心脏术后体外膜肺氧合早期拔管患者危险因素预测

李呈龙，王 红，周 晔，王晓存，王 滨，罗志敏，万久贺，侯晓彤，贾 明

·临床研究·

心脏术后体外膜肺氧合早期拔管患者危险因素预测

李呈龙，王 红，周 晔，王晓存，王 滨，罗志敏，万久贺，侯晓彤，贾 明

目的 心脏术后体外膜肺氧合（ECMO）支持患者可在撤除ECMO前拔除气管插管，本研究将评估此类患者二次气管插管、住院期间死亡的危险因素。方法 2011年1月至2013年12月共197例成人心脏术后患者应用ECMO辅助，其中40例符合早期拔除气管插管标准，统计数据进行危险因素分析。结果 40例ECMO撤机前拔除气管插管的患者中，男性30例，年龄（53±12）岁。拔管前平均左室射血分数（43.1±13.7）%，血清乳酸浓度（2.2±1.3）mmol／L，序贯器官衰竭评估（SOFA）评分（8.5±1.9）分。38例患者均于拔除气管插管后1 d内开始自主饮食，36例患者成功撤除ECMO辅助，8例患者因心功能衰竭、二次手术等原因二次气管插管。并发症包括多脏器衰竭6例、感染6例、脑卒中1例、合并持续性肾替代治疗（CRRT）16例、心功能衰竭11例、二次手术11例，12例患者因心功能衰竭或并发症院内死亡，住院期间生存率为70%。ECMO辅助时间（145±93）h，机械通气时间（69±37）h，ICU留滞时间（8.8±5.3）d，手术后住院时间（18.9±12.2）d，ECMO撤机后住院时间（12.3± 10.8）d。拔管前SOFA评分是心脏术后ECMO辅助早期拔管患者住院期间死亡的独立危险因素（＋1，OR＝2.815，95%CI 1.442～5.497，P＝0.002）。尚无危险因素对此类患者的二次气管插管进行预测。结论 对于心脏术后ECMO辅助的早期拔管患者，拔管前的SOFA评分可以较好的预测患者住院期间死亡，对于SOFA评分较高的ECMO辅助患者，应采取谨慎的态度进行呼吸机的脱离。

心脏手术；体外膜肺氧合；拔管；呼吸机脱离

心脏外科手术是治疗心脏疾病的主要方式之一，但有可能并发心脏术后心源性休克（postcardiot⁃omy cardiogenic shock，PCS）危及患者生命，发生率约占心脏外科术后患者的0.5%至1.5%［1］。当应用正性肌力药无法改善低心排时，机械辅助装置的应用可明显提高心脏术后心源性休克患者抢救成功率。体外膜肺氧合（extracorporeal membrane oxygen⁃ation，ECMO）是一种持续体外生命支持手段，通过体外血流环路补充氧，去除部分二氧化碳，可以部分替代心肺功能，使心脏、肺得以休息并为其提供恢复所需时间［2］。

体外生命支持组织（extracorporeal life support organization，ELSO）建议在肺功能正常的情况下，可拔除静脉－动脉体外生命支持（V－A ECLS）患者的气管插管，在清醒状况下维持患者自主呼吸［3］。本中心已经开始对心脏术后的ECMO辅助患者进行早期拔管，以减少心脏术后肺部及相应并发症的发生［4－5］。本研究将对此类患者的二次气管插管事件及住院期间死亡进行风险预测。

1 对象与方法

1.1 对象 2011年1月至2013年12月共197例患者因PCS应用ECMO辅助。对于不能脱离体外循环（cardiopulmonary bypass，CPB）的患者在术中建立ECMO辅助，撤离CPB后返回ICU。术后发生难治性室性心律失常、进行性心脏功能衰竭或特发性心脏骤停的患者多于ICU建立ECMO辅助，或由普通病房建立ECMO辅助后转入ICU。

