体外膜肺氧合联合主动脉内球囊反搏临床应用进展

周伯颐，黑飞龙

体外膜肺氧合联合主动脉内球囊反搏临床应用进展

周伯颐，黑飞龙

［关键词］：体外膜肺氧合；主动脉内球囊反搏；联合应用

作者单位：100037北京，中国医学科学院阜外心血管病医院体外循环科

1 概述

1．1 体外膜肺氧合 体外膜肺氧合（extracorporeal membrane oxygenation，ECMO）是利用离心泵将患者体内一部分静脉血引流至体外，通过膜肺氧合并排出CO2后进入体内，从而改善氧合，增加脏器氧供。其中氧合血直接泵入静脉系统称为静－静脉ECMO （venovenous ECMO，VV ECMO），VV ECMO一般用于呼吸功能不全的治疗，可以有效的增加血氧含量，排出CO2。氧合后血液直接泵入动脉系统的ECMO称为静脉－动脉ECMO（venoarterial ECMO，VA EC⁃MO），VA ECMO在改善氧合同时能够部分或全部替代心脏功能，减少心脏前负荷，减少心脏做功，降低心肌氧耗量［1］。

1．2 主动脉内球囊反搏 主动脉内球囊反搏（intra －aortic balloon pump，IABP）于1962年问世，1968年首次应用于临床［2－3］。其原理是通过股动脉穿刺于左锁骨下动脉以远的降主动脉放置一球囊，舒张期主动脉内球囊膨胀使舒张压增高，增加冠脉血供，增加心肌氧供，收缩期球囊放空，使左室后负荷减低，减少心脏做功，降低心肌氧耗。

目前，IABP已广泛应用于急性心梗心源性休克、难治性左心衰的治疗，以及高危患者接受冠状动脉介入治疗及冠状动脉旁路移植术的围术期治疗。

1．3 “ECMO＋IABP支持模式”的提出

1．3．1 ECMO的局限性 VV ECMO只能提供氧合，无法提供循环支持；VA ECMO虽然能同时提供循环和呼吸支持，但流量增加也会造成左心室后负荷增加，主动脉瓣开放受限，并有形成左心室血栓的风险。另外，ECMO的平流灌注使收缩期主动脉根部压力减低，使冠脉血供减少［4］。ECMO一般为非搏动血流，不利于组织微循环灌注［5］。

1．3．2 IABP的局限性 IABP是通过提高舒张期主动脉根部灌注压力改善心功能，并不能替代心肺氧合、泵血的生理功能，对于心肺功能严重受损的患者IABP并不能提供足够满足生理氧供的心输出量。这为该类患者的循环支持治疗提出了更高的要求。

1．3．3 “ECMO＋IABP支持模式”的优点 为了发挥两种支持方式各自的技术优势，有学者［6］提出了ECMO和IABP二者联合应用的支持模式，现将相关进展综述如下。

2 “ECMO＋IABP支持模式”临床应用

2．1 VA ECMO＋IABP

2．1．1 意义 VA ECMO能够部分或全部替代心肺做功，减少心脏前负荷，降低心肌氧耗量，但VA EC⁃MO产生的平流灌注使主动脉根部压力减低［1］。IABP可提高舒张期主动脉根部灌注压力，增加冠脉血供，增加心肌氧供［2，7］。两者联合可以起到协同作用，在心脏减负的同时增加心肌供血。并为重要脏器提供搏动灌注血流。

2．1．2 设备连接模式 ①ECMO（股动脉－股静脉）＋IABP（股动脉）；②ECMO（右心房—主动脉）＋IABP（股动脉）；③ECMO（右心房—股动脉）＋IABP（股动脉）。

2．1．3 临床应用 Ko［8］等报道了一位产后急性心梗并发心源性休克，使用IABP联合ECMO治疗并取得成功的病例。患者37岁，由于产后出血给予甲基麦角新碱治疗后出现冠脉痉挛，导致急性心梗，心源性休克，使用大量升压药物并安装IABP后血流动力学继续恶化，超声显示左室射血分数25%，后经右侧股动静脉插管安装VA ECMO，循环逐渐稳定。患者在ECMO辅助循环100 h后顺利脱机，该患者痊愈出院。

