体外膜肺氧合联合主动脉内球囊反搏脑血流的观察研究

江春景，贾在申，杨 峰，郝 星，邢智辰，徐 博，杨晓芳，杜中涛，邢家林，侯晓彤

·临床研究·

体外膜肺氧合联合主动脉内球囊反搏脑血流的观察研究

江春景，贾在申，杨 峰，郝 星，邢智辰，徐 博，杨晓芳，杜中涛，邢家林，侯晓彤

目的 评估主动脉内球囊反搏（IABP）在对行心脏术后难治性心源性休克外周体外膜肺氧合（ECMO）循环辅助患者大脑血流量（CBF）的影响。方法 选取北京安贞医院2012年10月至2013年12月间10例冠脉搭桥术后心源性休克接受静脉－动脉（V－A）ECMO联合IABP辅助治疗患者，采用经颅多普勒超声（TCD）测定开／关（暂停15 min）IABP情况下大脑中动脉血流流速，评估CBF变化。根据脉压大小将CBF数据分为两组（脉压＞10 mm Hg为P组和脉压≤10 mm Hg为N组）。结果 所有患者成功脱离ECMO辅助，其中6例存活出院（60.0%）。ECMO联合IABP辅助时大脑CBF为（240.30±73.03）ml／min，暂停IABP单独ECMO辅助时CBF为（239.75±74.24）ml／min，差异并无统计学意义（P＝0.894）。N组中与单独EC⁃MO辅助大脑血流量（246.56±91.19）ml／min相比较，ECMO联合IABP辅助时CBF较低（229.50±90.32）ml／min，差异具有明显统计学意义（P＝0.00）。P组中与单独ECMO辅助相比较，ECMO联合IABP辅助时CBF较高［（256.23±77.62）ml／min vs（238.91±42.16）ml／min］，差异具有明显统计学意义（P＝0.00）。结论 ECMO联合IABP辅助，心脏功能状态决定IABP对大脑血流量影响。心肌顿抑时IABP减少CBF，心脏功能有所恢复情况下，联合IABP治疗可明显增加CBF。

主动脉内球囊反搏；体外膜肺氧合；大脑血流量；经颅多普勒超声

近年来不断有关于体外膜肺氧合（extracorpore⁃al membrane oxygenation，ECMO）技术用于心脏术后难治性心源性休克（postcardiotomy cardiogenic shock，PCS）的循环辅助治疗报道［1－2］。当患者心脏功能极差，使用常规血管活性药物和主动脉内球囊反搏（intra－aortic balloon pump，IABP）仍然难以纠正低心排时，可考虑行ECMO辅助以挽救患者生命［3］。多数ECMO治疗中心推荐ECMO联合IABP辅助治疗，理论上IABP可减轻左心室后负荷、增加冠脉血流量和增加血液搏动性灌注成分，有利于衰竭的心脏功能恢复［3－8］。但ECMO联合IABP辅助时，IABP对ECMO患者大脑血流量（cerebral blood flow，CBF）影响并未见相关研究报道。经颅多普勒超声（transcranial Doppler ultrasound，TCD）是一种无创、可重复性好的大脑血流监测方法，近年来广泛用于多个医学学科患者脑血流的监测［9］。本研究选取北京安贞医院心脏外科PCS接受ECMO联合IABP治疗的患者，采用TCD监测大脑血流量变化，评估IABP对外周股动静脉插管静脉－动脉（V－A）ECMO辅助患者大脑血流量的影响。

1 资料与方法

1.1 一般临床资料 选取2012年10月至2013年12月间首都医科大学附属北京安贞医院成人危重症中心冠状动脉搭桥术后难治性心源性休克接受ECMO联合IABP辅助治疗患者10例。其中男性8例，女性2例，42～71（58.24±10.75）岁。难治性心源性休克诊断标准：血容量补充充足后心脏指数小于2.2 L／（min·m2）、收缩压＜80 mm Hg、肺毛细血管楔压＞18 mm Hg，合并内脏器官灌注不足表现［（尿量＜0.5 ml／（kg·h）或四肢冰凉］。排除标准：术前合并神经系统病史或脑血管病变，锁骨下动脉盗血现象或颈动脉粥样硬化患者。

