体外膜肺氧合在高危重症冠心病患者心脏不停跳冠状动脉旁路移植术中的应用

段大为　刘迎午　胡晓旻　刘博江　吴鹏　张强　李彤



·临床研究·

体外膜肺氧合在高危重症冠心病患者心脏不停跳冠状动脉旁路移植术中的应用

段大为刘迎午胡晓旻刘博江吴鹏张强李彤

300170天津，天津市第三中心医院心脏中心

【摘要】目的总结体外膜肺氧合(extra-corporeal membrane oxygenation，ECMO)在高危重症冠心病患者心脏不停跳冠状动脉旁路移植术(coronary artery bypass grafting，CABG)中的应用方法和效果。方法选取2007年11月至2014年6月天津市第三中心医院心脏外科的高危重症冠心病行CABG术患者21例，年龄70～83(75.7±3.6)岁，在ECMO辅助下实施择期心脏不停跳CABG术。结果21例患者中，8例术后即刻顺利脱离ECMO辅助；8例桥血管吻合后ECMO不能立即撤离，继续辅助2.0～4.5 h后撤离；5例在手术室时ECMO不能撤离，关胸后返回冠心病重症监护病房(CCU)，考虑ECMO辅助时间较长，为克服ECMO非搏动性灌注，联合主动脉内球囊反搏(intra-aortic balloon pump,IABP)支持，IABP辅助时间76～147(115.2±25.9)h。5例CCU内ECMO辅助患者中:股动静脉插管部位渗血1例，经止血及加压包扎后好转；下肢缺血1例，安装旁路循环后缺血改善；均顺利脱机。21例患者均康复出院，住院时间11～28(17.4±2.8)d。结论ECMO用于心脏不停跳CABG术可为高危重症冠心病患者提供手术治疗的支持和保护。

【关键词】体外膜肺氧合；冠心病；冠状动脉旁路移植术；主动脉内球囊反搏

非体外循环下冠状动脉旁路移植术(coronary artery bypass grafting，CABG)可以减少患者用血，缩短术后呼吸机辅助时间和住院时间，降低相关并发症的发生率[1-3]。但对患者血管和心功能情况要求较高，合并多支血管病变、心功能差的患者往往无法实施该手术。本研究探索将体外膜肺氧合(extra-corporeal membrane oxygenation，ECMO)技术应用于高危重症冠心病患者，实施心脏不停跳CABG术，以避免低温、心肌缺血/缺血再灌注损伤，减少血液损伤和炎性反应，进而增加手术中的循环稳定性，确保患者的安全。

1对象与方法

1.1一般资料

选取2007年11月至2014年6月天津市第三中心医院心脏外科的高危重症冠心病行CABG术患者21例，其中男18例，年龄70～83(75.7±3.6)岁，体重65～87(72.4±8.9)kg，左心室射血分数(left ventricular ejection fraction，LVEF)18%～30%[(23.9±3.7)%]。呼吸功能测定均为中度呼吸功能障碍，合并陈旧性脑梗死3例，2型糖尿病17例，肝功能严重异常3例，肿瘤切除手术后2例，肾移植术后1例。CABG适应证为，冠状动脉造影(coronary arteriography，CAG)示3支及以上血管狭窄(右冠状动脉、左主干、左前降支或左回旋支)，狭窄程度75%～100%。

高危重症冠心病患者纳入标准：年龄≥70岁，冠状动脉病变血管3支及以上，不能实施介入治疗，合并有2个及以上脏器功能不全(包括肝、肾、肺和脑等重要脏器，器官功能不全根据生化指标及临床症状确定)，LVEF<30%。

1.2手术方法

桥血管首选乳内动脉，其次是桡动脉，再者是大隐静脉。桥血管准备完毕后，建立ECMO循环辅助，解剖分离患者一侧股动脉、股静脉，置入股动静脉插管，股动脉插管深度为插管侧孔后5～8 cm，股静脉插管深度为30～45 cm。21例患者均采用Medtronic成人ECMO套包、Medtronic550型离心泵。1例患者由于股动脉插管困难而采用股静脉-升主动脉插管。在股动、静脉插管前10 min经静脉给予0.5 mg/kg肝素，将活化凝血时间(activated clotting time，ACT)维持在220～300 s。

