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ECMO在危重病人抢救中的应用

2015-01-08 02:15 毕业

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ECMO在危重病人抢救中的应用
孙建良 金孝梁 徐铭
浙江省嘉兴市第1医院麻醉科
体外膜肺氧合(ECMO)起源于体外循环技术(CPB),最初是通过体外血液气
体交换来治疗可逆性的呼吸衰竭,继而成为手术室外各种原因引起的心肺功能衰竭
的暂时性替代措施,并取得了1定的治疗效果.本文结合文献就ECMO的发展历史,
机械原理,临床应用及存在的问题作1综述.
1. ECMO的发展历史
鼓泡式氧合器 于1953年成功应用于体外循环心脏直视手术,但鼓泡式氧合器
并发症较多,其应用时间仅限数小时.1956年,Clowes等研发了气体交换膜,随着
交换膜材料的不断改进,仿生呼吸的膜式氧合器(膜肺)逐渐在临床普及使用,膜
肺的气体交换能力强,生物相容性好,血液破坏少,气栓发生率低,尤其是纤维膜
肺的研制,其良好的稳定性和安全性为长时间体外氧合应用提供了可能【1】.
20世纪60年代末,有人尝试用体外心肺支持技术治疗呼吸功能衰竭,并提出
ECMO的概念.Hill等于1972年采用ECMO技术成功治愈了1位24岁合并呼吸衰
竭的复合伤患者【2】.4年之后,Bartlett等报道了首例新生儿急性肺损伤应用ECMO
技术治疗并存活.此后ECMO的应用逐渐增多,多项研究表明ECMO可显著降低新
生儿急性肺损伤及小儿急性呼衰的死亡率【3-5】,这是吸入NO,高频振荡通气,肺泡
表面活性物质替代等治疗措施都无法实现的,因而ECMO已经成为了新生儿急性肺
损伤的标准治疗手段.1989年以来,登记在体外生命支持组织(ELSO)临床应用
ECMO的例数超过24,000例,多数为新生儿.ECMO对成人肺损伤的疗效尚存在争
议,但普遍认为此技术是1项安全有效的维持生命的临时救治手段.
2 ECMO的原理和简要操作
简单地说,ECMO治疗时先将体内血液引流至储血罐,然后由机械泵将血泵入 （科教作文网http://zw.ΝsΕAc.Com编辑整理）
氧合器,经膜肺将血液氧合,排出CO2并加温后再通过另1路管道回输患者体内.
引流体外和泵入体内的管道之间有1备用的短路,其作用是1旦回路或机械故障时
可迅速将机体与ECMO系统脱离,从而确保临床使用安全【6】.
ECMO的管道回路模式分2种,即静脉-动脉体外氧合(VA-ECMO模式)和
静脉-静脉体外氧合(VV-ECMO模式).VA-ECMO模式经静脉置管到达右心房引
流静脉血,通过动脉置管到主动脉弓处将排除了CO2的氧合血回输动脉系统.新生
中华麻醉在线 http://www.csaol.cn 2007年9月
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儿1般选择右侧颈内静脉和颈总动脉置管,而成人可选择股动静脉.VA方式的优点
是可同时提供心肺支持.其缺点是干扰了正常循环的血液分配和搏动方式,可造成
脑,肺,心肌的损害,气栓的发生率较高;此外动脉置管结扎后尤其在小儿容易发
生血管重构畸形.VV-ECMO模式是将血液在右心房水平进行氧合并去除CO2,1般
认为其只提供肺功能的支持,其缺点是血液重复转流,效率低于VA模式,因而不适
用于心功能不能及时纠正的心衰患者.VV模式的优点是对血液和机体的影响较小,
避免了动脉插管及其相关的栓塞等严重并发症.体外2氧化碳清除(ECCO2R)的实
际上也是VV-ECMO的1种方式,膜肺在此的作用主要是清除多余的CO2,结合低
频正压通气(LFPPV:f=3～5/min)用于治疗成人ARDS【7】.