1.2 IABP管理 所有患者均在ECMO辅助之前放置IABP辅助。均采用经皮股动脉穿刺无鞘置管方式置入7.5F（40 ml）Percor STAT－DLIABP球囊，并连接IABP机器（Datascope Corp，Fairfield，NJ）。术后床旁X－线胸片确定IABP球囊位置，以球囊顶端位于左锁骨下动脉开口下方2 cm处为宜。ECMO辅助期间IABP采用ECG触发模式，反搏比设定1∶1辅助。

1.3 ECMO管理 IABP辅助并使用大剂量的血管活性药物仍难以维持血流动力学稳定时，考虑行ECMO辅助。ECMO环路由离心泵（Maquet，Jostra，Hirrlingen，德国）、膜式氧合器（Maquet，Jostra，德国）、股动脉和股静脉插管（Biomedicu，Medtronic； Minneapolis，MN，美国）、变温水箱、空氧混合仪以及氧饱和度监测仪组成。所有患者均采用直视下切开股部插管方式建立ECMO辅助，常规置入股动脉远端灌注管，预防下肢缺血并发症。

图1 TCD测定的ECMO联合IABP辅助CBF波形

调整ECMO辅助流量以维持静脉氧饱和度（SvO2）≥65%，平均动脉压（MAP）60～90 mm Hg，ECMO膜式氧合器膜后血氧分压≥300 mm Hg。呼吸机机械通气采用保护性肺通气方法，维持动脉血液二氧化碳分压（PaCO2）35～45 mm Hg。ECMO辅助期间持续泵入肝素，使激活凝血时间（activated clotting time，ACT）维持在180～220 s。

ECMO停机指证：使用小剂量正性肌力药物即可维持血流动力稳定；床旁超声心动检查结果提示心脏运动较好，左心室射血分数（left ventricular e⁃jection fraction，LVEF）≥40%。撤机时在ECMO环路动－静脉之间连接“桥”，试停观察30～60min，并评估患者血流动力学指标和全身各器官灌注情况，如病情平稳，床旁撤除股动静脉ECMO插管和下肢远端灌注管，并修补血管。

1.4 经颅多普勒超声 ECMO辅助期间每12 h进行一次TCD测定，该研究使用VISYS多普勒超声仪（SONSRA，VISYS，Healthcare公司，美国）监测CBF变化。采用2.5MHZ的脉冲多普勒探头，监测双侧大脑中动脉血流。利用带有特殊弹性的部件将超声探头固定在患者额部。在35～52 mm深度范围内调试超声波，直到获取清晰的TCD监测到典型的动脉波形频谱。整个试验期间，TCD仪器测定参数，如探测深度、增益幅度、取样容量和超声束强度等保持不变。TCD测定的是瞬时的大脑血流流度（cerebral blood flow velocity，CBFV）单位为cm／s。TCD监测仪连续记录CBFV信息，测定完毕后采用相关计算机软件，计算不规则图形的面积，估算CBF，其单位为ml／s。暂停IABP 10 min，并观察患者血流动力学指标平稳，测定单独ECMO辅助时CBF，待患者状态稳定5 min后开始采取数据。

1.5 统计分析 应用SPSS 13.0软件进行统计学分析，符合正态分布的计量资料数据采用均数±标准差（±s）表示，非正态分布计量资料数据四分位间距（25%～75%）表示。每位患者进行自身对照，评估IABP开／关时对ECMO大脑CBF影响。采用配对t检验比较ECMO联合IABP辅助与单独ECMO辅助时CBF。P＜0.05认为差异有统计学意义，P＜0.01认为差异具有显著统计学意义。

2 结 果

2.1 临床结果 10例患者术前LVEF29.5%～58.8%（42.56±14.24）%，均在ECMO辅助之前就放置IABP，术后7～23（14.2±3.5）h时出现PCS，需要行ECMO辅助。ECMO辅助时间72～205（128.50±41.45）h。所有患者成功脱离ECMO，6例治愈出院，出院存活率为60.0%。4例患者脱离ECMO辅助后分别死于多器官功能衰竭和感染各2例。

2例患者因外科原因出血或心包填塞需要再次开胸探查。2例患者出现急性肾衰竭，并接受持续静脉－静脉血液透析治疗。IABP辅助时间为6～14（9.6±3.7）d。监护室停留时间为7～17（14.0±4.3）d，所有患者均未出现IABP相关并发症。

