床旁超声评估左心功能在静脉-动脉体外膜肺氧合撤机前的应用价值

彭伟 陈琨 王生超

体外膜肺氧合（extracorporeal membrane oxygenation,ECMO）在过去20年间得到了广泛应用，现已成为成人及儿童难治性心力衰竭及呼吸衰竭的重要治疗手段，并作为心肺复苏的有效措施在急救中逐步开展。静脉-动脉体外膜肺氧合（veno-arterial ECMO,VA-ECMO）是近年来最为先进且使用较多的机械辅助装置。在过去的几年中，VA-ECMO在成人心力衰竭救治中的使用量大幅增加，仅在德国就增加了约30倍[1]。然而，VA-ECMO上机与撤机都会对左心功能产生极大的影响，能早期识别和监测患者的左心功能及左心室的扩张，做到及时减压，成功撤机是改善患者预后的关键。目前对于VAECMO能否成功撤机并没有最佳的评估标准，因此本研究探讨床旁超声评估左心功能在VA-ECMO撤机前的应用价值，现报道如下。

1 对象和方法

1.1 对象 选取2019年4月至2020年6月在金华市中心医院接受VA-ECMO治疗的患者30例，其中男21例，女9例。接受VA-ECMO治疗标准：（1）根据体外生命支持组织（Extracorporeal Life Support Organization,ELSO）指南，重症急性心力衰竭的患者在最优常规治疗前提下预估死亡风险仍高达50%，考虑使用；（2）预估死亡风险达到80%，有体外循环辅助指征。最优常规治疗包括：充分的容量复苏后仍出现低心输出量和低血压为特征的灌注不足的表现；（3）充分的升压、强心药物应用以及主动脉内球囊反搏术（intra-aortic balloon pump,IABP）支持下仍有休克表现。适量的正性肌力药物及IABP支持辅助下，心脏指数（cardiac index,CI）仍持续低于2 L/（min·m2）考虑使用VA-ECMO。（4）根据成人ECMO循环辅助专家共识，患者处于难以纠正的重症急性心力衰竭状态，且无VA-ECMO辅助禁忌证时建议尽早行 VA-ECMO 辅助。排除标准：（1）年龄＞75 岁；（2）行体外心肺复苏术（external cardiopulmonary resuscitation,ECPR）；（3）患有未矫治的先天性心脏缺陷；（4）有中枢神经系统损害；（5）患有恶性肿瘤；（6）有不可逆的末期器官损害（肺脏、肾脏、肝脏等）；（7）患者术后出现难以控制的出血等。患者根据VA-ECMO撤机试验是否成功，分为撤机试验成功组（A组，22例）、撤机试验失败组（B组，8例），并在撤机试验前，用床旁超声仪（深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司，型号M9）检测患者左心功能的相关参数。本研究经本院医学伦理委员会批准[批件号：（研）2020-伦理审查-291]，患者家属知情同意并签署知情同意书。

1.2 方法

1.2.1 置管 患者由具有丰富经验的重症监护VAECMO团队使用改良的Seldinger技术在床旁、急诊室或介入室进行经皮插管。股动脉插管口径为15～19 F，股静脉插管口径为19～28 F，下肢灌注导管的口径为8 F。套管的选择基于超声检查结果以及患者的身体尺寸和所需的流速。置管成功后将套管连接到VA-ECMO回路，即惠林SCP/SCPC或德国MAQUET Rotaflow。在其他情况下可以考虑入手术室行外科切开置管。在插管期间，按照5～10 U/（kg·h）的剂量持续泵入肝素，监测活化凝血时间，并根据活化凝血时间调整实际肝素剂量，按照临床实际情况，维持活化凝血时间在140～180 s，如有出血，适当缩短活化凝血时间。

