体外膜肺氧合结合左心减压治疗心脏术后重症心衰

于 坤,龙 村,黑飞龙,李景文,高国栋,宋云虎,孙寒松,许建屏

在一些严重左心功能不全的患者中,行股动、静脉插管实施体外膜肺氧合(extracorporealmembrane oxygenation,ECMO)辅助后,中心静脉压明显下降,由于左心室收缩舒张功能严重受损,左房压仍然很高,左室前负荷过重难以改善。如果单纯提高 ECMO辅助流量,势必增加血液破坏,而且逆行灌注流量增加会进一步增加左心后负荷。此时采取 ECMO结合左心房引流减压,可以有效减轻左心负荷,平衡左右心的充盈度[1]。我院自 2004年12月至 2009年12月共行 ECMO 121例,其中 5例采用 ECMO结合左心房引流减压,取得良好疗效,现报告如下。

1 资料与方法

1.1 患者情况 5例左心减压患者均为心脏手术后低心排体外循环不能停机者,极限剂量血管活性药物下血液动力学无法维持,进行性代谢性酸中毒,经股动、静脉插管建立静脉-动脉模式 ECMO(V-A ECMO)辅助。ECMO流量达到 3.0～3.6 L/min,静脉引流管路压力低于-60 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa),离心泵转速超过 3 500 r/min,在此情况下,由于严重左心功能不全,左房压(LAP)仍然很高,＞20 mmHg,左心室持续胀满,部分患者仍反复室颤,故结合左心耳插管引流减压。患者一般情况见表1。

1.2 治疗方法

1.2.1 装置及设备 均使用离心泵血液驱动,膜式氧合器血液氧合,在连接系统中串联流量探头、氧饱和度及红细胞比容探头(Medtronics,Minneapolis,MN)和静脉负压监测接头。我院先后使用了两种ECMO系统,分别为美敦力(Medtronic Minimax Plus Oxygenator,Medtronic Inc,Minneapolis,USA)及优斯特拉(Jostra Quadrox,Maquet cardiopulmonary AG,Germany)。

表1 5例患者左房减压前的一般情况

1.2.2 ECMO建立和管理 所有患者均采用 V-A ECMO,小儿经右房-主动脉插管,成人经股动、静脉插管建立循环。5例左心减压者均经股动、静脉置管建立 ECMO,正中开胸,自左心耳处安放左心引流管(16FR)并固定,用 1/4管径延长管连接并与 ECMO静脉管路以 Y形接头连接,循环途径为:(左心房 +股静脉)→离心泵→膜肺→股动脉。股动脉插管时建立一侧路供应远端肢体。常规关胸,左房插管从剑突下引出胸腔,见图1。

图1 ECM O结合左心房引流减压示意图

ECMO支持治疗期间维持温度在 36～37℃之间,静脉引流负压维持在-30 mmHg以内。ECMO血流量根据患者血液动力学状况和代谢情况调整,间断测量左心引流流量。膜肺吸人的氧浓度在 40%～70%,使经膜肺氧合后动脉血氧分压(PaO2)在100～300mmHg左右,气体流量根据血流量及血气结果调整。治疗期间泵人肝素,使激活全血凝固时间(ACT)维持在 120～160 s之间。患者机械通气采用 SIMV模式,吸入氧浓度(FiO2)0.3～0.6,呼吸频率 8～10次/min,潮气量 5～8 Ml/kg,呼气末正压((PEEP):3～6 cmH2O。根据血液动力学情况减少血管活性药物。

每天做胸部 X线观察心脏及肺脏情况,做心脏超声评估心脏射血状态。转流期间注意观察股动脉插管侧下肢血运情况。常规检测血生化、血气、血常规、胶体渗透压等,以指导治疗。

1.2.3 ECMO和左心引流管撤除 当患者血液动力学稳定,血管活性药用量不大,左心引流量减少至正常心排量 10%以下,临床和超声心动图证实心脏具有足够的射血功能,可试着短时间夹闭左心引流管,如 LAP变化不大,血液动力学稳定,则可开胸撤除左心引流管。待生命体征稳定,血液动力学稳定一段时间后,X线胸片清晰,肺顺应性改善,机械通气达到 FiO2＜50%,PEEP＜6 cmH2O,血气和水电解质正常,可考虑撤除 ECMO。撤机时逐渐减低流量,适当延长 ACT时间,如生命体征稳定,当灌注流量减少至机体正常心排量的 15%～25%后,即可终止 ECMO。

