中表现为此类患者的上下半身氧供不匹配的现象，称之为VA-ECMO的Harliquin现象，又叫南北综合征、BlueHead综合征。尽管研究及文献报道针对此现象的处理方法较多，但仍然以将VA-ECMO转为VAV-ECMO最为有效并最常见，具体操作是将ECMO氧合血分流一部分到患者颈内静脉，直接提升右心到肺循环静脉血的氧含量，从而形成外周VA与VV的联合，称之为VAV-ECMO或VVA-ECMO或杂交ECMO[7]。(3)出血与血制品输注：需要干预的出血和血栓形成是ECMO治疗中最常见的并发症，心脏术后患者ECMO期间出血并发症尤为突出。ECMO支持下患者在出血、溶血和频繁采血化验之后，通常需要大量输注血制品。红细胞输注用于增加氧含量，从而提高氧输送。VA-ECMO患者理想的血红蛋白水平仍有争议，大多数ECMO中心维持80～120 g/L血红蛋白水平。新鲜冰冻血浆(fresh frozen plasma,FFP)可用于维持纤维蛋白原水平，或纠正大量输血红细胞后的凝血障碍。在ECMO回路和患者体内，血小板被用来弥补由于血栓形成而造成的损失。抗凝血酶和凝血因子的补充，应根据实验室凝血结果进行。

5 试停机与拔管

VA-ECMO撤离需要在综合评估心肺功能恢复后进行。在超声确定有充分的心室充盈和射血时，逐步增加呼吸机和正性肌力药物的支持，同时逐渐减低ECMO流量。复查血气、乳酸水平，以确定有充分的气体交换和氧气供应。随着心功能改善，ECMO逐步撤离，更多的血进入肺循环从而实现自身心肺循环。在终止ECMO后1～3 h病情稳定，可拔除ECMO动静脉插管及管道。拔管后，快速建立ECMO动静脉管路的自身循环，维持数小时或1 d以备该患者再次安装ECMO。ECMO插管部位的血管破口需要在直视下完全修复，恢复本来血液循环，并检查所属血管的远端血运情况。关于ECMO的停机指征尚无统一标准[8-9]，普遍认同的停机指征为：(1)循环恢复：当ECMO循环流量仅占患者血流量的10%～20%时，平均动脉压>60 mmHg、射血分数>35%、脉压差超过30 mmHg、中心静脉压<8 mmHg、左心房压力<10 mmHg、静脉血氧饱和度>70%、酸中毒改善等综合指标满意。(2)呼吸恢复：患者床旁胸部X线片示肺部病变减轻，尝试逐步降低ECMO循环流量，1～2 h后行血气分析示血气指标达到预期。(3)被动放弃：综合判定循环呼吸功能无法恢复、中枢神经系统不可逆改变可考虑其他辅助支持方法而终止。(4)家属要求停止辅助而撤机。

6 VA-ECMO与心脏移植

心脏移植是终末期心衰的有效治疗方法，但由于供体缺乏，约1/3的患者在供体等待期死亡，机械循环辅助装置可有效地解决这一难题。目前，机械循环支持技术已成为心脏移植供体等待期间的有效支持手段，其中ECMO技术因其操作简便、费用较低、能同时进行心肺支持在临床得到广泛应用[10]。ECMO最明显的优点是安全、简便、有效，可以迅速建立，需要的话甚至可以在ICU插管建立ECMO。在紧急情况下，ECMO可以在15～20 min内建立有效循环支持。心脏移植术后因供心保护、排异反应、受体肺血管阻力过高及自身肺气体交换功能不良等问题需要VA-ECMO行心肺功能支持度过移植早期的循环功能不良。根据中国心脏移植网络注册系统公布的数据，2010～2012年全国共进行心脏移植手术438例，术后应用ECMO有43例(占9.8%)，其中成功脱机并出院存活28例(占65.1%)，ECMO的应用约减少了10%的心脏移植术后围术期死亡率。阜外医院报道一组心脏移植181例，其中16例患者在心脏移植术后使用ECMO进行循环支持治疗，结果脱机14例，存活出院13例。目前VA-ECMO已作为我国心脏移植术后早期循环支持的首选治疗措施[11]。

7 VA-ECMO与VAD

二者均属于机械性循环辅助装置，ECMO既能驱动血液又具有气体交换功能，VAD仅有血泵驱动血液流动，因此在应用方面具有鲜明的适应证特点。通常心脏功能不全(无论左心还是右心)首先考虑心泵功能异常需要辅助，可以首选VAD；如果同时发生心肺功能不全或左心功能不全继发肺功能不全则需要ECMO辅助支持。有些安装VAD的患者因各种原因可能继发肺脏功能受损，当自身肺不能满足机体氧供及二氧化碳排除需求时也需要改为ECMO辅助。Impella轴流泵是一种经皮置入的心室辅助装置，可以在心导管介入中心实施，目前在急性心功能不全中应用较多[6]，但对于严重心源性休克这种经皮的左心室辅助装置(left ventricular assist device,LVAD)并不能使患者状态好转，有时需要更改为心肺联合支持即VA-ECMO辅助。

8 ECMO在我国心脏辅助中的作用及展望

ECMO是针对多种适应证的一种短期循环支持手段，因其快速安装、经皮穿刺建立、全面支持(左心室、右心室、双心室、呼吸及循环)的优势，越来越受到临床危重症治疗的青睐。通过ECMO有效的呼吸循环支持为患者提供可靠的生命保障，为治疗原发病提供充足的时间等待病变的逆转及心肺功能的恢复。心脏术后患者需要VA-ECMO辅助支持因我国心血管病患者的巨大潜在数量及许多延误治疗导致的疾病危重情况将越来越受到大家的重视，相信伴随技术的发展、人才的储备，我国ECMO在多学科的共同协作下将越来越成熟，ECMO治疗将为更多的患者带来福音。