3 ECMO的临床应用
3.1新生儿肺疾病 适应ECMO治疗的新生儿肺疾病包括胎粪吸入综合征,先天性
隔疝,肺部感染等,因最终都导致肺损伤,低氧血症甚至持续性肺动脉高压.1般
认为,新生儿氧合指数(OI)≥40时为ECMO启用标准(氧合指数=平均气道压力
吸入氧浓度×100÷动脉氧分压).ECMO的目标是维持机体正常气体交换,通常
VA方式应维持回路中静脉血氧饱和度高于75%,而VV方式时脉搏氧饱和度监测应
在85%以上.1旦转流稳定,肺内机械通气1般调整为低呼吸频率(5～10次/min),

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低气道压(<25cmH2O)和1定的PEEP(4～10cmH2O),FiO2在21～40%.因新生
儿很少有慢性肺疾病基础,应用ECMO支持后生存率相对最高.胎粪是1种无菌异
物,ECMO的过渡治疗为新生儿清除胎粪赢得时机,使治疗成功率大为提高.先天
性隔疝若在出生后6小时内表现出相应症状者绝大多数不能存活,ECMO替代治疗
可使此类患儿的死亡率降至50%以下.新生儿严重感染时,ECMO是1种挽救生命
的手段,但此时感染导致的生理功能紊乱增加了ECMO治疗的难度和维持时间【8】.
此外,对药物和常规呼吸支持治疗无效的持续性肺高压患儿, 采用ECMO治疗,
在保证充分氧供的同时,避免了常规机械通气对肺的进1步损伤,并可降低肺血管
阻力,为患儿重新建立正常体肺循环和存活创造了条件.
3.2急性呼吸衰竭,ARDS和急性肺损伤 用于急性呼吸功能衰竭的替代治疗是研
制ECMO的初衷.1般认为,误吸,创伤,严重肺部感染,脓毒血症等直接或间接
造成肺损伤,继而引起的呼吸衰竭和ARDS是ECMO的适应症,特别适用于小儿或
成人的急性肺损伤.但作为1种操作复杂,管理繁琐,费用昂贵的治疗手段,临床
上通常在常规呼吸支持和辅助治疗无效后才考虑使用ECMO.临床病例报道显示采
用传统呼吸支持治疗为主的综合治疗,呼吸衰竭患者的生存率约为18%～44%,但
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同期相同严重程度的呼衰患者经ECMO和保护性机械通气等治疗措施,生存率可达
66%【9】.因此,在传统方法治疗过程如病情继续进展或伴心血管功能不稳定的呼衰
患者,为保持良好的气体交换,避免通气过度和气道高压,ECMO也不失为1种临
时挽救生命的手段.目前对何时该启用ECMO尚无统1标准,成人ARDS的1个入
选指标是吸入纯氧2小时PaO2<50 mmHg.但上述指标的合理性和严谨性仍需进1
步评估和统1.由于ECMO只是暂时的替代措施,因此不适用于不可逆的心肺脑疾

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病和预后不良的患者.相对禁忌症则包括老年,免疫抑制,脑外伤,左心衰,肝素
诱导血小板减少症等.
3.3 心脏手术 由于VA-ECMO的血流灌注可达心输出量的75%,因此有人将
ECMO尝试用于CPB脱机困难的心脏手术病人.治疗期间必须保证正常肺通气以防
肺不张,并注意维持正常的血CO2和O2分压.至于在先天性心脏病新生儿心脏手术
前使用ECMO,尚存在争议【10】.
3.4 肺梗塞或气道梗阻 对急性肺梗塞和气道梗阻的患者,快速建立ECMO是1
种有效的抢救措施.
3.5 心肺移植手术 ECMO不仅可为晚期心肺功能衰竭而等待移植手术的患者争取
足够的时间,也可改善全身状况,对预后有利.ECMO还为顺利度过手术和术后恢
复期保驾护航.肺移植术后的再灌注水肿和呼吸衰竭是临床治疗的难点,因此有人
在肺移植术中建立ECMO代替CPB,并将ECMO支持时间延长到术后,这对危重
病人的管理和肺功能的恢复非常有利,尤其是肺动脉高压行单肺移植者【11】.在心脏
移植术后,心肌顿抑常导致顽固性的心功能衰竭,而ECMO支持则为心肌顿抑的恢
复创造条件.虽然主动脉内球囊反搏更常用于临床,但它只针对左心系统,不能对
严重心衰病人提供足够的循环支持,且在股动脉较细的小儿患者使用受限.在这些
情况下,ECMO能代替球囊反搏或两者联合治疗.
3.6 其他 ECMO在临床难于处理的代谢性酸中毒,心肌炎,顽固性休克,无心跳
供体的脏器保护等方面也能发挥其特殊的治疗价值.并发或并存急性肾功能衰竭,
肝功能衰竭时,需要血液透析治疗,可将血透机或其他支持装置连接在ECMO回路
上,用于支持多脏器功能【12】.