PCS的临床标准包括：在正性肌力药、磷酸二酯酶抑制剂或IABP的支持下，收缩压小于80 mm Hg，中心静脉压大于12 mm Hg且进行性升高，终末器官衰竭［尿量小于0.5 ml／（kg·h）］并出现代谢性酸中毒（pH小于7.3，血清乳酸浓度大于3.0 mmol／L）［1］。

197例ECMO辅助患者中40例符合早期拔管指证，在ECMO撤机前拔除气管插管。本中心的早期拔管指证包括：①神智清醒，四肢活动良好、气道自洁能力强；② 血流动力学稳定，中心静脉压无明显升高；③器官及组织灌注良好，血清乳酸浓度小于3 mmol／L，无明显缺血性肝损伤血清学表现，容量充足下尿量大于1 ml／（kg·h）或持续肾替代治疗（continuous renal replacement therapy，CRRT）；④胸部X线片无明显肺水肿及其他病理改变，动脉氧分压／氧流量（PaO2／FiO2）大于200 mm Hg；⑤无需可预计的二次开胸手术情况。

1.2 方法

1.2.1 ECMO设备及建立 ECMO设备包括离心泵（Biopump PB－80，Medtronic Bio－Medicus，Minneap⁃olis， MN； orJostra Rotaflow centrifugalpump，Maquet，Hirrlingen，Germany）、膜肺（Affinity NTTM，Medtronic，Anaheim，CA；or Hilite 7000 LTTM，Me⁃dos Medizintechnik AG，Stolberg，Germany）、插管、连接管路、空氧混合器及变温水箱。插管均采用切开法于股动静脉置管，插管前应用肝素维持激活凝血时间（activated clotting time，ACT）大于180 s，EC⁃MO管路应用生理盐水预充。

1.2.2 ECMO管理 通过调整ECMO流量使混合静脉氧饱和度大于70%，滴定法调节膜肺吸入氧浓度使膜肺后氧分压大于300 mm Hg，调整膜肺气流速使患者血气中二氧化碳分压处于正常范围，变温水箱的温度应设定为人体正常体温水平。尽量减少正性肌力药的应用以最大限度的使心肌恢复，但必须保证左室的射血从而避免左室血栓形成。必要时应用IABP以减低左室后负荷并提高冠状动脉灌注，同时提供搏动性血流。应用肝素持续泵入，每4 h测定ACT维持其于160～180 s。采用静脉输注悬浮红细胞的方法维持红细胞比容在0.30～0.35，血小板计数必须维持在50×109／L以上。患者镇静采用丙泊酚或右美托咪定。ECMO管路应每日检查以防血栓形成，必要时更换ECMO管路。

1.2.3 呼吸管理 拔管前患者采取容量控制模式进行有创通气，潮气量6～8 ml／kg，呼吸频率10次／min，吸入氧浓度40%，可设置6～8 cmH2O的呼气末正压以防止肺泡萎陷。患者满足早期拔管指证后采取脱开呼吸机面罩吸氧或间歇指令通气（SIMV）模式下给予4次／分定容通气及5 cmH2O压力支持，试停30 min后复查血气，如PaO2／FiO2大于200 mm Hg、血流动力学稳定并无呼吸窘迫即可拔除气管插管。拔管后患者应用面罩或鼻导管吸氧，或序贯无创正压通气治疗，并尽早恢复自主进食。

1.2.4 ECMO的撤机 每日进行超声心动检查以评估患者心功能恢复。心功能允许情况下逐渐减低ECMO流量至1.5 L／min左右，同时观察患者混合静脉氧饱和度、代谢情况及终末器官灌注，也可应用动静脉桥进行试停。ECMO的撤离均在ICU床旁局麻下完成，动、静脉切开修补。

1.2.5 脱离呼吸机前的患者评估 根据本中心的ECMO撤机前早期拔管指证及序贯器官衰竭评估（Sequential Organ Failure Assessment score，SOFA）评分对患者进行评估。SOFA评分用于综合评定患者的各系统功能，包括呼吸、心脏、凝血、肝、肾及中枢神经系统功能［6］。对于心脏疾病及心脏手术患者［7－8］，SOFA评分也与患者的临床预后有较强的关联性。