2.2 大脑血流量 TCD监测ECMO辅助期间开／关IABP时收集一列患者大脑中动脉CBF测定血流曲线，如图1所示。测定CBF时，单独ECMO辅助（暂停IABP 15 min）与ECMO联合IABP辅助情况下，患者的血流动力学指标，差异并无统计学意义（P＞0.05）。

该研究期间共收集了110对CBF数据，单独ECMO辅助时CBF为（239.75±74.24）ml／min，与ECMO联合IABP辅助时［（240.30±73.03）ml／min］相比较，差异并没有统计学意义（P＝0.894）。根据ECMO辅助期间心脏功能状态，是否出现严重心肌顿抑（暂停IABP时观察动脉压波形，以脉压＜10 mm Hg），将 CBF测定数据分为两组（脉压＞10 mm Hg为P组，n＝75；脉压≤10 mm Hg为N组，n＝35）。N组中与单独ECMO辅助大脑血流量（246.56± 91.19）ml／min相比较，ECMO联合IABP辅助时CBF较低［（229.50±90.32）ml／min］，差异具有明显统计学意义（P＝0.00）。P组中与单独ECMO辅助相比较，ECMO联合IABP辅助时CBF较高［（256.23± 77.62）ml／min vs（238.91±42.16）ml／min］，差异具有明显统计学意义（P＝0.00）。

3 讨 论

外周股动静脉插管ECMO辅助由于其建立便捷，可快速稳定血流动力学，为其他器官提供血液供应，近年来广泛用于心脏术后PCS的辅助治疗［1－8］。但这种外周插管ECMO辅助，ECMO氧合血经股动脉逆行向上持续平流灌注，有文献报道患者上半身仍然处于相对缺血、缺氧状态，这种血液供应方式也可能是ECMO辅助患者神经系统并发症的重要原因。有研究报道1 763例成人ECMO循环辅助患者神经系统并发症发生率为8%，且明显增加ECMO患者死亡率［10］。IABP是最常用的机械循环辅助方式，大多数ECMO中心积极推荐ECMO辅助期间联合IABP辅助，IABP可积极促进衰竭的心脏功能恢复［11－12］。但也有学者担心ECMO辅助期间IABP球囊充气膨胀所引发的主动脉短暂阻断可阻碍ECMO向上血流，导致大脑有效血流量减少［13］。本研究结果表明：IABP对外周股动静脉插管ECMO辅助患者大脑血流量影响主要取决于心脏功能状态。当心脏处于顿抑状态（暂停IABP辅助，脉压≤10 mm Hg）时，ECMO联合IABP辅助时CBF低于单独ECMO辅助；而当心脏功能逐渐恢复（暂停IABP辅助，脉压＞10 mm Hg）心脏有一定收缩射血功能时，ECMO联合IABP辅助CBF值明显高于单独ECMO辅助。

表1 两组患者血流动力学状态分析结果（±s）

表1 两组患者血流动力学状态分析结果（±s）

项目 开IABP关IABP N组 P组 P值N组 P组 P值心率（次／min） 92.8±9.6 95.0±13.5 0.85 100.0±13.5 97.8±12.3 0.80收缩压（mm Hg） 90.8±5.2 89.6±4.9 0.93 89.6±5.4 90.1±4.8 0.91舒张压（mm Hg） 79.1±6.2 77.6±5.3 0.79 72.6±5.7 72.6±6.8 0.85平均动脉压（mm Hg） 82.6±5.4 81.6±4.6 0.90 78.9±5.4 77.8±5.7 0.83氧饱和度（%） 95.0±2.6 94.5±2.4 0.88 94.7±2.4 94.4±2.9 0.94 ECMO辅助流量（L／min） 3.60±0.20 3.40±0.40红细胞比容（L／L） 0.29±0.05 0.30±0.04

