体外膜氧合治疗传染病急性呼吸衰竭的进展

刘大凤，刘亚玲，陈红，杨德华，张仁卿，曾义岚，王伟，陈萍，毛碧蓉，王永，张玲

（成都市公共卫生临床医疗中心，成都 610066）

1972年 Hill等［1］首次应用体外膜氧合（extracorporeal membrane oxygenation，ECMO）治疗1例急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）患者获得成功，而国内ECMO技术应用始于1993年。当时杨天宇等对1位心脏手术后急性呼吸功能衰竭老年患者进行了3 d的ECMO救治，但这并不是真正意义上的ECMO救治，因其采用开放式膜肺进行转流，且患者在ECMO期间全程采用肝素抗凝。直到20世纪末，广东中山市人民医院李斌飞在临床上成功开展ECMO，抢救很多极重症急性呼吸衰竭和心力衰竭患者。

全世界广泛将ECMO应用于传染病急性呼吸衰竭的救治始于4年前，2009年甲型H1N1病毒肆虐全球，ECMO成为一些重症患者呼吸支持的重要治疗手段［2－4］，至此开启了 ECMO 治疗传染病急性呼吸衰竭之门。

1 ECMO技术的由来及发展

1869年，世界上具有ECMO功能的心肺支持技术出现［5］，其主要应用于心脏手术患者。

1972年，Hill等［1］应用 ECMO 治疗第1例ARDS患者取得成功，并认为患者出现呼吸衰竭时，建立人工气道，使用呼吸机予以正压通气后，可改善大多数患者的氧合状况；但对于因肺泡换气发生严重障碍导致的氧合差，正压通气并不能有效改善患者的缺氧状况，而应用ECMO技术，氧气可直接进入血液，迅速改善患者缺氧状态，从而减少多器官功能衰竭综合征（MODS）的发生率，降低ARDS患者急性呼吸衰竭的病死率。

1979年，Zapol等［6］开展了世界上第1个涉及90例ARDS病例的静脉－动脉ECMO与机械通气的对比研究，结果显示两组的病死率均高于90%；ECMO常见的不良反应有出血、血栓栓塞和溶血。

1986年，Gattinoni等［7］应用静脉－静脉 CO2移除联合低气道压力机械通气技术的ECMO，降低了与动脉插管相关的不良反应，使ARDS病人的病死率首次降到49%。

1994年，Morris等［8］开展了第1个涉及40例ARDS病例的静脉－静脉CO2移除技术与压力控制通气的随机对照研究，结果显示ECMO组与对照组相比在病死率和出血发生率上并无优势，且费用昂贵。至此，ECMO技术在急性呼吸衰竭中的应用减少。

2009年甲型H1N1病毒肆虐全球，ECMO再次受到关注，成为临床上一些重症患者呼吸支持的重要治疗手段［2－4］，至此便开启了 ECMO 治疗传染病急性呼吸衰竭之门。

2 ECMO技术的原理

ECMO主要应用于急性呼吸衰竭的治疗，也用于心力衰竭的治疗。ECMO主要为患者提供气体交换，允许患者的肺休息直到恢复正常，并使机械通气诱导肺损伤的不良影响最小化。ECMO被认为是难治性低氧血症病人确切有效的急救措施，可改善机械通气治疗无效的低氧血症［9］。

ECMO治疗期间气体交换不需要肺，而是通过泵（离心泵或逆流泵）移出血液并在人工肺中循环。目前最常用的是静脉－静脉技术：静脉血被移出，氧合后，再回输入病人静脉系统。静脉－动脉技术也被应用：血液从静脉中移出，氧合后回输入病人动脉系统，可改善心输出量，实现气体交换。

呼吸支持采用静脉－静脉体外膜肺氧合（venovenous ECMO，VV－ECMO）效果较为理想。近年来，双腔静脉－静脉转流（double－lu－men venovenous bypass，DLVVB）的应用使ECMO更加简便、有效。其原理是，静脉引流分别从上腔静脉和下腔静脉开口引出体外，经氧合后，通过插管开口（其正对三尖瓣口）而注入右心室，大大减少了心房内的无效循环，提高了ECMO的气体交换能力。一般认为，ECMO建立的前提是心肺功能的可恢复性，对于慢性晚期的呼吸衰竭、心脏衰竭者则视为禁忌证［4］。

3 ECMO建立方法、管理及呼吸机设置

3.1 ECMO建立方法

患者在镇静、镇痛（甚至肌松）＋局麻下，床旁行穿刺／切开置管术，并在留置管路后行胸部X线检查以证实导管位置。采用V－A模式者行同侧股静脉、股动脉／髂外动脉血管切开术置入导管，静脉导管（19Fr）管尖位于下腔静脉与右心房交界处，动脉导管（15Fr）置入深度5cm，转流途径为股静脉－离心泵－膜肺－股动脉／髂外动脉；采用V－V模式者运用经皮穿刺法（Seldinger技术）行股静脉－右颈内静脉置管术，动脉导管（15Fr／17n）与静脉导管（21Fr）深度均依据患者身高分别置于右心房与上、下腔静脉交汇处，转流途径为股静脉－离心泵－膜肺－颈内静脉。

