不同体外膜氧合置管的适应证、置管方式及再循环发生情况研究进展

王杰，姜小敢，鲁卫华

皖南医学院第一附属医院（弋矶山医院）重症医学科，安徽芜湖241000

体外膜氧合（ECMO）是一种体外生命支持的急 救手段，通过连接到将血液通过氧合器泵输送回患者体内的回路的插管来增加氧合、通气和/或心输出量［1］。ECMO 用于支持传统疗法难治的心肺疾病已有数十年的历史，尽管这是一项有创操作，但在急性低氧血症性呼吸衰竭、心脏骤停和心源性休克中使用ECMO 疗效较好，且ECMO 的潜在适应证仍在不断增加［2-3］。经皮ECMO 置管通常包括两条大血管的插管（双插管），分别是用于呼吸支持的静脉—静脉（V-V）和用于循环支持的静脉—动脉（V-A）。在一些特殊的患者中，可以进行三个大血管置管（三插管），即静脉—静脉—动脉（V-V-A）或静脉—动脉—静脉（V-A-V），前者旨在改善引流，后者则是同时提供循环和呼吸支持的有效方法。此外，四重插管可以作为心脏移植或左心室辅助装置植入的桥梁，用于患有双心室衰竭及并发多器官功能障碍综合征（MODS）患者的治疗。本研究对不同ECMO 的适应证、置管方式及再循环发生情况作一综述，为临床ECMO的应用提供依据。

1 双插管

双插管ECMO包括V-V ECMO 和V-A ECMO，两者适应证的选择及置管方式有着显著差异。

1.1 V-V ECMO

1.1.1 适应证 V-V ECMO 的常见指征是急性呼吸窘迫综合征（ARDS），主要起气体交换的作用。正压通气可能具有一定的不良反应，如呼吸机性肺损伤、氧化应激以及进一步的肺损伤，在这些患者中使用ECMO 可通过更安全的呼吸机设置实现“肺部休息”。此外，保护性通气策略也可促进肺部疾病患者的恢复［4］。国际体外生命支持组织（ELSO）建议，重度ARDS患者ECMO 的适应证为氧合指数＜80［5-6］。许多医学中心在患者氧合指数为100～150 或代偿性酸中毒（pH＜7.2）时已经启动ECMO 干预。但是，尚未有大型前瞻性试验研究确定ECMO 的最佳时机、持续时间和撤机节点。此外，ARDS 患者常规通气支持与ECMO 治疗的随机对照试验显示，V-V ECMO 的安全性更高，且疗效更显著。V-V ECMO 在氧合指数较低的ARDS 患者治疗中具有重要作用，H1N1 病毒的出现又进一步证实了ECMO 在严重呼吸衰竭患者中的特殊治疗地位。值得注意的是，VV ECMO 的相对禁忌证是出血性疾病，因为ECMO配置都需要全身性抗凝；此外，发生MODS或无法实现肺移植的患者应谨慎使用V-V ECMO。

1.1.2 置管方式

1.1.2.1 股—颈静脉置管 对于V-V ECMO，通常将股静脉和颈静脉用作血管通路，前者用于引流，后者用于供应。右侧股静脉和颈静脉的直径足够大，通常可以顺利置入ECMO 管路，且不会因为路径较直而出现插管困难。最常见的插管方式是经皮插入两个套管，一个插入右颈内静脉，另一个插入任一股静脉。两个插管尖端分别位于右心房（RA）与下腔静脉（IVC）交界处及RA 与上腔静脉（SVC）交界处，这样就可以将氧合不佳的血从下腔静脉引出，体外氧合后再泵入SVC 或RA［7］。位置不当可能会促进再循环，即将新鲜充氧的血液再引入体外回路，这在治疗过程中可能会出现严重的并发症。因此，可以通过胸部X射线或经食道超声心动图检查来验证最佳插管位置，准确定位以减少再循环的发生［8-9］。

1.1.2.2 股—股静脉置管 股—股静脉ECMO 较少见，需要在IVC 与RA 交界处尾部5～10 cm 处插入引流套管，回程套管尖端通过对侧股静脉置入RA，这种方式比股颈插管更容易发生再循环［10］。

