小儿先天性心脏病体外膜氧合支持的死亡原因分析

杨丽君，叶莉芬，范 勇，林 茹，何文龙，宗 卿，赵文婷

有一部分先天性心脏病患儿会发生药物难以控制的心肺功能衰竭，需要采用体外膜氧合（extracorporeal membrane oxygenation，ECMO）支持技术以维持机体的血液循环，使心肺获得充分的休息，等待心肺功能的恢复。据体外生命支持组织（Extracorporeal Life Support Organization，ELSO）2016年统计报告显示，累计因心脏原因使用ECMO治疗新生儿6 475例、儿童8 374例，这其中主要是在心脏手术后实施的，先天性心脏病ECMO的存活率为54%［1］。2017年对全国43家开展心脏手术的医院问卷调查显示：儿童中ECMO最早开展时间都是2004年，截止2017年6月30日共开展ECMO例数为457例，撤机率 38.4% ～ 79.8%，存活率 26.8% ～ 62.1%［2］。与其它病种相比，先天性心脏病ECMO支持的存活率相对较低，因此，需分析其死亡原因，总结经验教训，以期进一步提高ECMO治疗生存率。

1 资料与方法

1.1临床资料 回顾性采集2010年1月至2018年12月在本中心先天性心脏病行ECMO支持患儿33例，其中采用静脉-动脉（veno-artery，V-A）ECMO模式支持32例，采用静脉-静脉（veno-venous，V-V）ECMO支持1例。患儿平均年龄9个月（1 d～13 岁），平均体重 5.8（2.7～35）kg，平均辅助时间为3.4 d（8 h～12.5 d）。 其中，男 25 例，女 8 例，新生儿占 36.4%（12／33），28 d～1 岁占 54.5%（18／33），年龄＞1岁占 9.1%（3／33）。 ECMO 适应证分组情况：心脏手术脱机困难24例，心脏术后心源性休克7例，心脏术前ECMO辅助2例。其中，行根治手术28例，姑息手术3例。见表1。

1.2ECMO指征 ECMO介入标准：①心脏指数＜2.0 L／（m2·min）＞3 h；②代谢性酸中毒 BE＜-5 mmol／L、乳酸＞3 mmol／L＞3 h；③少尿＜0.5 ml／（kg·h）＞3 h；④新生儿平均动脉压（MAP）＜40 mm Hg，婴儿MAP＜50 mm Hg，儿童 MAP＜60 mm Hg；⑤心脏术后脱机困难（基于手术畸形矫治确切）。

1.3ECMO建立 采用德国MAQUET离心泵，根据患儿体重选择相应ECMO套包（德国Medos），新生儿采用 Medos 800，5～20 kg的婴幼儿采用 Medos 2400套包，20 kg以上的儿童采用Medos 7000套包。V-A ECMO患儿采用中央插管，V-V ECMO采用颈部双腔管。所有患儿插管前静脉给予肝素1 mg／kg。预充液包含10 mg肝素，20%的白蛋白10 g，5%碳酸氢钠10 ml，10%葡萄糖酸钙10 ml。若体重＜20 kg，预充红细胞1 U。

1.4ECMO运行管理 ECMO早期以100～150 ml／（min·kg）的高辅助流量运行，以改善组织灌注，偿还氧债，纠正内环境。红细胞比容维持在0.35以上，静脉血氧饱和度维持在65%以上。予呼气末正压5 cmH2O适当减少肺循环回流到左心的血量，如患儿心脏有效搏出量少，收缩无力，左心扩大，需考虑有左心潴留的情况，需采取经左房置管左心减压术。第一日液体进出量以维持ECMO流量为主，尽量做到液体进出平衡，流量稳定后每日液体负平衡10%，严格限制液体总量，必要时泵注速尿。外科严密止血后，在没有明显出血的情况下，活化凝血时间（activated clotting time，ACT）＜200 s开始使用肝素，维持 ACT 160～180 s，血小板计数＞100×109／L，纤维蛋白原＞0.8～1.0 g／L。 如有大量出血的情况，ECMO第一日可以暂时不用肝素。

1.5ECMO撤离 当心功能基本恢复并有一定的储备时，逐渐减低辅助流量，进行心功能锻炼，同时增加血管活性药的用量，适当延长ACT时间，当辅助流量减少到全流量的10%～20%（新生儿由于总流量较小，流量减少至20%～40%）时可以尝试终止ECMO，观察约30 min循环呼吸平稳拔除插管。

2 结 果

33例先天性心脏病ECMO支持的患儿，总体脱机率为 60.6%（20／33），治愈出院率为 45.5%（15／33），1 年生存率 36.4%（12／33）。 院内死亡病例 18例，死亡率为54.5%。

