趙云鵬，陳琨

體外膜氧合器對(duì)心肺衰竭患者的監(jiān)測(cè)研究進(jìn)展

趙云鵬1，陳琨2

1.紹興文理學(xué)院醫(yī)學(xué)院，浙江紹興 312000；2.金華市中心醫(yī)院重癥醫(yī)學(xué)科，浙江金華 321000

體外膜氧合器（extracorporeal membrane oxygenerator，ECMO）是一種重要的生命支持體外系統(tǒng)。近年來(lái)，ECMO逐步應(yīng)用于常規(guī)生命支持無(wú)效的各種急性循環(huán)和（或）呼吸衰竭患者的治療中，可彌補(bǔ)患者自身心肺功能的不足。ECMO包括靜脈–靜脈和靜脈–動(dòng)脈兩種模式，過(guò)度支持或應(yīng)用程度不足均會(huì)對(duì)患者造成不利影響。本文就靜脈–靜脈ECMO和靜脈–動(dòng)脈ECMO對(duì)患者的監(jiān)測(cè)研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

靜脈–靜脈體外膜氧合器；靜脈–動(dòng)脈體外膜氧合器；運(yùn)行監(jiān)測(cè)

作為重要的機(jī)械輔助裝置，體外膜氧合器（extracorporeal membrane oxygenerator，ECMO）被用于可逆性心肺功能衰竭患者的救治，通過(guò)暫時(shí)提供心肺功能支持，促進(jìn)重要器官功能的恢復(fù)，為心血管和（或）呼吸系統(tǒng)功能的恢復(fù)提供時(shí)間。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，ECMO支持患者出院后的平均生存率為58%[1]。ECMO主要由引流管、膜肺、離心泵和回輸管組成；引流管將靜脈血引流到體外，經(jīng)膜肺氧合并清除二氧化碳，再由血泵通過(guò)回輸管灌注回體內(nèi)，發(fā)揮氣體交換和（或）血液循環(huán)功能[2]。按照置管位置和作用的不同，ECMO分為靜脈–靜脈ECMO（veno-veno ECMO，VV-ECMO）和靜脈–動(dòng)脈ECMO（veno-arterial ECMO，VA-ECMO）；VV-ECMO主要提供呼吸支持，VA-ECMO主要提供呼吸和（或）循環(huán)支持[3]。隨著ECMO應(yīng)用的逐漸增多，ECMO的監(jiān)測(cè)越來(lái)越受到學(xué)者關(guān)注，其對(duì)支持程度的滴定、并發(fā)癥的識(shí)別及撤機(jī)時(shí)機(jī)的判定有重要意義。本文就VV-ECMO和VA-ECMO對(duì)患者的監(jiān)測(cè)研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 VV-ECMO的監(jiān)測(cè)

VV-ECMO是各種因素所致急性呼吸衰竭患者的首選治療方法，其主要適應(yīng)證包括急性呼吸窘迫綜合征、肺栓塞、支氣管哮喘等。靜脈–靜脈模式常用穿刺血管為頸內(nèi)靜脈和股靜脈，將低氧血液引流到體外，結(jié)合氧氣并排出二氧化碳后回輸?shù)届o脈系統(tǒng)內(nèi)，經(jīng)與體循環(huán)回流的靜脈血相混合，共同回流至右心系統(tǒng)。因VV-ECMO的引血端與回血端均位于靜脈系統(tǒng)，相當(dāng)于在患肺前串聯(lián)人工肺臟，達(dá)到“肺休息”的目的。

1.1 血?dú)饧把躏柡投缺O(jiān)測(cè)

血?dú)饪商峁┭躏柡投?、氧分壓、二氧化碳分壓、碳酸氫根、血酸堿值、乳酸等重要指標(biāo)。在臨床應(yīng)用中，ECMO上機(jī)后每2～4h復(fù)測(cè)血?dú)?，待情況穩(wěn)定后適當(dāng)延長(zhǎng)血?dú)夥治鰰r(shí)間，最長(zhǎng)間隔6～8h復(fù)測(cè)。呼吸衰竭患者內(nèi)環(huán)境紊亂，且常伴有嚴(yán)重酸中毒，呈現(xiàn)高乳酸、高二氧化碳分壓，低氧分壓、低碳酸氫根。ECMO運(yùn)行目的之一是維持患者正常的內(nèi)環(huán)境及酸堿平衡并糾正水電解質(zhì)失衡，結(jié)合氧氣并清除二氧化碳，在VV-ECMO上機(jī)后缺氧及內(nèi)環(huán)境紊亂會(huì)逐步得到糾正[4]。乳酸作為反映組織無(wú)氧代謝的敏感指標(biāo)，其數(shù)值越高表明機(jī)體的缺氧狀況越嚴(yán)重。ECMO上機(jī)后，患者的有氧代謝增強(qiáng)，蓄積的代謝產(chǎn)物被清除，在充足氧供支持下乳酸水平迅速下降，乳酸下降趨勢(shì)可反映患者的預(yù)后并判定ECMO的支持程度[5]。