Hsieh［9］等报道一例羊水栓塞的产妇，由于循环衰竭同时接受VA ECMO以及IABP的治疗，该患者在机械辅助循环40 h后顺利脱机，并于24 d后痊愈出院。

严重的心功能不全患者在临床中死亡率极高［10－11］。Ma［12］等回顾了自2008年1月至2012年7月由于急性心功能不全接受IABP联合VA ECMO治疗的54名患者。平均年龄（57±11）岁，VA ECMO均由股动静脉插管，平均ECMO辅助时间59（8～106）h，平均IABP辅助时间76（8～252）h，其中34名患者（63%）成功脱机，21名患者（38．9%）痊愈出院；主要并发症包括肾功能衰竭27例，感染20例，氧和器血浆渗漏13例，出血18例，肢体缺血8例，神经系统并发症7例；死亡组出血、感染、肾功能衰竭发生率明显高于存活组；所有患者中随着辅助时间延长，平均动脉压、中心静脉压、血乳酸水平、静脉血氧饱和度、正性肌力药评分等参数改善均明显，其中存活组改善较死亡组更明显，两组具有统计学差异。作者认为对于重症急性心功能不全患者究竟应首选IABP或者是ECMO治疗目前尚无明确答案。对于缺血性心脏病患者如仍保存一定的心功能储备应首选IABP治疗，如果在接受IABP治疗后仍不能维持血流动力学稳定则联合ECMO治疗；而对于心脏结构明显改变心功能严重受损的患者应首选EC⁃MO治疗。该研究纳入的患者尽管联合IABP及ECMO治疗，死亡率仍高达56．3%，对此作者认为原因主要包括心脏原发疾病危重心功能不可逆损伤；联合治疗错过了最佳时机以至于循环衰竭造成的多器官功能衰竭已不可逆转；出现严重的并发症。

Gass［13］等回顾了2007年1月至2012年12月中的135例因严重心功能不全选择IABP联合VA ECMO治疗的患者。平均年龄（57．3±15．3）岁，56位患者（41．5%）先建立IABP；机械辅助循环51例（37．8%）在心脏导管室建立，5例（3．7%）在床旁建立，79例（58．5%）在手术室建立；ECMO运转时间（8．5±7．1）d，IABP辅助平均时间为28 d；并发症包括穿刺部位出血（14．1%），卒中（11．1%），需要介入治疗的血管并发症（16．3%），下肢缺血（9．6%）；院内存活率57．8%，其中3%患者接受心脏移植术，7．4%患者接受手术治疗，8．1%患者植入左心辅助装置等待心脏移植，6．7%患者植入左心辅助装置作为终点治疗；研究发现先接受IABP治疗以及腋动脉插管是减低院内死亡率、减少卒中或血管损伤的独立预测因子，ECMO建立前接受冠状动脉旁路移植术是增加院内死亡率的独立预测因子。作者认为先接受IABP治疗的患者往往具有更稳定的血流动力学，更好的脏器血供，更轻的系统性炎症反应，而先接受ECMO治疗的患者往往心功能受损更严重，预后更差。而腋动脉插管可能减少了下肢缺血的发生以及相关的血管并发症。该研究中院内存活率57．8%，在其他研究报道的单纯应用ECMO治疗严重心功能不全的存活率为24%［14］、31．8%［15］、25%［16］、49%［17］。研究结果认为对于各种病因造成的严重的心功能不全，IABP联合ECMO辅助循环均可提供有效的治疗，并且建立过程方便，易于操作，并可以为患者的其他转归提供良好的过度。

李斌飞［18］等回顾了10例冠状动脉旁路移植术后心功能不全应用IABP联合ECMO辅助的患者，IABP辅助时间48～200（78．16±27．78）h，ECMO辅助时间24～120（50．12±25．14）h。平均动脉压由（47．54±3．54）mm Hg升至（70．2±8．5）mm Hg，左室射血分数由（0．22±0．03）升至（0．55±0．03）。作者认为冠状动脉旁路移植术后心功能不全联合IABP和ECMO可显著改善心功能，同时作者指出掌握好IABP和ECMO的使用指征和时机是救治危重患者成功的关键。

2．1．4 小结 VA ECMO＋IABP的支持模式中，VA ECMO可以替代心肺做功，使心脏得到减负休息，并为重要脏器提供氧供，而IABP同时可以增加冠脉供血，并产生搏动灌注血流改善循环，但目前二者合用死亡率和并发症发生率仍较高［13］。

2．2 VV ECMO＋IABP

2．2．1 意义 VV ECMO主要作用是替代肺脏做功，改善低氧血症，纠正酸中毒。对于因呼吸功能不全引起的右心衰竭，VV ECMO可以通过改善氧合降低肺动脉压力，间接改善循环。IABP可以增加冠脉血供，同时降低收缩压，增加心输出量，减少心肌氧耗量。两者结合对于因呼吸衰竭引起的循环衰竭可以起到协同辅助循环作用。

