1--ECMO的临床应用

体外膜肺氧合（ECMO）技术在临床中的应用江苏省人民医院徐鑫荣历史和背景1953年5月，Gibbon应用动脉氧合和灌注技术第一次成功的支持了开心脏手术。1955年在美国的梅欧医院Kirklin也应用了改进装置并成功的进行了房间隔缺损修补术。20世纪60年代末,有人尝试用体外心肺支持技术治疗呼吸功能衰竭,并提出ECMO的概念。Hill等于1972年采用ECMO技术成功治愈了一位24岁合并呼吸衰竭的复合伤患者。但是，20世纪70年代中期，欧美各国用ECMO与机械通气进行多中心对照研究，两种方法治疗ARDS的病死率都在90%左右。这些结果使ECMO的研究沉寂多年。20世纪70年代,Bartlett等报道使用经动静脉插管进行体外循环为患有严重呼吸功能不全的新生儿行氧合支持。1979年Gattinoni首次报道应用静脉-静脉ECMO治疗成人严重呼吸功能不全的案例。五十多年来，随着医学科学日新月异的发展，仪器设备的更新换代，虽然体外循环的原理没有改变，但概念却在不断更新，其含义已远远超出了心脏手术这一固定的内涵，体外循环已不再是心脏手术的专有名词，凡是需要心肺支持、血液暂时的旁路循环，都可使用体外循环技术。概念体外膜肺氧合(ExtracorporealMembraneOxygenation,ECMO)是一种非心脏手术的体外循环技术。其原理是将体内的静脉血引出体外，经过预肝素处理的管道经膜肺氧合后通过离心泵和管道再注入病人动脉或静脉系统，起到部分心肺替代作用，维持人体脏器组织氧合血供。基本原理ECMO基本回路跟CPB类似,一路导管将体内血液引流至储血罐,然后由机械泵将血泵入氧合器,经膜肺将血液氧合、排出CO2并加温后再通过另一路管道回输体内。引流体外和泵入体内的管道之间有一备用的短路,其作用是一旦回路或机械故障时可迅速将机体与ECMO系统脱离,从而确保临床使用安全。ECMO的基本结构动静脉插管连接管离心泵（人工心脏）膜肺（人工肺）供气管道（氧气、空气）以及监测系统膜肺膜肺的功能是将非氧合血氧合成氧合血，又叫人工肺。ECMO氧合的膜肺分为有硅胶膜型与中空纤维型两种。硅胶膜型膜肺：相容性好，少有血浆渗漏，血液成分破坏小，适合长时间辅助。例如支持心肺功能等待移植、感染所致呼吸功能衰竭。但其价格较高。中空纤维型膜肺：易排气，但临床使用超过48小时后易出现血浆渗漏，对血液成分的破坏相对较大，但由于安装简便仍为急救首选。如需要，稳定病情后可于一至两日内更换合适的氧合器。动力泵（人工心脏）离心泵（人工心脏）：动力泵一般选用离心泵，因其安装移动方便，管理简便，血液破坏小；在合理的负压范围内有抽吸作用且不易产生气栓，可解决某些原因造成的低流量问题；新一代的离心泵对小儿低流量也易操控。肝素预处理肝素预处理（肝素涂抹表面HCS）技术：在管路内壁结合肝素，肝素保留抗凝活性，这就是肝素涂抹表面（HCS）技术。目前常用的有Carmeda涂抹。HCS技术的成功对ECMO技术有强大的促进作用。HCS技术可减少肝素用量、减少炎症反应、保护血小板及凝血因子。因此HCS可减少ECMO并发症，延长支持时间。ECMO与传统的体外循环的不同点1、ECMO是密闭性管路，无体外循环过程中的储血瓶装置，体外循环则有储血瓶作为排气装置，是开放式管路；2、ECMO由于是由肝素涂层材质，并且是密闭系统管路无相对静止的血液。激活全血凝固时间（ACT）120－180s，体外循环则要求ACT〉480s；3、ECMO维持时间1-2周，有超过100天的报导，体外循环一般不超过8小时；4、体外循环需要开胸手术，需要时间长，要求条件高，很难实施。ECMO多数无需开胸手术，相对操作简便快速。体外膜肺氧合（ECMO）的方式ECMO主要分为两种方式：静脉—静脉（V-V）转流静脉—动脉（V-A）转流静脉—静脉（V-V）转流：经静脉将静脉血引出，经氧合器氧合并排除二氧化碳后泵入另一静脉。