有研究报道ECMO循环辅助时，CBF有所减少。Rosenberg等利用放射微球显影方法发现在新生儿ECMO流量辅助时大脑血流速度有所降低［14］。另外，在动物心脏骤停实验模型中的研究，当采用临床常用的外周股动静脉ECMO联合IABP辅助时，得出IABP也没有明显改变大脑血流速度［15］。在本研究中ECMO联合IABP辅助与单独ECMO辅助相比较，大脑平均血流量并没有明显的差异。然而，当进一步分析不同心脏功能状态下所收集的CBF数据，并依据心脏功能状态，是否存在心肌顿抑（心脏无射血功能，脉压＜10 mm Hg），此时暂停IABP，表现为持续平流灌注，如图1（A）中所示。舒张期IABP球囊充气扩张很可能由于阻碍了ECMO经股动脉插管向上提供给大脑的非搏动血流灌注（如图1B中所示）从而减少了大脑的血供。当心脏功能有所恢复，具有一定程度的自身射血功能时（如图1C中所示），IABP的联合应用可以明显增加大脑平均血流量（如图1D中所示）。另外，有研究者研究表明左心室辅助装置辅助期间联合使用IABP辅助，增加血液的搏动性灌注成分，也有利于大脑自身调节的恢复［16］。

本研究也存在以下缺陷：首先，临床患者需要ECMO辅助通常病情危重，时间紧迫，所有患者在ECMO辅助前均未进行神经系统功能状态评估，也没有使用TCD测定CBF。其次，本临床试验仅观察双侧大脑中动脉血流灌注情况，并未对大脑氧代谢状态进行监测。最后，并未对所入选的ECMO联合IABP辅助患者神经系统功能定量评估。也没有对出院患者进行随访，长期神经系统功能也缺乏。EC⁃MO患者大脑血流量的变化是否与神经系统临床转归之间存在相关性尚不清楚，这些问题有待于进一步临床研究。

总之，IABP对外周股动静脉插管ECMO辅助患者大脑血流量与心脏功能状态有关，当心脏功能较差时，IABP很可能阻挡了ECMO提供给大脑血流供应。

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Assessment of cerebral blood flow in intra－aortic balloon pump combined with extracorporeal membrane oxygenation support in adult patients：an observation⁃al study

Jiang Chun－Jing，Jia Zai－shen，Yang Feng，Hao Xing，Xing Zhi－chen，Xu Bo，Yang Xiao－fang，Du Zhong－tao，Xing Jia－lin，Hou Xiao－tong
Department of Extracorporeal Circulation，Center for Cardiac Intensive Care，Beijing Anzhen Hospital，Capital Medical University，Beijing 100029，China

Hou Xiao－tong，Email：Xt.Hou＠ccmu.cn

Objective To evaluate the impact of additional intra－aortic balloon pump（IABP）support on the cerebral blood flow（CBF）in patients with peripheral venoarterial extracorporeal membrane oxygenation（ECMO）following cardiac procedures.Methods Ten patients received ECMO combined with IABP support for postcardiotomy cardiogenic shock after coronary artery bypass grafting.The mean CBF in the bilateral middle cerebral arteries was measured with and without IABP counterpulsation by transcranial Doppler every 12 hours.The mean CBF data were divided into two groups（pulsatile pressure greater than 10 mmHg，P group；pulsatile pressure less than 10 mmHg，N group）based on whether the patients experienced cardiac stun.Results Ten patients were successful⁃ly weaned from V－A ECMO，and six patients survived to discharge.The addition of IABP to ECMO did not change the mean CBF.The mean CBF was higher in V－A ECMO alone than in V－A ECMO combined with IABP support in the N group.The addition of IABP to V－A ECMO support increased the mean CBF values significantly compared with V－A ECMO alone in the P group.ConclusionThese results demonstrate that an IABP significantly changes the CBF during peripheral ECMO，depending on the antegrade blood flow by spontaneous cardiac function.The addition of an IABP to ECMO support decreased the CBF during cardiac stun，and it in⁃creased CBF without cardiac stun.

Intra－aortic balloon pump；Extracorporeal membrane oxygenation；Cerebral blood flow；Transcranial Doppler ultrasound

2014⁃04⁃21）

2014⁃04⁃24）

10.13498／j.cnki.chin.j.ecc.2014.02.05

100029北京，首都医科大学附属北京安贞医院心脏外科危重症中心，体外循环及机械循环辅助科

侯晓彤，Email：xt.hou＠ccmu.cn

［1］ Odonkor PN，Stansbury L，Garcia JP，et al.Perioperative man⁃