体外膜肺氧合在肺移植中的应用

陆 承，张亚军

（中日友好医院 手术麻醉科，北京 100029）

体外膜肺氧合 （extracorporeal membrane oxygenation，ECMO）作为一种体外呼吸、循环支持的手段，用于治疗顽固性的呼吸或心脏功能衰竭已有超过40年的历史。通过与传统机械通气相比的优越性[1]，以及在H1N1广泛流行时对其辅助治疗上的积极作用[2]，ECMO的应用得到飞速发展，成为危重ARDS治疗的一项重要措施[3]。同时ECMO的应用范围也不断扩大，涵盖了ARDS、新生儿心脏和呼吸功能衰竭、心跳骤停、心脏手术后休克、心脏和/或肺移植前的过渡桥梁、手术中的心肺辅助装置、危重病人的转运等[4]。ECMO在肺移植围术期，除了作为术中重要的心肺辅助工具，还可作为移植前桥梁用于受者等待肺移植期间过渡，另外也用于治疗术后移植肺功能丧失、呼吸或循环衰竭。本文就ECMO在肺移植中的应用做一综述。

1 ECMO的类型和通路选择

ECMO可分为静脉-静脉ECMO（VV-ECMO）和静脉-动脉ECMO（VA-ECMO）两大类。VV-ECMO提供呼吸辅助支持，而VA-ECMO提供呼吸和循环联合辅助支持。有时已接受VV-ECMO的患者出现心功能衰竭，还可分出一条泵入通路到动脉，成为VVA-ECMO，同时支持呼吸和循环功能。另外，如果已接受VA-ECMO的患者出现严重的换气功能障碍，则还可增加一条到颈内静脉的泵入通路，成为VAV-ECMO，将氧合的血液输送至右心，进而提供给冠状动脉和颈动脉。

多数情况VV-ECMO的通路选择股静脉引出，颈内静脉泵入，也可根据患者情况选择双侧股静脉。通过特殊的装置（Avalon Elite Bi-Caval Dual Lumen Catheter），还可实现颈内静脉单穿刺点的VV-ECMO[5]，为患者活动提供了很大便利。VA-ECMO通路最常选择股动静脉，但这种下半身的插管方式由于股动脉泵入血和生理血流方向相反，不能很好的将氧合血输送至上半身，尤其是颈内动脉和冠状动脉，故一些医学中心也采用上半身通路，即右颈内静脉或股静脉引流，右锁骨下动脉泵入[5]。VVA-ECMO增加的动脉通路可选择锁骨下动脉，这样既减轻了右心负荷，还可同时将氧合血输送至肺循环和体循环。VAV-ECMO增加的静脉通路如上所诉常选择颈内静脉。另外，在肺移植术中，如果出现需要使用ECMO的情况，可直接进行中心血管（主动脉、上下腔静脉）插管。

2 ECMO作为肺移植的桥梁

由于适合肺源的稀缺和等待移植患者的不断增加，寻找一种方式作为“桥梁”，以供患者在接受最佳治疗前的过渡变得尤为重要。从上世纪70年代开始，左心辅助装置开始用于等待心脏移植患者的过渡治疗，之后发现其作为移植前的过渡，和不使用辅助措施的患者相比显示出了积极作用[6]，使其成为“移植桥梁”（bridge to transplant，BTT）。 借鉴左心辅助装置作为心脏移植BTT的成功，许多医学中心也开始尝试将ECMO作为肺移植的BTT。

肯塔基大学和旧金山大学的肺移植中心至2013年为31例患者成功使用了ECMO作为BTT。这些患者的3年生存率达到80%，并且19例患者在移植时可以自由行动。证明了ECMO作为BTT的一个重要优点就是改善虚弱患者的身体素质[7]。

一组法国医学中心报道了为36例患者使用ECMO作为BTT，30例患者最终接受肺移植。这些患者2年总生存率为60.5%，同时他们发现，使用BTT在囊性纤维化患者的生存率显著高于特发性肺纤维化（71%vs 27.3%）。这个结论提示在决定是否应用BTT时要考虑到病因学因素[8]。

在国内，由于技术、经济等多种原因，ECMO作为BTT的起步较晚。南京医科大学附属无锡市人民医院2005年开始在肺移植围术期应用ECMO，至2010年共为3例患者提供ECMO的BTT，均在ECMO辅助下顺利完成肺移植手术[9]。

由于等待肺移植均为终末期肺病患者，存在氧合功能降低、二氧化碳潴留、肺动脉高压甚至右心衰竭等各种情况，一般情况大多较差，加上供体的严重缺乏，部分患者在移植前即死亡；另外还有部分患者在等待过程中随着病情加重，失去最佳治疗时机。而ECMO可维持患者术前的心、肺功能，改善组织氧供，以延长终末期肺病患者的等待时间，同时还可为术前功能恢复锻炼提供更好的心肺储备条件，现在作为BTT被广泛接受，认为其是安全并有效的。但仍需要大规模临床试验以制定指南，规范其使用，从而更好改善患者预后。