1.1.2.3 右颈内静脉置入单双腔ECMO 插管“Avalon“”双腔插管目前是通过右颈内插管进行VV ECMO 的插管方式之一。该插管通过单个插管建立V-V ECMO。“Avalon”是由一个16～31 Fr 套管内的两个腔组成［12-13］。该套管经皮插入右颈内静脉，套管的最远端部分停留在下腔静脉。引流管腔从上腔静脉（SVC）或下腔静脉（IVC）引出缺氧静脉血，而另一管腔则将氧合血液导向三尖瓣，该套管要求回管口位于三尖瓣上方，并朝向三尖瓣［11］。这种套管置入方式可以使SVC和IVC的缺氧血氧合并回流到RA，然后以生理方式从心脏排出。但是，该方法需要适当定位以获得足够的氧合，且插管放置不当会导致ECMO流量不足及缺氧、结构性损伤。

1.1.2.4 右颈内静脉置入心室辅助装置（VAD）在严重心力衰竭患者的外科手术治疗中，VAD 治疗是行之有效的方法。然而在临床实践中，左心室辅助装置（LVAD）的应用远远多于右心室辅助装置（RVAD）或双心室辅助装置（BiVAD）。术后右心衰竭（RVF）通常直接影响到LVAD 的疗效，因此预期和解决右心室功能障碍尤为重要。值得注意的是，一种新型的双腔V-V ECMO 插管“Protek Duo”也可通过右颈内静脉置管，但与“Avalon”不同的是，该套管的远端是插入肺动脉主干［14］。因此，除了提供气体交换外，Protek Duo还可以为RV减压。

1.1.3 再循环的发生 在最佳条件下，V-V ECMO可为患者提供充足的氧供，以满足患者的代谢需求。再循环与插管位置以及必需的静脉血回流和引流有关，这是V-V ECMO 的主要局限性之一。患者应用V-V ECMO 后，再循环通常发生在一个插管距离另一个插管太近的情况下，这是指从ECMO 回路返回到RA 的含氧血液被引流插管立即从RA 排出，而不是进入ECMO 管路［15］。与生理血流相比，V-V ECMO 应用后患者血流增加也可能导致再循环，或者由于心内或胸腔内压力增加而阻碍静脉回流至心脏。当V-V ECMO 启动不能改善氧合时，应考虑再循环的发生。再循环发生时，患者通过胸部放射线超声、心动图或荧光透视成像可显示引流和回输插管非常接近。此外，来自引流套管的血液具有与返回套管管道中血液相似的颜色和氧气压，也可证实再循环的发生［16］。

1.2 V-A ECMO

1.2.1 适应证 V-A ECMO 最常见的适应证是体外循环脱机困难或心脏手术后早期失代偿，即心源性休克［17］。经典的非手术适应证是由心肌梗死、失代偿非缺血性心力衰竭、暴发性心肌炎引起的心源性休克［18］。V-A ECMO 还可用于肺栓取栓术以及失代偿肺动脉高压导致的右心室衰竭。此外，V-A ECMO也已成功应用于高风险患者的经皮冠状动脉介入手术，可降低患者的手术风险。研究表明，将ECMO 搭桥至LVAD 并随后进行移植的患者，其生存率有所提高［19］。此外，V-A ECMO 可能比主动脉球囊反搏的疗效更佳，不仅可以增加气体交换，还可以通过增加右心室引流来提供更稳定的双心室支持，此外还可以在床旁快速使用。对于已知在急诊室常规治疗难以纠正的休克或严重心脏功能障碍的患者，启动V-A ECMO可能是一种可行的选择。

1.2.2 置管方式

1.2.2.1 中心置管 中心置管常用于心源性休克术后，此外还适用于新生儿和小儿，因新生儿和小儿患者血管口径小，无法进行外周ECLS 治疗。中心置管通过放置在RA 的插管和插入升主动脉的动脉插管引流静脉血，此类套管（短、口径大）可允许足够的静脉引流及更强的心脏减压［20］。此外，当含氧血返回升主动脉时，无需担心逆流和上肢低氧血症的发生［21］。中央置管的主要缺点是在开始和停止ECMO 时需要进入胸腔，胸部需要保持开放状态。因此，中央置管增加了出血、再次手术探查和纵隔炎的风险［22］。