1.2 凝血功能監(jiān)測(cè)

血液與ECMO管路相接觸會(huì)發(fā)生凝血反應(yīng)，同時(shí)使得血液流動(dòng)和凝血功能產(chǎn)生劇烈波動(dòng)，既促進(jìn)血栓形成，又不斷消耗血小板和凝血因子增加出血的風(fēng)險(xiǎn)。ECMO運(yùn)行期間，抗凝不足時(shí)血栓形成的風(fēng)險(xiǎn)增加，而抗凝過(guò)度又常導(dǎo)致嚴(yán)重的出血并發(fā)癥，故維持適當(dāng)?shù)目鼓隣顟B(tài)十分重要。普通肝素是常用的ECMO抗凝劑，具有起效快、價(jià)格低廉、半衰期短、可被魚(yú)精蛋白中和等優(yōu)勢(shì)。Protti等[6]研究發(fā)現(xiàn)，97%的體外循環(huán)中心將普通肝素作為首選抗凝劑，其抗凝主要通過(guò)激活抗凝血酶Ⅲ?；罨獣r(shí)間（activated clotting time，ACT）、活化部分凝血活酶時(shí)間（activated partial thromboplastin time，APTT）為肝素抗凝常用的監(jiān)測(cè)指標(biāo)。正常人ACT為80～120s，APTT為35～45s，ECMO持續(xù)期間建議維持ACT在180～220s、APTT在60～80s之間；同時(shí)，應(yīng)根據(jù)患者病情、APTT、血栓彈力圖等綜合判斷所需的抗凝強(qiáng)度[7]。ECMO運(yùn)行期間，患者的血小板消耗嚴(yán)重，炎癥反應(yīng)、肝素的使用均會(huì)影響血小板，使出血風(fēng)險(xiǎn)增大。為避免發(fā)生嚴(yán)重出血并發(fā)癥，《成人體外膜氧合循環(huán)輔助專(zhuān)家共識(shí)》[8]建議應(yīng)保持患者的血小板計(jì)數(shù)≥50×109/L，若低于該數(shù)值應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充血小板。

1.3 超聲

超聲在ECMO中的應(yīng)用十分普遍，其可用于評(píng)估血管的通暢程度、插管位置、心臟功能、血管內(nèi)容量等，具有便捷、無(wú)創(chuàng)、可重復(fù)等特點(diǎn)。借助超聲可縮短置管時(shí)間、提高置管成功率，超聲直視下放置導(dǎo)管末端位置可避免損傷心臟結(jié)構(gòu)。VV-ECMO可將缺氧血轉(zhuǎn)變?yōu)楦缓鯕獾膭?dòng)脈血。盡管VV-ECMO并不會(huì)直接對(duì)患者的血流動(dòng)力學(xué)產(chǎn)生影響，但其可通過(guò)改善缺氧及糾正高碳酸血癥間接改善患者的血流動(dòng)力學(xué)[9]。氧氣運(yùn)輸取決于氧含量與心輸出量，需要借助足夠的循環(huán)血流將氧氣輸送到末梢組織，過(guò)低的血容量無(wú)法滿(mǎn)足組織氧供與血供需求[10]。超聲下觀察下腔靜脈的寬度及變異度是判斷血容量的敏感手段。VV-ECMO的置管管路均位于靜脈系統(tǒng)中，故而首先影響右心系統(tǒng)，間接影響左心功能。因ECMO輸出的為無(wú)搏動(dòng)血流，超聲下通過(guò)三尖瓣反流預(yù)測(cè)肺動(dòng)脈壓力并不準(zhǔn)確，但可直接觀察導(dǎo)管末端位置及右心室的大小、左心大小、左心收縮功能等，以評(píng)估血管內(nèi)容量與心臟運(yùn)動(dòng)情況，指導(dǎo)臨床治療。

1.4 近紅外光譜學(xué)