院内死亡的18例，死亡原因为：心功能不可逆8例，多脏器衰竭4例，严重低氧血症无法纠正2例，难治性出血1例，止血不严致心包填塞1例，ECMO撤除后突发大出血1例，突发心脏骤停1例。自动出院2例，原因为：因喉软化反复呼吸道感染致呼吸机撤离困难家属放弃拔除气管插管自动出院1例，严重肝功能衰竭放弃治疗自动出院1例。

ECMO结果显示：①单纯左心功能不全的大动脉转位（transposition of the great artery，TGA）辅助效果佳（4／5），其中1例撤机后因肺部感染致呼吸窘迫综合征死亡；②TGA合并4例伴冠脉畸形、3例伴左室流出道狭窄（包括主动脉弓畸形）均死亡；③1例左心发育不良存活；④术后心源性休克上机时机较晚2例死亡，余5例均短期存活；⑤术前严重低氧的复杂先心急诊手术后转ECMO的3例中死亡1例，而TGA术前采用ECMO支持的2例均于术前死亡。⑥ECMO期间因畸形矫治不满意再次手术干预后的2例均撤机成功，且存活出院。见表1。

3 讨 论

3.1TGA术后患儿的ECMO支持 完全性TGA部分患儿因左心功能障碍或者合并肺动脉高压需要心肺功能支持，对于这部分患儿，V-A ECMO能提供全心功能和肺功能辅助，帮助患儿渡过难关［3-4］。单纯左心功能不全的 TGA，大动脉调转术（artery switch operation，ASO）术后的可逆性左心低心排血量主要有两种原因：一是体外循环手术心肌缺血再灌注损伤导致的心肌顿抑；二是术后功能左心室为原来的解剖右心室，术前承担后负荷较低的右心室功能，术后暂时不能适应负荷体循环的左心室功能。此类TGA患儿往往手术矫正满意，冠状动脉供血良好，仅左心功能暂时不能适应体循环压力负荷，尽管暂时性的心功能严重不良，经ECMO支持后一般能在4～6 d内恢复。

表1 本组患儿诊断、手术方式及转归（n＝31）

然而，合并冠脉畸形（包括冠脉壁内型、单冠以及两个冠脉口接近伴异常走行）的TGA患儿ECMO支持的致病率和死亡率高［5-6］。此类TGA的冠状动脉移植难度大，容易梗塞造成远端的心肌缺血。此类TGA患儿的死亡率大大增高，ECMO的辅助效果也很差，术后远期也可能出现冠脉口狭窄甚至突发猝死［7］。本组3例左冠壁内型病例，2例未能撤离ECMO，1例ECMO撤离25 d后突发心脏骤停死亡。1例单冠状动脉的病例，因ECMO撤离后心功能不全，延迟关胸时间过长致继发感染死亡。此类病例对手术医生的经验是极大的挑战，把握ECMO指征时要充分评估冠状动脉移植手术是否满意。

TGA合并左室流出道狭窄（包括主动脉弓畸形）是ASO手术死亡的危险因素之一［8］。本组1例TGA合并左室流出道的患儿年龄为3周岁，经ECMO联合左心辅助后有所恢复，最终死于难以纠正的右心衰。对于这种大年龄TGA，心肌结构已有重塑的难治性心力衰竭，ECMO和左心辅助可作为术后短期循环过渡，可能最终需要置入人工心脏或心脏移植。2例合并主动脉弓畸形的TGA病例，手术时间长、低灌注时间长、出血多难控制且合并有肺高压。尽管辅助早期出血多，循环维持比较困难，但仍需尽早以大流量辅助以偿还氧债。此类患儿需要ECMO支持辅助时间相对较长，为防止延迟关胸引起继发感染，可将插管转移至颈部并关胸。操作期间需谨防ECMO系统进气，颈内静脉切开置管时必须停ECMO，避免离心泵负压吸人大气，停ECMO期间上调呼吸机参数和血管活性药物剂量。

3.2左心房发育不良术后患儿的个体化ECMO管理 左心发育不良是一种少见、复杂、死亡率极高的先天性心脏畸形，术后可能需要ECMO进行心功能支持［9］。本例左心发育不良患儿行NorwoodⅠ期＋Sano术的手术方式，术后脱机困难，行ECMO支持。总结左心发育不良患儿的ECMO管理经验，其重中之重是制定个体化的管理方案，微调体肺循环的平衡。管理上根据动脉氧饱和度和全身灌注情况来进行调节。动脉氧饱和度在75%～85%之间，可以保持一个良好的体肺循环血流比。若动脉氧饱和度超过80%～85%，且外周灌注不佳，则应降低氧浓度和每分钟通气量，以免肺血管过度扩张导致肺血过多；反之，若动脉氧饱和度低于70%～75%，则应增加氧浓度和每分钟通气量，以增加肺血流，提高氧饱和度。另外，还可以精确应用增加或者降低体肺循环的药物以达到体肺循环的平衡。