1.3ECMO的转流与管理

ECMO连接好后进行辅助循环，ECMO灌注量为1500～3500 ml/min，以维持收缩压90～100 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)、心率80～100次/min为基本标准。在翻动心脏、固定器固定及心脏特殊位置时，ECMO灌注流量提高并维持血压、心率稳定。灌注流量与混合气体比为2∶1，根据动脉血氧分压(PaO2)调节氧浓度，通常为70%～100%。转流中用变温箱以37℃～38℃水温，保持鼻咽温36.0℃～36.5℃。监测动脉和静脉氧分压(PaO2、PvO2)、二氧化碳分压(PaCO2、PvCO2)、酸碱度(pH)、剩余碱(BE)、血红蛋白(Hb)等。维持血细胞比容27%以上、血小板>80×109/L，必要时补充浓缩红细胞、血浆和白蛋白。术后ECMO辅助早期，静脉泵入肝素，用白陶土法床旁检测ACT维持在160～200 s来调整肝素用量。每天B超监测心脏功能指标的变化，若LVEF>40%，尿量正常，心率、血压稳定，可以逐渐降低ECMO流量。当ECMO流量降至1000 ml/min，患者生命指征稳定，可以考虑撤离ECMO。

2结果

21例患者手术过程中均能维持收缩压90～120 mmHg，心率80～100次/min。桥血管支数3～6(3.9±0.3)支，冠状动脉血管吻合时间42～96(62.6±12.9)min，ECMO灌注流量1500～3500 ml/min，ECMO灌注转流时间2.6～43.0(13.0±13.4)h，手术后呼吸机辅助时间5～42(15.1±8.4)h，24 h胸腔引流量190～410(303.3±67.5)ml，术中及术后共输注浓缩血红细胞1～3(2.4±0.9)单位，血浆300～1050(609.0±211.9)ml。所有患者术后均应用多巴胺和多巴酚丁胺1～3 μg/(min·kg)，应用时间36～96(67.2±19.5)h。患者在冠心病重症监护病房(CCU)时间2～7(3.5±1.5)d，均康复出院，住院时间11～28(17.4±2.8)d。

其中，8例患者术后即刻在手术室顺利脱离ECMO辅助；8例患者桥血管吻合后ECMO不能立即撤离，在手术室继续辅助2.0～4.5 h后撤离；5例患者在手术室时ECMO不能撤离，关胸后返回CCU，考虑此5例患者ECMO辅助时间较长，为克服ECMO非搏动性灌注，联合主动脉内球囊反搏(intra-aortic balloon pump,IABP)支持，IABP辅助时间76～147(115.2±25.9)h。

5例在CCU内进行ECMO辅助的患者中，股动静脉插管部位渗血1例，经止血及加压包扎后好转；下肢缺血1例，安装旁路循环，即置入动脉鞘管，尖端朝向远段，使其尾端连接ECMO侧管，血流经ECMO侧管后经置入的鞘管流向下肢血管远段，改善远段血管的缺血状态。5例患者均顺利脱机，其中1例患者在低流量(0.5 L/min)撤机观察和停机拔出股动静脉插管时间达55 min，拔出动静脉插管时发现插管内有血栓形成，术后观察患者无异常。

3讨论

CABG术是冠心病治疗的一个重要方法，可以选择非体外循环下进行手术，减少患者全身应激、交感神经激活，同时减少缺血再灌注损伤。但是，选择非体外循环下CABG术要求患者的心功能较好、搭桥的血管支数相对较少、血管条件较好，否则术中易出现血流动力学不稳定、心室颤动、血管吻合不佳或手术无法实施等情况，而被迫转换为体外循环下CABG。一旦出现上述情况会增加患者术后并发症的发生率和死亡率[4-5]。年龄≥70岁与年龄<70岁的患者行常规CABG术相比，术后的并发症发生率、恢复时间、死亡率明显增加[6-8]。ECMO技术是一种持续体外生命支持疗法，在外科主要用于体外循环脱机困难及围术期低排综合征患者的循环支持[9-11]。可以暂时替代心肺的部分功能或减轻心肺负荷，使心肺获得一定时间来完成功能上的改善和病理上的修复。ECMO应用于临床以来，挽救了成千上万的生命，已成为严重呼吸、循环衰竭的有效治疗措施之一[12-14]。由于其使用了肝素涂层材料，对于转流过程中减轻炎性反应、抗凝程度和血液损伤有积极作用[15-17]。

