体外膜氧合治疗重症急性呼吸窘迫综合征研究进展

赵军魁 王云辉 田德棒

自1967年Ashbaugh［1］首先描述并提出急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome，ARDS)以来，机械通气仍是ARDS最重要的治疗手段，但在临床实践中，人们发现尽管采取了包括保护性肺通气、肺复张、俯卧位通气、NO吸入、高频振荡通气等策略，但ARDS的总体死亡率仍高达40% ～50%左右［2］。这种高死亡率无明显的改善，可能在于各种措施仍依赖于损伤肺脏自身去获得足够的气体交换的能力，当机体对机械通气所带来的肺部气压伤、容量伤、生物伤及长时间的高氧暴露等，超过了肺脏所能抵制的能力，同时还使已受损肺脏持续受到损害，就会导致治疗失败，目前的通气模式均难以避免这一点。近年来，随着体外生命技术(ECMO)的发展，为此找到了一种较切实可行的解决措施，既让已经严重受损的肺脏得到休息，又可以代替肺脏的功能，在体外对血液进行充分的氧合。因此“肺休息策略”成为最合理治疗措施之一［3，4］。本文就上述问题的研究进展综述如下。

1 ECMO概念及历史

1944年Kolff依据血液透析可提高患者血氧浓度得到启发，提出ECMO的概念及设想，体外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenation，ECMO)又称体外生命支持系统，是指使用机械设备临时但较持久地支持心(肺)功能受损的患者，延长其生命的一种技术。

1972年Hill［5］首先报道了1例成人创伤后ARDS的患者应用ECMO支持成功的经验，1972年研制成硅胶膜制成的Kolobow肺并用于临床，Bartlett等于1975年第一次成功地将ECMO应用于新生儿呼吸衰竭的治疗。然而ECMO应用治疗ARDS的过程并不顺利，1979年Zapol［6］发表的一篇来自9家医学中心的随机对照研究中报道，比较ECMO和常规通气治疗急性严重呼吸衰竭患者，发现2组死亡率大约都在90%左右，并无明显差别，这样的结果降低了人们对ECMO治疗ARDS的预期效果，而且随着对ARDS的进一步研究，肺保护通气策略的应用也在一定程度上减少了呼吸衰竭患者对ECMO的需要。但随着ECMO技术设备及理论的不断研究深入，尤其在1980年，美国Michigan大学医学中心Bartlett等创建了世界上第一个ECMO中心，1989年，体外生命支持组织(extracorporeal life support organization，ELSO)成立，使得ECMO技术在临床上的应用得到较快的发展。近年来在世界多个ECMO治疗中心进行的多项实验研究证实［7，8］，ECMO对呼吸衰竭的疗效已得到了普遍的肯定，已成为经机械通气和药物治疗无效的新生儿呼吸衰竭的标准治疗［9］，而且与传统呼吸机支持治疗相比，使用ECMO治疗重症ARDS患者，可使患者的生存率由47%提高至63%［7，10］，并且随着 ECMO 技术的不断发展，ECMO 的支持时间也由最初的几个小时到现在能支持几天甚至几个星期。

2 ECMO类型与转流方式

ECMO按体外回路不同分为静脉-静脉(V-V)、静脉-动脉(V-A)和静脉-静脉-动脉(V-V-A)三种体外生命支持系统方式。在临床上，新生儿及儿童呼吸衰竭接受ECMO治疗者大部分是采用V-A模式转流。据ELSO统计，19 000多例实行ECMO治疗的呼吸衰竭新生儿中，有约70%是采用静脉-动脉(VA)模式，但成人采用静脉-动脉(V-A)模式者不到 20%［11］。Frederik等［12］从2006～2008年将30例需要行ECMO治疗的重症ARDS患者分为V-V、V-A和V-V-A 3组，观察30 d生存率，其中V-V(75%)、V-A(63%)和V-V-A组(27%)，由于 V-V方式能避免颈总动脉结扎相关的神经系统并发症和后遗症，加之能增加肺动脉血氧含量和冠状动脉氧合，激活炎性反应较V-A方式轻，提示V-V模式转流更适合治疗重症ARDS患者。常规的插管通路有：颈静脉-股静脉、股静脉-颈静脉或股静脉-股静脉等，这取决于患者的个体情况及所用插管的长度与大小等。

3 ECMO治疗ARDS的适应证及禁忌证

目前对于重症ARDS患者何时应用ECMO仍尚未达成一致意见，各ECMO中心实施的标准亦不同，但广泛取得如下共识，即ECMO应使用于那些生命受到严重危险，而对传统机械通气等治疗无反应，但肺脏损伤仍具有可逆性的ARDS患者，原发病变的可逆性，决定了患者的预后，通过让肺脏得到充分休息，为病肺的恢复赢得了时间［7］。

3.1 2008年Douglas［13］提出了临床应用 ECMO治疗ARDS的使用标准 (1)使用传统的机械通气亦不能纠正缺氧和提高肺脏的顺应性;(2)年龄＜65岁，接受机械通气＜7 d，无抗凝禁忌症，患者未达到濒死状态;(3)氧合指数(PaO2/FiO2)＜100 mm Hg(1 mm Hg=0.133 kPa)或 P(A-a)O2≥600 mm Hg;(4)Murray肺评分≥3分;(5)患者出现失代偿呼吸衰竭伴酸中毒pH值＜7.2。2011年Maul等［14］认为当满足以下条件时应当使用ECMO：(1)肺内分流＞30%;(2)在吸纯氧等情况下PaO2/FiO2＜70 mm Hg并且 PEEP≥15 cm H2O;(3)pH值 ＜7.25至少2.5 h。