3 ECMO作为肺移植术中的心肺辅助工具

肺移植患者往往处于终末期肺病，一般情况差，故术中各种呼吸循环的不稳定情况都可能危及生命，这时就需要心肺辅助技术介入。术中行心肺转流的情况包括：（1）麻醉后单肺通气时，通过各种改善通气血流比值的方法，仍不能保证氧合。（2）阻断一侧肺动脉后，肺动脉压升高，右心室后负荷增加，使用扩张肺动脉药物、血管活性药物和调整机械通气后，循环仍不稳定或出现右心衰。（3）移植肺吻合完成后，由于肺灌注液、肺内缺氧代谢产物等物质进入循环及小气泡进入冠状动脉等原因导致循环不稳定，使用血管活性药物仍维持困难。（4）移植肺工作后，由于严重肺水肿等原因，在使用保护性肺通气策略前提下仍不能保证氧合。

体外循环（cardiopulmonary bypass，CPB）作为经典的心肺辅助技术，适用于手术复杂、心功能差的患者。随着ECMO的出现，由于其肝素用量小，减少出血，全身炎症反应小等优点，使其在很多情况下已逐渐取代CPB作为肺移植术中的重要心肺辅助技术。德国汉诺威医学院回顾了本中心92例肺移植术中使用心肺辅助技术的患者，发现ECMO组与CPB组相比，输血量和输血小板量更少，在院死亡率、术后血液透析和需要再次ECMO支持的比率也更低，通过多变量分析还发现再次移植和术中使用CPB是在院死亡的独立危险因素[10]。在匹兹堡大学医学中心一项研究中，肺移植术中使用ECMO与CPB相比，降低了术后肺部和肾脏并发症，包括再次气管插管或临时性气管切开，以及需要血液透析的肾衰竭[11]。ECMO由于是肝素涂层材质，并且是密闭系统管路无相对静止的血液，故只需要小剂量肝素抗凝，短时间使用甚至可以不添加肝素，多数中心术中激活全血凝固时间 （ACT）控制在150～200s之间，对术中出血影响小。已有文献报道，肺移植术中使用ECMO与未使用心肺辅助技术相比，并不增加术中出血[12]。

肺移植术前评估是否需要术中辅助ECMO及其通路和类型的设计十分重要。如果患者心肺功能尚可，为避免ECMO的相关并发症，应尽量不使用ECMO，但可以在外周血管预先留置鞘管以便需要时快速建立。如果患者单纯高碳酸血症或低氧血症，肺动脉压不高，可优先选择VVECMO。如果患者存在中重度肺动脉高压或心功能不全，则宜选择锁骨下动脉泵入的VA-ECMO。如果外周血管的ECMO仍不能满足维持术中氧合或循环，还可术中建立中心血管的VA-ECMO，但应注意，手术切口需要选择蚌壳式（Clamshell）切口才可满足建立中心血管ECMO的条件。

移植术中当阻断一侧肺动脉时可使肺动脉压升高，此时可增加VA-ECMO流量，从而减少肺循环血流，降低肺动脉压，VV-ECMO因血流全部经过肺循环，故无降肺动脉压作用。肺静脉游离和吻合过程中外科操作常压迫心脏，可能造成静脉回流不足，导致血压降低，静脉压升高，此时除提醒外科医生尽量避免压迫心脏外，仍可通过增加VA-ECMO流量，从而加大瘀滞静脉血的引流，同时增加体循环血液泵入，可降低中心静脉压、升高血压，VV-ECMO此时并无明显作用。当移植完成开放肺动脉后，如前提及多种原因均导致血压降低，此时无论何种类型ECMO均可通过增加流量的方法辅助稳定循环。正常肺的氧供主要来自支气管动脉，而肺移植技术一般不吻合此动脉，移植肺本身的营养依赖于肺循环，VA-ECMO可分流肺动脉血流量，因此应保持VA-ECMO处于部分流量的辅助状态而不是全流量的替代状态，保持适当右室做功，以保证移植肺自身的血供。

4 ECMO用于肺移植术后治疗

肺移植术后由于供肺的原发性移植肺功能丧失（primary graft dysfunction，PGD）、缺血再灌注损伤、淋巴系统被阻断所致淋巴回流障碍、急性排斥或感染等原因，容易出现术后肺水肿、呼吸功能衰竭、肺动脉高压和心功能不全等并发症。此时应用ECMO可纠正低氧血症，为患者提供满意的氧合，还可减少移植肺再灌注的压力，减轻肺水肿，同时可降低呼吸机支持条件，保证保护性肺通气策略进行。另外对于术后循环不稳定的患者，ECMO还可以辅助稳定血流动力学，减少血管活性药物的使用，易化出入量的管理。基于以上作用，ECMO已成为肺移植术后严重PGD以及循环衰竭的重要治疗手段。很多中心均报道了ECMO用于肺移植术后治疗的经验，证实了及时应用ECMO的预后和并发症发生率可以接受，肯定其有效性[9，13]。