1.2.6 统计学方法 应用SPSS 19统计学软件建立数据库并进行分析，计量单位以±标准差（±s）表示，计数资料以率或百分比表示。计量资料的比较采用t检验或Mann–Whitney U检验，计数资料的比较采用卡方检验。危险因素采用Logistic回归分析。P＜0.05具有统计学意义。

2 结 果

2.1 患者围术期临床资料与临床结局 197例心脏术后患者应用ECMO辅助，其中40例符合标准早期拔除气管插管。手术类型包括非停跳冠状动脉旁路移植术（7例），冠状动脉旁路移植术（3例）、瓣膜手术（18例）、冠状动脉旁路移植术合并瓣膜手术（4例）、大血管手术（1例）、先天性心脏畸形矫治术（2例）及心脏移植术（5例）。38例患者均于拔除气管插管后1天内开始自主饮食。40例患者中8例患者因心功能衰竭（5例）、呼吸功能衰竭（2例）、二次手术（1例）等原因行二次气管插管，36例（90%）撤除ECMO辅助，12例患者因心功能衰竭或多脏器衰竭住院期间死亡，住院期间生存率为70%。患者围术期临床资料见表1，患者临床结局见表2。

2.2 危险因素预测 拔管前SOFA评分是心脏术后ECMO辅助早拔管患者住院期间死亡的独立危险因素（＋1，OR＝2.815，95%CI 1.442～5.497，P＝0.002），受试者工作曲线曲线（ROC curve）下面积为0.85，拔管前SOFA评分10分以上（包含10分）患者住院期间死亡风险为10分以下患者的26倍（P＝0.001）。将患者分为SOFA＜10分及SOFA≥10分两组，围术期临床资料中直接胆红素［（5.3±6.7）mol／L vs（7.3±4.5）mol／L］、ECMO辅助后CRRT的应用（23.3%vs 70.0%）、拔管前PaO2／FiO2［（319.5±134.1）mm Hg vs（188.1±47.8）mm Hg］、总胆红素［（35.6 ±23.7）mol／L vs（82.2±103.9）mol／L］、24 h尿量［（3242±1652］ml vs（2204±1204）ml）、平均尿量［（2.1±1.1）ml／（kg·h）vs（1.4±.8）ml／（kg·h）］具有统计学差异，临床结局中机械通气时间［（61±32）h vs（94±42）h］、ECMO辅助时间［（126±73）h vs（202±124）h）、ECMO撤机后住院时间［（13.3±9.9）d vs（9.4±13.5）d］、血小板总输注量［（3.2±3.2）U vs（7.3±7.9）U）、住院期间死亡率（6.7%vs 80%）、心功能衰竭（13.3%vs 70.0%）及多脏器功能衰竭（6.7%vs 13.3%）的发生具有统计学差异。单因素分析尚未发现与拔管后二次气管插管相关的危险因素。