近紅外光譜（near infrared spectrum，NIRS）是一種用于非搏動(dòng)區(qū)域血氧飽和度的無(wú)創(chuàng)監(jiān)測(cè)手段，可反映局部組織血流的變化情況，是逐漸興起的一種無(wú)創(chuàng)監(jiān)測(cè)手段。NIRS下降預(yù)示有效灌注的下降。如對(duì)腦血流的監(jiān)測(cè)可提示顱內(nèi)供血不足，提示臨床醫(yī)生需增加心輸出量、平均動(dòng)脈壓、血紅蛋白水平以提高組織灌注水平，對(duì)危重患者腦氧代謝發(fā)揮指導(dǎo)性作用[11]。但NIRS暫沒(méi)有統(tǒng)一的參考范圍，不同患者甚至同一患者不同部位的氧飽和度不同，更加需要關(guān)注的不是單一數(shù)值而是其在整個(gè)治療過(guò)程中的變化趨勢(shì)。目前，建議超過(guò)基礎(chǔ)值的25%作為氧供異常的界限值，若出現(xiàn)明顯波動(dòng)需及時(shí)處理。

2 VA-ECMO的監(jiān)測(cè)

VA-ECMO常用于急性雙心室功能衰竭或合并呼吸功能衰竭的患者，主要適應(yīng)證有心源性休克、呼吸心跳驟停、急性右心衰竭等?；颊叱Ｍ瑫r(shí)合并腎、腦、胃、腸等全身器官灌注不足。靜脈–動(dòng)脈模式是從靜脈系統(tǒng)將血液引出后，從動(dòng)脈系統(tǒng)內(nèi)回輸，膜肺氧合氧氣并清除二氧化碳，血泵提供的血流速轉(zhuǎn)化為血壓，提供呼吸和（或）循環(huán)支持，相當(dāng)于串聯(lián)“人工心肺”。VA-ECMO可選擇中心靜脈插管（右房–主動(dòng)脈）或外周插管（頸靜脈–頸動(dòng)脈、股靜脈–股動(dòng)脈）。為達(dá)到充分引流并避免對(duì)腦血流產(chǎn)生影響，常采用血管直徑更粗的股靜脈或頸靜脈作為引流管通路，將股動(dòng)脈作為回輸管通路。回輸血液在主動(dòng)脈內(nèi)逆行向上，與自身心輸出血流在一個(gè)平面相交，這一相交平面被稱(chēng)為“分水嶺”，其位置取決于心臟和ECMO之間的相對(duì)輸出量。靜脈–動(dòng)脈模式下患者的病理生理機(jī)制更加復(fù)雜。盡管可同時(shí)提供呼吸循環(huán)支持，但相比VV-ECMO而言，其對(duì)患者自身的血流動(dòng)力學(xué)有不可避免的影響，故VA-ECMO的運(yùn)行監(jiān)測(cè)較VV-ECMO而言更加復(fù)雜。

2.1 血?dú)夥治?/h3>

血?dú)夥治鰧?duì)VA-ECMO而言亦十分重要。流經(jīng)冠狀動(dòng)脈及腦循環(huán)內(nèi)的是左心室射出的血液，這部分血液并未經(jīng)過(guò)VA-ECMO氧合而是經(jīng)過(guò)自身肺循環(huán)的低氧血液。VA-ECMO回輸?shù)难貉毓蓜?dòng)脈逆行向上，與心臟射血方向相反。當(dāng)心功能極差或ECMO流量過(guò)高時(shí)，左心室射出的低氧血優(yōu)先供給靠近升主動(dòng)脈弓近端分支的冠狀動(dòng)脈及腦循環(huán)，而ECMO提供的富氧血優(yōu)先供給分水嶺遠(yuǎn)端，出現(xiàn)上下肢肢體氧供不匹配，被稱(chēng)為“南北綜合征”。正常情況下，上下肢的血氧分壓、血氧飽和度相似；若存在明顯差異則提示南北綜合征的存在。南北綜合征患者的上半身缺氧明顯，可嘗試通過(guò)肺復(fù)張、控制肺水腫等手段增加肺循環(huán)攜氧量，或經(jīng)靜脈端增加一個(gè)回輸管路變?yōu)殪o脈–動(dòng)脈–靜脈模式，從而使部分經(jīng)ECMO氧合過(guò)的血液回流右心并經(jīng)肺循環(huán)供應(yīng)左心系統(tǒng)。血乳酸對(duì)ECMO有重要意義。在缺血、缺氧狀態(tài)下，細(xì)胞無(wú)氧代謝產(chǎn)生大量乳酸。無(wú)論靜脈-靜脈模式還是靜脈-動(dòng)脈模式下，乳酸的監(jiān)測(cè)都有重要意義。ECMO上機(jī)前，乳酸的最高峰值對(duì)患者預(yù)后有重要的預(yù)測(cè)作用。對(duì)VV-ECMO而言，乳酸下降意味著全身缺氧情況的改善；對(duì)VA-ECMO而言，南北綜合征時(shí)患者上肢缺氧狀態(tài)下仍會(huì)有大量乳酸產(chǎn)生，這時(shí)乳酸的下降趨勢(shì)可能并不明顯。另外，單純糾正低氧及大循環(huán)并不能使乳酸出現(xiàn)明顯下降，提示有可能存在微循環(huán)障礙。

