張 凱，翁志強(qiáng)，尹輝明，苑小歷

0 引 言

急性呼吸窘迫綜合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）救治難度大，機(jī)械通氣是主要的器械性治療手段。但重癥患者單用機(jī)械通氣時(shí)往往不能有效改善氧合和清除血中過(guò)多的CO2。近年來(lái)，部分患者應(yīng)用體外膜肺氧合（extracorporeal membrane oxygenation，ECMO）改善了氧合、降低血中過(guò)多的CO2［1-3］。臨床所采用的傳統(tǒng)的全模塊的整機(jī)型的離心泵驅(qū)動(dòng)ECMO，價(jià)格昂貴，限制了其在基層醫(yī)療單位的使用。去除其他模塊，并用滾軸泵驅(qū)動(dòng)，則可明顯降低費(fèi)用。炎癥是ARDS發(fā)病與惡化的核心環(huán)節(jié)，既往的研究發(fā)現(xiàn)連續(xù)性腎臟替代治療（continuous renal replacement therapy，CRRT）可有效地清除炎性介質(zhì)。目前臨床上有CRRT+ECMO救治重癥ARDS的患者報(bào)道，但一般都是采用將CRRT、ECMO分別各自建立血液轉(zhuǎn)流管路。這一做法能確保療效，但增加了經(jīng)血管穿刺處感染的機(jī)會(huì)，增加了護(hù)理工作量和患者的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。如能將二者串聯(lián)，無(wú)疑能明顯減少上述感染的可能性和控制患者的花費(fèi)［4-6］。鑒于此，本研究通過(guò)在ARDS合并高碳酸血癥的犬模型上，同時(shí)串聯(lián)CRRT、低流量阻力ECMO，探討這一方法能否安全、有效地清除炎癥介質(zhì)，降低高碳酸血癥，改善氧合，為臨床應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)和新思路。

1 材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)材料與儀器設(shè)備油酸（美國(guó)Sigma公司）；IL-6、TNF-α ELISA試劑盒（南京醫(yī)科大學(xué)免疫教研室）；低阻力膜式氧合器（德國(guó)Nova Breath 0.5）；動(dòng)靜脈血氧飽和度和紅細(xì)胞壓積監(jiān)測(cè)儀（美國(guó) Medtronic公司）；Servoi有創(chuàng)呼吸機(jī)（德國(guó)MAQUET公司）；Diapact床旁血濾機(jī)（德國(guó)B.BRAUN公司）；AN69 ST CRRT濾器（瑞典GAMBRO公司）；PICCO容量監(jiān)護(hù)儀（德國(guó)PULSION公司）。

1.2動(dòng)物分組收集健康雄性雜種犬30只，體重（21.5±1.2）kg，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物合格證號(hào)：（SYXK（蘇）2016-0015，由南京醫(yī)科大學(xué)醫(yī)藥實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供。飼養(yǎng)環(huán)境：溫度：（22±2）℃，濕度：（50±5）%，12h晝/夜光照，自由飲食、飲水。術(shù)前禁食12h后，采用隨機(jī)數(shù)字表法分組方法分為3組：假手術(shù)組、ECMO組以及聯(lián)合實(shí)驗(yàn)組。3組皆接有創(chuàng)呼吸機(jī)行呼吸支持，后予以油酸制造成ARDS合并高碳酸血癥模型［7］。 假手術(shù)組不予CRRT及ECMO治療；ECMO組給予低阻力膜式氧合器治療；聯(lián)合實(shí)驗(yàn)組串聯(lián)VV型CRRT及低阻力膜式氧合器，ECMO組和聯(lián)合實(shí)驗(yàn)組采用低流量滾軸泵驅(qū)動(dòng)引血并建立循環(huán)［7］。ECMO組、聯(lián)合實(shí)驗(yàn)組治療9h后分別撤除各自的ECMO、CRRT+膜肺，繼續(xù)觀察3h。3組均于成模后12h撤除呼吸機(jī)。