1.2.2.2 股静脉—股动脉置管/右颈内静脉—股动脉置管 对于V-A ECMO，通常使用股静脉和同侧股动脉进行置管，即从IVC 股静脉出口的套管引流静脉血，如有需要可使用21～25 Fr 导管插入股静脉，导管尖端位于RA 处，以便更好地引流。少数情况下，右颈内静脉也可以使用，单腔插管及双腔插管均可。动脉导管（17～21 Fr导管）则放置在股动脉，尖端位于髂总动脉。

1.2.2.3 右颈内静脉—锁骨下动脉置管 通过右颈内静脉和锁骨下动脉进行置管可形成上半身插管，此类患者可行清醒ECMO 及积极物理治疗。右颈内静脉—锁骨下动脉置管对于改善脑氧合的效果较好，但锁骨下动脉插管需要通过血管端直接进入动脉，具有更强的侵袭性，并存在损伤手臂血管或神经的风险［23］。

1.2.2.4 股静脉—腋动脉置管 在左心室功能障碍的情况下，必须警惕患者暴露于外周插管血液逆行时心脏后负荷的增加，可导致左心室压力升高，这可能引起肺静脉高压、肺血管损伤和肺水肿。V-A ECMO 期间为了避免这些并发症的发生，需要进行左心室减压，传统方法主要包括主动脉内球囊泵（IABP）、经皮房间隔造口、中央ECMO插管、Impella。在V-A ECMO 期间，IABP 通常无法充分降低左心室压力。左房间隔造口术可以减少左心室扩张，但不能阻止左心腔内血栓的形成。中央ECMO 插管需要进行再切开术或开胸切开术才能放置，而Impella 的常见并发症包括溶血、主动脉瓣关闭不全和泵血栓形成等。股动脉的经皮插管可以快速完成，但股动脉插管可导致远端肢体缺血。为了减少肢体血管并发症的发生，可以考虑其他的插管部位。腋动脉插管法是一种可行的替代方法，可用于保存心脏血流，并减少股动脉插管的风险，腋动脉插管的其他优势包括顺流支持以及避免了中央ECMO 插管经常需要的胸骨切开术和直接主动脉插管［24］。

1.2.3 LVAD 在严重心肌功能障碍患者的ECMO支持期间，左心房和左心室舒张末期压力会升高到极高的水平。为防止左心胀大，可以放置一个引流套管以减压左心房或放置一个LVAD（Impella）。Impella 是一种基于导管的小型心室辅助设备，通过逆行股动脉入路，将其穿过主动脉瓣放置在左心室中。该设备将血液从左心室泵入升主动脉，并以2.5～5.0 L/min 的较高速率帮助维持全身循环，降低左心室内压的同时增加整体全身心输出量。使用Impella 设备最常见的适应证是合并有心源性休克的急性心肌梗死、高风险冠状动脉成形术及非体外循环冠状动脉搭桥手术。研究表明，Impella 可有效降低与心源性休克相关的病死率，行V-A ECMO 治疗后，临床医生可以使用超声心动图检查确认左心房和左心室是否成功减压［25］。

2 三插管

在一些进行V-A ECMO 治疗的患者中，左心室排出的血液是由右心室输送的静脉血以及双侧支气管和肺血流的混合血构成。在呼吸衰竭或呼吸机操作不当等情况下，即使混入了来自股动脉回流管内充分氧合的血液，灌注心脏、大脑、上肢的血氧饱和度可能仍较低，这样就导致了上身发绀，这种现象被称为南北/丑角/阴阳人综合征［26］。为了改善此现象，可以增加第二个引流套管，形成三插管（两个引流，一个供血）。三插管是一种新颖且特殊的ECMO支持形式，通常用作现有V-V ECMO 或V-A ECMO回路的“升级”。三插管可以采用静脉—静脉—动脉（V-V-A）或静脉—动脉—静脉（V-A-V）插管的方式，但两者在适应证的选择及后续医疗康复等方面存在本质差异。

