呼吸支持的体外膜氧合技术在儿童重症疾病中的应用

周 星，吴柯叶，孟保英，张设设，吴文智，刘怀普，王元祥

体外膜氧合（extracorporeal membrane oxygenation，ECMO）是一种辅助维持心脏泵血功能、呼吸功能的体外生命支持技术，被广泛应用于各种暴发性流行性的呼吸道病毒感染疾病的治疗中，如严重急性呼吸综合征、甲型H1N1 流感、中东呼吸综合征以及2019 年出现的新冠肺炎（corona virus disease，COVID-19）［1］。 新冠肺炎疫情期间，重症患者最典型的特征是出现急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS），然而患者大部分是成年人［2-4］。 目前国内已有数十家医院开展儿童疾病中ECMO 治疗，但与成人相比，数量和经验上仍然有很大差距［5］。 本文通过收集本院自2017 年起所有行ECMO 呼吸支持的儿童重症病例的数据资料，总结持ECMO 呼吸支治疗呼吸衰竭患儿的临床经验，以期为后续临床应用提供指导。

1 资料与方法

1.1 临床资料 回顾性分析2017 年至2020 年本院体外生命支持团队采用ECMO 治疗的11 例儿童呼吸衰竭的病例，其中男性6 例（54.5%），ECMO置管时中位年龄1.0（0.6 ～5.0）岁，平均体重（12.4±8.2）kg，详见表1。 11 例呼吸支持ECMO 中，9 例（81.8%）采用静脉-动脉（veno-arterial， V-A）模式，2 例（18.2%）采用静脉-静脉（veno-venous， VV 模式）；平均上机时间为（14.7±8.0）d；套包更换率为27.3%，最长套包使用时间为18 d；插管部位分别为：8 例（72.7%）颈内A-V 插管，1 例（9.1%）正中开胸插管，2 例（18.2%）颈内V-股V 插管；其他辅助治疗包括：全部患儿进行纤维支气管镜检查肺泡灌洗，连续性肾脏替代治疗（continuous renal replacement therapy，CRRT）5 例（45.5%）和血浆置换2例（18.2%）。

表1 患儿的一般情况（n＝11）

1.2 ECMO 安装与管理 体重在25 kg 以下的所有患儿采用索林ECMO 系统，包括Revolution 5 离心泵头、LILLIPUT 2 ECMO 膜式氧合器和儿童型体外循环管道套包（Sorin，Mirandola，Italy）；体重大于25 kg的患儿采用MAQUET ECMO 套包系统（迈柯唯，上海），所有动静脉插管均为美敦力带肝素涂层插管。

采用动静脉切开插管，插管前静脉推注肝素100 U／kg，待活化凝血时间（activate clotting time，ACT）＞150 s 开始置管，并连接ECMO 系统，转机后辅助流量在60～100 ml／（kg·min）（V-A ECMO）或100～120 ml／（kg·min）（V-V ECMO），并下调呼吸机参数：呼吸频率一般为8 ～15 次／min，呼气末正压为8～10 mmHg，吸气峰压为20 ～25 mmHg，吸入氧浓度35%～40%。 结合动脉血气分析及ECMO 回路中持续静脉氧饱和度（saturation of venous oxygen saturation，SvO2）监测，一般动脉血气维持在80 ～120 mmHg，二氧化碳分压为35 ～50 mmHg，持续SvO2为65%～85%（V-V ECMO 时由于存在一定的内循环，SvO2会有所偏高），经皮氧饱和度大于90%；V-A ECMO 模式时，ACT 维持在160 ～200 s，活化部分凝血活酶时间（activated partial thromboplastin time，APTT）维持在正常范围的1.5 ～2 倍，V-V ECMO 模式时，ACT 维持在150 ～180 s，APTT 维持在正常范围的1.2～1.5 倍。

