ECMO 在心力衰竭治疗中的应用

陈欣怡 黄曼

虽然目前针对心力衰竭（下称心衰）的药物治疗技术得到了很大的发展，但是心衰患者死亡率仍然很高，约50%的心衰患者在5 年内死亡，90%的心衰患者在10 年内死亡[1]。近年来，体外膜肺氧合技术（extracorporeal membrane oxygenation，ECMO）快速发展，越来越多地应用于心衰的治疗。目前已经成为难治性心源性休克的重要救治手段，以及心肺复苏的重要救治方法，并在越来越多的急救中开展[2-3]。本文主要阐述ECMO 在心衰治疗中的应用。

1 心衰和ECMO 使用的现状

心衰是指由心脏结构或功能异常，导致心内压力增高以及射血减少，所引起的一系列症状和体征，包括气喘、疲劳、肺水肿、周围组织水肿等。心衰按照病程可分为急性心衰和慢性心衰[4]。截至2016年，全世界约有2 600 万人患有心衰，有30 万人死于心衰[1]。在我国，心衰的患病率高达0.9%（男性0.7%，女性1.0%），发病率0.7‰～0.9‰，现有心衰患者450 万，每年新发心衰患者约50 万例[5]。心衰患者预后不佳，对于老年心衰患者来说，1 年内死亡率高达37%[1]。

即使目前新的治疗心衰药物不断出现，但并没有针对心衰治疗的特效药物。心脏移植一直是晚期心衰患者提高生活质量的重要手段。但是截至2018年6 月，仅有131 000 例成人心脏移植接受者[1]。因此对于大多数晚期的心衰患者来说，机械循环辅助已成为常见治疗选择，成为帮助心衰患者度过危险时期的一种重要手段。

目前用于循环辅助支持的装置主要包括动静脉体外膜肺氧合（venous-arterial extracorporeal membrane oxygenation，VA-ECMO）、主动脉内球囊反搏（intra aortic balloon pump，IABP）、Tandem Heart、Impella 这4 种装置[2]。最近的研究表明，在心源性休克患者中，使用IABP 与使用药物相比，IABP 未能改善心源性休克患者的生存率和预后[6]。使用ECMO治疗时，心脏停搏患者存活率更高、神经并发症更少[7]。此外，在心源性休克患者中，使用ECMO 患者比使用IABP 的患者有更高的生存率。而使用IABP与使Impella2.5 或Tandem Heart 的患者之间相比生存率无明显差异[8]。联合使用IABP 与ECMO 能够降低急性心肌梗死心源性休克患者的死亡率[6]。

在VA-ECMO 支持期间，右心房的血液大部分经过导管被引流入ECMO 中，充入氧气，加热并泵送回到动脉循环，使左心室前负荷降低，心输出量下降[9]。同时ECMO 替代了70%～80%的心脏射血量，这可能会导致左心室扩张与肺水肿的发生（不经治疗可能会导致永久性的损害）[10-11]。由于VA-ECMO 能够提供强大的血流输出功能，短期可以完全接管衰竭的心脏功能[2]，短期逆转心源性休克所带来的血流改变，为治疗和心脏恢复争取时间。而如果心脏在ECMO 支持的时间内未完全恢复，ECMO 也可以帮助患者过渡到器官移植或者是过渡到置入长期的循环辅助装置[8]。VA-ECMO 已成为一种治疗晚期心衰、心源性休克的重要手段，提高终末期心衰患者的生存率[1]。

2 ECMO 使用的适应证与禁忌证

ECMO 的使用越来越广泛，关于VA-ECMO 的常见适应证是：（1）心脏停搏，（2）心源性休克，（3）难治性室性心动过速，（4）左心室辅助装置（left ventricular assist device，LVAD）支持期间出现右心衰竭，（5）撤离心肺旁路失败。临床中VA-ECMO 常应用在心脏停搏、心源性休克、急性心肌梗死、难治性心律失常、急性心肌炎、缺血或非缺血性心肌病、大面积肺栓塞导致的急性右心衰竭、由肺部疾病导致的进展性右心衰竭、脓毒性心肌病等[2]。