1.3動(dòng)物準(zhǔn)備予3組犬靜脈推注戊巴比妥鈉30mg/kg，后以1～2mg/（kg·h）速度持續(xù)泵入戊巴比妥鈉，以1mg/h速度持續(xù)泵入哌庫(kù)溴銨，使其達(dá)到淺鎮(zhèn)靜狀態(tài)。經(jīng)口氣管插管，以PCV模式行機(jī)械通氣，初始吸入氧濃度（FiO2）為60%，保證潮氣量為4～6mL/kg，通氣頻率（f）為8～12pm。3組犬皆消毒雙側(cè)頸部、股部，于右頸內(nèi)靜脈、右股動(dòng)脈分別置入中心靜脈導(dǎo)管、動(dòng)脈熱稀釋導(dǎo)管，連接PiCCO，測(cè)定有創(chuàng)股動(dòng)脈壓、心排量、中心靜脈壓、肺動(dòng)脈楔壓；ECMO組和聯(lián)合實(shí)驗(yàn)組右股靜脈、左頸內(nèi)靜脈分別置入肝素預(yù)涂抹的14F中心靜脈導(dǎo)管，末端分別達(dá)下腔靜脈、右心房，分別作為管路的引血端、回血端。

1.4監(jiān)測(cè)指標(biāo)將ARDS模型的建立時(shí)記為T(mén)0，血路開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)第 1、3、6、9小時(shí)時(shí)記為T(mén)1、T3、T6、T9，血路停止運(yùn)轉(zhuǎn) 3h 后記為 T12。測(cè)定 T0、T1、T3、T6、T9時(shí)點(diǎn)的心率、平均動(dòng)脈壓（mean arterial pressure，MAP）、CO、血TNF-α、IL-6濃度；另外測(cè)定 T0、T3、T6、T9、T12時(shí)點(diǎn)的 PaO2、FiO2、PaCO2、體溫，計(jì)算并記錄氧合指數(shù)（oxygenation index，OI）。公式如下：

1.5統(tǒng)計(jì)學(xué)分析采用SPSS 13.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，正態(tài)分布計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（xˉ±s）表示，各組各時(shí)間點(diǎn)的比較采用兩因素重復(fù)測(cè)量方差分析進(jìn)行檢驗(yàn)，同組不同時(shí)間點(diǎn)前后采用配對(duì)t檢驗(yàn)。各時(shí)間點(diǎn)兩組間比較采用LSD-t檢驗(yàn)，多重比較采用Bonferroni法校正P值，以P≤0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1一般情況油酸靜注后，30只犬在6～8h內(nèi)出現(xiàn)ARDS合并高碳酸血癥。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中未出現(xiàn)血凝塊堵塞管路、穿刺插管部位滲血血腫、器官出血等情況；實(shí)驗(yàn)犬未使用升壓藥物，無(wú)犬死亡。

2.2血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)和血炎性因子指標(biāo)與假手術(shù)組T6、T9比較，ECMO組、聯(lián)合實(shí)驗(yàn)組同時(shí)間點(diǎn)HR均下降（P＜0.05）。與ECMO組、聯(lián)合實(shí)驗(yàn)組T0比較，組內(nèi)T6、T9時(shí)點(diǎn)HR均降低（P＜0.05）。與ECMO組比較，聯(lián)合實(shí)驗(yàn)組對(duì)應(yīng)T6、T9時(shí)點(diǎn)HR均降低（P＜0.05）。3組HR、MAP和CO在T0時(shí)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。與聯(lián)合實(shí)驗(yàn)組T0比較，組內(nèi)T3、T6、T9時(shí)點(diǎn)IL-6、TNF-α均降低（P＜0.05）。與ECMO組T3、T6、T93個(gè)時(shí)點(diǎn)比較，聯(lián)合實(shí)驗(yàn)組同一時(shí)點(diǎn)IL-6、TNF-α均下降（P＜0.05）。與假手術(shù)組T3、T6、T9比較，聯(lián)合實(shí)驗(yàn)組同時(shí)間點(diǎn)IL-6、TNF-α均降低（P＜0.05）。見(jiàn)表1。