2.2 出血及血栓栓塞

VA-ECMO與VV-ECMO在凝血功能的監(jiān)測(cè)上有相似之處。對(duì)絕大多數(shù)患者來(lái)說(shuō)，首選普通肝素抗凝，以ACT、APTT監(jiān)測(cè)為主且目標(biāo)監(jiān)測(cè)范圍一致。但危重患者合并休克、低氧血癥等情況會(huì)加重血液高凝狀態(tài)，特別是當(dāng)VA-ECMO患者心臟主動(dòng)脈瓣開(kāi)啟困難時(shí)左心室內(nèi)血液淤滯，血栓形成風(fēng)險(xiǎn)極大[12]，血栓栓子脫落對(duì)患者會(huì)造成嚴(yán)重影響。心功能分級(jí)、心源性休克、感染、出血等因素可預(yù)測(cè)血栓并發(fā)癥發(fā)生率。為避免血栓形成，使用肝素等抗凝藥物并維持ACT、APTT等指標(biāo)在目標(biāo)范圍內(nèi)，定期查看ECMO管路，若發(fā)現(xiàn)泵內(nèi)出現(xiàn)血栓應(yīng)及時(shí)更換膜肺及套管。心臟超聲對(duì)心臟內(nèi)血栓的判斷有重要價(jià)值，如發(fā)現(xiàn)心腔內(nèi)有血栓影像，判斷已形成心室內(nèi)血栓，可嘗試將ACT在短期內(nèi)臨時(shí)提高至300～400s或請(qǐng)外科醫(yī)生協(xié)助。凝血物質(zhì)的大量消耗、同時(shí)使用肝素維持膜肺的運(yùn)轉(zhuǎn)，會(huì)增加出血的風(fēng)險(xiǎn)，但在ECMO使用期間抗凝須貫穿始終，終止抗凝會(huì)急劇增加管路內(nèi)血栓的形成風(fēng)險(xiǎn)。除抗凝藥物因素外，動(dòng)靜脈穿刺置管、胃管、導(dǎo)尿管、氣管插管等有創(chuàng)操作均有可能造成患者出血，因此建議在ECMO運(yùn)行期間應(yīng)避免不必要的有創(chuàng)操作。當(dāng)存在出血時(shí)，不同部位和不同嚴(yán)重程度的出血的止血措施有所不同，穿刺血管破裂導(dǎo)致的出血使用壓迫止血，胃腸道內(nèi)的出血通過(guò)輸注血漿、血小板、禁食等手段待胃腸功能恢復(fù)。若出血量較大可下調(diào)ACT至160～180s并輔助使用抗纖溶藥物、維生素K等止血藥物，仍然無(wú)效時(shí)嘗試外科干預(yù)止血。

2.3 超聲

超聲同樣可用于VA-ECMO的置管、心功能評(píng)估等，靜脈-動(dòng)脈模式有特殊的作用機(jī)制。VA-ECMO引流管與回輸管分別在右心房前與左心室后，其置管位置表明VA-ECMO對(duì)左右心系統(tǒng)均會(huì)產(chǎn)生影響。在VA-ECMO上機(jī)后，全身心輸出量由ECMO流量和自身心輸出量組成。VA-ECMO運(yùn)行時(shí)仍然有部分血液通過(guò)肺循環(huán)到達(dá)左心系統(tǒng)，這部分血液必須經(jīng)過(guò)主動(dòng)脈瓣射出，但VA-ECMO提供的額外后負(fù)荷會(huì)阻礙這一過(guò)程。若后負(fù)荷壓力過(guò)高，超聲可觀察到主動(dòng)脈瓣開(kāi)啟困難、左心室過(guò)度膨脹，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)左心室血栓，提示需緊急進(jìn)行左心室減壓。為避免血栓形成并促進(jìn)心功能恢復(fù)，建議在滿(mǎn)足全身氧供、血供的前提下維持最低的ECMO流量。借助超聲可直接觀察主動(dòng)脈瓣的開(kāi)閉情況，觀察心腔內(nèi)有無(wú)血栓形成。超聲測(cè)量左室流出道時(shí)間–速度積分是目前無(wú)創(chuàng)評(píng)估心輸出量的敏感方法，對(duì)心功能的評(píng)定及ECMO參數(shù)的調(diào)節(jié)有重要意義[13]。在VA-ECMO運(yùn)行期間，超聲可發(fā)現(xiàn)血流動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定的原因，評(píng)估新的或惡化的低氧血癥。因超聲可對(duì)心功能指標(biāo)進(jìn)行直接評(píng)估，有必要每日行心臟超聲評(píng)估以了解心功能變化情況。

