体外膜肺氧合在急性心肌梗死合并心源性休克患者中的应用研究进展

艾婷婷 刘思捷 蔡珍

(四川大学华西医院心脏内科,四川 成都 610041)

心源性休克(cardiogenic shock,CS)是急性心肌梗死(acute myocardial infarction,AMI)三大并发症之一,发病率为3%～13%,尽管随着急诊介入治疗、新型血管活性药物应用等进展,AMI合并CS整体预后仍较差,病死率为40%～50%[1]。对于难治性CS(即已足量应用两种血管活性药物且处理了潜在病因,但仍存在组织灌注持续不足),目前临床主要采用机械循环支持(mechanical circulatory support,MCS)以替代或辅助心脏功能,从而维持机体循环稳定,改善组织灌注及缺氧状态,其中以体外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenation,ECMO)应用最为广泛[2]。现综述ECMO在AMI合并CS患者中的应用研究进展,旨在为临床AMI合并CS应用ECMO治疗提供参考。

1 CS的定义和分期

2016年欧洲心脏病协会心力衰竭指南[3]将CS定义为:收缩压<90 mm Hg(1 mm Hg=0.133 3 kPa),可伴四肢冰冷、头晕、精神紊乱、少尿[尿量<0.5 mL/(kg·h)]、脉压差小等灌注不足表现,经容量治疗无效,实验室检查提示血乳酸升高(>2 mmol/L)、代谢性酸中毒(pH<7.35)等。国内学者给出的诊断标准[4]如下,(1)持续性低血压:即收缩压<90 mm Hg,或平均动脉压低于基线值30 mm Hg及以上,或需应用升压药;(2)血流动力学参数:心排血指数明显下降,无循环支持和有循环支持情况下分别小于1.8 L/(min·m2)和2.2 L/(min·m2),伴左室充盈压升高或肺淤血;(3)器官低灌注:存在精神状态改变、少尿、呼吸窘迫、皮肤湿冷、血乳酸升高其中至少1项改变。为实现CS的早期识别和干预,指导不同阶段患者预后评估及管理,美国心血管造影和介入学会于2019年发布了CS标准分类系统[5]将CS分为A～E共5期:(1)风险期(A期),患者尚无CS症状及体征,但存在进展为CS的风险;(2)开始期(B期),患者处于心动过速或血压相对偏低状态,尚未出现低灌注,可理解为休克代偿期;(3)典型期(C期),患者处于低灌注状态,除液体复苏外,还需要血管活性药物、正性肌力药物、MCS、ECMO等其他干预措施以促进灌注恢复,(4)恶化期(D期),患者经一系列治疗干预后,病情仍不稳定,治疗需升级;(5)终末期(E期),患者循环衰竭,经常行心肺复苏以及多种急性干预措施。

2 AMI合并CS治疗要点及ECMO的应用

2.1 血运重建

早期血运重建、恢复心肌血供是AMI合并CS的首要治疗目标,这对改善患者存活率十分重要[6]。Scholz等[7]一项有关ST段抬高型心肌梗死患者的研究指出,对于无院外心搏骤停的CS患者,每10 min的治疗延迟可导致100例接受经皮冠状动脉介入治疗(percutaneous coronary intervention,PCI)的患者中增加3.31例死亡,该研究认为越早接受血运重建对患者预后越有利。当前PCI因创伤小、可操作性强、能快速恢复心肌再灌注等优势,已成为急症冠状动脉血运重建的首选方式[8]。2022年美国心脏病学会/美国心脏协会临床实践指南联合委员会发布的指南推荐,对于AMI合并CS患者,无论时机如何,在冠状动脉解剖结构允许下,均推荐行急诊PCI,冠状动脉结构不合适者可考虑行冠状动脉搭桥术,但不建议AMI合并CS患者在急诊PCI期间行非罪犯血管的血运重建[9]。溶栓治疗也是疏通狭窄血管、促进心肌血供恢复的措施,不过考虑到其并发症风险以及在休克患者中的应用局限,一般仅推荐用于无法及时进行PCI的患者。