表1 實(shí)驗(yàn)犬實(shí)驗(yàn)中血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)、炎癥性因子指標(biāo)隨時(shí)間點(diǎn)的變化（）Table 1 Changes of hemodynamic and inflammation indicators of 3 groups over time（xˉ±s）

表1 實(shí)驗(yàn)犬實(shí)驗(yàn)中血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)、炎癥性因子指標(biāo)隨時(shí)間點(diǎn)的變化（）Table 1 Changes of hemodynamic and inflammation indicators of 3 groups over time（xˉ±s）

與同時(shí)間節(jié)點(diǎn)的假手術(shù)組比較，*P＜0.05；與同組的T0時(shí)比較，#P＜0.05；與同時(shí)間節(jié)點(diǎn)的ECMO組比較，△P＜0.05

假手術(shù)組(n=10)ECMO組(n=10)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)組(n=10)組別HR（次/min）T0 T1 T3 T6 T9 176.20±15.30 171.30±10.20 172.60±9.80 168.70±8.90 166.50±16.10 174.69±15.36 168.38±12.47 165.25±10.29 134.45±14.69*#125.14±12.47*#174.00±11.40 175.80±11.50 166.30±12.30 106.50±13.40*#△103.70±7.80*#△MAP T0 T1 T3 T6 T9 104.20±5.40 103.80±6.10 104.10±6.50 90.90±4.80 87.70±7.70 104.38±6.25 103.48±5.36 104.75±6.31 98.36±4.18 95.48±8.69 106.10±4.90 102.70±7.30 103.10±8.10 100.20±3.90 99.20±8.50 CO T0 T1 T3 T6 T9 3.30±0.96 3.32±1.07 3.29±0.89 3.31±0.79 3.28±1.02 3.31±0.65 3.32±0.48 3.32±0.58 3.32±0.87 3.29±0.63 3.34±0.77 3.35±0.69 3.33±0.76 3.32±1.06 3.29±0.59 IL-6(ng/L)T1 T3 T6 T9 336.71±30.25 343.76±21.97 345.91±19.89 340.34±22.17 340.52±23.47 352.67±19.24 360.24±23.58 362.21±25.24 330.07±16.56 276.13±8.32*#△262.04±7.15*#△259.33±7.31*#△TNF-α T0 T1 T3 T6 T9 64.07±3.02 61.24±2.66 50.14±1.75*#△50.45±1.81*#△48.03±1.24*#△63.34±2.85 66.48±3.17 68.10±2.96 67.31±3.01 70.34±3.35 63.78±3.25 66.25±2.96 70.25±3.02 72.45±3.25 76.69±2.18

2.3動(dòng)脈血?dú)庵笜?biāo)與假手術(shù)組T9、T12比較，聯(lián)合實(shí)驗(yàn)組對(duì)應(yīng)時(shí)點(diǎn)OI值均降低（P＜0.05）；與假手術(shù)組T3、T6、T9比較，ECMO 組、聯(lián)合實(shí)驗(yàn)組對(duì)應(yīng)時(shí)點(diǎn)PaCO2值均減低（P＜0.05）。與聯(lián)合實(shí)驗(yàn)組組T6比較，組內(nèi)T9、T12對(duì)應(yīng)時(shí)點(diǎn)OI值均降低（P＜0.05）。與ECMO組、聯(lián)合實(shí)驗(yàn)組T0比較，組內(nèi)T3、T6、T9時(shí)點(diǎn)PaCO2值均降低（P＜0.05）。見(jiàn)表2。

