体外膜肺氧合治疗回顾分析

黑飞龙,楼 松,龙 村,李景文,于 坤,刘晋萍,冯正义,赵 举,胡盛寿,许建屏,常 谦,刘迎龙,王 旭,刘 平

1954年John Gibbon发明的体外循环(extracorporeal circulation,ECC)技术使心内直视手术成为现实[1]。ECC技术设备经改进后可以提供较长时间的 ECC支持,被称为体外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenation,ECMO)。ECMO作为一种有效的心肺支持手段,可使患者心肺得到充分休息,功能恢复或为器官移植赢得时间,目前已成为心脏外科危重病的重要治疗手段。Hill于 1972年成功进行了首次静脉-动脉(venous-arterial,V-A)ECMO治疗[2]。此后,ECMO在儿童和成人患者中均取得了较好的临床效果[3-6]。阜外心血管病医院自2004年12月至 2009年12月对 121例心肺功能衰竭患者行 ECMO支持治疗也取得了较为理想的效果。现将我院应用 ECMO支持治疗的情况回顾分析如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 121例患者行 ECMO支持治疗,儿童及婴幼儿 44例,成人 77例。其中男性 80例,女性 41例;年龄为出生 3 d～76(29.4±25.0)岁;体重为 3.2～100(43.7±28.8)kg。108例心脏术后和 13例内科病例安装 ECMO治疗。23例经 ECMO辅助后行心脏移植,其中 14例康复出院。

本研究属于观察性研究,不改变现有的诊疗方案,所分析的资料不涉及任何患者隐私,因此不需取得患者的知情同意。

1.2 ECMO的应用指征包括 ECC后不能停机直接转入 ECMO辅助支持,难以纠正的低心排[心排指数小于 2.0 L/(min·m2)]、严重的低氧血症、心跳骤停等。

ECMO在手术室或重症监护病房内建立。部分患者在接受 ECMO辅助前已安装主动脉内球囊反搏(IABP)以降低左室后负荷、增加冠脉灌注及提供搏动血流。插管前 3min给予肝素 100 u/kg静脉注射,如果 30 min内未进行插管,需要再次测量激活全血凝血时间(activated clotting time,ACT)。

1.3 ECMO系统 包括离心泵、膜式氧合器、空氧混合装置、氧饱和度探头、循环管路。当需要超滤时可在循环管路的动静脉间加入超滤器。所有患者均采用 V-A ECMO辅助方式。婴幼儿采用经原手术切口右心房-升主动脉插管,成人 1例应用右心房-股动脉插管,其余均采用股静脉-股动脉插管。

1.4 ECMO系统的建立 患者麻醉镇静,转流开始后酌情降低麻醉深度。根据 ACT检测结果决定肝素用量,使 ACT维持于 120～180 s。本组患者心血管活性药物在 ECMO支持期间逐渐减少甚至停止使用。停 ECMO后根据血液动力学情况适当应用血管活性药物。辅助流量根据患者监测指标来调整,辅助期间流量范围在 40～220 ml/(kg·min),使静脉血氧饱和度维持在 70%以上,吹入膜肺的空气氧气混合气的氧浓度维持在 40%～70%,使膜肺出口的动脉血氧分压在 150 mmHg(1mmHg=0.133 kPa)左右,动脉氧饱和度不低 95%。呼吸支持采用同步间歇指令通气模式,FiO20.3～0.6,呼吸频率10～30次 /min,潮气量 8～10 ml/kg,呼气末正压(PEEP)4～6 cmH2O,气道峰压小于 25 cmH2O。每日通过超声心动图结合患者血液动力学指标及胸片、血气结果综合评判 ECMO期间的循环、呼吸功能。在保证心脏及肺功能基本恢复并有一定的储备的情况下,逐渐减低辅助流量,同时增加血管活性药物的用量。每次减少辅助流量的 15%～20%,适当延长 ACT时间,当辅助流量占全流量的 10%～20%时可以尝试终止 ECMO。

1.5 统计处理 所有数据采用 SPSS 16.0进行统计学分析。连续变量以平均值±标准差(±s)表示,连续变量的比较采用 t检验或 Mann-Whitney U检验。分类变量以百分率表示,通过卡方检验或Fisher精确检验进行分析。逻辑回归用于分析院内死亡的危险因素。P＜0.05为具有统计学意义。

2 结 果

接受 ECMO支持治疗的患者辅助时间为 12～504(128.5±28.0)h。82例顺利撤离 ECMO装置,ECMO平均时间(117.9±63.8)h,其中 69例康复出院,13例撤机后院内死亡。39例患者因多种原因不能脱机或放弃治疗,ECMO平均时间(150.5±113.1)h。总出院率为 57.0%。