ECMO 的禁忌证包括严重难以逆转的器官衰竭（例如严重缺氧性脑损伤或转移性癌症）；如果不考虑移植或长期LVAD 难以逆转的心衰[2-3]。

2.1 心脏停搏 在心脏停搏的患者中，ECMO 快速的启动能够迅速帮助患者恢复循环状态。体外心肺复苏（extracorporeal cardiopulmonary resuscitation，ECPR）是指对使用常规心肺复苏手段无法恢复自主循环的患者（通常常规心肺复苏开展10～15 min并且无法恢复循环），开展ECMO 进行呼吸循环的支持[3]。目前并没有关于ECPR 与常规心肺复苏的患者生存率比较的大型随机对照研究。一些观察性的研究表明使用ECPR 治疗心脏停搏的患者短期和长期的生存率高于使用传统心肺复苏手段救治，使用ECMO救治的心脏停搏患者有更高的生存率以及更少的神经系统并发症[7，12]。根据ELSO 公布的数据，行ECPR 患者出院的生存率为29%[13]。ECMO 救治的快速开展，使受损的呼吸循环功能得到支持，维持了组织的灌注，为原发病的治疗争取了宝贵的时间。开始ECPR 救治的快慢往往与神经并发症相关[3]。因此需要一个经验丰富的团队来开展ECPR 的救治，对于符合纳入标准的患者应及早开展ERCP 的救治。

2.2 心源性休克 对于心源性休克的患者，VA-ECMO的使用指征通常包括：心脏指数＜2.0 L·min-1·m-2与收缩压＜90 mmHg，肺毛细血管楔压≥24 mmHg，在有或无IABP 的支持下，依赖于至少2 种升压药物或血管活性药物。且仅使用药物很难挽救的心源性休克，导致心源性休克的原因通常是可逆的[14]。

严重的心源性休克患者需要及时干预，以扭转组织灌注不足、器官损伤等发生，通常情况下，LVAD 和药物治疗并不能及时扭转这种局面，而ECMO 快速启动能够迅速帮助患者恢复呼吸和循环。近年来，IABP 在心源性休克患者的治疗中逐渐减少，VA-ECMO 与LVAD 的使用逐渐增加。心源性休克中有70%的患者是由心肌梗死导致的[15]。近年来，心肌梗死导致的心源性休克中患者的死亡率有所下降，而非心肌梗死导致的心源性休克患者的死亡率并无差别[16]。最近提出了对急性心肌梗死导致的心源性休克患者进行分类，不同的患者选择不同的治疗方案[15]。但是目前非心肌梗死导致的心源性休克死亡率仍然很高。

不同病因导致的心源性休克可能有所不同，包括心肌梗死、严重的心肌炎、缺血或非缺血性心肌病等，心源性休克患者大多表现为左心收缩功能明显下降，左心室舒张末期压力增加。在使用VA-ECMO 后，虽然ECMO 强大的循环支持维持了全身的血液循环，但同时也导致左心室后负荷增加，肺循环压力增大，肺部充血，加重肺部损伤。VA-ECMO 导致左心室的舒张末期压力增大，过高的舒张末期压力会导致心肌供血不足，同时加重了心脏和肺的损伤。因此，需要合适的监测手段来发现潜在的心肌舒张末期的压力升高。目前可以通过多种方式来减少肺部充血，包括放置IABP 减少后负荷、使用利尿剂、血液透析以及降低ECMO 流速等手段[2]。最近的研究显示，VA-ECMO 与ECMO 联合IABP 治疗相比，ECMO 联合IABP 治疗使患者30 d 生存率提高了33%[16]。同时，在急性冠脉综合征导致心源性休克的患者中使用ECMO，患者的生存率提高[17]。

2.3 难治性心律失常 在药物难以控制或终止的难治性心律失常患者中，使用VA-ECMO 是一个很好的选择。许多研究表明，ECMO 有助于帮助难治性心律失常患者提高生存率。在置入VA-ECMO 的26例难治性心律失常患者中，13 例（50%）死于多器官衰竭，其余13 例患者（50%）撤除ECMO 并出院[18]。在对121 例室性心动过速需进行消融手术的患者中，与使用IABP 患者相比，IABP 组的患者表现出更频繁地服用血管紧张素转化酶抑制剂（58%比37%），以及更频繁的缺血性心肌病的发生。消融手术后，相较于使用ECMO 的患者，IABP 组患者需要更长的机械通气时间以及更长的ICU 住院时间[19]。