1.2.2 呼吸机设置及常规监测 为防止呼吸机相关性肺损伤，需合理设置呼吸机参数。由于VA-ECMO可以提供患者足够的气体交换和氧供，清醒的心源性休克患者可不使用呼吸机。但是对于心脏停搏等需要镇静的患者，仍需要呼吸机进行气道保护。保护性通气策略包括：潮气量为6～8 ml/kg，呼吸频率＜8次/min，呼气末正压通气（positive end expiratory pressure,PEEP）10 mmHg以内，吸入氧浓度＜40%，平台压20～25 cmH2O。常规监测患者的心率、肱动脉收缩压、肱动脉舒张压、平均血压、中心静脉压（central venous pressure,CVP）。

1.2.3 撤机试验 渐降低ECMO辅助流量至1 L/min，氧合器吹入气流量1 L/min，吸入氧浓度21%，维持15 min。如果在此期间平均动脉压降至60 mmHg以下，应恢复全流量，中止试停机，试验失败。

1.2.4 心脏超声评估 包括以下指标：（1）左心室心肌做功指数（Tei指数），于心尖四腔切面上把取样容积放于二尖瓣口以及左心室流出道，测定一个心动周期中二尖瓣口血流A峰终止处至下一个心动周期二尖瓣口血流E峰开始处的时间间隔为a，主动脉瓣口血流开始到终止处的时间间隔为b，左心室Tei指数=（a-b）/b（图1）；（2）主动脉速度-时间积分（velocity time integral,VTI），于心尖五腔切面，将脉冲多普勒取样容积置于左心室流出道，测量血流速度频谱并描记速度曲线下面积，以获得VTI（图2），于吸气末和呼气末分别进行测量，获得最大 VTI（VTImax）、最小 VTI（VTImin），并计算主动脉速度-时间积分呼吸变异率（ΔVTI）=（VTImax-VTImin）/VTImax×100%。（3）于左右心室长轴的切面，测量左心室射血分数（left ventricular ejection fraction,LVEF）及左心室舒张末期内径（left ventricular end diastolic dimension,LVEDD）。

图1 左心室心肌做功指数（Tei指数）测量

图2 主动脉速度-时间积分（VTI）测量

1.3 统计学处理 采用SPSS 22.0统计软件。计量资料以表示，组间比较采用两独立样本t检验。计数资料组间比较采用χ2检验。采用ROC曲线分析超声参数对VA-ECMO撤机试验成功与否的诊断价值，AUC比较采用Z检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组患者一般资料比较 两组患者性别、年龄、BMI、急性生理和慢性健康（acute physiology and chronic health evaluationⅡ,APACHEⅡ）评分等一般资料比较差异均无统计学意义（均P＞0.05），见表1。

表1 两组患者一般资料比较

2.2 两组患者撤机试验前左心功能超声参数比较 A组患者撤机试验前LVEF、ΔVTI大于B组，Tei指数小于B组，差异均有统计学意义（均P＜0.05）。两组患者撤机试验前LVEDD比较差异无统计学意义（P＞0.05），见表2。

表2 两组患者撤机试验前左心功能超声参数比较

2.3 左心功能超声参数预测患者撤机成功与否的ROC曲线分析 将 Tei指数、ΔVTI、LVEF纳入判断 VAECMO撤机试验成功与否的ROC曲线分析中，Tei指数、ΔVTI、LVEF 的 AUC 分别为 0.813、0.943、0.724，其中 Tei指数、ΔVTI均有统计学意义（均 P＜0.05），最佳临界值分别为0.485、18.975%。见图1-3、表3。

表3 左心功能超声参数预测患者撤机成功与否的ROC曲线分析结果

图1 心肌做功指数（Tei指数）判断撤机成功的ROC曲线

图2 主动脉速度-时间积分呼吸变异率（ΔVTI）判断撤机成功的ROC曲线

图3 左心室射血分数（LVEF）判断撤机成功的ROC曲线

3 讨论

VA-ECMO在我国的开展呈现出数量逐年增加的趋势，但总体成功率不高，缺乏规范。其失败的概率约为70%，整个过程中出现较多的并发症。VA-ECMO本身潜在心源性休克的风险，尽管VA-ECMO可以提供大量的组织灌注和氧合，并降低左心室前负荷，但它也通过主动脉逆行血流导致左心室后负荷的直接增加。据推测，后负荷的增加会损害心肌恢复，从而对VA-ECMO的撤离和患者存活率产生负面影响[1]，因此对于VAECMO患者撤机前左心功能的评估很有必要。