83例发生了至少一种与 ECMO相关的并发症。平均每例发生(2.5±2.2)种并发症。ECMO相关并发症的情况见表1。

单因素分析表明在手术室外建立 ECMO、是否发生并发症、并发症个数、二次开胸、感染、溶血、氧合器渗漏、更换氧合器、急性肾衰、高胆红素血症[总胆红素(TBIL)＞222.3μmol/L或 直接胆红素(DBIL)＞34.2μmol/L]与院内死亡相关,见表2。上述指标进入多因素分析,结果显示发生任何 ECMO相关并发症、血培养证实的感染、急性肾衰为院内死亡的危险因素,见表3。

表1 ECMO支持相关并发症(±s)

表1 ECMO支持相关并发症(±s)

注:肝功能异常:丙氨酸转氨酶(ALT)＞500 IU/L或天冬氨酸转氨酶(AST)＞500 IU/L;神经系统功能异常:神志模糊、昏迷、癫痫发作、局灶性神经系统体征

二次开胸止血 44/121(36.4%)感染(血培养阳性) 24/121(19.8%)血栓形成 36/121(39.8%)下肢缺血 20/121(16.5%)溶血(游离血红蛋白 ＞3000mg/L) 29/121(24.0%)血浆置换 24/121(19.8%)氧合器渗漏 45/121(37.2%)更换膜肺 43/121(35.6%)肾衰(肌酐＞132μmol/L和需透析) 35/121(28.9%)肝功能异常 29/121(24.0%)高胆红素血症 34/121(28.1%)神经系统功能异常 19/121(15.7%)多器官功能障碍(MODS) 18/121(14.9%)弥散性血管内凝血(DIC) 18/121(14.9%)消化道出血 22/121(18.2%)

表2 存活及死亡患者 ECMO支持临床特征及并发症的比较(±s)

表2 存活及死亡患者 ECMO支持临床特征及并发症的比较(±s)

性别(男 /女) 46/23 34/18 0.883年龄(岁) 31.9±23.6 26.0±26.6 0.203体重(kg) 48.0±26.1 38.0±31.4 0.067心肺复苏(有 /无) 19/50 22/30 0.089心肺复苏时间(min) 21.3±17.5 35.2±27.1 0.169 IABP(有 /无) 11/58 11/41 0.462建立地点 (OR/ICU) 40/29 17/35 0.006辅助时间(h) 120.0±67.7 140.1±101.5 0.219术后心肺功能衰竭/脱机困难 35/34 33/19 0.162任何并发症 (有/无) 40/29 43/9 0.004并发症个数 1.5±0.2 2.4±0.3 ＜0.001二次开胸(有 /无) 18/51 26/26 0.007感染(有 /无) 5/64 19/33 ＜0.001血栓形成(有 /无) 18/51 18/34 0.310下肢缺血(有 /无) 8/61 12/40 0.092溶血(有 /无) 9/60 20/32 0.001血浆置换(有 /无) 10/59 14/38 0.090氧合器渗漏(有/无) 20/49 25/27 0.031更换膜肺(有 /无) 18/51 25/27 0.012肾衰(有 /无) 5/64 30/22 ＜0.001肝功能异常(有/无) 13/56 16/36 0.128神经功能异常(有/无) 11/58 8/44 0.934 MODS(有 /无 ) 7/62 11/41 0.092 DIC(有 /无 ) 7/62 11/41 0.092高胆红素血症(有/无) 15/69 19/33 0.014消化道出血(有/无) 9/60 13/39 0.091

表3 ECMO支持患者院内死亡的危险因素

3 讨 论

ECMO作为一种对心肺功能衰竭有效的支持治疗手段,越来越得到心脏外科的重视。据报道大约3%～8%的心脏手术术后患者需辅助支持治疗[7-9],心脏术后难以纠正的低心排、低氧血症、心律失常、心跳骤停、不能脱机等情况下,ECMO支持治疗显得尤为重要。ECMO还可为心功能不全患者在心脏移植前提供有效的循环支持[10]。此外,还可帮助严重心肌炎患者恢复正常的心功能提供必要支持[11]。

我院 ECMO治疗的整体存活率为 57%,与国外报导的结果近似。ECMO患者的预后除了与治疗水平及经验有关外,另一个重要因素是患者的选择。目前我院入选 ECMO患者都采用较严格的指征,可能与较高的存活率有关。但也有学者认为,对于这些濒死患者应先进行 ECMO支持治疗,在治疗过程中若发现禁忌证,如不可逆的脑损伤等再停止治疗。这种宽松的入选条件无疑会增加整体死亡率。

