體外膜肺氧合治療在成人急性呼吸衰竭中應(yīng)用

劉相德

美國(guó)內(nèi)布拉斯加大學(xué)醫(yī)學(xué)中心呼吸與重癥病科，美國(guó)內(nèi)布拉斯加州奧馬哈市 68198-5910

體外生命支持(extracorporeal life support，ECLS)是指應(yīng)用機(jī)器體外短暫替代心臟或肺功能的治療。ECLS與心臟手術(shù)過(guò)程中使用的體外循環(huán)機(jī)器不同。1953年，第一臺(tái)體外心肺機(jī)用于心臟手術(shù);而1972年，第一臺(tái)成功體外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenation，ECMO)機(jī)用于治療新生兒呼吸衰竭。臨床上，盡管廣義上講ECMO是ECLS的一部分(前者主要用于體外氧合作用)，ECLS與ECMO常常相提并論。自2009—2010年ECMO成功用于H1N1流感爆發(fā)引起的急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distresssyndrome，ARDS)以來(lái)，ECMO臨床應(yīng)用得到了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。但是，由于ECMO是一種復(fù)雜、高危險(xiǎn)性、昂貴的治療方法，目前尚僅限于具有一定經(jīng)驗(yàn)的專職醫(yī)師在具備一定條件和設(shè)施的醫(yī)療中心運(yùn)用。盡管ECMO主要用于成人急性呼吸衰竭(acute respiratory failure，ARF)，但尚缺乏規(guī)范的臨床應(yīng)用指南。本文將根據(jù)世界各國(guó)ECMO經(jīng)驗(yàn)和回顧性病例總結(jié)報(bào)道［1］，就目前ECMO的應(yīng)用適應(yīng)證和并發(fā)癥等作一介紹。

1 循環(huán)建立方式

ECMO主要有兩種體外循環(huán)建立方式:靜脈與動(dòng)脈(venoarterial，VA)和靜脈與靜脈(venovenous，VV)。其他幾種連接方式，都是從這兩種演變而來(lái)。

VA-ECMO:通過(guò)股靜脈或頸內(nèi)靜脈插管，或者開胸狀態(tài)下直接從右心房，將血液引出;經(jīng)過(guò)體外膜肺氧合與去除CO2后，再泵回股動(dòng)脈或鎖骨下動(dòng)脈(閉胸時(shí))或直接進(jìn)入主動(dòng)脈(開胸時(shí))。

VV-ECMO:通過(guò)股靜脈或右側(cè)頸內(nèi)靜脈插管，從腔靜脈引出血液;經(jīng)過(guò)體外膜肺氧合后再通過(guò)股靜脈或右側(cè)頸內(nèi)靜脈回輸?shù)角混o脈。這種連接可以部分或完全替代肺的功能。

體外二氧化碳清除(extracorporeal carbon dioxide removal，ECCO2R):這是以清除CO2為主要目的而氧合為次要目的的治療?？梢宰鯲V或AV連接，而且插管的部位因人而異。ECCO2R將來(lái)一旦被證實(shí)有效，可常規(guī)用于ICU，如同血液透析用于腎衰竭。

2 低氧性呼吸衰竭、ARDS以及H1N1治療經(jīng)驗(yàn)

