体外膜肺氧合在新生儿复杂先天性心脏病术后救治中的效果分析

于新迪，杨寅愉，沈 佳，张明杰，刘玉洁，张 蔚，王 伟，朱德明，徐卓明，张海波

体外膜肺氧合（extracorporeal membrane oxygenation，ECMO）技术是体外生命支持的重要组成部分，在各类危重患者的救治中发挥了非常重要的作用。随着难度系数高、畸形复杂的心脏手术在新生儿中的开展增加，ECMO辅助高危患儿心脏术后的应用也日益增多［1］。但ECMO技术应用在国内新生儿先天性心脏病（congenital heart disease，CHD）术后心衰的治疗仍是很少。新生儿心脏手术后较易出现低心排出量综合征（低心排）和心力衰竭，若不能及时救治，将严重威胁患儿生命安全。因此，及时有效的ECMO支持对降低死亡率和改善预后非常重要。本研究回顾性分析本中心2016年9月至2017年10月10例CHD心肺转流（cardiopulmonary bypass，CPB）术后接受ECMO治疗新生儿的相关资料，对其临床情况进行分析，总结经验和教训，为进一步提高ECMO辅助危重新生儿的成功率提供依据。

1 临床资料与方法

1.1 一般资料 2016年9月至2017年10月，在上海儿童医学中心共有10例新生儿CHD在CPB术后接受了ECMO治疗，占同期新生儿心脏手术的5.88%。 其中男 8 例，女 2 例；年龄 2～25（13.5±7.45）d；体重 2.60～4.50（3.45±0.59）kg；病种分布为大动脉转位3例，完全型肺静脉异位连接1例，室间隔缺损合并主动脉弓部畸形（弓缩窄／弓离断）5例，肺动脉闭锁1例，均为CPB术后出现心功能衰竭或心跳骤停而接受ECMO辅助。患儿辅助循环的基本情况见表1。

1.2 适应证 因社会因素等的影响，本院尚不能严格参照体外生命支持组织（Extracorporeal Left Support Organization，ELSO）推荐的标准，以下是对本院10例接受ECMO支持的CHD患儿把握的应用指征：在取得监护人知情同意的情况下，除因4例心脏骤停对常规心肺复苏（cardiopulmonary resuscitation，CPR）无反应或反应不良实施ECMO的新生儿外，3例是心脏畸形矫正满意但不能脱离CPB；3例在使用ECMO前的心血管活性肌力药物评分都超过35分，且不能维持基本的循环功能。

1.3 设备耗材 ECMO设备和耗材采用Rotaflow或Sarns离心泵、中空纤维膜式氧合器（Medos HILITE 800LT婴儿长效型膜式氧合器）、空氧混合器、变温水箱、自制管道及动静脉插管。若患儿在辅助中出现连续3 h少尿或无尿、肌酐和尿素氮大于2倍正常值以及使用腹膜透析效果不佳的情况，则在ECMO循环管道中接入连续肾脏替代治疗（continuous renal replacement therapy，CRRT）系统。

1.4 患儿管理

1.4.1 插管及预充 所有患儿采用经胸插管、静脉-动脉模式在手术室或儿童心脏重症监护室建立循环支持。动脉灌注管置于升主动脉，静脉引流管置于右心房，所有患儿都有左心房插管引流以减轻左心的负荷。ECMO预充的基础液为乳酸林格液，预充排气后使用浓缩红细胞150 ml替换预充的基础液，加入肝素10 mg（12 500 U＝100 mg）、10%葡萄糖酸钙5 ml和5%碳酸氢钠15 ml，并根据血气结果使用5%碳酸氢钠调节酸碱度。

1.4.2 循环管理 ECMO治疗目标是采用足够的流量维持全身循环，减少心脏负荷，使心脏休息以恢复功能。所以在ECMO初期和维持阶段需要逐渐减少强心药的剂量，维持新生儿患者120～180 ml／（kg·min）左右的高流量状态，根据病情变化、血流动力学监测情况、乳酸水平、血气结果等适时调整流量，维持平均动脉血压（mean arterial pressure，MAP）在40～70 mm Hg之间，同时持续监测MAP、中心静脉压、经皮血氧饱和度、血气及尿量等的变化。

表1 新生儿CHD辅助循环的基本资料

1.4.3 呼吸监护 所有患儿的呼吸机采用压力调节容量控制+同步间歇指令通气（PRVC+SIMV）模式。降低呼吸机参数，保持低呼吸频率（f）在10次／min左右，潮气量在5～8 ml／kg，呼气末正压5～14 cmH2O，氧浓度（FiO2）为 30%～40%，吸气时间 0.6～0.7 s，动脉二氧化碳分压维持在35～45 mm Hg，防止肺泡塌陷及气压伤的发生。