4 ECMO治疗的并发症
ECMO的并发症主要包括机械原因和生理原因两大类.前者如回路血栓堵塞或
脱落,氧合器功能不良,机械泵或加热器故障,置管和拔管相关并发症等.1旦发
生上述并发症,应迅速让机体从ECMO上脱离,并恢复治疗前的机械通气,同时处
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理相应的回路问题.
生理原因主要跟ECMO扰乱了凝血功能和动脉搏动灌注方式有关,主要包括以
下几方面.
1,中枢神经系统 ECMO无脉搏转流和右颈动脉的结扎改变了正常的血液循
环方式,有可能导致右脑损伤和听力损害,ECMO期间保持正常的头位以利于良好
的颅内血供对预防中枢神经系统并发症10分重要.为避免右颈内静脉血液淤滞,有
人建议经颈内静脉向脑端置管,充分引流颅内血液从而减轻脑淤血.此外,镇静剂
的应用可减少ECMO期间躁动和癫痫的发生.
2,血液系统 主要是出血倾向,颅内出血尤其是新生儿脑室出血发生率在14
%左右.在不足35周的新生儿应用ECMO,几乎100%发生脑室出血,因此ECMO
禁用于不足36周的新生儿.ECMO转流期间血小板易粘附于硅胶膜和管道表面,导
致血小板的持续破坏和消耗,因而ECMO对血液系统损害最大的是血小板.故ECMO
治疗期间1般需每天补充浓缩血小板.红细胞破坏和溶血也容易发生,因而成人有
时需补充浓缩红细胞.肝素化回路可减少血细胞的破坏,降低出血的发生率,但价
格较昂贵.
3,心血管系统 ECMO期间有时出现心搏出压和搏出量极度降低的现象,即
所谓的心脏晕厥现象【13】,1般持续时间较短暂,具体机理不明,但与死亡率有关.
此外,高血压也是ECMO期间1种危险的并发症,可增加颅内出血的危险,甚至诱
发心包填塞.栓塞也是常见并发症,气栓或者血栓可引起神经系统和外周组织梗塞
的相应症状.
4,其他 少尿在ECMO早期常见,另外还有感染,水电解质紊乱,酸碱平衡
失调等.
5 新型ECMO的研发与应用
5.1 AV-ECMO
1种新的ECMO方式,血液从动脉经过专门用于AV方式的低阻力体外膜肺【14】
回流到静脉,血流直接依靠动静脉之间的压力差推动,因而无需血泵装置.数学模 （科教作文网 zw.nseac.com整理）
型分析表明,10～15%心搏量经过气流量5L/min的AV-ECMO可满足CO2的清除,
而对O2交换意义较小.血流量主要取决于管道直径和平均动脉压.AV-ECMO临床
应用的可行性和安全性已得到证实【15,16】,它可使高碳酸血症患者的PaCO2明显下降.
AV方式的最大优点在于避免了与机械泵有关的并发症,减少了血液破坏和简化临床
管理;其缺点动脉置管并发症增多,心脏负荷增加.AV-ECMO适用于急性呼吸衰竭,
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高碳酸血症,需行保护性肺通气又要避免高CO2分压的ARDS合并脑损伤患者【17】.
其禁忌症包括心衰,休克和外周动脉阻塞性疾病.当然,对于这种新的AV-ECMO
方式,尚需更多的研究和临床实践,才能对其作出正确的评价.
5.2 小型膜肺及微型可植入型膜肺
整合血泵动力和氧合,甚至加热的小型微型人工肺正被开发研制【18】,这将大大
减少血液的破坏和提高效率,更有利于临床操作和应用.另1个简易化设计是能置
入腔静脉内的微型氧合器,但由于较低压力的静脉血经过氧合器时流速缓慢,氧合
效率很低,无法满足ARDS患者的氧合需求.于是人们设想研制1种将较小阻力氧
合器和微轴血泵相结合的血管内肺膜【19】.还有1种设想是通过右心房的压力作为泵
动力,利用可植入性氧合器获得长期气体交换辅助,这1设计思路已在动物(绵羊)
试验中获得成功【20】,正在投入临床试验.
6 小结
1. ECMO的临床应用给体外循环带来新的理念和定位,是心肺辅助循环的1种拓
展,众多实验和临床资料证实ECMO对改善机体氧合,排除多余CO2,维持血
流动力学的稳定,促进心肺功能的恢复10分有效.而正确掌握适应症和选择转流
方式,尽可能降低和减少相关并发症,才能更好地提高ECMO对危重病人治疗
的成功率.我们有理由相信,随着科技的不断进步和发展,ECMO(或ECLS) （科教作文网http://zw.nseAc.com）
1定会在临床危重病人的治疗中发挥越来越重要的作用.