体外膜肺氧合在肺移植围术期的应用进展

王凯（天津市第一中心医院器官移植中心，天津 300192）

体外膜肺氧合（ECMO）作为一种重要的临时生命支持技术，主要应用于传统疗法无法治疗的危重心、肺功能衰竭患者，可以等待器官本身的功能恢复，或者作为心脏移植、肺移植的过渡疗法［1］。ECMO可以通过静脉-动脉途径来治疗心源性休克，主要见于心脏手术后、心脏移植以及其他原因（心肌炎、急性心肌梗死等）导致的重症心功能衰竭；而静脉-静脉途径（V-V通路）的ECMO主要用于抢救呼吸衰竭的患者， 包括急性呼吸窘迫综合征（ARDS）、肺炎、创伤以及肺移植导致的原发性移植物功能障碍，使机体在脱离或部分脱离自身肺的情况下能够进行气体交换， 暂时替代肺的部分功能或减轻肺的负荷，获得一定时间等待肺脏或移植肺功能上的恢复［2-4］。近年来，ECMO越来越多应用于肺移植围术期包括术前危重患者维持治疗、术中和术后循环辅助治疗等，提高手术成功率。

1 ECMO的发展现状

动脉氧合和灌注技术在1953年5月首次成功地应用于体外循环心脏手术。1956年，气体交换膜的研发成功使ECMO长时间氧合成为可能。1971年，Hill等［5］首次成功运用ECMO技术抢救了1例因多发伤导致成人ARDS的年轻患者，成为世界上首例运用ECMO技术抢救成功的成人呼吸衰竭案例。1975年ECMO成功地用于治疗新生儿呼吸衰竭［6］。1978年，Nelems等［7］首次将ECMO应用于肺移植手术。1985年双腔管的运用推广了该项技术，早期应用ECMO治疗的呼吸衰竭患儿获得了较好的临床效果，其生存率为80%以上，ECMO对新生儿的疗效优于成人，对呼吸功能衰竭的疗效优于心脏功能衰竭［8］。ECMO技术要求高，包括插管技术、体外管径的选择、机械通气向ECMO的过渡、最小的肝素化、最理想的氧供、血液超滤技术的应用、维持体液平衡及营养供给等，同时在治疗中患者可保持清醒及进食，维持良好的营养状态，ECMO装置由电池驱动，便于院外危重病例的运转。在一些较大的医疗中心已经将ECMO装置定为救护车基本配置，使ECMO更好地发挥急救功能。

2 体外膜肺在肺移植术前的过渡支持作用

随着肺移植技术的成熟，患者的存活率已得到大幅度提高。然而，由于供体短缺，而且肺移植患者多为终末期肺病，许多患者在等待肺移植的过程中死亡，其中特发性肺间质纤维化患者的等待病死率最高，可能与疾病本身的特征有关。在等待移植过程中，患者出现肺感染、肺动脉高压、右心衰等情况导致呼吸功能衰竭、血压下降随时可能死亡，而传统的药物与呼吸机支持均难以有效维持，此时可应用ECMO作为等待肺移植的过渡治疗措施。Broom等［9］报道了1例进行性恶化肺泡炎患者行ECMO转流52天后行肺移植，术后患者顺利脱离ECMO辅助康复出院。Hsu等［10］报道了1例终末期系统红斑狼疮患者ECMO转流15天后行肺移植术后患者存活。2013年，意大利学者Mario［8］报道了11例等待肺移植患者术前急性发作呼吸功能衰竭，接受ECMO辅助治疗，其中6例肺囊性纤维化、2例肺移植后慢性排斥反应、2例肺纤维化和1例系统性硬化症，在术前ECMO支持中无死亡病例，该研究表明，在自主呼吸患者使用ECMO是完全可行的，可使患者安全过渡到肺移植，ECMO辅助时自主呼吸与气管插管患者相比，清醒自主呼吸的策略更能帮助患者从快速临床恶化中得到缓解并获得更好的术后生存，术后1年存活率达到 85%［8-11］。