2 结 果

ECMO结合左房减压 5例患者中 3例顺利停机,恢复出院并存活至今,其中 1例 ECMO前已行IABP治疗效果不佳,再次手术后 ECMO辅助期间出现肾衰需血透,5 d后肾功能恢复,但插管侧动脉栓塞,小腿坏死,2周后截肢,30 d后出院。2例死亡,1例 ECMO辅助期间循环功能仍进行性恶化,最终因多器官功能衰竭死亡;1例建立左心减压后,ECMO系统大量进气,被迫停止辅助 40 min,系统排气后重新辅助,在此期间心脏胀满,多次室颤,循环不能维持,平均动脉压(MAP)30～40 mmHg,瞳孔散大且无对光反射,抢救无效放弃治疗。见表2。

3 讨 论

心脏术后患者心功能障碍的发病率高达 3%～5%,这部分患者大部分通过应用药物或 IABP可以脱离体外循环[2]。然而,还有大约 1%的患者由于难以控制的心脏和肺脏功能障碍,需要较长时间的机械循环/呼吸支持[3-4]。ECMO可对心脏术后呼吸功能和/或心脏功能不全提供临时支持,使心脏和肺脏得到充分休息,抢救高危患者的生命。ECMO的本质是人工心肺机,核心的部分是膜肺和血泵,当患者心肺功能严重受损,对常规治疗无效时,可以替代肺脏的气体交换任务和心脏泵血功能,为心肺功能的康复提供宝贵的时间[5]。在心脏功能衰竭的患者,ECMO至少可以提供 30%～50%以上的心排血量[6]。

为了减少患者创伤,减少出血和感染,成人往往选择外周血管插管进行转流。在这种情况下,为了避免肢体血液回流不畅,静脉插管的口径不宜太大[7-8]。如果辅助流量过高,势必增加 ECMO静脉端负压,导致血液破坏严重,引起一系列问题。V-A模式的 ECMO可以提供双心辅助,但在严重左心功能不全情况下,左心室舒张末压和左房压升高至极限水平,ECMO支持也难以缓解,且经股动脉插管灌注会增加心脏后负荷,进一步损害左心室的射血能力。增高的左心室舒张末压导致室壁张力增高,心肌耗氧量增加,心肌灌注不足,由此形成恶性循环导致左心衰继续恶化。左房压增高会引起严重肺水肿,胸片显示白肺,最终会造成不可逆肺衰竭[1,9]。

在心脏术后严重心功能不全的患者中,往往同时存在左心衰和右心衰,而且其程度不一致,对于严重左心衰患者,外周插管行单纯 ECMO治疗很难达到充分的左心减压[10],及时地结合左心减压,能显著降低左室的前负荷,减少做功量,降低氧耗,左右心室都能得以充分的休息,改善心肌血供,促进心肌组织的修复和代谢,有利于心脏的功能恢复[9,11]。此外,还可以改善血液动力学状况,增加心排血量和提高动脉压。

术中左心房减压可以通过放置左房或左心室引流管完成。选择适宜口径的左心引流管很重要,流量取决于插管的口径和长度,口径太细,流量小,不能达到充分引流减压的目的,左房压仍然很高,左心衰无法改善[1,12]。如果口径太大,不仅会加重机械创伤,还可能造成左心空瘪,主动脉瓣不能开放,左心室内血栓形成。更重要的是由于左心室过度减压会使室间隔左移,左向右的压力传递减小甚至转变为右向左传递,使左心室对右心室的贡献削弱甚至消失。心脏作为一个整体,收缩是向心性的,左心室游离壁和右心室游离壁及室间隔所产生的收缩力相互依赖和平衡,形成一对力偶,在室间沟处其合力为零,这种力偶的关系对于室壁收缩力转化为室内压力是十分必要的。应用左心引流减压后,左心室游离壁张力减弱,左右心室间力的平衡点发生变化,此时虽然右室游离壁的收缩力无明显变化,但右室游离壁收缩力转化为室内压的效率却显著下降。左心减压流率不是越大越好,当既达到对左心室的减容作用又维持一定的左室内压,以保持左室收缩对右室压形成的作用时,可减少右心衰的发生。关键问题是要重视左右侧心排血量能否达到新的平衡问题。本组患者股静脉插管口径 17-21Fr,左房引流管口径 16-18Fr,辅助期间最高流量可达 1.4 L/min。我们的经验是左心引流管口径略小于静脉引流管,这样既可左心充分减压,又可以提供适宜的双心辅助,左右心的压力也能良好地匹配。国外报道术后或内科患者也可经皮置管过房间隔行左心吸引[12-14]。Vlasselaers[15]等还报告了 ECMO期间使用一个小的轴流泵进行左心减压。