定期复查胸片，如出现肺不张，则行纤维支气管镜检查并进行肺泡灌洗，促进肺复张；合并胸腔积液时，行超声检查评估积液量，少量胸腔积液不予以处理，中～大量、大量胸腔积液影响肺部复张者，首选胸腔穿刺引流，如反复出现中到大量胸腔积液则改为穿刺置管胸腔引流。 同时对于重症ARDS 患儿，肺部严重实变者则采用俯卧位通气治疗。 所有患儿在病情允许情况下均采用清醒ECMO，利于患儿与外界交流；对于长期机械通气、ECMO 辅助的儿童，拔出气管插管予以高流量通气辅助呼吸，避免气管插管不适感。

1.3 统计学分析 数据均采用Stata 12.1 统计软件进行处理，计量资料采用均数±标准差（±s）或者中位数（四分位数间距）表示，计数资料采用率（%）的形式表示。

2 结 果

11 例重症患儿中，7 例患儿成功撤除ECMO，即成功撤机率为63.6%；6 例患儿出院时存活，即出院存活率为54.5%。 ARDS 合并血液疾病3 例，其中1例白血病／髓系M5 型患儿化疗后上ECMO 未能成功撤机，1 例地中海贫血移植术后患儿成功撤机后1个月死亡，详见表2。 共有3 例患儿发生并发症，包括：溶血1 例（9.1%），假性动脉瘤1 例（9.1%），颅内出血1 例（9.1%）。 2 例V-V ECMO 的患儿为单纯性ARDS，体重均超过20 kg，且均出院存活，未发生任何并发症；9 例V-A ECMO 插管患儿中，1 例撤机后1 个月出现溶血后死亡；另外8 例采用V-A ECMO 的患儿体重均小于20 kg，发生并发症2 例（25.0%），成功撤机率和出院存活率均为50.0%。

表2 呼吸支持体外膜氧合治疗的病种分布及转归

3 讨 论

根据血液流入或流出ECMO 的血管不同，ECMO主要分为V-A 和V-V 两种模式。 V-A ECMO 模式是指血液由静脉引流至氧合器，氧合后的血液再经动脉回流的模式，而V-V ECMO 模式则是指血液由静脉引流至氧合器氧合、再经静脉系统回流的模式［6］。 V-V ECMO 模式中，含氧血直接进入肺动脉参与循环，使得肺循环阻力和右心室后负荷降低。正是因为这种独特的心肺保护作用，V-V ECMO 被认为是在传统方法无效时辅助治疗呼吸衰竭的可逆性肺疾病的一种有效方式［7］。 学者们普遍认为V-V ECMO 适用于单纯存在呼吸衰竭的患者，而V-A ECMO 适用于循环和呼吸均有衰竭的患者［8］。 而随着体外循环技术、重症监护技术的进步，V-V ECMO的适应证显著扩大，已经成为满足适应证的急性呼吸衰竭患者的首选治疗方案［6］。

新冠疫情期间广泛使用ECMO 的证据已十分充分，由于COVID-19 的典型症状是ARDS，超过90%的文献中有病例采用V-V ECMO 模式［9-10］。 为了在疫情期间更好的治疗和管理重症患者，学者们提出了ECMO 在COVID-19 患者的应用规范和指南［11］、V-V ECMO 的具体适用指征［6］、ARDS 的管理指南等等。 然而，这些管理规范或指南均为成年患者的治疗参考，儿童病例极少［12］。 本中心对于仅存在呼吸衰竭、需要呼吸支持ECMO 治疗的患儿采用的策略是：20 kg 以下的患儿采用V-A ECMO，20 kg以上的患儿采用V-V ECMO。 因为20 kg 以下的患儿股静脉血管较细，不利于插管，且国内缺乏双腔静脉插管，因此仅在20 kg 以上的患儿中采用V-V ECMO 插管。 11 例呼吸支持ECMO 治疗的患儿中，2例患儿采用V-V ECMO 模式，均为单纯性ARDS、未伴有其他代谢性或遗传性疾病，且均存活出院；然而，9 例V-A ECMO 患儿中，1 例体重大于20 kg 的患儿未能存活，其余8 例患儿出院存活率仅50%，相比于V-V ECMO 患儿预后较差；这可能和患儿病种分布有关，V-A ECMO 患儿中仅2 例患儿为单纯性ARDS，其余均伴有代谢性或遗传性疾病；此外，本文中病例数少，此临床结局缺乏代表性。 目前本院已将采用V-V ECMO 的患儿体重界值降至15 kg 以上，V-V ECMO 的抗凝更易管理，动脉并发症较少，期望随着双腔静脉插管引入临床后，所有呼吸衰竭的患儿均可行V-V ECMO 辅助治疗，不再有年龄限制。