早期ECMO用于嚴(yán)重的呼吸衰竭或ECCO2R治療嚴(yán)重ARDS的結(jié)果表明，ECLS對(duì)于ARF的治療與傳統(tǒng)的機(jī)械通氣治療比較，無(wú)任何益處。但是，近年來(lái)，隨著體外循環(huán)建立方法以及氧合機(jī)制作方法等方面的明顯改進(jìn)，重新對(duì)ECMO的應(yīng)用引起了關(guān)注［2-5］。20世紀(jì)90年代以后，英、美、法、德等國(guó)的數(shù)家醫(yī)療機(jī)構(gòu)報(bào)道，應(yīng)用ECMO治療嚴(yán)重呼吸衰竭患者存活率達(dá) 52% ～75%［6-10］。尤其是H1N1流行期間，很多病毒性肺炎和ARDS的年輕患者使用了ECMO治療ARF，取得了理想的效果，從而促進(jìn)了ECMO在ARF中的進(jìn)一步推廣和應(yīng)用［11-15］。澳大利亞和新西蘭報(bào)道，68例懷疑或確診H1N1引起的ARDS患者應(yīng)用ECMO治療的結(jié)果，存活率達(dá)79%［16］。英國(guó)的臨床研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，接受ECMO治療的H1N1患者的死亡率降低了一半［17］。然而，法國(guó)和美國(guó)的臨床研究結(jié)果表明，ECMO對(duì)重癥呼吸衰竭救治成功率與未用ECMO組比較，無(wú)明顯差異［18-19］。因此，ECMO在 ARF中的應(yīng)用效果，尚需大樣本臨床隨機(jī)對(duì)照研究來(lái)證實(shí)。在法國(guó)目前正在進(jìn)行這一臨床實(shí)驗(yàn)，稱為“ECMO治療嚴(yán)重的ARF實(shí)驗(yàn)”(extracorporeal membrane oxygenation for severe acute respiratory failure，EOLIA)，注冊(cè)號(hào)NCT01470703(http://clinicaltrials.gov)。

3 ECMO用于ARF

ECMO益處是可以減輕或避免由呼氣末正壓通氣引起的肺損傷，因而是治療ARDS所致ARF的有效的體外生命支持療法。

ECMO可用于低氧性呼吸衰竭、高碳酸性呼吸衰竭、大面積氣漏綜合征(massive air-leak syndromes)以及等待做肺移植術(shù)的患者。體外生命支持組織(extracorporeal life support organization，ELSO)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，到2014年1月為止，呼吸衰竭是應(yīng)用ECMO的最常見指征，共5 000例，其次是心臟病，共4 000例(見 http://elsonet.org)。

ECMO可用于由如下肺部疾病引起的ARF或肺功能不全的疾病:嚴(yán)重的ARDS或持續(xù)性哮喘，肺移植前等待供體過(guò)程中(bridge to lung transplantation)，肺移植后初期移植肺功能不全期(post-lung transplantation primary graft dysfunction)，廣泛的肺泡內(nèi)出血，肺動(dòng)脈高壓危癥，肺栓塞，嚴(yán)重的支氣管胸膜漏，以及其他原因造成的ARF。

4 ECMO在肺移植患者等待供體器官期間應(yīng)用

由于肺移植前應(yīng)用機(jī)械通氣的患者存活率低，ECLS在肺移植前的應(yīng)用越發(fā)受到重視［20-22］。自1987—2008年“器官分享聯(lián)合網(wǎng)”(United Network for Organ Sharing Registry)數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明，肺移植前需要用ECMO的患者(n=51)，其再次肺移植(re-transplantation)發(fā)生率高于術(shù)前不需要做ECMO的患者［23］。肺移植術(shù)前用過(guò)ECMO的患者的1年生存率是 62% ～75%［24-25］。近年來(lái)報(bào)道，“清醒ECMO”(awake ECMO)用于等待肺移植的患者效果較好，因?yàn)楸苊饬藲夤懿骞芗捌洳涣挤磻?yīng)［26-30］。Fuehner等［27］通過(guò)病例回顧性研究發(fā)現(xiàn)，肺移植前接受“清醒ECMO”的患者術(shù)后6個(gè)月存活率高于術(shù)前接受過(guò)損傷性通氣(invasive ventilation)治療的患者(80%：50%，P=0.02)。

肺移植前需要何種ECLS取決于患者的原發(fā)病種。如果患者是嚴(yán)重的右心衰和(或)血液循環(huán)障礙，需要做VA-ECMO;如果是阻塞性或限制性呼吸功能障礙，則需要用VV-ECMO或ECCO2R。