2.4 大面积肺栓塞 在大面积肺栓塞发生时，肺血管阻力增大，右心室不能有效收缩来对抗这种增大的肺循环压力，右心室压力增大而最终导致右心衰竭。这时使用ECMO 并不能直接挽救右心衰竭，而是通过对右心提供间接的支持，减少右心室压力，使冠状动脉获得足够的氧气[20]。同时使用ECMO 可以降低心室内压力，改善血流动力学及患者的氧合状态。在患者发生右心衰竭并且不伴有左心衰竭的情况下，VV-ECMO 是合适的体外循环方式，VV-ECMO 能迅速改善氧合状态，提高心脏指数，降低中心静脉压。对于右心衰竭伴有心肌损伤或是右心力衰竭伴左心衰竭的患者中，VA-ECMO 能够提供循环支持，是首选的机械支持手段。17 例高风险肺栓塞患者中，使用VA-ECMO 患者中有15 例（82%）提示心脏停搏，90 d 存活率为47%[21]。其他研究也报道了相似的结果，在大范围肺栓塞患者中，ECMO 支持的中位数持续时间为5.1 d，住院和90 d存活率达95%[22]。

2.5 桥接器官移植 在心功能难以恢复的心衰患者中，ECMO 也可以为器官移植争取时间。在一项涉及多个中心的研究中，进行心脏移植手术的患者接受了LVAD 的置入，其5 年存活率为42.9%[23]。但是由于移植器官的短缺，以及心脏移植患者的存活率很低，ECMO 在心脏移植中的实用性还存在争议。在最近的研究中，对合适心脏移植的患者进行了分类，新的分类中心脏移植患者的生存率高于旧的分类中的患者[24]。

3 ECMO 的启动、维持和撤机

在患者中植入ECMO 一般需要经历以下过程，包括ECMO 的启动、置管、ECMO 管理、ECMO的撤离。

一般而言，ECMO 的启动和维持需要团队的评估。包括对患者病情预后、患者生存率的评估。而在一些紧急情况下，ECMO 的选择更加明确。如在难治性心律失常或者室性心脏停搏的患者中使用EC MO，因为没有循环的支持将100%导致患者的死亡[25]。ECMO 的置管通常可以在手术室、导管室或者床边进行，置管过程中，常使用超声定位的方法，以免损伤临近的组织和血管，因为ECMO 患者往往需要抗凝治疗，所以置管的损伤很有可能导致出血、水肿。

大多数使用ECMO 的患者都有不同程度的内环境紊乱。因此，在最初的几个小时内需要频繁进行血气分析，监测患者的生理状态，及时发现电解质紊乱或是代谢异常。由于患者病情危重，患者的病情评估主要在床边进行，包括床边超声和床边X线胸片等检查。在神经系统损伤或者精神状态异常的患者中，对镇静和镇痛药物的使用应进行评估和选择。精神异常的患者，脑电图也可以在床边开展。当患者进入一个相对稳定的状态后，则应积极地制定相应的治疗计划，以减少ECMO 支持的时间，帮助患者早期恢复，选择合适的治疗方案[25]。

VA-ECM 的撤离标准包括：（1）心脏功能恢复良好，ECMO 流量减至原流量的1/3 或低于1.5 L/min 时，较少的血管活性药物能够维持满意的循环；（2）心脏功能评估：超声心动图动态评估左心室收缩性功能，主动脉速度-时间积分＞10，左心室射血分数＞30%，右心功能评估良好，心室壁运动协调[26]。ECMO 撤离的过程中，ECMO 的血液流量会减少，常见的并发症包括全身血管舒张、左心室功能障碍、流出道梗阻、右心室功能障碍等，此时需要重点关注患者的生命体征。同时需要使用合适剂量的抗凝剂，保证在流量较低时不会发生凝血。超声心动图和经食管超声在此时能够帮助及时发现血栓，特别是在心肌炎或败血症导致心脏舒缩功能减退的患者以及发生心脏停搏的患者中[27]。