1.4.4 出凝血管理 对于已经脱离CPB的患儿，安装ECMO前先右房注入肝素1 mg／kg，对于不能脱离CPB的患儿，直接安装ECMO后根据活化凝血时间（activated clotting time，ACT）的检测结果部分中和肝素。

ECMO 期间使用肝素抗凝［3～30 U／（kg·h）］，定时监测出凝血指标，维持ACT在160～180 s，活化部分凝血活酶时间（activated partial thromboplastin time，APTT）在50～70 s之间。根据出血部位及出血量及时开胸止血或局部压迫止血。输注新鲜冰冻血浆、凝血酶原复合物、单采血小板或少浆红细胞混悬液，维持血小板水平＞80×109／L，红细胞比容 0.35～0.40，纤维蛋白原＞1.5 g／L。 如出血严重，给予重组凝血VII因子。同时定时仔细观察离心泵及管道内有无附壁血栓形成并给予相应处理。

1.4.5 撤机 定期监测胸片、超声心动图和头颅B超来评估心肺脑等重要脏器的功能。待心功能有明显恢复后考虑撤离ECMO，增加强心药物剂量和恢复呼吸机设置，在保证患儿循环和内环境稳定的前提下逐渐降低流量，当患儿对辅助流量的要求低于0.3 L／min左右时尝试停机，如血压下降≥30%，则暂缓撤机，反之则撤离ECMO。

1.5 统计学处理 所有数据采用SPSS 13.0统计软件进行统计学分析。计量资料采用均数±标准差（±s）表示，生存组与死亡组组间计量资料比较采用独立样本t检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

10例接受辅助支持的CHD病例，除因心脏骤停4例和未成功脱离CPB 3例实施ECMO的患儿外，3例术后出现持续性低心排的患儿辅助前的心血管活性肌力药物评分都已超过35分，且不能维持基本的循环功能，存在不能纠正的酸中毒等情况。所有患者的乳酸浓度都超过 5 mmol／L，有 7例超过 15 mmol／L。 支持时间是 11～456（116.71±120.27）h，其中成功撤机为6例，总撤机率60%，最终存活出院为4例，总存活率为40%。术后出现心脏骤停的为4例，撤机3例（75%），存活3例（75%）；术中无法脱离CPB直接转换为ECMO的为3例，撤机2例（66.67%），存活 1 例（33.33%）；低心排 3 例，2 例患儿分别在辅助了25 h和50 h时家属放弃继续治疗，撤机 1例（33.33%），无存活。

本研究中成功脱机后死亡的2例患儿的直接死亡原因均为心泵功能衰竭。在未脱机死亡的4例患儿中，有1例为残余解剖问题导致心功能无法恢复，3例是家属主动放弃治疗（1例是因为辅助中气道出血和肾衰，较辅助前相比虽然得到明显改善但未痊愈；1例是因为无法承担医疗费用；1例是因为脱机时发生意外）。生存组与死亡组在CPB时间、主动脉阻断时间和ECMO时间未见统计学差异。见表2。

10例患儿在ECMO辅助期间出现了不同类型的并发症，主要分为机械和机体并发症。机械并发症：支持期间出现氧合器氧合不良的为1例（10%）；离心泵前后管道发现附壁血栓的为1例（10%），给予更换相应管道。机体并发症主要有：10例中有7例（70%）新生儿发生出血事件，均因不同程度的手术切口渗血导致二次或多次开胸，其中神经系统并发症（脑室出血）1例（10%）和气道出血 1例（10%）；5例（50%）出现少尿甚至无尿、肌酐和尿素氮增高等急性肾功能损伤的症状，且因腹膜透析效果不良而使用CRRT，其中2例存活，3例死亡；感染2例（20%），肝功能异常1例（10%）。

3 讨 论

ECMO辅助已经成为CHD手术后严重心功能衰竭的治疗手段之一。目前，随着小儿心脏手术水平的不断提高，先天性心脏畸形的手术年龄不断降低，难度不断增加，虽然畸形纠治满意，但仍有0.6%～2%的病例术后出现药物难以控制的心衰，需要ECLS技术来维持循环，从而等待心功能恢复或心脏移植［2］。

表2 两组患者术后ECMO时间比较（±s）

表2 两组患者术后ECMO时间比较（±s）

项目 CPB时间（min） 升主动脉阻断时间（min） ECMO时间（h）生存组（n＝6） 133.67±51.19 71.33±6.81 85.75±14.38死亡组（n＝4） 181.50±109.21 90.67±70.06 136.83±165.99 P 值 0.44 0.35 0.12