3.2 禁忌证 全身应用抗凝剂时、严重出血或DIC、慢性疾病或恶性疾病的终末期、严重的免疫抑制、急性重度颅脑损伤等。

4 ECMO实施中的并发症

ECMO在治疗ARDS过程中并发症主要包括两部分，即患者机体的并发症和ECMO系统的各种异常。

患者机体的并发症有出血、栓塞、溶血、肾功能不全、感染、神经系统功能异常和下肢缺血等。其中以出血最为常见，ECMO系统的异常包括：氧合器故障、循环管道破裂进气和泵失灵等技术问题。Conrad等［15］曾经对1 279例行ECMO治疗的病例进行分析统计，其中发生出血并发症的患者占48.3%，肾功能不全占30.7%，感染占11.3%，神经功能不全占11.9%，血栓/栓子占9.6%，溶血占5.1%，而ECMO系统及设备本身问题仅占3.6%。

ECMO实施中的并发症以出血最为多见，尤以脑出血最为严重，全身肝素化加上长时间ECMO支持，血小板大量消耗，右颈总动脉结扎破坏了正常的灌注方式，右颈内静脉植入粗大的插管影响脑静脉回流等都可能是造成颅内出血的原因。新生儿ECMO脑内出血的发生率较高，这种出血极易发生在非足月胎龄的患儿，但随着ECMO体外环路表面涂抹技术的改进、目前多采用股静脉-股静脉转流方式、输注新鲜血浆及应用6-氨基己酸和重组凝血因子Ⅶa等措施［16，17］，使得出血并发症的发生率及病死率有所下降。

5 目前的应用动态及争议

随着近年来体外生命支持技术、设备质量的提高以及使用经验的增加，ECMO的应用已经变得更加可靠。Bartlett［18］团队在1977年首先报道了28例ARDS患者应用ECMO治疗的生存率观察，尽管只有5例长期存活，但他们开创了ECMO治疗ARDS的崭新时代。2006年在英国进行的一项随机对照研究发现［19］，ECMO治疗重度ARDS较传统机械通气可以明显降低6个月严重致残率，甚至提高接近10%的存活率(63.3%、54.0%)而新生儿的存活率要比成人为高，一般可达到80%左右。

另外一项随机对照试验［20］，入选185例ARDS患者，在应用ECMO治疗后生存率由原来的32%上升至59%，来自一项多中心研究显示［21］，从32家医院331例ARDS患者，经传统的机械通气治疗无效后经应用ECMO死亡率从47%下降至26%，而另一项研究［22］入选的128例儿童呼吸衰竭患者，应用后其生存率从60% ～73%，总的来说，ECMO治疗ARDS的存活率随着时间逐步提高。

2004年Hemmila等［23］报道了目前世界最大的单中心经验ECMO治疗总结，对 Michigan大学255例应用 ECMO治疗ARDS患者进行统计分析，生存率52%，与大多报道相似，其治疗采取了一个标准化步骤来选择应用ECMO的患者，首先在应用ECMO之前尽可能应用所有的肺保护通气策略，充分利用残余肺活量使生理功能达到最大化，尽可能减少机械通气相关损伤，当出现吸纯氧时患者氧和指数仍小于100 mm Hg，肺泡动脉氧分差仍大于600 mm Hg，肺分流率大于30%时，开始应用ECMO，目前的多个研究［7，8］也倾向于将经常规治疗无效重症ARDS患者转诊至大的ECMO治疗中心，采用统一标准来治疗以提高治愈率，并降低使用成本。

近年来由于甲型H1N1流感在全球的肆虐，ECMO也越来越多地被应用于甲型H1N1流感肺炎引起的重症ARDS患者，且取得了明显的效果［24-27］。Rock A报道了18例甲型H1N1肺炎所致重症ARDS的应用体外膜氧合治疗，在应用V-V模式ECMO之前，PaO2/FiO2为52(50～60)mm Hg，PCO2为85(69～91)mm Hg，采用ECMO治疗9(4～14)d后，PaO2/FiO2提高至295(151～439)mm Hg，而病死率仅为25%，充分证明了ECMO在甲型H1N1流感肺炎引起的重症ARDS治疗中的作用。

尽管很多研究提示ECMO在治疗重症ARDS中的价值，但目前也仍有一部分研究［15-28］提示对其应用价值的质疑，这其中可能跟ECMO应用时适应证的掌握、患者的管理、并发症的防治以及治疗经验等多方面差异有关，其真正的作用价值还待循证医学的进一步支持。

综上所述，ECMO无疑作为治疗ARDS的一种有效手段，已得到越来越广泛的应用，尤其对于那些对传统机械通气等治疗方法无法奏效时的重症ARDS患者提供了一种选择，而且随着对材料设备的进一步更新及技术理论的深入研究，其在重症ARDS的治疗方面应该有更广阔的应用前景。

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