2.2 稳定血流动力学

在纠正病因之后,稳定血流动力学、减轻脏器功能损伤是CS患者的治疗重点。常规正性肌力药物联合血管活性药虽能一定程度上增加心输出量、改善脏器灌注,但同时可诱发血管收缩、增强心肌耗氧,可能增加心脏后负荷、加重微循环损害、诱发心律失常,因此这类药物一般以最低剂量维持,同时应缩短用药时间,而应用MCS能避免正性肌力药物和血管活性药的局限性[10]。

2.3 ECMO的应用

ECMO作为一种有效的MCS装置,其主要由驱动泵、膜式氧合器和管路等其他辅助器械组成,患者血液经驱动泵引流到体外,输送至膜式氧合器,在气体分压差驱动下进行气体交换,以发挥氧合及排出二氧化碳的功效,然后再重新经静脉或动脉灌注到体内,从而维持各器官氧合及灌注,长时间替代心肺功能,为患者争取救治时间[11]。据医院质量监测系统数据[12]显示,中国2020年开展ECMO支持患者5 318例,其中以循环相关疾病(2 915例,占比54.8%)为主,所有诊断中包括猝死或休克患者2 391例(占比45.0%),ECMO支持技术已纳入中国心血管质量监测范围。ECMO常见治疗模式包括静脉-动脉ECMO(VA-ECMO)、静脉-静脉ECMO(VV-ECMO)、动脉-静脉ECMO(AV-ECMO),其中VA-ECMO模式是将静脉血自中心静脉引出,然后经膜式氧合器泵入主动脉,对于血流动力学不稳定、需接受循环支持的CS患者,其为最理想的ECMO模式[13]。国内外有报道[14-15]指出,VA-ECMO辅助下的PCI可作为AMI合并CS患者的有效治疗方案,对改善患者生存率具有重要价值。

3 ECMO治疗CS的适应证和禁忌证

ECMO治疗CS的适应证:(1)心脏病急性加重;(2)可逆性CS,或因CS导致多器官功能障碍,但功能障碍尚可能恢复者;(3)经规范液体管理,休克症状无明显改善,在大剂量血管活性药物支持下,血流动力学仍无法维持正常或进行性恶化;(4)存在组织器官持续低灌注的症状及指标。

ECMO治疗CS的禁忌证:(1)不可逆心、肺病变,且无安装心室辅助装置或心脏移植的可能;(2)终末期多器官功能衰竭者;(3)伴多种严重并发症或合并症,如严重脑损伤、颅脑出血、主动脉破裂等;(4)长时间的心肺复苏;(5)以维持终末期生命为目的的治疗;(6)家属配合度较差。

4 ECMO治疗的管理策略

4.1 插管

股静脉-股动脉插管是VA-ECMO最常用血管路径,其定位简单,无毗邻的重要神经、血管、脏器,可在超声引导下经皮穿刺或外科切开,具有快速及微创的优势[16]。对于不适合股动脉插管或股动脉插管失败时,可采取股静脉-腋动脉插管,该插管模式也可作为股静脉-股动脉插管后发生“南北综合征”的补救措施,有利于纠正上半身缺氧状态,避免肢体远段缺血;不过股静脉-腋动脉插管外科操作相对复杂,可能造成上肢神经损伤或出血,对操作要求更高[17]。引流管大小是决定VA-ECMO血流量的关键,通常导管直径不宜超出血管直径的2/3,以避免损害肢体静脉回流,目前VA-ECMO插管中采用的静脉引流管直径一般在21～25 F,动脉回流管直径在15～21 F[18]。

4.2 血流动力学管理

4.2.1 灌注流量

流量是ECMO血流动力学的基础,其值取决于前负荷、离心泵转速、回流阻力等可调变量以及套管直径、长度等静态变量,目前尚缺乏最佳推荐流量值,一般维持在50～70 mL/(kg·min)(即4～6 L/min)。流量不稳定可能与静脉插管位置不佳或扭曲、有效循环量不足以及机械性阻塞(如张力性气胸和心脏压塞等)有关。