2．2．2 设备连接模式 ①ECMO（股静脉—颈内静脉）＋IABP（股动脉）；②ECMO（股静脉—右心房）＋IABP（股动脉）。

2．2．3 临床应用 急性呼吸窘迫综合征（acute re⁃spiratory distress syndrome，ARDS）并发肺动脉高压、右心功能不全在临床治疗中预后极差［19］，VV EC⁃MO联合IABP应用可以使ARDS患者更多获益。Pappalardo［20］等回顾了6例ARDS导致右心衰竭的患者，接受VV ECMO联合IABP治疗。所有患者给予保护性机械通气。在接受联合治疗后，呼吸频率从（28±2）次／min降低至（12±2）次／min，呼气末正压由（12±2）cm H2O降低至（10±0）cm H2O，血气显示酸中毒逐渐纠正，外周血氧分压由（71±20）mm Hg升高至（102±21）mm Hg。在接受联合治疗24 h后中心静脉压由（14±5）mm Hg降低至（10±1）mm Hg，正性肌力药评分由（67±29）降低至（22±10）具有统计学差异。该组患者中ECMO运转（7±3）d，IABP持续（4±2）d。其中4位患者痊愈。作者认为对于ARDS并发右心功能不全的患者，IABP联合ECMO治疗可以改善其预后。

3 “ECMO＋IABP支持模式”实验研究

3．1 ECMO＋IABP对冠脉血流的影响 Madersha⁃hian等［21］发现IABP与ECMO联合应用可以增加冠脉移植血管血流，这项研究纳入了6例急诊接受冠状动脉旁路移植术，术后需要机械辅助循环的患者，对比每位患者在单纯建立ECMO后以及在EC⁃MO和IABP联合应用后冠脉桥血管流量及搏动指数（pulsatility index，PI）。研究发现ECMO患者在联合使用IABP后桥血管流量明显增加，（46．8±9．6）ml／min增至（56．4±12．1）ml／min，具有统计学差异，而PI值无明显差异。

3．2 ECMO＋IABP对脑血流的影响 一些研究关注IABP的使用对ECMO患者脑血流（cerebral blood flow，CBF）的影响［22－23］，Yang［23］等观察了12例冠状动脉旁路移植术后心功能不全接受VA ECMO联合IABP辅助循环的患者，通过经颅多普勒测量大脑中动脉血流，研究显示使用IABP是否增加ECMO患者的CBF基于患者本身心功能情况，在心功能严重受损的患者（单纯ECMO辅助循环下大脑中动脉收缩压小于10 mm Hg）中IABP会降低CBF，而在心功能有一定储备的患者（单纯ECMO辅助循环下大脑中动脉收缩压大于10 mm Hg）中IABP可增加CBF。这可能与IABP使用时舒张期主动脉内球囊膨胀间歇性的影响ECMO产生的逆行流向大脑的平流灌注有关。

3．3 ECMO＋IABP对微循环的影响 Jung等［24］通过侧流暗视野显像观察舌下腺，发现IABP与ECMO联合应用对于改善组织微循环有显著效果。但Petroni等［25］研究发现对于心源性休克左室收缩功能极差的患者，VA ECMO＋IABP支持可以减少左室舒张末容积，降低肺动脉压力，但不能改善微循环。

4 展望

ECMO和IABP二者联合应用可以起到协同和互补的效果，作为一种有效的治疗方式对重症患者可提供呼吸支持、循环支持。在二者联合应用治疗过程中，应注意及时发现处理并发症。此外，在临床应用方面前还缺乏前瞻性研究进一步探讨联合治疗与其他治疗对于重症患者预后的影响；在实验研究方面，联合治疗对于重要脏器的血供改善及其机制还需进行进一步研究。

参考文献：

［1］Di Russo GB，Martin GR．Extracorporeal membrane oxygenation for cardiac disease：no longer a mistaken diagnosis［J］．Semin Thorac Cardiovasc Surg Pediatr Card Surg Annu，2005，34－40．

［2］Kantrowitz A，Tjonneland S，Freed PS，et al．Initial clinical ex⁃perience with intraaortic balloon pumping in cardiogenic shock ［J］．JAMA，1968，203（2）：113－118．

［3］Kantrowitz A．Origins of intraaortic balloon pumping［J］．Ann Thorac Surg，1990，50（4）：672－674．

［4］Bahekar A，Singh M，Singh S，et al．Cardiovascular outcomes u⁃sing intra－aortic balloon pump in high－risk acute myocardial in⁃farction with or without cardiogenic shock：a meta－analysis［J］．J Cardiovasc Pharmacol Ther，2012，17（1）：44－56．

［5］Golding LR，Murakami G，Harasaki H，et al．Chronic nonpulsa⁃tile blood flow［J］．Trans Am Soc Artif Intern Organs，1982，28：81－85．

［6］Madershahian N，Wippermann J，Liakopoulos O，et al．The a⁃cute effect of IABP－induced pulsatility on coronary vascular re⁃sistance and graft flow in critical ill patients during ECMO［J］．Cardiovasc Surg（Torino），2011，52（3）：411－418．

［7］Trost JC，Hillis LD．Intra－aortic balloon counterpulsation［J］．Am J Cardiol，2006，97（9）：1391－1398．