3 ECMO在肺移植术中的应用

肺移植术中需要有效的呼吸循环支持，多数情况下，术前外科医生与麻醉师可评估术中患者能否耐受单肺通气，但肺移植术中需要ECMO常规备战，麻醉时可通过监测肺动脉压、单肺通气情况评估患者是否需要ECMO辅助。肺切除和供肺移植期由于单肺通气氧合下降，右心负荷增加，致右心衰和血流动力学严重紊乱。ECMO术中辅助多选用静脉-动脉通路（V-A通路），提供术中呼吸循环支持。Pereszlenyi等［12］报道了17例双肺序贯式移植，均取得良好的手术支持效果，且术后早期移植肺功能良好。胡春晓等［13］报道了23例ECMO辅助下肺移植，移植手术顺利，麻醉全程患者生命体征平稳，ECMO转流后肺动脉压（PAP）及动脉血二氧化碳分压（PaCO2）明显下降，动脉血氧分压（PaO2）显著升高，术后未出现ECMO相关并发症，ECMO转流应用于肺移植术中效果确切，可有效控制肺动脉高压，提高肺移植术的成功率及受者的存活率。在肺移植麻醉期间应用ECMO（V-A通路）时，静脉血可以直接进入体循环，通过改变循环血流，减轻受者心肺负担。对于囊性纤维化、严重的阻塞性肺疾病等终末期患者来说，其肺功能极度下降，氧合能力明显降低； 原发性肺动脉高压患者，PAP过高，出现明显右心衰， 肺通气-血流比例明显失调，上述原因均可导致组织缺氧， 患者手术耐受力下降，使用ECMO可以明显改善组织氧供，提高患者手术耐受力［14］。ECMO辅助使用股动静脉插管，避免了体外循环，而常规体外循环需要大剂量肝素抗凝，导致了出血增加，ECMO相对于常规体外循环较少地激活炎性细胞，减轻术后炎性反应的发生，提高移植肺成活率。Meyers等［15］报道了440余例肺移植病例，其中有12例需要应用ECMO治疗，术中及术后早期持续应用ECMO可及时救治部分出现急性移植肺衰竭的患者。2010年，胡春晓等［13］报道了30例合并肺高压的肺移植病例，术中均应用ECMO辅助，ECMO转流后及移植术后的肺动脉收缩压较术前均显著降低，其中27例受者于手术结束后顺利撤除ECMO，转流时间为（6.81±0.95）小时，其他3例患者因术后血流动力不稳定、氧合差，术后继续使用ECMO，2例患者在术后36小时和6天血流动力学稳定、氧合良好而撤除ECMO；1例ECMO辅助5天后出现急性肾衰多脏器功能衰竭而死亡，上述所有撤除ECMO受者在ECMO停止后吸入氧浓度为40%的条件下，氧合满意，短期内均顺利脱离呼吸机［13，16］。

4 ECMO在肺移植术后的应用

肺移植是治疗终末期肺病的有效手段，原发性移植物功能障碍（PGD）是一种急性肺缺血/再灌注损伤，通常在肺移植术后72小时内发生，一旦发生移植物功能障碍，常常预后不良，严重的PGD是肺移植术后患者早期死亡的主要原因，PGD的围术期管理是至关重要的，而积极合理的ECMO辅助可促进移植物功能逐步恢复，帮助患者度过缺氧、水肿、心功能不全等并发症。早在1970年，曾报道ECMO可用于严重的肺移植术后移植物失功，可明显减少肺移植围术期病死率。2009年宾夕法尼亚大学附属医院开始应用ECMO治疗肺移植术后PGD，在763例患者中，约7.6%肺移植患者术后7天内需要ECMO辅助治疗，应用ECMO辅助的58例患者中有39例患者成功脱离ECMO辅助，30天、1年、5年存活率为80%、59%、33%［14］。2012年杜克大学的研究表明，对于严重的PGD患者，ECMO（V-V通路）是常规治疗方法，并且在病情有进展趋势时尽早应用，其9年的临床资料显示，6%肺移植患者需要ECMO辅助，96%患者可脱离ECMO辅助［15，17-18］。随着ECMO临床使用经验的积累，对于严重的肺移植术后PGD患者，ECMO已经成为内科治疗的必备措施，而应用时机选择过晚往往会延误治疗。

肺移植围术期使用ECMO辅助是肺移植的有效辅助治疗手段，但因其存在潜在并发症，如转流失血增多、术中出血、术后凝血功能障碍、血管损伤、血栓形成、栓塞、肾功能不全等，如何能够在术前准确预测术中或术后是否需要ECMO辅助显得尤为重要。而ECMO辅助的顺利实施，需要重症监护医生、体外循环灌注师和外科医师的密切合作，周密的治疗计划（包括呼吸机治疗、水电平衡、水肿纠正、心功能监测、营养支持等）是肺移植术后成功撤除ECMO辅助的前提。