表2 5例ECMO患者结合左心房减压后的情况

ECMO的并发症较多。出血是 ECMO治疗的一个主要并发症。由于肝素抗凝,较长时间心肺转流等原因,导致凝血功能紊乱,妥善处理好出血是 ECMO获得成功的最基本条件。采用外周插管是避免术后出血的有效措施,也便于术后护理,左心引流管置入后常规关胸自剑突下与心包引流管一同引出胸腔,这样可以有效地减少出血。术后当天出血较多,我们一般不用肝素,待无明显出血后,使 ACT维持在 120～160 s之间,可有效地减少出血并发症,同时未发现严重血栓。本组 1例患者在 ECMO并行后,放置左房引流管时不慎系统大量进气,重新排气置管延误了宝贵的抢救时间,患者终因严重心功能不全辅助无效死亡。在 V-A模式 ECMO转流期间,静脉端是负压,左心引流管与其连接时要注意操作流程,左心及静脉系统转流过程中不能直接与大气相通,以免进气。1例患者因同时行冠状动脉旁路移植术(CABG)及 ECMO治疗,ECMO插管侧的腿部同时取大隐静脉后包扎较紧,继之小腿肿胀,肢体苍白,重新置管增加肢体远端血供无效,终致小腿坏死截肢。在股动静脉插管行 ECMO期间,要密切注意插管侧肢体循环状况,CABG患者尽量不要在取血管的肢体上插管,以免影响肢体的引流和血供。在一些严重左心功能不全的患者中,采取 ECMO结合左心房引流减压,可以有效减轻左心前负荷,提高ECMO辅助疗效,为患者心功能的恢复赢得时间,提供了保障。

[1]Aiyagari RM,Rocchini AP,Remenapp RT,et al.Decompression of the left atrium during extracorporealmembrane oxygenation using a transseptal cannula incorporated into the circuit[J].Crit Care Med,2006,34(10):2603-2606.

[2]隋润钤,周新民.心力衰竭患者的非药物治疗进展 [J].中国胸心血管外科临床杂志,2009,16(1):63-67.

[3]Morris AH..Extracorporeal support and patient outcome:credible causality remains elusive[J].Crit Care Med,2006,34(5):1551-1552.

[4]Baslaim G,Bashore J,Al-MalkiF,eta l.Can the outcome of pediatric extracorporeal membrane oxygenation after cardiac surgery be predicted[J]?Ann Thorac Cardiovasc Surg,2006,12(1):21-27.

[5]于坤,龙村,黑飞龙,等.体外膜肺氧合在抢救危重心脏病患者心搏骤停中的作用 [J].中华急诊医学杂志,2007,16(1):13-17.

[6]KoWJ,Lin CY,Chen RJ,etal.Extracorporealmembrane oxygenation support for adultpostcardiotomy cardiogenic shock[J].Ann Thorac Surg,2002,73(2):538-545.

[7]RussoCF,Cannata A,Vitali E,et al.Prevention of limb ischemia and edema during peripheral venoarterial extracorporeal membrane oxygenation in adults[J].JCard Surg,2009,24(2):185-187.

[8]Zimpfer D,Heinisch B,Czerny M,et al.Late vascular complications after extracorporealmembrane oxygenation support[J].Ann Thorac Surg,2006,81(3):892-895.

[9]Bakhtiary F,Keller H,Dogan S,eta l.Venoarterial extracorporealmembrane oxygenation for treatment of cardiogenic shock:clinical experiences in 45 adult patients[J].JThorac Cardiovasc Surg,2008,135(2):382-388.

[10]Haynes S,Kerber RE,Johnson FL,et al.Left heart decompression by atrial stenting during extracorporeal membrane oxygenation[J].Int JA rtif Organs,2009,32(4):240-242.

[11]Hanna BD.Left atrial decompression:Is there a standard during extracorporeal support of the failing heart[J]?Crit Care Med,2006,34(10):2688-2689.

[12]H lavacek AM,Atz AM,Bradley SM,et al.Leftatrial decompression by percutaneous cannula placementwhile on extracorporealmembrane oxygenation[J].JThorac Cardiovasc Surg,2005,130(2):595-596.

[13]Ward KE,Tuggle DW,Gessouroun MR,et al.Transseptal decompression of the leftheartduring ECMO forseveremyocarditis[J].Ann Thorac Surg,1995,59(3):749-751.

[14]Cheung MM,Goldman AP,Shekerdemian LS,et al.Percutaneous left ventricular"vent"insertion for left heart decompression during extracorporealmembrane oxygenation[J].Pediatr Crit Care Med,2003,4(4):447-449.

[15]Vlasselaers D,DesmetM,Desmet L,etal.Ventricular unloading with am iniatureaxial flow pump in combination with extracorporeal membrane oxygenation[J].Intensive Care Med,2006,32(2):329-333.