3.3严重低氧血症时ECMO支持与急诊手术的选择 本组5例术前低氧血症的患儿，3例行急诊手术治疗，2例TGA选择先行ECMO治疗，结果各异。3例急诊手术患儿中，死亡的1例患儿在术前已经严重缺氧超过24 h，急诊手术后脱机困难转ECMO治疗，支持24 h后乳酸仍＞10 mmol／L，最后多脏器衰竭、颅内出血、DIC死亡。余2例存活患儿低氧低血压时间分别为6 h和7 h左右，急诊术后仍存在高乳酸血症，脱机困难，转ECMO治疗后乳酸下降理想。

TGA病理生理特点为体肺两大循环需经房间隔缺损（atrial septal defect，ASD）、室间隔缺损（ ventricular septal defect，VSD）在心内以及经动脉导管未闭（patent ductus arteriosus，PDA）在主、肺动脉之间进行血液混合，以满足全身氧供的需求。室间隔完整性的TGA，当ASD较小或者PDA缩小／关闭不能进行充分的心内分流或PDA水平的分流时容易造成严重低氧血症，并且病情发展迅速。本中心1例行V-V ECMO但选择的双腔管置管不理想造成再循环血量多，未能及时改善氧合。另1例因ASD较小，行V-A ECMO后，大量体循环血液经PDA流入肺循环系统但无法在心房水平分流至体循环，造成严重肺出血。立即结扎PDA后，虽然止住了肺出血，但是造成了体循环和肺循环几乎没有交通，患儿死亡。TGA术前低氧血症优选V-V ECMO支持，但假如同时伴有严重心功能不全，需采取V-A ECMO模式支持。国内外均有报道成功应用V-A ECMO成功救治室间隔完整性TGA的经验［10-11］。V-A ECMO并不是不可行，前提是需要足够大的ASD以及PDA来保障体肺循环的交通。因此，对于ASD极小、分流受限的TGA患儿，需先行房间隔扩大术或者急诊手术。

当患儿情况危急的时刻，是否选择急诊手术，需要进一步评估其缺血缺氧的时间以及原发性心脏病的类型及解剖特点。必要时，可先行ECMO治疗改善内环境，再行手术治疗，以免二次打击，造成脏器功能损伤等不可逆的后果。

3.4术后心源性休克时机的把握 由于复杂先天性心脏病患儿体外循环时间及手术时间长，手术方式复杂，往往术后早期在重症监护室再次出现严重心源性休克，需要ECMO支持。这部分患儿往往病情十分危急，在大剂量活性药物支持下，仍无法纠正心源性休克，导致乳酸的堆积。本组病例中术后心源性休克的患儿总体生存率尚可（71.4%），但有两例患儿因错过抢救时机最终死亡，有不足之处。第一例患儿肾上腺素 1 μg／（kg·min），去甲肾上腺素0.2 μg／（kg·min）支持下心源性休克、少尿 7 h，乳酸上升到17 mmol／L，ECMO支持后24 h乳酸仍＞10 mmol／L，最终多脏器衰竭（肝衰、肾衰）死亡。第二例患儿因失血性休克出现酸中毒、高钾血症、乳酸高达23 mmol／L，经外科止血后，5 h后乳酸逐渐下降至10 mmol／L左右，但仍需去甲肾上腺素、垂体后叶素维持血压。此后，约6 h的时间乳酸清除率几乎为零，在此期间未作出ECMO支持的决策。之后，乳酸再次上升，暗示着休克没有纠正，决定予ECMO支持，但由于低灌注时间太长，最终肾衰、高钾血症、DIC死亡。本中心关于乳酸与死亡率的研究表明：ECMO支持的30 d死亡率预测指标中，ECMO前乳酸最高值的最佳界值为14.2 mmol／L；术前乳酸＞5 mmol／L的最佳界值为3.3 h，且死亡组的乳酸清除率平均值较存活组低［12］。此两例提示，心脏术后心源性休克的患儿处于病情危重时刻，需时时评估，做出判断。即使在有明确诱因的情况下，虽然诱因去除，但患儿因长时间低灌注休克导致乳酸清除率明显下降的需考虑 ECMO 支持［13］。