对于使用ECMO的时机，现在普遍认为当发现患者出现PGD，应尽早应用ECMO进行辅助治疗。威斯康辛大学医学中心的研究发现，早期使用ECMO虽然仍有很高的多脏器功能衰竭发生率，但相对于晚期再使用ECMO，可以降低死亡率[14]。

杜克大学医学中心自2001年开始常规应用VV-ECMO治疗肺移植术后严重PGD，他们治疗此类患者的生存率和以往相比有了大幅提高 （30d：82%，1年：64%，5年：49%）。对比2001～2009年间使用VV-ECMO治疗PGD和不使用ECMO的肺移植患者，30d短期生存率、急性排斥反应、5年长期生存率和5年无闭塞性细支气管炎综合征（bronchiolitis obliterans syndrome，BOS）发生率 2 组均无明显差异，但通过肺活量测量的移植肺功能，VV-ECMO治疗组要低于无ECMO治疗组，在肯定ECMO治疗效果的同时，他们也认为对于经历严重PGD采用ECMO治疗后的患者，应制定完善的治疗策略以改善肺功能[15]。另外以往的研究还发现对于PGD患者，VV-ECMO相比于VAECMO预后更佳，且并发症发生率更低，是更好的选择[16]。

5 使用ECMO的并发症

5.1 出血

出血是使用ECMO最常见的并发症，发生率可高达43%[4]，其与持续输注肝素和血小板功能破坏有关。细致的外科操作，尽量保持血小板数量正常范围，术中监测ACT在靶范围可以减小出血量。如果术中出血量大，除了采用外科方式止血和暂停肝素输注外，还可以考虑输注新鲜冰冻血将、抗纤溶药物、活化凝血七因子[17～19]。

5.2 感染

感染可能是仅次于出血的ECMO并发症，与此类患者本身就常有肺部感染存在，长期维持有创管路，长期ICU停留等原因有关[20，21]。而感染对于肺移植患者往往是灾难性的，是肺移植早期死亡的一个重要原因。应该在ECMO放置和日常维护时严格无菌操作，预防性使用抗生素，尽量缩短ECMO使用时间等，以尽可能减少此类并发症发生。

5.3 肾衰竭

肾衰竭也是应用ECMO较常见的并发症，其发病率可在13%～43%[4，13]。维持循环稳定，密切观察尿量，必要时使用利尿剂有助于降低此类并发症。

5.4 血栓栓塞

ECMO支持中出现血栓栓塞很少见，但由于输入端直接进入体循环，所以VA-ECMO出现此类并发症几率要高于VV-ECMO。持续输注肝素保持ACT在靶范围，仔细观察循环管路有无血块形成征象，有助于降低此类并发症。

5.5 插管相关并发症

包括插管部位血肿、远端缺血、插管位置错误等，此类并发症发生率较低，由专业训练的外科医生进行操作可以避免或降低此类并发症发生率。

5.6 肝素导致的血小板减少症（heparin-induced thrombocytopenia，HIT）

HIT可发生于使用ECMO的患者。当出现HIT时，可考虑使用非肝素抗凝剂替代[22]。阿加曲班因半衰期短且靶ACT范围与肝素相似，可以成为较好的替代抗凝剂。

5.7 VA-ECMO相关并发症

当VA-ECMO输入通路为股动脉时，由于升主动脉存在逆向血流，当左室不能持续输出时，就可能因血液瘀滞导致心内血栓形成。同时，因为氧合的血液由股动脉进入体循环，其输入方向与生理方向相反，故其常常只能保证下半身氧合和辅助心功能，但很难满足心、脑和上半身的氧合，导致以上重要部位的缺氧。由于其呼吸支持效力不佳，故股动静脉通路的ECMO常常不是肺移植患者的优选方案。

6 总结

综上，肺移植围术期应用ECMO，有利于降低等待肺移植过程中的死亡率，协助术前功能锻炼，维持术中氧合和稳定血流动力学，治疗术后PGD和严重呼吸循环功能障碍，提高肺移植生存率，已成为肺移植围术期的重要辅助工具。但目前的报道多为各中心对其使用的经验总结，且ECMO使用价格高，仍存在较高并发症发生率，故还需要更大范围的科学的试验设计以评价其利弊，明确最佳的使用指征并制定指南，让肺移植患者在这项“昂贵且有风险”的技术中真正获益。

7 参考文献