表2 實(shí)驗(yàn)犬實(shí)驗(yàn)中動(dòng)脈血?dú)庵笜?biāo)隨時(shí)間點(diǎn)的變化（xˉ±s）Table 2 Changes of indicators of arterial blood gases of 3 groups over time（xˉ±s）

3 討 論

健康成年犬與人體有相近的心肺功能，其基礎(chǔ)體質(zhì)能保證其能堅(jiān)持較長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)驗(yàn)性治療，與人體有較好的比擬性［7］。前期研究已發(fā)現(xiàn)［8］：在ARDS合并高碳酸血癥的實(shí)驗(yàn)犬中建立V-V模式的低流量的滾軸泵驅(qū)動(dòng)的ECMO，可以清除體內(nèi)過(guò)多的CO2，有效治療高碳酸血癥，療效不劣于A-V模式及經(jīng)典的離心泵驅(qū)動(dòng)的V-V模式的ECMO。其原因在于雖然流量較離心泵驅(qū)動(dòng)的ECMO低，但350～400mL/min的體外血流量，約占CO的10%左右，即可有效清除 25% 左右的 CO2，Terragni等［9］也有類似發(fā)現(xiàn)。另外，該療效的取得也與Nova Breath 0.5的低阻力膜式氧合器的阻力小、壓降小、氣體交換面積大、使用時(shí)間長(zhǎng)等工藝特點(diǎn)有關(guān)［8］。本研究在前期研究基礎(chǔ)上，設(shè)立單純使用PCV模式的有創(chuàng)呼吸機(jī)的對(duì)照組假手術(shù)組，可以發(fā)現(xiàn)假手術(shù)組隨著時(shí)間推移，其動(dòng)脈血CO2略下降，但無(wú)明顯差異。原因可能是：ARDS合并高碳酸血癥時(shí)，肺泡等呼吸性終末單位的水腫已達(dá)高峰，部分終末氣道閉塞，限制了機(jī)械通氣改善肺部通氣的作用。而保護(hù)性“小潮氣量”的機(jī)械通氣策略，也使得肺泡換氣受限，影響了對(duì)CO2的清除。能安全、有效、經(jīng)濟(jì)地治療ARDS合并的高碳酸血癥，是使用滾軸泵驅(qū)動(dòng)的低流量ECMO的意義之一。

機(jī)械通氣時(shí)，采用“平均氣道壓×FiO2×100/PaO2”計(jì)算OI值，較PaO2/FiO2更準(zhǔn)確，其正常值應(yīng)＜1，數(shù)值越大，表明氧合卻差。前期研究發(fā)現(xiàn)滾軸泵驅(qū)動(dòng)的低流量ECMO對(duì)改善ADRS犬的氧合效果欠佳［8］。原因可能是：一方面，ARDS高峰期廣泛的肺泡滲出、水腫，肺泡換氣功能嚴(yán)重受限，而機(jī)械通氣主要改善通氣，改善肺泡換氣的功能有限；另一方面，滾軸泵的低流量使得短期內(nèi)經(jīng)過(guò)ECMO進(jìn)行氧合的血量有限，影響了血氧含量的提升。經(jīng)典的ECMO采用高速離心泵，其主要目的就是可以使單位時(shí)間內(nèi)有充足的血量流經(jīng)ECMO以利氧合［10］，這是低流量ECMO的不足之處。各種炎性細(xì)胞、炎性因子參與下的“瀑布式”炎癥反應(yīng)導(dǎo)致肺泡壁-毛細(xì)血管膜受損，引起通透性肺水腫。ECMO本身也可能導(dǎo)致“ECMO相關(guān)性炎癥”而加劇肺部炎癥［11-13］，增大肺毛細(xì)血管的通透性［14-15］。如果能抑制肺部及全身的炎癥，則可能穩(wěn)定甚至修復(fù)受損的肺泡壁-毛細(xì)血管膜，減輕滲出，有利于加強(qiáng)器械治療在提升氧合等方面的療效。臨床上有時(shí)會(huì)聯(lián)合應(yīng)用CRRT與ECMO，其目的就是在于發(fā)揮CRRT良好的祛除炎性因子，減輕ARDS炎癥的作用。但一般情況下，CRRT多與ECMO并聯(lián)（即各自建立引血、回血管路），這使得較多的大血管被插管。長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用后，增加感染、出凝血、血管損傷的幾率及護(hù)理難度。更重要的是，CRRT與高速離心泵ECMO分別各自引血、回血，明顯增加體外循環(huán)血量，使得低血壓、重要臟器低灌注、溶血等并發(fā)癥出現(xiàn)的幾率明顯增加，令許多患者無(wú)法耐受，從而限制了其使用，并且顯著增加了經(jīng)濟(jì)花費(fèi)。