4 ECMO 治疗过程中的并发症

在使用VA-ECMO 的患者中常会发生多种并发症，并发症的出现可能导致患者病情加重，甚至威胁生命。VA-ECMO 的并发症主要包括局部出血、左心室后负荷增加引起的肺水肿、感染、肢体缺血、缺血或出血性卒中[28]。

4.1 肢体缺血 肢体缺血的典型症状包括苍白、无脉和坏死。以往的研究表明，肢体缺血发生在16.9%的VA-ECMO 支持的患者中。肢体缺血导致骨筋膜室压力增大，10.3%的患者需要行筋膜切开减压，4.7%的患者需要截肢[2]。目前，使用末端灌注导管（distal perfusion catheter，DPC）可能会减少这种并发症的发生。在55 例使用DPC 的患者中，无一例发生肢体缺血，而在36 例未使用DPC 的患者中，12 例患者发生了动脉相关的远端肢体缺血[2]。有关DPC的Meta 分析也表明，DPC 的使用使肢体缺血的风险降低了至少15.7%[29]。

急性肠系膜动脉缺血是危重患者的常见并发症，一项研究表明，肠系膜动脉缺血发生在9%的VA-ECMO 患者中，发生的中位时间是置入ECMO后的第4 天，即使有部分患者接受了手术治疗，但是在研究中所有发生肠系膜动脉缺血的患者均死亡[31]。

4.2 出血与缺血性卒中 缺血和出血性卒中发生在大约4%的VA-ECMO 患者中。其中，缺血性卒中在心肺复苏患者中最为常见，7%成功复苏的患者发生缺血性卒中[30]。VA-ECMO 中发生缺血性卒中的患者4 例中存活1 例，VA-ECMO 中发生脑出血的10 例患者中存活1 例[2]，因此，ICU 医生需要特别关注ECMO 患者的神志、意识改变。

4.3 感染 VA-ECMO 的常见并发症是菌血症和败血症，由于ECMO 运行时间较长，感染率较高。超过53%的成年人在ECMO 启动后14 d 内感染。感染并发症患者死亡率达到60%[2]。

4.4 南北综合征 随着左心功能的恢复，左心室逐渐开始泵出血液，从肺循环接收。流经损伤肺组织的血液难以完成充分的氧合，导致未氧合的血液与ECMO 泵出的血液混合在一起而进入循环系统，导致上半身和大脑缺氧，这种现象被称为南北综合征，可能出现上肢青紫，而下肢出现粉红色[11]。

4.5 ECMO 导致的心肌损伤 虽然ECMO 为患者提供足够的心肺功能支持，但它可能对心肌产生有害影响。ECMO 提供了4～6 L/min 的流量，增加了左心室后负荷，导致左心房压力及肺毛细血管楔压升高[11]。左心室后负荷和肺毛细血管楔压的升高，使心脏耗氧量增大并且不利于肺部血液的氧合，从而使左心室功能恶化，对急性心肌缺血或梗死的患者可能造成更严重的影响。目前可以通过多种方式来减少肺部充血和心肌损伤，包括放置IABP 减少后负荷、使用利尿剂、血液透析以及降低ECMO 流速等手段[2]。

5 展望

VA-ECMO 是一个挽救危重症患者生命的重要工具，我们需要合理地利用，把握适应证和禁忌证，同时在使用ECMO 的过程中，必须警惕ECMO 使用过程中可能出现的各种并发症。随着越来越多的医疗团队使用ECMO 作为救治患者的手段，我们对ECMO 的使用也越来越成熟。但是目前仍有许多亟待解决的问题，比如在非急性心肌梗死导致心源性休克的患者，仍没有好的体外支持方案来改善其结局，终末期心力衰竭患者心脏移植的死亡率仍然很高。目前关于ECMO 的前瞻性研究与随机对照研究很少，仍需要更加深入的研究去探索体外循环支持在不同疾病中的使用指征。