本组病例中都为复杂CHD，如大动脉转位、肺静脉异位引流、室间隔缺损合并主动脉弓部发育畸形和室间隔完整的肺动脉闭锁等，在术前均已有不同程度的缺氧和心脏负荷加重，如果得不到及时的手术治疗，新生儿期死亡率非常高。由于新生儿未成熟心肌的顺应性差，功能储备低，而心脏手术中CPB的使用又加重了心肌损伤，术后心肌会有一过性水肿，进一步降低心功能，同时又因为新生儿心脏对强心药物敏感度低等因素，导致新生儿术后心衰的发生率较高。这种情况常出现在心脏术后第一天内，若及时给予ECMO支持辅助，可明显改善患者预后，提高患儿存活率［3］。近年来国外一些心脏中心报道的儿童机械辅助的存活率已达到50%以上［4］，婴幼儿给予ECMO支持的存活率为45%［5］。本组10例新生儿顺利撤机率为60%，存活率达到40%。可以看出，CHD术后出现严重心衰的新生儿，及时应用ECMO辅助可以有效给予心脏支持，为受损的心功能提供了恢复的机会。

ECMO技术能为心脏骤停的危重患儿迅速提供有效的循环支持，保证重要脏器的氧供，所以正确掌握辅助的时机，是成功抢救对常规CPR技术反应不佳的心肺骤停患者的关键因素。2017年7月ELSO最新数据显示：新生儿ECMO辅助心肺复苏（ECMO-cardiopulmonary resuscitation，ECPR）共 1 613 例，撤机 1 089例（67.51%），出院 666例（41.29%）。 也有研究统计儿童ECPR的撤机率在70%～80%，存活率在30%～50%［6］。但截止2017年6月30日，我国国内大陆地区（不包括港澳台）ECPR的新生儿共23例，撤机10例（43.48%），出院 6 例（26.09%）。 由此可见国内儿科的ECPR的开展很少。本组4例患儿的心跳骤停均是在术后24 h内发生，ECPR的撤机率和存活率为75%（3例）。因此，对出现心脏骤停的患儿进行及时有效的心肺复苏，快速建立ECMO，能提高此类患儿生存率。

ECMO过程中或撤机后的并发症一直是患者死亡的主要原因之一，因此及时恰当的处理并发症也是ECMO支持治疗成功的关键因素。本组患儿的术后并发症以创面出血（7例）、急性肾损伤（5例）和感染（2例）最为常见。研究表明，心脏术后ECMO早期胸腔出血和大量异体输血是ECMO失败的重要原因［7］。由于新生儿的凝血功能处于不成熟、不完善的阶段，出血是机械辅助中最常见的并发症，主要为手术创面、抗凝、凝血因子消耗造成的活动性出血和广泛渗血，严重的患儿需立即开胸止血。减少出血发生最主要的方法是预防，辅助过程中尽量避免侵入性操作，同时积极监测凝血指标并对症处理。另外，在抗凝过程中较难维持患儿机体内部的凝血稳态，且新生儿辅助的绝对流量偏低，所以氧合器内容易出现血栓，3／8和1／4管道转换的接头处会引起血液湍流，是管道内栓子形成的主要位置［8］。急性肾损伤是ECMO支持过程中的常见并发症。肝肾等终末器官的保护直接影响ECMO辅助的患儿预后［9］。由于CPB术后患儿的全身炎症反应、心功能严重受损、大剂量正性肌力药物的使用、ECMO早期的出血对血流动力学稳定的影响等多种因素的共同作用导致了急性肾损伤，特别是经历长时间CPR的患儿肾损伤更为明显。根据具体情况酌情使用CRRT手段，能够降低肾脏不可逆性损伤的程度并改善愈后。感染是常见并发症之一，手术操作、延迟关胸状态、异体输血、各种置管和ECMO非生物材料的影响等因素使得感染的发生率明显增加。ECMO患者的抗感染策略主要为联合使用抗生素以及在整个过程中注意无菌操作［10］。ECMO期间的各种并发症都可能是影响患儿预后的原因，因此，为提高ECMO支持患儿的生存率，在把握应用时机和临床管理水平的同时必须减少相关并发症的发生率。