左心功能监测主要涉及左心室收缩/舒张功能和大小/结构的评估。VA-ECMO时，随着血液从腔静脉或右心房流出，用热稀释法测量心排出量（cardiac output,CO）的结果是不准确的，而脉搏轮廓分析法可能受血流无脉动性的限制，此时能全面、准确反映心脏结构形态、心腔内容积和压力、心脏自身CO的手段首选超声心动图。超声心动图是临床最常用的心脏监测手段，能提供多个心脏形态学参数及血流动力学参数，其对身体无害，可以在床边多次复查，动态观察心脏功能变化。重症超声能较为全面、客观、有效地评估撤机时机和撤机过程的心肺功能耐受性[2-3]。本研究选取 Tei指数、ΔVTI、LVEF、LVEDD来进行左心室功能评价。

Tei指数是时间间期的比值，用于评价心脏病患者的左心室功能，不受心脏大小、形态、方位、前后负荷、瓣膜反流等因素的影响，测量方法简单，可重复性强，具有很重要的临床应用价值[4]。本研究发现，在应用VA-ECMO治疗后，22例撤机试验成功的A组患者其Tei指数明显低于失败的B组患者，ROC曲线分析结果也支持，Tei指数在判断VA-ECMO撤机成功与否中具有明确的应用价值。以上均提示Tei指数可作为评估VA-ECMO撤机时机的一个可靠指标，与余正春等[5]的研究结果一致。

VA-ECMO时，随着血液从腔静脉或右心房流出，用热稀释法测量CO对VA-ECMO患者的价值有限[6]，而脉搏轮廓分析法可能受血流无脉动性的限制[7-9]。超声监测ΔVTI能够动态反映左心室自身CO的变化[10]。在本研究中A组患者ΔVTI明显高于B组患者，提示左心室能够适应增加的循环容量对于成功撤机有重要的影响，这与刘少中等[11]的研究结果一致。ROC曲线分析结果也支持，ΔVTI在判断VA-ECMO撤机成功与否中具有明确的应用价值，说明应用超声监测ΔVTI对于保证VA-ECMO撤机成功率有一定价值。

LVEF是评价心脏左心室功能的常用参数，在评估ECMO治疗效果时是一个重要的参考指标。有学者将LVEF＞40%作为ECMO停机拔管的其中一个指征[12-15]。在本研究中，A组患者撤机试验前LVEF均达到40%水平（40% ～52%），明显高于 B组患者（39%～47%），其中B组有2例患者由于VA-ECMO期间出现末端肢体缺血并发症，在LVEF未达到40%（39%）时进行试撤机，最终撤机失败。而B组仍有6例患者的LVEF达到了40%（42%～47%）的水平最终也撤机失败，由此可见，不能将LVEF＞40%作为ECMO撤机拔管的唯一标准，而通过本研究证实较高水平LVEF对于VA-ECMO撤机成功有重要的影响。超声直视下动态测量LVEDD可预防和早期发现左心室扩张[11]。但本研究中，两组患者撤机前LVEDD差异不明显，由于VA-ECMO运行时，血液大部分处于辅助系统中，左心室前后径必然减小，且辅助流量不同时，左心室前后径也必然不同，故该参数指导意义有限。

综上所述，超声能够在患者建立ECMO循环后，滴定式管理循环容量、ECMO血流量、心功能和肺部病变，实现了VA-ECMO可视化的精准管理，尤其是在撤机前对左心功能的评估对VA-ECMO成功撤机具有重要的指导意义。