4.2.2 血压

一般以平均动脉压≥60 mm Hg为初始血压目标,其目的在于保障充足组织灌注,但不造成后负荷过度增加;ECMO期间可能因低血容量(如出血)、血管扩张(如镇静剂使用)以及血管麻痹(如脓毒症)等因素出现低血压,可根据患者情况对血压采取滴定式调整[19]。术中推荐监测右上肢动态血气和氧饱和度,能更好地反映脑氧含量;同时监测动脉搏动能辅助判断心肌恢复状态。

4.3 呼吸管理

ECMO期间呼吸管理的目的在于维持适当氧合,使肺得到充分休息,一般采取肺保护性通气策略,可设置初始呼吸频率10～12次/min,潮气量6 mL/kg,呼气末正压5～10 cm H2O。将吸入氧浓度控制在30%以下有利于避免高氧损伤,气道平台压控制在25 cm H2O以下可避免气压伤[20]。ECMO期间因肺血流量下降,肺对CO2的清除功能也下降,应常规监测血气,避免发生呼吸性酸中毒。当患者自主呼吸开始逐步恢复,可减少镇静剂使用,调整为辅助呼吸模式,并维持CO2在较高水平,以促进呼吸功能恢复;患者清醒以及肺功能良好时,可考虑拔管[21]。

4.4 抗凝治疗管理

ECMO期间血液和非内皮表面的接触可激活血小板,促进血栓形成,故需抗凝治疗以避免血液破坏和血栓形成,但过度抗凝治疗又会增加出血风险,抗凝治疗管理在ECMO期间极为重要。普通肝素是应用最为广泛的抗凝剂,一般首剂量在50～100 U/kg,维持剂量在10～60 U/(kg·h),使活化部分凝血酶原时间在50～80 s(高出血风险在45～60 s),激活全血凝固时间在180～220 s(高出血风险为160 s),监测抗Xa因子活性,一般在0.3～0.7 U/mL。若出现明显肝素抵抗或血小板下降(5～14 d内血小板计数下降至基础值50%以内),可用凝血酶抑制剂(如阿加曲班或比伐卢定)替代肝素[22]。

4.5 输血支持

ECMO治疗对患者血液成分影响极大,加之疾病消耗、血液生成不足、频繁抽血等情况,导致ECMO患者输血需求较高,但目前关于ECMO输血策略仍缺乏统一标准。相关文献[23]指出,ECMO治疗中如血红蛋白<8 g/dL,应输注红细胞治疗;输注新鲜冰冻血浆维持国际标准化比值<2.0有助于降低出血风险。血小板输注与ECMO治疗患者90 d死亡率(OR=1.05,P=0.037)和1年死亡率(OR=1.05,P=0.046)相关[24],但当前关于ECMO中血小板输注阈值并无定论,一般建议,出血时应维持血小板计数在(75～100)×109/L。有文献[25]指出,行ECMO治疗患者存在低纤维蛋白原时,应输注冷沉淀凝血因子或纤维蛋白原以维持纤维蛋白原水平>150 mg/dL,若发生出血,纤维蛋白原水平需在200 mg/dL或250 mg/dL以上。考虑到输血并发症问题,如输血相关急性肺损伤、免疫风险、微循环障碍等,在临床上也并非输血越多越好,目前一般推荐结合患者实际情况制定限制性输血策略。

4.6 镇痛镇静管理

4.7 撤机

AMI合并CS患者ECMO撤机关键在于患者心肌功能是否充分恢复,能满足组织灌注及代谢需求,一般有以下基本要求:基线平均动脉压≥60 mm Hg,在低剂量或无儿茶酚胺类药物使用时动脉压波形维持>24 h;患者组织灌注及呼吸功能良好,血流动力学及内环境稳定[29]。决定撤离ECMO时,每6 h下调ECMO流量0.5 L/min,降至1.5 L/min后,开始夹闭动静脉管理,停止ECMO支持,必要时使用正性肌力药物减少血流动力学波动;先将静脉插管拔除,然后将动脉插管、下肢灌注插管拔除,止血;皮肤切口缝合、包扎。