2.1 V-V-A ECMO

2.1.1 适应证 在先天性心脏缺陷并发心内分流和肺动脉高压的成年患者中，V-A ECMO 的疗效欠佳。此类患者心内右向左分流和双循环综合征可引起升主动脉低氧血症，并可能导致心肌和脑缺氧损伤［27］。V-V-A ECMO 可通过增加第二个引流套管，从RA 或右心室引流血液。此外，V-V-A ECMO 可用于V-A ECMO期间引流不佳导致的左心室扩张。

2.1.2 置管方式 V-V-A ECMO 是在右颈内静脉插入额外的静脉引流导管，此方法可用于引流不充分或某些心内分流而导致左心室明显扩张，以及血管口径小而无法插入大口径引流管的患者。两个引流套管通过Y 形接头连接，临床上对于这种三套管体外膜肺构型并没有统一的命名法，V-V-A ECMO也被用于V-V ECMO 术后发生心力衰竭（特别是右心衰竭）的患者［28］。

2.2 V-A-V ECMO

2.2.1 适应证 V-A-V ECMO 多用于有明显心肺功能障碍的外周插管患者［29］。此外，在某些合并心肺功能衰竭的患者中，如在ARDS 期间出现严重左心衰竭伴继发性肺炎或右心代偿失调的情况下，V-A-V ECMO的疗效非常显著。

2.2.2 置管方式 V-A-V ECMO 通常是对V-V 或V-A ECMO 的“升级”，在这种类型的插管中，一个动脉插管向中央主动脉供血，一个静脉插管向肺循环供血，分别提供循环及呼吸支持。两个流出分支（动脉和含氧静脉）的相对流量可通过调节钳和流量传感器进行调节，此过程必须精细，每个变化都会影响心脏的前负荷、后负荷及氧合。中央静脉插管首选腔静脉与RA 交界处（与V-V ECMO 相似）。V-A-V ECMO 结合了V-V 和V-A ECMO 的优点和特殊功能，同时可提供强大的呼吸和循环支持。

3 四重插管

3.1 适应证 随着体外心肺复苏术后V-A ECMO应用的推广，正在产生一个新的患者群体，即双心室衰竭患者。此类患者单纯V-A ECMO 疗效不佳或不宜行心脏移植及LVAD 的植入。临床对于这种患有双心室衰竭和并发MODS 的患者，可以通过四重插管作为稳定心脏移植或LVAD 植入患者病情的手段之一。由于全人工心脏植入仍不能获得令人满意的结果，因此可以通过此方法来逐步实现向耐用的LVAD 的过渡。对于终末器官复苏以及持续双心室衰竭和左心室扩张患者，可以采用四重插管，以形成体外的LVAD。

3.2 置管方式 四重插管是通过正中胸骨切开术完成的，将流入的套管缝合到左心尖，流出的套管缝合到升主动脉，然后将两个套管从外部穿过。该手术可以在体外生命支持（ECLS）的流程下进行，也可以借助标准的心肺旁路手术以提高安全性，术中通过将8 mm 血管移植物缝合到肺动脉上，可以治疗右心室衰竭，然后将其移植到外部并用21 Fr动脉套管进行插管；一个回路由左侧的EXCOR 套管构成，另一条回路由股静脉套管和新插入的肺动脉套管构成，随后可以在不重新打开胸腔的情况下移除该临时性右心装置，两个EXCOR 套管都需要连接离心泵。

综上所述，V-V ECMO 和V-A ECMO 已越来越多地应用于严重呼吸衰竭和心力衰竭的危重症患者治疗中。上身插管和清醒ECMO 是可以减少患者制动的有效方法，同时根据病情需要可在体外膜肺回路中加入第三根插管，即V-V-A ECMO 以改善引流，或者结合V-V 和V-A ECMO 优点的V-A-V ECMO 改善呼吸和循环。对于合并有双心室衰竭及多脏器衰竭的患者，可以使用四重插管，虽然会增加管路的复杂性，但也增强了ECMO 在特殊患者中的疗效，为严重的心肺联合衰竭患者创造了机会。