此外，VV-ECMO和VA-ECMO還可用于肺移植后“初期移植器官功能異常(primary graft dysfunction，PGD)的患者。PGD是指肺移植后早期發(fā)生的急性肺損傷和ARF。肺移植后如果氧合指數(shù)［(氣道內(nèi)平均壓×FiO2/PaO2)≥30］即預(yù)示并發(fā)嚴(yán)重的PGD，并需要用ECMO［31-33］。研究發(fā)現(xiàn)，以氧合指數(shù)為指標(biāo)，如果早期應(yīng)用ECMO，與晚期用相比，可明顯提高患者存活率(80% ：15% ，P=0.02)［31］。

5 其他急重癥治療

據(jù)報(bào)道，52例膿毒血癥性休克(septic shock)患者用VA-ECMO治療存活率僅為15%［34］;而在14例頑固性膿毒血癥性休克伴有急性左心功能不全者應(yīng)用 VA-ECMO后，其存活率達(dá) 71%［35］。因此，ECMO在膿毒血癥患者應(yīng)用尚有分歧。對(duì)于創(chuàng)傷患者，ECLS要慎重使用，因?yàn)榇祟惢颊邞?yīng)用ECLS后容易發(fā)生抗凝血與消耗性凝血異常。

6 相對(duì)禁忌證和并發(fā)癥

ECLS沒有絕對(duì)的禁忌證，具體要因人而異?；加心X出血或其他抗凝血治療禁忌證的患者應(yīng)考慮是高危險(xiǎn)的患者。ECLS可能并發(fā)各種并發(fā)癥，包括出血(41%)、血栓、感染(31%)、肢體遠(yuǎn)端缺血(17%)、神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥(13%)、中風(fēng)(6%)以及下肢截肢(5%)等［36-37］。

除了與患者原發(fā)病有關(guān)的并發(fā)癥外，膜肺氧合機(jī)器本身工作異常也可引起治療失敗。過(guò)去20年的觀察發(fā)現(xiàn)，循環(huán)管道破裂(2%)和凝血塊堵塞(20%)等是常見原因［38］。來(lái)自法國(guó)的另一報(bào)道，頑固性心源性休克患者接受VA-ECMO治療后，患者的身體和社會(huì)交際能力較對(duì)照組差，但是比ARDS或其他慢性病患者的生活質(zhì)量好［37］。接受ECMO治療后隨訪0.5～12年結(jié)果發(fā)現(xiàn)，52%患有神經(jīng)認(rèn)知功能異常(neurocognitive function)以及神經(jīng)放射影像方面的異常(neuroradiologic abnormalities)，尤其是應(yīng)用VA-ECMO治療過(guò)的患者，其發(fā)病率高達(dá)75%［39］。在87例因心臟病接受ECLS的患者中，50%的患者并發(fā)神經(jīng)系統(tǒng)損傷，并且尸檢發(fā)現(xiàn)10例中9例有顱內(nèi)局部出血或低氧性缺血性損傷(hypoxic ischemic injury)［40-41］。

7 遠(yuǎn)期療效

關(guān)于ECLS遠(yuǎn)期存活率尚無(wú)完整的研究報(bào)道。有報(bào)道表明，嚴(yán)重ARDS患者用ECMO治療后6個(gè)月生存率約60%，盡管ECMO治療后患者體力和情緒狀態(tài)稍差于對(duì)照組［42］。

8 小結(jié)

以傳統(tǒng)的機(jī)械通氣治療效果不佳的重癥患者應(yīng)用ECLS治療的情況逐漸增多。膜肺氧合機(jī)器生產(chǎn)技術(shù)的改進(jìn)和2009—2010年H1N1引起的ARF患者應(yīng)用ECMO治療的成功經(jīng)驗(yàn)推動(dòng)了ECMO在ARF中的應(yīng)用和臨床研究。但是，ECMO在臨床應(yīng)用尚有許多丞待解決的問題，比如患者選擇、建立何種體外循環(huán)連接方式、遠(yuǎn)期療效、專職醫(yī)護(hù)人員培訓(xùn)以及昂貴的機(jī)器和服務(wù)收費(fèi)等。

［1］Combes A，Brodie D，Bartlett R，et al.Position paper for the organization of extracorporeal membrane oxygenation programs for acute respiratory failure in adult patients［J］.Am J Respir Crit Care Med，2014，190(5):488-496.