表1 应用ECMO符合早期拔管患者围术期临床资料（±s）

表1 应用ECMO符合早期拔管患者围术期临床资料（±s）

注：与SOFA＜10患者比较∗P＜0.05。

项目 全部病例（n＝40） SOFA＜10（n＝30） SOFA≥10（n＝10）一般资料年龄（岁） 53±12 52±13 56±9男性［例，（%）］ 30（75.0） 25（83.3） 5（50.0）体重指数 23.1±3.4 23.1±3.3 23.0±3.8体表面积（m2） 1.73±.19 1.73±.16 1.72±.26术前情况NYHAⅢ～Ⅳ［例，（%）］ 28（70） 19（63.3） 9（90）左室射血分数（%） 52.5±14.3 52.2±14.8 53.3±13.6左室舒张末期内径（mm） 55.6±15.2 56.7±16.2 52.3±12.0谷丙转氨酶（U／L） 33.5±23.0 31.4±14.1 39.8±40.0谷草转氨酶（U／L） 30.3±23.0 32.5±25.4 23.8±13.1总胆红素（mol／L） 21.4±16.4 20.5±17.5 24.1±13.2直接胆红素（mol／L） 5.8±6.2 5.3±6.7 7.3±4.5∗肌酐（mol／L） 92.7±81.8 91.7±92.6 95.7±36.7 ECMO辅助及辅助后情况术中应用ECMO［例，（%）］ 22（55） 16（53.3） 6（60）术后应用ECMO［例，（%）］ 18（45） 14（46.7） 4（40）平均动脉压（mm Hg） 75.5±14.4 76.6±15.5 72.4±10.9血清乳酸浓度（mol／L） 9.8±4.5 9.9±4.4 9.5±5.2合并应用IABP［例，（%）］ 19（47.5） 15（50.0） 4（40）合并应用CRRT［例，（%）］ 14（35.0） 7（23.3） 7（70.0）∗拔管前情况左室射血分数（%） 43.1±13.7 44.1±13.5 40.1±14.7平均动脉压（mm Hg） 88.4±15.4 90.4±15.6 82.3±13.8血清乳酸浓度（mol／L） 2.2±1.3 2.2±1.4 2.1±.9 PaO2／FiO2（mm Hg） 286.7±131.2 319.5±134.1 188.1±47.8∗总胆红素（mol／L） 47.2±57.7 35.6±23.7 82.2±103.9∗肌酐（mol／L） 126.3±74.1 116.1±62.5 157.1±99.0 24 h尿量（ml） 2982±1604 3242±1652 2204±1204∗平均尿量［ml／（kg·h）］ 1.9±1.1 2.1±1.1 1.4±.8∗血小板计数（109／L） 90.3±52.9 96.9±58.0 70.4±26.1 SOFA评分 8.5±1.9 7.7±1.3 11.0±.8∗

表2 应用ECMO早期拔管患者临床结局（±s）

表2 应用ECMO早期拔管患者临床结局（±s）

注：与SOFA＜10患者比较∗P＜0.05。

项目 全部病例（n＝40） SOFA＜10（n＝30） SOFA≥10（n＝10）机械通气时间（h） 69±37 61±32 94±42∗ECMO辅助时间（h） 145±93 126±73 202±124∗ICU留滞时间（d） 8.8±5.3 8.2±5.0 10.6±6.1 ECMO撤机后住院时间（d） 12.3±10.8 13.3±9.9 9.4±13.5∗术后住院时间（d） 18.9±12.2 19.1±10.4 18.5±17.1住院期间血制品输注情况血浆（×102ml） 19.9±14.3 18.4±13.6 24.5±16.3悬浮红细胞（U） 18.5±14.4 16.5±13.2 24.4±17.0血小板（U） 4.3±5.0 3.2±3.2 7.3±7.9∗并发症心功能衰竭［例，（%）］ 11（27.5） 4（13.3） 7（70.0）∗多脏器功能衰竭［例，（%）］ 6（15） 2（6.7） 4（13.3）∗感染［例，（%）］ 6（15） 4（13.3） 2（20.0）卒中［例，（%）］ 1（2.5） 1（3.3） 0（0.0）二次手术［例，（%）］ 11（27.5） 8（26.6） 3（30.0）二次气管插管［例，（%）］ 8（20） 4（13.3） 4（40.0）脱离ECMO辅助［例，（%）］ 36（90） 28（93.3） 8（80）住院期间死亡［例，（%）］ 12（30） 4（6.7） 8（80）∗

3 讨 论

随着ECMO辅助下肺通气策略的不断发展［9］，近年来已有一些中心对ECMO辅助下的早期拔除气管进行报道，“清醒ECMO（awake ECMO）”最早在等待肺移植的患者身上得以应用，研究者在V－A ECLS支持下的患者中不应用有创通气，直至肺移植手术的实施［10］。而后同一中心在等待肺移植的静脉－静脉（V－V）ECLS患者中进行了队列研究，清醒EC⁃MO患者要比常规患者具有较高的术后早期（6个月）生存率（80%vs 50%，P＝0.02），并且肺移植术后的机械通气时间及住院时间都相应缩短［11］。逐渐的，在较轻急性呼吸窘迫综合征（ARDS）的患者中ECMO辅助取代有创通气也得到报道［12－13］。