［8］Ko WJ，Ho HN，Chu SH．Postpartum myocardial infarction res⁃cued with an intraaortic balloon pump and extracorporeal mem⁃brane oxygenator［J］．Int J Cardiol，1998，63（1）：81－84．

［9］Hsieh YY，Chang CC，Li PC，et al．Successful application of ex⁃tracorporeal membrane oxygenation and intra－aortic balloon coun⁃terpulsation as lifesaving therapy for a patient with amniotic fluid embolism［J］．Am J Obstet Gynecol Volume，2000，183（2）：496 －497．

［10］Thiele H，Zeymer U，Neumann FJ，et al．Intraaortic balloon sup⁃port for myocardial infarction with cardiogenic shock［J］．N Engl J Med，2012，367（14）：1287－1296．

［11］Awad HH，Anderson FA Jr，Gore JM，et al．Cardiogenic shock complicating acute coronary syndromes：insights from the Global Registry of Acute Coronary Events［J］．Am Heart J，2012，163 （6）：963－971．

［12］Ma P，Zhang Z，Song T，et al．Combining ECMO with IABP for the Treatment of Critically Ill Adult Heart Failure Patients［J］．Heart Lung Circ，2014，23（4）：363－368．

［13］Gass A，Palaniswamy C，Aronow WS，et al．Peripheral venoarte⁃rial extracorporeal membrane oxygenation in combination with in⁃tra－aortic balloon counterpulsation in patients with cardiovascular compromise［J］．Cardiology，2014，129（3）：137－143．

［14］Doll N，Kiaii B，Borger M，et al．Five－year results of 219 con⁃secutive patients treated with extracorporeal membrane oxygenationfor refractory postoperative cardiogenic shock［J］．Ann Thorac Surg，2004，77（1）：151－157．

［15］Chamogeorgakis T，Lima B，Shafii AE，et al．Outcomes of axilla⁃ry artery side graft cannulation for extracorporeal membrane oxy⁃genation［J］．J Thorac Cardiovasc Surg，2013，145（4）：1088－1092．

［16］Rastan AJ，Dege A，Mohr M，et al．Early and late outcomes of 517 consecutive adult patients treated with extracorporeal mem⁃brane oxygenation for refractory postcardiotomy cardiogenic shock ［J］．J Thorac Cardiovasc Surg，2010，139（2）：302－311．

［17］Takayama H，Truby L，Koekort M，et al．Clinical outcome of mechanical circulatory support for refractory cardiogenic shock in the current era［J］．J Heart Lung Transplant，2013，32（1）：106 －111．

［18］李斌飞，廖小卒，程周等．体外膜肺氧合联合主动脉内球囊反搏在冠状动脉旁路移植术后心功能不全中的应用［J］．中国体外循环杂志，2011，9（1）：13－15．

［19］Osman D，Monnet X，Castelain V，et al．French Pulmonary Ar⁃tery Catheter Study Group（2009）Incidence and prognostic value of right ventricular failure in acute respiratory distress syndrome ［J］．Intensive Care Med，2009，35（1）：69－76．

［20］Pappalardo F，Pieri M，De Bonis M，et al．Cardiac support with IABP during venovenous ECMO for ARDS［J］．Intensive Care Med，2013，39（6）：1152－1153．

［21］Madershahian N，Liakopoulos OJ，Wippermann J，et al．The Im⁃pact of Intraaortic Balloon Counterpulsation on Bypass Graft Flow in Patients with Peripheral ECMO［J］．J Card Surg，2009，24 （3）：265－268．

［22］Schachtrupp A，Wrigge H，Busch T，et al．Influence of intraaortic balloon pumping on cerebral blood flow pattern in patients after cardiac surgery［J］．Eur J Anaesthesiol，2005，22（3）：165 －170．

［23］Yang F，Jia ZS，Xing JL，et al．Effects of intra－aortic balloon pump on cerebral blood flow during peripheral venoarterial extra⁃corporeal membrane oxygenation support［J］．J Transl Med，2014，12：106．

［24］Jung C，Lauten A，Roediger C，et al．In vivo evaluation of tissue microflow under combined therapy with extracorporeal life support and intra－aortic balloon counterpulsation［J］．Anaesth Intensive Care，2009，37（5）：833－835．

［25］Petroni T，Harrois A，Amour J，et al．Intra－aortic balloon pump effects on macrocirculation and microcirculation in cardiogenic shock patients supported by venoarterial extracorporeal membrane oxygenation［J］．Crit Care Med，2014，42（9）：2075－2082．．

修订日期：（2015⁃09⁃14）

收稿日期：（2015⁃07⁃13）

通讯作者：黑飞龙，E－mail：heifeilong＠126．com

基金项目：首都市民健康项目培育（Z131100006813006）