孙建宏等[18]报道，IABP在重症冠心病患者非体外循环不停跳CABG术应用中的疗效不确定。Beiras-Fernandez等[19]应用ECMO辅助心脏手术后低心排量的患者108例，平均辅助时间(5.1±5.6)d，30 d存活率为40.2%，提示应用ECMO对心脏手术有一定的辅助作用。杜中涛等[20]研究提示，对于高危急性心肌梗死患者给予ECMO辅助，可以达到很好的临床效果，确保介入手术的成功实施。结合本研究结果，ECMO是重症冠心病患者很好的辅助手段，可给那些原本不能承受CABG术的高危、高龄冠心病患者提供手术机会。

ECMO用于高危重症冠心病患者心脏不停跳CABG术中减少或避免了翻动心脏时血压和心率的波动，使手术不受搭桥血管支数和部位的影响；避免了常规体外循环的低温、心肌缺血/心肌缺血再灌注不利影响，对手术后不能脱离体外循环支持的患者可以直接继续采用ECMO支持，节省体外循环耗材的费用，提高了高危重症冠心病患者CABG术的疗效。

实施ECMO辅助下心脏不停跳CABG术应注意以下几点：(1)在插管选择时，股动脉和股静脉插管一般选择15～19 F，可以避免插管困难，也可以防止下肢缺血；(2)在ECMO转流中要严密观察下肢灌注情况，对有下肢缺血表现的患者要尽早安装旁路循环；(3)当股动脉条件许可时尽量安装IABP，以改善ECMO的灌注效果；(4)ECMO辅助的患者免疫力低下，因此严格要求无菌操作、防止感染；(5)ECMO联合IABP应用时，应首先撤离ECMO，然后撤离IABP，但要注意IABP对血小板的损伤，防止血小板过度减少导致的出血；(6)低流量(0.5 L/min)撤机观察和停机时，拔出股动静脉插管的时间一般要控制在30 min以内，管道内的血液不能通过插管回输体内。

本研究结果显示，ECMO用于心脏不停跳CABG术可为高龄极高危冠心病患者提供手术治疗的支持和保护，但由于应用此方法的病例均属极高危患者且数量有限，同类型患者难以接受体外循环下CABG术，故难以进行比较研究。随着手术技术的进步，期待更多的相关研究进行更深入的探讨。

参考文献

[1] Toumpoulis IK, Anagnostopoulos CE, DeRose JJ, et al. Early and midterm outcome after off-pump coronary artery bypass grafting in patients with left ventricular dysfunction. Heart Surg Forum, 2004, 7(6):539-545.

[2] Yu HY, Wu IH, Chen YS, et al. Comparison of outcome of off-pump coronary artery bypass surgery and conventional coronary artery bypass surgery. Formos Med Assoc, 2003, 102(8):556-562.

[3] Staton GW, Williams WH, Mahoney EM, et al. Pulmonary outcomes of off-pump vs on-pump coronary artery bypass surgery in a randomized trial. Chest, 2005, 127(3):892-901.

[5] Edgerton JR, Dewey TM, Magee MJ, et al. Conversion in off-pump coronary artery bypass grafting: an analysis of predictors and outcomes. Ann Thorac Surg, 2003, 76(4):1138-1143.

[6] Zacek P, Dominik J. Coronary artery bypass grafting in the elderly; Pros and cons after three-year follow-up. Croat Med J, 2002, 43(6):633-826.

[7] Hirose H, Amano A, Yoshida S, et al. Coronary artery bypass grafting in the elderly. Chest, 2000, 117(5):1262-1270.

[8] Ricci M, Karamanoukian HL, Dancona G, et al. On-pump and off-pump coronary artery bypass grafting in the elderly: predictors of adverse outcome. J Card Surg, 2001, 16(6):458-466.

[9] Moreno I, Soria A, López Gómez A, et al. Extracorporeal membrane oxygenation after cardiac surgery in 12 patients with cardiogenic shock. Rev Esp Anestesiol Reanim, 2011, 58(3):156-160.

[10] Beiras-Fernandez A, Deutsch MA, Kainzinger S, et al. Extracorporeal membrane oxygenation in 108 patients with low cardiac output - a single-center experience. Int J Artif Organs, 2011, 34(4):365-373.