在本中心197例成人心脏外科术后应用V－A ECLS辅助患者中，40例采用了ECMO撤机前拔除气管插管的治疗策略，住院期间死亡率30%，要远低于总体（121／197，61.4%，P＝0.000）及以往报道的心脏ECMO辅助患者死亡率（60%～80%）［1，14－16］，但这一数字并不能说明早拔管可以改善患者的生存率，因为尚缺乏队列研究进行对比，仅可以用入选患者较其他患者病情较轻解释。早期拔除气管插管可及时恢复患者的自主进食、促进胃肠功能，保障患者的语言交流，减少镇静药物的应用，减少心脏术后脓毒血症及肺部并发症的发生，并缩短机械通气及住院时间［4－5］。

本中心对拟行早期拔管的患者从神智、血流动力学、器官组织灌注及呼吸功能四方面进行评估。①神智：要求患者完全清醒，且四肢活动良好，即可基本排除神经系统病理体征，以保证患者拔管后可进行自主呼吸，机械通气期间经气管插管吸痰时必须有良好的呛咳反射，使得患者在拔管后具有良好的呼吸道自洁能力；② 血流动力学：血压和中心静脉压不能出现较大波动，ECMO对患者循环要有稳定的支持；③ 组织器官灌注：神经系统功能良好表明脑组织具有较好的灌注。肾脏灌注表现在尿量必须大于1 ml／（kg·h），若前期复苏时已出现肾功能损伤且少尿或无尿，务必在CRRT的保障下才能实施早拔管策略。不能有明显的肝损害血清标志物升高，既往的肝功能损害必须在目前肝酶处于下降阶段。血清乳酸水平是人体微循环及组织灌注的重要标志之一，已证实与心脏术后的死亡率及并发症的发生相关［17，18］，应在3 mmol／L以下；④ 呼吸功能：不能存在心功能衰竭继发的呼吸功能损害，即心源性肺水肿，胸片表现为全肺的淤血，极少数情况下若患者存在肺部感染、ARDS、慢性阻塞性肺病（COPD）或哮喘等情况需要有创机械通气，则应该酌情考虑，慎重拔除气管插管，也可改为拔管后无创正压通气序贯治疗，拔管前PaO2／FiO2应大于200 mm Hg，术前无在发急性肺部疾病、血气分析氧分压低或有长期吸烟史的患者，全面评估患者状态后也可放宽PaO2／FiO2标准。

本中心在ECMO患者拔除气管插管前对患者进行SOFA评分，40例患者平均SOFA评分（8.5±1.9）分，均依据患者机械通气及ECMO支持情况下的实际情况评定。患者拔管前的SOFA评分对患者住院期间死亡具有较强的预测价值，具有高SOFA评分（SOFA≥10）的患者其住院期间死亡风险显著增高。SOFA评分的差异主要来源于拔管前肝肾功能的不同，高SOFA评分组总胆红素高于低SOFA评分组，与高SOFA评分组术前的直接胆红素水平高可能存在联系。40例患者中18例进行瓣膜手术，而病史较长的心脏瓣膜病患者容易出现全心功能不全以及肝淤血，导致肝功能不全。另外，高SOFA评分组患者的24 h与平均尿量较低，并且较多患者应用CRRT治疗，系与ECMO辅助前的低心排、低灌注状态有关。因存在ECMO的辅助，所以心、肺功能在SOFA评分中不具有明显意义。但本中心的血气监测均采取右桡动脉穿刺取血，而ECMO由股动脉逆行供血，所以血气分析中的氧合情况可能与自身心排相关联，但这一假设尚缺乏试验证据。故较高的SOFA评分在很大程度上由较差的心脏功能导致，这也与死亡原因相一致。在以后的临床工作中，对于较高的SOFA评分ECMO辅助患者，进行呼吸机的脱离应采取谨慎的态度，需开展进一步的临床研究。