本组资料显示，患者死亡的主要原因之一（3／6例）是心脏功能衰竭。 Agarwal［11］等报道：约四分之一的不能脱离ECMO的小儿CHD术后存在残存心脏病变，如不能及时诊断和处理，患者难以康复。所以若外科手术对心脏畸形矫治不全，ECMO的优越性则难以体现。本组患者中心脏畸形纠正不满意的1例患者虽然辅助时间长达两周之久，但还是无法成功脱离辅助循环的支持。因此ECMO开始前应全面评估患者心功能的可恢复性，避免无效辅助的发生。另外，本组病例脱离ECMO的6例中有2例是在脱机后8～9 h因严重低心排而死亡，考虑可能是脱机过早、患儿的心功能尚未得到完全的恢复，说明脱机时机的恰当评估和掌握是ECMO支持治疗成功的又一重要条件。但因新生儿的绝对流量低，无法完全严格按照成人的标准将流量降到30%再准备撤机，所以至今没有新生儿撤机的标准操作和参考流程，这是新生儿ECMO支持治疗不同于儿童和成人的难点之一。另有1例患儿死于撤离机械辅助时发生的意外，在监护室床边拔除左房插管时，由于左房荷包线断裂导致短时间内大量出血。所以撤机时刻仍需谨慎，为减少感染和不良事件的发生率，最好在手术室内进行。同时，经济问题也是阻碍ECMO顺利发展的原因之一。其中1例患儿辅助了25 h后仍然无自主心率，另外1例由于术前基础情况较差，虽然辅助过程中心功能逐渐恢复，肾功能和气道出血得到明显改善但并未痊愈。此2例未脱机患儿的家属主要在面对高治疗风险的压力、无法预知的治疗效果，最主要是无力承担相对的高额费用，不得已在ECMO运作一段时间后无奈的选择放弃治疗。目前，我国的医保费用还不能完全包括ECMO费用，有些患者甚至处于全自费状态，这也是制约国内儿科生命支持技术发展的主要因素之一。

总之，ECMO是一项重要且有效的生命支持技术。随着医疗科技发展，对于出现严重心功能衰竭的CHD患儿，及时快速的ECMO辅助，可以维持血流动力学稳定，保证组织的氧供，提供有效的心肺支持，从而提高新生儿复杂CHD纠治术后的生存率。应提高新生儿心脏ECMO支持的管理水平，高度重视主要脏器功能的保护，努力降低并发症的发生率，以提高辅助支持的存活率。

［1］ Delmo Walter EM，Alexi-Meskishvili V， Huebler M，et al.Extracorporeal membrane oxygenation for intraoperative cardiac support in children with congenital heart disease［J］.Interact Cardiovasc Thorac Surg， 2010， 10 （5）：753-758.

［2］ Chang AC， McKenie ED.General principles of mechanical circulatory support［A］.In：Chang AC， Towbin JA.Eds.Heart failure in children and young adults［M］.Elsevier， 2006.635-651.

［3］ 刘颖悦，洪小杨，周更须，等.体外膜肺氧合在儿童先天性心脏病术后心功能衰竭救治中的应用［J］.中国体外循环杂志，2016， 14（1）： 42-45.

［4］ Shah SA，Shankar V，Churchwell KB，et al.Clinical outcomes of 84 children with congenital heart disease managed with extracorporeal membrane oxygenation after cardiac surgery ［J］.ASAIO J，2005， 51（5）： 504-507.

［5］ Safi L， Hollenberg SM.Extracorporeal membrane oxygenation to the rescue［J］.Crit Care Med， 2013，41（7）：1805-1806.

［6］ Alsoufi B，Awan A， Manlhiot C，et al.Results of rapid-response extracorporeal cardiopulmonary resuscitation in children with refractory cardiac arrest following cardiac surgery ［J］.Eur J Cardiothorac Surg， 2014， 45（2）：268-275.

［7］ Aubron C， Cheng AC， Pilcher D，et al.Factors associated with outcomes of patients on extracorporeal membrane oxygenation support： a 5-year cohort study［J］.Crit Care， 2013， 17（2）： R73.

［8］ 鲁芳芳，张蔚，朱德明，等.小儿心脏机械辅助循环设备的临床应用及选择［J］.中华小儿外科杂志，2016， 37（6）： 417-421.

［9］ Costello JM， Cooper DS，Jacobs JP，et al.Intermediate-term outcomes after paediatric cardiac extracorporeal membrane oxygenation--what is known （and unknown）［J］.Cardiol Young， 2011， 21 Suppl 2：118-123.

［10］ Vogel AM， Lew DF， Kao LS，et al.Defining risk for infectious complications on extracorporeal life support［J］.J Pediatr Surg，2011， 46（12）： 2260-2224.

［11］ Agarwal HS，Hardison DC，Saville BR，et al.Residual lesions in postoperative pediatric cardiac surgery patients receiving extracorporeal membrane oxygenation support［J］.J Thorac Cardio-vasc Surg， 2014， 147（1）： 434-414.