[11] Hsu PS, Chen JL, Hong GJ, et al. Extracorporeal membrane oxygenation for refractory cardiogenic shock after cardiac surgery: predictors of early mortality and outcome from 51 adult patients. Eur J Cardiothorac Surg, 2010, 37(2):328-333.

[12] BarZiv SM, McCrindle BW, West LJ, et al. Outcomes of pediatric patients bridged to heart transplantation from extracorporeal membrane oxygenation support. ASAIO J, 2007, 53(1): 97-102.

[13] Derby CD, Kolcz J, Kerins PJ, et al. Aristotle score predicts outcome in patients requiring extracorporeal circulatory support following repair of congenital heart disease. ASAIO J, 2007, 53(1): 82-86.

[14] Morini F, Goldman A, Pierro A. Extracorporeal membrane oxygenation in infants with congenital diaphragmatic hernia: a systematic review of the evidence. Eur J Pediatr Surg, 2006, 16(6):385-391.

[16] Fosse E, Thelin S, Svennevig JL, et al. Duraflo II coating of cardiopulmonary bypass circuits reduces complement activation, but does not affect the release of granulocyte enzymes: a European multicentre study. Eur J Cardiothorac Surg, 1997, 11(2):320-327.

[17] Niimi Y, Ichinose F, Ishiguro Y, et al. The effects of heparin coating of oxygenator fibers on platelet adhesion and protein adsorption. Anesth Analg, 1999, 89(3):573-579.

[18] 孙建宏,姜桢.主动脉球囊反搏在非体外冠脉搭桥术中的应用.临床麻醉医学杂志, 2006, 22(8):632-633.

[19] Beiras-Fernandez A, Deutsch MA, Kainzinger S, et al. Extracorporeal membrane oxygenation in 108 patients with low cardiac output - a single-center experience. Int J Artif Organs, 2011, 34(4):365-373.

[20] 杜中涛, 邢家林, 杨峰, 等. 体外膜肺氧合在经皮冠状动脉介入治疗围术期并发心原性休克中的临床应用. 中国介入心脏病学杂志, 2015, 23(10):564-567.

DOI:10.3969/j.issn.1004-8812.2016.01.007

基金项目：天津市自然科学基金(08JCYBJC27200)

通信作者：李彤，Email:litongtj@163.com

【中图分类号】R542.22

(收稿日期:2015-09-05)

Extra-corporeal membrane oxygenation during the beating heart coronary artery bypass grafting for high risk patients—a single center experience

DUAN Da-wei, LIU Ying-wu, HU Xiao-min，LIU Bo-jiang, WU Peng, ZHANG Qiang, LI Tong.

Heart Center of Tianjin Third Central Hospital，Tianjin 300170, ChinaCorrespondingauthor:LITong,Email:litongtj@163.com

【Abstract】ObjectiveTo summarize clinical application, method and result of extra-corporeal membrane oxygenation (ECMO) used during beating heart coronary artery bypass grafting (CABG) in high risk patients. MethodsTwenty one patients [mean age (75.7±3.6) years old] who received beating-heart CABG surgery assisted with ECMO were included in the study. We observed the condition when ECMO weaned off, the duration on mechanical rentilato time of ICU stay and the occurance of related complications.ResultsAmong the 21 patients, ECMO was weaned off uneventfully after surgery in 8 patients. Immediate weaning was failed in another 8 patients and required gradual weaning in 2.0-4.5 hrs. Five patients could not wean off the ECMO in operation room needing continuous ECMO support in CCU. ECMO was weaned off in CCU gradually with IABP support [mean IABP support time: (115.0±25.9) hrs]. Among the 5 patients admitted into CCU, 1 patient had oozing from insertion site at femoral artery/rein region and was stopped with compressive bandage. Lower limb ischemia happened in another 1 patient and was recovered after set up of by-pass circulation. All 21 patients recovered well and smoothly. Mean in-hospital stay was (17.4±2.8) d. ConclusionsECMO is a safe and effective circulatory support during beating heart coronary artery bypass surgery for high-risk patients with severe coronary artery disease in reducing the mortality and complications.

【Key words】Extra-corporeal membrane oxygenation；Coronary artery disease；Coronary artery bypass grafting；Intra-aortic balloon pump