通常选择右侧股静脉引出，右颈内静脉泵入，管道连接：右股静脉—离心泵—膜肺—右颈内静脉，也可根据病人情况选择双侧股静脉。近年来有一种双腔导管应用于临床，从颈内静脉置入后，其一个腔的开口位于右心房内，另一腔的开口位于上腔静脉处，管道连接为右颈内静脉—离心泵—膜肺—右心房。V-V转流的原理是将静脉血在流经肺之前已部分气体交换，弥补肺功能的不足。V-V转流适合单纯肺功能受损，无心脏停跳危险。可在支持下降低呼吸机参数至氧浓度〈60%、气道压〈40cmH2O，从而阻断为维持氧合而进行的伤害性治疗。需要强调V-V转流只可部分代替肺功能，因为只有一部分血液被提前氧合，并且管道存在重复循环现象。重复循环现象是指部分血液经过ECMO管路泵入静脉后又被吸入ECMO管路，重复氧合。静脉－动脉（V-A）转流：经静脉将静脉血引出经氧合器氧合并排除二氧化碳后泵入动脉。成人通常选择股动静脉；新生儿及幼儿由于股动静脉偏细选择颈动静脉；也可开胸手术动静脉置管。V-A转流是可同时支持心肺功能的连接方式。V-A转流适合心功能衰竭、肺功能严重衰竭并有心脏停跳可能的病例。由于V-A转流ECMO管路是与心肺并联的管路，运转过程会增加心脏后负荷，同时流经肺的血量减少。长时间运行可出现肺水肿甚至粉红泡沫痰。这也许就是ECMO技术早期对心脏支持效果不如肺支持效果的原因。当心脏完全停止跳动，V-A模式下心肺血液滞留，容易产生血栓而导致不可逆损害。如心脏完全停止跳动3小时则应立即开胸手术置管转换成A-A-A模式。两条插管分别从左、右心房引出经氧合器氧合并排除二氧化碳后泵入动脉。这样可防止心肺内血栓形成并防止肺水肿发生。行体外膜肺氧合（ECMO）时动静脉置管方式可分为：直接切开法经皮穿刺置管法有一定条件的医院可行经皮穿刺置管法，其优点为置管时间短，对病人损伤小。ECMO方式的选择ECMO方式的选择是要参照病因、病情，灵活选择。总体来说:V-V转流方法为肺替代的方式，V-A转流方法为心肺联合替代的方式。心脏功能衰竭及心肺衰竭病例选V-A；肺功能衰竭选用V-V转流方法；长时间心跳停止选A-A-A模式。而在病情的变化过程中还需要不断更改转流方式。例如:在心肺功能衰竭急救过程中选择了V-A转流方法，经过治疗心功能恢复而肺还需要时间恢复。为了肺功能的快速恢复，转为V-V模式。不合理的模式选择则可能促进原发病的进展，降低成功率；正确的模式选择可对原发病起积极作用，提高成功率。ECMO适应症ECMO适应症因其强大的心肺替代功能并且操作简单而非常广泛。由于ECMO的出现使许多危重症的抢救成功率明显上升，如ARDS、心跳呼吸骤停、急性严重心功能衰竭、急性严重呼吸功能衰竭等。（1）新生儿肺疾病适应ECMO治疗的新生儿肺疾病包括胎粪吸入综合征、先天性隔疝、肺部感染等,因这些疾病最终都导致肺损伤、低氧血症甚至持续性肺动脉高压。（2）急性呼吸衰竭、ARDS和急性肺损伤用于急性呼吸功能衰竭的替代治疗是研制ECMO的初衷。一般认为,误吸、创伤、严重肺部感染、脓毒血症等直接或间接造成肺损伤,继而引起的呼吸衰竭和ARDS是ECMO的适应症,特别适用于小儿或成人的急性肺损伤。（3）心脏手术由于VA－ECMO的血流灌注可达心输出量的75%,因此有人将ECMO尝试用于CPB脱机困难的心脏手术病人。由于血液充分氧合后有利于心肌供氧和降低肺血管阻力,有助于心功能的恢复,故近年来有人研究用VV方式来提供心脏支持。（4）肺栓塞或气道梗阻对急性肺栓塞和气道梗阻的患者,快速建立ECMO是一种有效的抢救措施。（5）心肺移植手术ECMO不仅可为晚期心肺功能衰竭等待移植手术的患者争取足够的时间,也可改善全身状况，对预后有利。ECMO还为顺利度过手术和术后恢复期保驾护航。（6）心跳呼吸骤停这是近几年研究的热点其他：ECMO在临床难于处理的代谢性酸中毒、心肌炎、顽固性休克、无心跳供体的脏器保护等方面也能发挥其特殊的治疗价值。