3.2 ECMO的管理

在外科手术暴露血管或经皮穿刺导引钢丝植入后而导管置入前，以100U／kg肝素静脉推注并等待3min以达到全身肝素化，防止导管内凝血。治疗开始后使用微量泵持续泵入，根据全血活化凝血时间（ACT）监测结果调整用量，维持ACT在160～200s。维持血小板计数＞50×109／L，红细胞比容（Hct）＞0.40。转流量初始设置较高，以迅速稳定循环、氧合状况及偿还氧债，此后根据生命体征稳定状况、监测指标改善情况及血细胞破坏程度，逐渐降低流量到最佳水平。

3.3 呼吸机设置

采用保护性肺通气策略，辅助呼吸选用同步间歇指令通气（SIMV）或双水平气道正压（BiPAP）模式，压力／容量控制（PⅣ），呼吸频率在5～12次／min，吸入氧浓度（FiO2）0.40～0.60，呼气末正压（PEEP）10～15cmH2O（1cmH2O＝0.098kPa），潮气量控制在3～6mL／kg。依据患者情况必要时间段进行肺复张，开放压力40～50cmH2O。

4 ECMO技术在传染病急性呼吸衰竭中的应用

ECMO技术在传染病急性呼吸衰竭中的应用始于2009年甲型H1N1流感危重症的治疗，国内外不少医疗机构报道了采用ECMO治疗甲型H1N1流感危重症伴难治性低氧血症患者成功的病例。2009年在澳大利亚和新西兰201例甲型H1N1流感伴ARDS的患者接受机械通气治疗，其中68例患者均接受了ECMO治疗，63例采用的是静脉－静脉ECMO技术。ECMO治疗前，在FiO2达100%的情况下，PaO2仅为55mmHg。本组ECMO治疗的ARDS患者生存率达79%（病死率21%）［10］。Ciapetti等［11］报 道，意大利 2009 年 ～2010年间需要呼吸支持治疗的443例甲型H1N1流感重症病例，其中应用ECMO治疗12例，死亡1例，ECMO治疗生存率达91.67%（病死率约8.33%）。Ji等［12］报道了应用 ECMO 成功治疗1例甲型H1N1流感危重症伴坏死性肺炎病例。陈劲松等［13］报道，香港2009～2010年需要呼吸支持治疗的120例甲型H1N1流感重症病例，其中应用ECMO治疗7例，死亡1例，ECMO治疗的ARDS生存率达86%（病死率约14%）。

5 ECMO技术的使用条件

Manert等［14］认为ARDS患者首先应使用传统的综合治疗手段治疗24～96h，若病情无好转，达到以下标准则为应用ECMO的紧急指征：FiO2＝100%，PEEP＞0.49kPa，PaO2＜6.7kPa，持续2h以上。

澳大利亚多中心研究［15，16］统计了68例因甲型H1N1流感导致ARDS的患者使用ECMO的情况，并总结了使用ECMO的指征：氧合指数平均为56（48～63）；呼吸机支持条件：PEEP平均为18cmH2O（15～20cmH2O）；急性肺损伤评分为3.8（3.5～4.0）。此外，还指出ECMO支持的平均天数为10d（7～15d）。

李强等［17］报道1例ECMO治疗患者，ECMO前有创机械通气：峰压35cmH2O，平台压18cmH2 O，FiO2＝100%，血氧饱和度84%～86%，血气分析PO250～60mmHg。血压下降，给予多巴胺、去甲肾上腺素维持血压，并运用ECMO辅助治疗。ECMO设置条件为：血流量3～3.5L，氧流量2～2.5L。开始ECMO支持后将FiO2降为80%，监测血氧饱和度上升为94%～99%，动脉血气分析提示PO2＞80mmHg。2d后，FiO2降至40%～50%，峰压降至28cmH2O，平台压降至15cmH2O。采用ECMO后第3天出现血小板进行性下降，考虑与持续使用ECMO有关，降低ECMO血流量至2L，6d后停用ECMO。

总结文献报道，ECMO技术的使用条件如下：1）强制性标准：气管插管和机械通气、急性肺疾病、双肺浸润渗出改变、在PEEP≥10cmH2O的情况下PaO2／FiO2＜200以及可逆转的肺损伤。2）补充标准（至少符合以下1项）：在FiO2＝100%的情况下，PaO2／FiO2≤50至少1h，采用或未采用急救措施（肺实变、吸入NO及气管移位）；高碳酸血症（PH≤7.2，RR≥35次／min，潮气量4～6mL／Kg，平台压≤30cmH2O）；Murray肺损伤评分值＞3，伴临床状况恶化；在FiO2≥80%的情况下，PaO2／FiO2≤50至少3h，无论是否采用急救措施。