5 ECMO在AMI合并CS患者中的应用收益及与其他MCS装置的比较

5.1 ECMO在AMI合并CS患者中的应用收益

Wagner等[30]对476例AMI合并CS进行回顾性分析,其中127例患者接受VA-ECMO治疗,其治疗后1年、3年和5年的生存率分别为45.6%、43.5%和41.3%;其中349例患者未接受ECMO支持,在完全未匹配下,其1年、3年和5年的生存率分别为17.4%、15.8%和14.9%(P<0.001),经倾向评分匹配后,匹配对照组的1年、3年和5年生存率分别为14.4%、13.5%和11.2%(P<0.001);行Cox回归分析确定,ECMO支持是AMI合并CS长期生存的独立预测因子(HR=2.57,95%CI1.89～3.50,P<0.001)。芮子傲等[31]对郑州某医院冠心病监护病房收治的91例AMI合并CS患者进行回顾性分析,其中65例单纯接受主动脉内球囊反搏(intra-aortic balloon pump,IABP)治疗,26例接受IABP+ECMO,结果显示,IABP+ECMO组治疗后72 h收缩压高于IABP组(P<0.05);IABP+ECMO组治疗后24 h的乳酸水平低于IABP组,pH值高于IABP组(P<0.05);IABP+ECMO组出院12个月生存率(50.0%)高于IABP组(26.2%),认为联合ECMO治疗能更好地改善AMI合并CS患者的血流动力学,提高1年生存率。

5.2 ECMO与其他MCS装置的应用对比

许智晶等[32]报道指出,相比行IABP治疗,采用VA-ECMO治疗难治性CS能更好地改善患者循环及血气,提升心功能,并减少血管活性药物使用,促进临床转归。经皮左心室辅助装置如TandemHeart和Impella系统可通过主动抽吸左心室或左心房血液,然后泵入主动脉,能辅助心脏功能,提供高水平血流动力学支持,有利于心脏休息及恢复,目前在CS以及终末期心力衰竭患者治疗中均有应用。国外一项纳入4项研究共235例AMI合并CS的倾向性匹配分析[33]指出,应用VA-ECMO较IABP能将患者30 d生存率提高33%,但其与TandemHeart和Impella系统比较无明显差异。也有文献[34]显示,在CS患者中,Impella组和ECMO组之间6～12个月死亡率、MCS持续时间、需要MCS升级、桥接经皮左心室辅助装置或心脏移植以及肾脏替代治疗的使用方面无显著差异,但与ECMO相比,使用Impella器械与较低的住院死亡率、卒中和器械相关并发症有关。

6 ECMO的应用局限

ECMO主要不足之处在于,在心脏基本无泵血功能时,ECMO泵入的血可能到达主动脉瓣,增加左心室后负荷和心肌耗氧,临床上可联合IABP以降低左心室负荷及心肌耗氧。有研究[35-36]指出,相比单纯ECMO或IABP应用,采用ECMO联合IABP可提高AMI合并CS患者撤机成功率,改善近期生存率。而且,ECMO的并发症较多,如大出血、感染、急性肾功能不全以及下肢缺血等,且与患者住院死亡率关系密切,因此各种并发症的发生可能抵消ECMO带来的获益。Murakami等[37]报道显示,101例AMI接受VA-ECMO治疗患者,根据预后可分为住院死亡组58例和幸存者组43例,对比发现,住院死亡组大出血发生率为34.5%(包括VA-ECMO部位出血和颅内出血),高于幸存者组的7%(P=0.001)。多因素逻辑回归分析显示,大出血与住院死亡(OR=4.986,95%CI1.277～19.466,P=0.021)、院外心搏骤停(OR=3.881,95%CI1.358～11.089,P=0.011)显著相关。另外,VA-ECMO学习曲线较长。廉波等[38]研究指出,当术者累积手术例数达到16例时,能较好地掌握VA-ECMO技术,降低手术并发症风险,因此,ECMO的使用对团队技术及管理要求较高。此外,ECMO机器价格高昂、数量有限,这也一定程度上限制了其应用范围。

7 小结

近年来MCS在AMI合并CS患者治疗中应用越来越多,其中ECMO作为一种能同时提供心肺功能支持的MCS,在AMI合并CS患者中的应用备受瞩目,对提高患者救治成功率具有重要意义。相信随着ECMO技术的进展以及临床经验的增加,其适应证将不断扩大,禁忌证会逐步减少,ECMO管理方案也会逐步完善,从而更好地服务患者。