40例患者中共有8例二次气管插管，大部分患者因为ECMO撤除后再次发生循环衰竭而二次插管，呼吸功能衰竭的二次插管患者经临床考虑也多因为心脏功能不全而导致，1例因需要二次开胸探查行二次气管插管。尚未发现患者的围术期临床特征或拔管前全身状态与二次气管插管相关联。根据二次气管插管原因的判断，二次气管插管与患者心功能可能存在一定联系，但单因与多因素分析均未能显现出具有统计学意义。

本研究为回顾性研究，故对ECMO辅助患者早期拔除气管插管标准的确定以及临床预后的比较都存在一定的局限性，需要进一步前瞻性的随机对照试验以明确早拔管患者的临床受益。对于高SOFA评分患者，更多的病例患者应被纳入以完善早期拔管的实施指证，为临床工作增加理论基础。

4 结 论

对于心脏术后ECMO辅助的早期拔管患者，拔管前SOFA评分可以较好的预测患者住院期间死亡，对于较高的SOFA评分ECMO辅助患者，应采取谨慎的态度进行呼吸机的脱离。

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Early extubation in postcardiotomy extracorporeal membrane oxygenation sup⁃port：predictor of mortality

Li Cheng－long，Wang Hong，Zhou Ye，Wang Xiao－cun，Wang Bin，Luo Zhi－min，Wan Jiu－he，Hou Xiao－tong，Jia Ming
Center for Cardiac Intensive Care，BeijingAnzhen Hospital，Capital Medical University，Beijing 100029，China Corresponding author：Jia Ming，Email：jiam120＠163.com

Objective Early extubation can be applied in patients with postcardiotomy extracorporeal membrane oxygenation support.The predictors of mortality and re－intubation in the early－extubated patients would be analyzed in this study.Methods One hundred and ninety seven adult patients received ECMO support after cardiac surgery from January 2011 to December 2013，in which 40 patients had early extubation before ECMO weaning.The predictors were assessed by univariate and multivariate analysis.Results There were 30 males in the 40 early－extubated patients，and the mean age of theses patients was 53±12 years.The left ventricle ejec⁃tion fraction was 43.1±13.7%and serum lactate level was 2.2±1.3 mmol／L in average before extubation.The sequential organ failure assessment（SOFA）score was also calculated with a mean value of 8.5±1.9.Thirty eight patients were fed with regular food 1 day after extubation.Thirty six of 40 patients successfully weaned from ECMO.Eight patients received re－intubation because of heart failure or re－do operation.The complications included multiple organ dysfunction syndrome（6 cases），infection（6 cases），stroke（1 cases），requi⁃ring of CRRT（11 cases），and re－do by any cause（11 cases）.There was an in－hospital mortality of 30%because of heart failure or sever complications.The average ECMO supporting time was 145±93 hrs.The average ventilation time was 69±37 hrs.The hospital length of stay（LOS），LOS after ECMO weaning，and intensive care unit LOS was respectively 18.9±12.2，12.3±10.8，and 8.8±5.3 days.The SOFA score assessed before extubation was the independent predictor of in－hospital mortality（＋1，OR＝2.815，95%confidence interval 1.442－5.497，P＝0.002）.Conclusion For the patients extubated before postcardiotomy ECMO weaning，SOFA score can be a good pre⁃dictor of mortality.The early extubation strategy should be applied deliberately in patients with high SOFA score before extubation.

Cardiac surgical procedures；Extracorporeal membrane oxygenation；Airway extubation；Ventilator weaning

2014⁃04⁃24）

2014⁃04⁃28）

10.13498／j.cnki.chin.j.ecc.2014.02.06

100029首都医科大学附属北京安贞医院心脏外科危重症中心

贾明，Email：jiam120＠163.com