6 ECMO常见的并发症

ECMO常见的并发症有：出血、血栓栓塞、溶血以及病毒相关的嗜血细胞综合征（Virus－associated hemophagocytic syndrome，VAHS）［18］。而随着膜的改进、静脉－静脉CO2移除技术的应用，出血、血栓栓塞和溶血等并发症已大大降低。早期小量应用地塞米松，可能会减少VAHS的发生［18］。

综上所述，ECMO已成为传染病重症患者呼吸支持的重要治疗手段，学习并掌握ECMO技术，把握好其适应症及禁忌症，选择适合的ECMO技术类型，采用保护性肺通气策略，做好ECMO的管理，减少并发症的发生，可明显提高传染病急性呼吸衰竭抢救的成功率，改善患者预后。

［1］Hill JD，O＇Brien TG， Murray JJ，et al.Prolonged extracorporeal oxygenation for acute post－traumatic respiratory failure （shock－lung syndrome）. Use of the Bramson membrane lung［J］.New England Journal of Medicine，1972，286（12）：629－634.

［2］Peek GJ，Mugford M，Tiruvoipati R，et al.Efficacy and economic assessment of conventional ventilatory support versus extracorporeal membrane oxygenation for severe adult respiratory failure （CESAR）：a multicentre randomised controlled trial［J］.Lancet，2009，374（9698）：1351－1363.

［3］Kao TM，Wang CH，Chen YC，et al.The first case of severe novel H1N1influenza successfully rescued by extracorporeal membrane oxygenation in Taiwan［J］.Journal of the Formosan Medical Association，2009，108（11）：894－898.

［4］龙村.当今体外膜肺氧合趋势和对中国的几点建议［J］.中国体外循环杂志，2010，8（1）：1－3.

［5］Bartlett RH.Extracorporeal life support：history and new directions［J］.ASAIO J，2005，51（5）：487－489.

［6］Zapol WM，Snider MT，Hill JD，et al.Extracorporeal membrane oxygenation in severe acute respiratory failure：a randomized prospective study［J］.JAMA，1979，242（20）：2193－2196.

［7］Gattinoni L，Pesenti A，Mascheroni D，et al.Low－frequency positive－pressure ventilation with extracorporeal CO2removal in severe acute respiratory failure［J］.JAMA，1986，256（7）：881－886.

［8］Morris AH，Wallace CJ，Menlove RL，et al.Randomized clinical trial of pressure－controlled inverse ratio ventilation and extracorporeal CO2removal for adult respiratory distress syndrome［J］.Am J Respir Crit Care Med，1994，149（2Pt 1）：295－305.

［9］Bishop JF，Murnane MP，Owen R.Australia＇s winter with the 2009pandemic influenza A （H1N1）virus［J］.New England Journal of Medicine，2009，361（27）：2591－2594.

［10］Davies A，Jones D，Bailey M，et al.Extracorporeal membrane oxygenation for 2009influenza A （H1N1）acute respiratory distress syndrome［J］.JAMA，2009，302（17）：1888－1895.

［11］Ciapetti M，Cianchi G，Zagli G，et al.Feasibility of interhospital transportation using extra－corporeal membrane oxygenation（ECMO）support of patients affected by severe swine－flu（H1N1）－related ARDS［J］.Scand J Trauma Resusc Emerg Med，2011，19：32.

［12］Ji S，Lee OJ，Yang JH，et al.2009H1N1influenza virus infection and necrotizing pneumonia treated with extracorporeal membrane oxygenation［J］.Korean J Pediatr，2011，54（8）：345－349.

［13］Chan KK，Lee KL，Lam PK，et al.Hong Kong＇s experience on the use of extracorporeal membrane oxygenation for the treatment of influenza A （H1N1）［J］.Hong Kong Med J，2010，16（6）：447－454.

［14］Manert W， Haller M，Briegel J，et al. Venovenous extracorporeal membrane oxygenation （ECMO）with a heparin－lock bypass system. An effective addition in the treatment of acute respiratory failure （ARDS）［J］.Der Anaesthesist，1996，45（5）：437－448.

［15］Australia and New Zealand Extracorporeal Membrane Oxygenation（ANZ ECMO）Influenza Investigators，Davies A，Jones D，et al.Extracorporeal Membrane Oxygenation for 2009Influenza A（H1N1）Acute Respiratory Distress Syndrome［J］.JAMA，2009，302（17）：1888－1895.

［16］Peek GJ，Mugford M，Tiruvoipati R，et al.Efficacy and economic assessment of conventional ventilatory support versus extracorporeal membrane oxygenation for severe adult respiratory failure （CESAR）：a multicentre randomised controlled trial［J］.Lancet，2009，374（9698）：1351－1363.

［17］李强，朱曦.体外膜肺氧合 （ECMO）辅助治疗重症甲型H1N1流感产妇1例报告［J］.北京医学，2010，32（9）：775－776.

［18］Beutel G， Wiesner O，Eder M，et al.Virus－associated hemophagocytic syndrome as a major contributor to death in patients with 2009influenza A （H1N1）infection［J］.Crit Care，2011，15（2）：80.