本中心推荐在患儿病情稳定的情况下采用清醒ECMO 支持。 清醒ECMO 可以避免大剂量使用麻醉药物导致的胸壁肌肉僵直；保持气道对外界刺激的反应，有利于气道分泌物的排出，避免坠积性肺炎及肺不张的发生；有利于减少肠麻痹和保持肠蠕动，促进营养物质的吸收，维持良好的营养支持；患儿清醒状态可以保持与外界的交流，利于身心健康，促进病情恢复。

ARDS 是由于各种原因诱导产生急性肺水肿、进而引起肺损伤的临床综合征，表现为进行性的呼吸窘迫和难以纠治的低氧血症，病理方面包括肺泡毛细血管屏障的严重炎症损伤、表面活性剂耗竭和充气肺组织的损失［13］。 严重的ARDS 患者死亡率较高，传统的治疗方法很难达到理想的效果，因此大部分医学中心对于满足适应证的患者实行ECMO 治疗［14］。 根据国际体外生命支持组织注册信息，总共7 552 例儿童因呼吸衰竭采用ECMO 治疗的成功撤机率为67%，出院存活率为58%［15］。 本院采用呼吸支持ECMO 治疗的10 例ARDS 患儿中，成功撤机率达到70%、出院存活率为60%，与既往报道接近。 本文认为无其他基础病变的单纯性ARDS 患儿ECMO治疗后预后较好，但如果合并其他疾病如支气管肺发育不良、血液系统疾病等则预后较差，即使成功撤机率高，往往由于原发疾病易出现反复感染导致出院存活率降低。

研究表明纤维支气管镜检查下进行肺泡灌洗在严重肺部感染患者的治疗中具有良好的效果，能清理气道并在一定程度上扩张气道狭窄的部分［16-17］。在ECMO 上机过程中，肺功能属于一种保护性通气状态，肺内分泌物不容易咳出，容易形成支气管塑形；且合并ARDS 或者腺病毒肺炎的患儿出现支气管黏膜、肺泡壁水肿、增厚，进而黏膜坏死脱落、阻塞管腔，极容易形成支气管塑形束，堵塞气道，因此需要进行肺泡灌洗，吸出分泌物、通畅气道，促进肺的复张。 然而，以往的支气管镜检查下肺泡灌洗操作容易发生气道出血，大部分医生不会直接在ECMO支持下进行肺泡灌洗。 随着诊疗技术的发展、临床工作中支气管镜诊疗操作经验的不断积累，几乎所有呼吸衰竭的患者都会在ECMO 支持下行肺泡灌洗。 操作过程中，出血凝血机制的管理尤为重要，针对可能导致的出血，专家们提出了支气管镜操作相关大出血的预防和救治专家共识，旨在规范支气管镜诊疗操作相关大出血的救治流程［18］。 本组病例在操作过程中，保持活化凝血时间180 ～220 s，适当降低抗凝强度，在此基础上轻柔操作，将气道清理干净。 因此可以认为，呼吸衰竭的患儿在ECMO 支持下行支气管镜检查和肺泡灌洗是相对安全的。

综上所述，本中心采用呼吸支持ECMO 治疗重症患儿的主要病种为ARDS，ECMO 用于单纯性ARDS 患儿的预后较好，但合并其他系统疾病时预后较差。 由于肺部病变重、肺外并发症多、上机时间长，往往需要在ECMO 支持下行支气管镜检查和肺泡灌洗，以期缩短患儿病程、促进肺部恢复。