2.4 下肢肢體灌注

VA-ECMO為滿(mǎn)足足夠的流量輔助需求，常選擇較大的血管進(jìn)行穿刺，股動(dòng)脈、股靜脈是常用血管[14]。使用下肢股動(dòng)脈插管時(shí)，對(duì)動(dòng)脈管路同側(cè)的下肢肢體而言，因回輸管路粗大且血流方向與下肢灌注血流方向相反，下肢有極大的缺血風(fēng)險(xiǎn)。股動(dòng)脈遠(yuǎn)端的血流減少，下肢骨筋膜室綜合征、肌肉缺血壞死、截肢等風(fēng)險(xiǎn)增加，下肢缺血并發(fā)癥發(fā)生率為11%～52%，截肢概率高達(dá)2%～10%。置管過(guò)程中使用超聲全程引導(dǎo)，避開(kāi)血管?chē)?yán)重鈣化和狹窄部位，既可提高穿刺成功率、縮短穿刺時(shí)間，又可減少穿刺相關(guān)的并發(fā)癥。為滿(mǎn)足下肢血液灌注，若周?chē)芮闆r較差或?qū)Ч芡鈴?血管內(nèi)徑2/3時(shí)，可預(yù)防性置入遠(yuǎn)端灌注導(dǎo)管后再置入回輸管[15]。NIRS分析和經(jīng)皮氧分壓測(cè)定是可靠、連續(xù)、無(wú)創(chuàng)的監(jiān)測(cè)手段，能及早發(fā)現(xiàn)組織灌注和局部循環(huán)的變化，對(duì)預(yù)測(cè)下肢肢體灌注的缺血缺氧有極大優(yōu)勢(shì)。

2.5 微循環(huán)

心功能衰竭的患者存在明顯的大循環(huán)及微循環(huán)障礙。大循環(huán)可在宏觀上體現(xiàn)，故而受到更多的關(guān)注，但對(duì)微循環(huán)的關(guān)注卻不足。微循環(huán)被認(rèn)為是大循環(huán)與細(xì)胞之間的聯(lián)系通道，雖大部分VA-ECMO的監(jiān)測(cè)重點(diǎn)是關(guān)注大循環(huán)血流動(dòng)力學(xué)的充分性，但組織的氧輸送依賴(lài)于維持足夠的微循環(huán)流量，微循環(huán)與大循環(huán)之間并不存在一致性，大循環(huán)的改善不代表組織代謝的改善[16]。血泵產(chǎn)生的血流為平流血流，與心臟收縮產(chǎn)生的搏動(dòng)血流相比，其對(duì)主動(dòng)脈和頸動(dòng)脈竇的刺激作用更強(qiáng)、內(nèi)源性?xún)翰璺影返尼尫旁龆啵瑢?duì)微循環(huán)的不良影響更大。NIRS、旁流暗視野成像等無(wú)創(chuàng)微循環(huán)監(jiān)測(cè)手段發(fā)現(xiàn)，初期的微循環(huán)改變，如微血管流量指數(shù)、灌注血管密度、灌注血管比例，相比于乳酸、左室射血分?jǐn)?shù)等傳統(tǒng)指標(biāo)來(lái)說(shuō)更加可靠[17]。

3 小結(jié)與展望

ECMO在危重患者的救治過(guò)程中可發(fā)揮重要作用，甚至是挽救生命的最后手段，但患者在不同時(shí)刻所需要的ECMO輔助程度不同，不合適的支持對(duì)患者的影響同樣不可忽視。借助各項(xiàng)指標(biāo)的運(yùn)行監(jiān)測(cè)對(duì)評(píng)估患者的病情變化、調(diào)整治療方案具有重要意義，特別是將各項(xiàng)指標(biāo)相結(jié)合進(jìn)行綜合評(píng)估，如果使用得當(dāng)，這些監(jiān)測(cè)工具對(duì)臨床醫(yī)生來(lái)說(shuō)是無(wú)價(jià)的。

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R459.7

A

10.3969/j.issn.1673-9701.2023.28.031

浙江省科技計(jì)劃項(xiàng)目（2020C03019）

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