禁忌症绝对禁忌症：①禁忌抗凝者②没有救治希望的终末期疾病③潜在的中重度慢性肺部疾病④高龄多器官功能衰竭综合征⑤对治疗无反应的脓毒性休克⑥无法控制的代谢性酸中毒⑧中枢神经系统损伤⑨重度免疫抑制相对禁忌症：静脉－静脉转流的相对禁忌症：①机械通气7d②正性肌力药物治疗后心肌功能仍然差的(CI3.5)③重度肺动脉高压（MPAP45或75%体循环压）④心脏停搏⑤年龄60岁；静脉－动脉转流的相对禁忌症：①机械通气7d②不可逆的慢性的心功能不全③年龄60岁并发症ECMO并发症主要包括两部分,即患者机体并发症和ECMO系统的异常。患者机体常见并发症有手术创面及插管部位的出血、栓塞、神经系统功能异常、心肌顿抑、肾功能不全、溶血、感染以及末端肢体缺血等。ECMO系统异常包括氧合器氧合不良、血浆渗漏及泵失灵等。（1)出血出血是ECMO最为常见的并发症,包括手术区域的出血和其他重要脏器的出血,例如导管留置处的出血,心脏创面出血导致的心包压塞等,而重要脏器则以脑出血最为严重。出血原因：:①手术技术的缺陷,管道固定的不可靠,患者清醒时带管的活动均可能造成手术区域的出血。②ECMO治疗中必须采用全身肝素化以避免血液的凝固和血栓形成,长期的肝素化使出血的风险增加。③ECMO使用时血小板消耗严重。④血细胞损伤所致的血小板功能下降,凝血激活物的匮乏以及纤溶亢进。(2)栓塞其中包括脑血管栓塞、左心大量血栓、肢体血管栓塞。分析其原因可能为长时间ECMO支持导致大量血液成份破坏,全身炎症反应,以及抗凝不充分等因素均可导致血栓形成,造成栓塞。而ECMO流量过大,造成左心血流不足,流速缓慢则可能导致左心内血栓。（3）神经精神系统并发症神经精神系统并发症主要表现为脑出血及脑栓塞所引起的中枢神经系统异常,以及撤离ECMO后的抑郁躁狂状态。引起神经系统并发症的原因包括低氧血症、栓塞及出血。(4)心肌顿抑临床上可见ECMO辅助早期患者自身的收缩压下降,脉压差缩小,心脏的输出量极大程度依赖ECMO的流量。超声心动检查显示心肌收缩无力,左心室扩张。ECMO导致心肌顿抑的可能原因有:①心肌缺血再灌注损伤。②ECMO将提高左心室的后负荷,从而增加左室壁张力,增加心肌的氧耗③ECMO系统对左心室的引流不充分将导致左室前负荷增加④冠状动脉灌注血氧分压低,造成的心肌缺氧。（5）肾功能不全肾功能不全也是ECMO常见的并发症之一。发生率占ECMO支持者的16.7%～27.2%。ECMO辅助期间,肾功能不全的发生原因尚不明了。可能与溶血、血栓栓塞、全身炎性反应等因素有关。肾功能不全的主要病变是急性肾小管坏死,常为可逆性改变,通过积极的治疗多数患者肾功能可恢复正常。（6）溶血患者表现为血色素下降,血红蛋白尿,血浆游离血红蛋白水平升高,严重者造成急性肾功能衰竭。引起溶血常见原因有:①静脉端引流不良,造成泵前负压过大,引起红细胞机械性破坏;②离心泵轴心处产生血栓,造成泵的转动不平衡或血栓在泵内的转动,直接破坏红细胞;③泵的转动及管道的内表面的直接破坏。（7）感染ECMO期间感染发生率较高主要与手术时间过长,手术创伤过大有关,ECMO过程增加了感染的机会。（8）末端肢体缺血末端肢体缺血的发生率为3%～5.6%。其中以股动脉置管行ECMO辅助时下肢末端缺血最为常见。血栓、栓塞,留置的导管口径太大所致的血流阻塞,均可造成肢体的缺血。在危重症患者中的应用主要介绍在ARDS和心跳呼吸骤停治疗中的应用。在心跳呼吸骤停中的应用有ECMO条件的医院，心跳呼吸骤停的抢救首选传统急救同时实施V-AECMO。此方案的优点：在最短的时间内建立呼吸循环支持系统，保护重要脏器；防止反复出现心跳呼吸骤停；在有效的呼吸循环支持状态下寻找并治疗原发病。抢救过程中如各科配合默契,并采用经皮穿刺置管，则可以将ECMO的启动时间控制在10分钟左右。在有效的心肺复苏支持下，抢救小组密切合作尽快启动循环，是可以保护重