賀玉欽等［16］在犬ARDS的模型上采用CRRT串聯(lián)ECMO治療，發(fā)現(xiàn)其具有減輕肺部及全身炎癥的保護(hù)性作用。本研究亦將CRRT與低流量ECMO串接，以期在減少費(fèi)用、管路數(shù)量和感染機(jī)會(huì)的同時(shí)，能減輕肺部炎癥，改善氧合和高碳酸血癥。約10%的CO的較低的體外循環(huán)血流量，也利于機(jī)體耐受。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：聯(lián)合實(shí)驗(yàn)組在上機(jī)3h后，即可明顯降低CO2（無(wú)論與自身建模時(shí)比較，還是與同時(shí)間點(diǎn)假手術(shù)組比較），并在上機(jī)過(guò)程中始終如此，停機(jī)后又有回升，與前期實(shí)驗(yàn)和預(yù)判結(jié)果一致。更重要的是，該組在上機(jī)3h后，即出現(xiàn)血TNF-α、IL-6炎性因子的明顯下降（無(wú)論與自身建模時(shí)比較，還是與同時(shí)間點(diǎn)假手術(shù)組比較），上機(jī)后仍可維持；隨著炎性因子的清除，在T9時(shí)，該組的OI值明顯下降，比同組高峰時(shí)點(diǎn)下降約50%，與前期實(shí)驗(yàn)相比，氧合明顯得到改善。這一療效產(chǎn)生的原因，很可能是因?yàn)镃RRT能顯著清除循環(huán)中的IL、TNF等炎性因子，抑制肺部和全身的炎癥反應(yīng)，減輕肺泡等終末性呼吸單位的滲出、水腫，減少了O2的彌散距離和呼吸機(jī)的做功，從而改善了肺內(nèi)O2的交換。再加上ECMO的O2輸入血中，兩者的綜合療效使得氧合隨著炎癥因子的清除、炎癥的抑制而得到有效改善［16］。

ARDS是一組復(fù)雜的異質(zhì)性較強(qiáng)的臨床綜合征。本實(shí)驗(yàn)制造的是化學(xué)性肺部炎癥的ARDS模型，犬在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中體溫始終保持在37℃左右，無(wú)明顯的肺部感染。而因肺部重癥感染引起的ARDS患者可出現(xiàn)休克等血流動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定的嚴(yán)重并發(fā)癥。對(duì)這類患者，使用CRRT串接低阻力ECMO，是否也能在上機(jī)10h左右的時(shí)間中，保持血流動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定并出現(xiàn)上述療效，暫時(shí)不得而知。

綜上所述，我們可以得出結(jié)論：在一部分化學(xué)性損傷為主的ARDS合并高碳酸血癥的實(shí)驗(yàn)犬（非重癥感染，基礎(chǔ)心肺功能良好）中，予以串聯(lián)V-V型CRRT、低阻力ECMO，可安全、有效地清除TNF-α、IL-6等炎性因子，抑制炎癥反應(yīng)，減輕肺泡水腫，改善氧合和高碳酸血癥，有望在臨床上開(kāi)展。