许多学者致力于确定预测 ECMO治疗失败的危险因素。多个因素被确定为死亡的预测因子,包括女性[12]、高龄、术前心肌梗死、糖尿病[4]、ECMO建立前接受心肺复苏、肾功能衰竭[12]、心肌酶[13]、机械通气时间[14]。我们的结果表明,ECC期间任何并发症的发生、感染、急性肾衰都与院内死亡相关。

根据体外心肺支持组织建议,将 ECMO并发症可以分为机体并发症和机械并发症两大类[15]。

在机体并发症中,出血是 ECMO最常见的并发症。本组 121例病例中,有 44例发生出血和渗血,发生率为 36.4%,与体外心肺支持组织统计相近。虽然出血的发生率较高,但我们未发现出血与院内死亡相关。出血的部位主要是手术切口出血和插管部位出血,主要原因有插管或手术部位止血不彻底、肝素抗凝、长时间 ECC等导致凝血因子缺乏、血小板减少及功能降低等。我们认为如果患者无活跃出血,ACT可维持在 160～180 s,存在渗血时可适当缩短,控制在 140～160 s,但应注意维持一定的流量。每日检测血常规,将血小板维持在 50×109/L以上,必要时补充缺乏的凝血因子。当上述措施均无效时应积极手术探查。

感染也是 ECMO患者较常见的并发症,预防感染始终是 ECMO期间的重要问题。我们发现 ECMO患者发生感染将明显提高院内死亡率。本组有 1例患者虽然心肺功能恢复,但因脑部真菌感染死亡。ECMO患者长期使用广谱抗生素后容易发生真菌感染,预后较差,应给予足够重视。本组 121例患者发生感染 24例,发生率占 ECMO支持患者的 19.8%。ECMO期间感染发生率较高主要与手术创伤过大及插管时间过长有关,这些因素是血液感染发生率高的主要原因。在进行 ECMO支持时,注意环境的清洁,保证各个操作环节严格无菌,合理使用有效的抗生素,缩短 ECMO的时间可减少感染的发生。应早期进行血液培养和药敏试验,一旦发现感染迹象,应积极和有针对性地加强抗感染治疗,以拯救患者生命。营养不良可使 T细胞功能受损,易引起感染,致使人工心脏的使用寿命缩短甚至危及患者生命。如果患者体重指数小于 22,因感染导致手术失败的风险明显增高[16]。

肾功能不全也是 ECMO最常见的并发症之一,在机体并发症中处于第二位。本组 121例患者发生肾功能不全并发症 35例,发生率占 ECMO支持患者的 28.9%。统计发现,肾衰与院内死亡相关,这与国外作者的研究结果一致[12]。因此在 ECMO支持治疗过程中应高度重视肾脏的保护。ECMO期间,肾功能不全的发生原因尚不明了,可能与 ECMO期间溶血、非搏动灌注、低血压、低容量、儿茶酚胺分泌增加、栓子形成栓塞、全身炎症反应等因素有关。对具有肾衰危险的患者应积极预防。发生溶血时先寻找原因并对因处理,如更换管路和离心泵头、减小负压等,同时也要碱化尿液、利尿,必要时可行血浆置换。对于已发生肾功能不全的患者连续肾替代治疗及腹膜透析可维持内环境稳定,改善肾功能[17-18]。

在器械并发症中,氧合器血浆渗漏、氧合能力下降最为常见,体外心肺支持组织报道其发生率在7.1%～16.7%不等。血浆渗漏的发生与氧合器类型、跨膜压差、辅助流量、血液破坏程度等因素有关。如果发生氧合器能力下降或渗漏,则需及时更换新的氧合器。

本文仅对院内死亡及其因素进行了分析,并无患者长期随访的资料。据不完全统计,至少 1例于ECMO停机后因下肢缺血坏死而截肢,1例发生闭锁综合症,1例出院后 3 d突发心脏骤停而死亡。因此有必要对患者出院后的生活质量、社会功能、小儿患者智力发育、长期生存情况进行系统的随访和分析。

ECMO支持疗法在循环呼吸衰竭的治疗中是一种有效的辅助治疗方法,尽早对心肺衰竭患者使用ECMO支持治疗,避免重要脏器不可逆损伤,对提高治疗效果有积极的帮助。肾衰、感染等并发症与院内死亡相关。为提高 ECMO治疗的存活率应积极预防 ECMO相关并发症。

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