［2］Batchinsky AI，Jordan BS，Regn D，et al.Respiratory dialysis:reduction in dependence on mechanical ventilation by venovenous extracorporeal CO2removal［J］.Crit Care Med，2011，39(6):1382-1387.

［3］Lafc G，Budak AB，Yener AU，et al.Use of extracorporeal membrane oxygenation in adults［J］.Heart Lung Circ，2014，23(1):10-23.

［4］Massetti M，Gaudino M，Scapigliati A，et al.Extracorporeal membrane oxygenation for resuscitation and cardiac arrest management［J］.Heart Fail Clin，2014，10(1):S85-S93.

［5］Biscotti M，Vail E，Cook KE，et al.Extracorporeal membrane oxygenation with subclavian artery cannulation in awake patients with pulmonary hypertension［J］.ASAIO J，2014，60(6):748-750.

［6］Lewandowski K，Rossaint R，Pappert D，et al.High survival rate in 122 ARDS patients managed according to a clinical algorithm including extracorporeal membrane oxygenation［J］.Intensive Care Med，1997，23(8):819-835.

［7］Peek GJ，F(xiàn)irmin RK.Extracorporeal membrane oxygenation for cardiac support［J］.Coron Artery Dis，1997，8:371-388.

［8］Hemmila MR，Rowe SA，Boules TN，et al.Extracorporeal life support for severe acute respiratory distress syndrome in adults［J］.Ann Surg，2004，240(4):595-607;discussion 605-607.

［9］Ullrich R，Lorber C，Roder G，et al.Controlled airway pressure therapy，nitric oxide inhalation，prone position，and extracorporeal membrane oxygenation(ECMO)as components of an integrated approach to ARDS［J］.Anesthesiology，1999，91:1577-1586.

［10］Rich PB，Awad SS，Kolla S，et al.An approach to the treatment of severe adult respiratory failure［J］.J Crit Care，1998，13(1):26-36.

［11］Patroniti N，Zangrillo A，Pappalardo F，et al.The Italian ECMO network experience during the 2009 influenza A(H1N1)pandemic:preparation for severe respiratory emergency outbreaks［J］.Intensive Care Med，2011，37(9):1447-1457.

［12］Armstrong GL，Brammer L，F(xiàn)inelli L.Timely assessment of the severity of the 2009 H1N1 influenza pandemic［J］.Clin Infect Dis，2011，52(S1):S83-S89.

［13］Dawood FS，Iuliano AD，Reed C，et al.Estimated global mortality associated with the first 12 months of 2009 pandemic influenza A H1N1 virus circulation:a modelling study［J］.Lancet Infect Dis，2012，12(9):687-695.

［14］Grasso S，Terragni P，Birocco A，et al.ECMO criteria for influenza A(H1N1)-associated ARDS:role of transpulmonary pressure［J］.Intensive Care Med，2012，38(3):395-403.

［15］Haeck JD，Dongelmans DA，Schultz MJ.ECMO centers and mor-tality from influenza A(H1N1)［J］.JAMA，2012，307:454;author reply 454-455.

［16］Australiaand New Zealand Extracorporeal Membrane Oxygenation Influenza Investigators;Davies A，Jones D，et al.Extracorporeal Membrane Oxygenation for 2009 Influenza A(H1N1)acute respiratory distress syndrome［J］.JAMA，2009，302(17):1888-1895.

［17］Noah MA，Peek GJ，F(xiàn)inney SJ，et al.Referral to an extracorporeal membrane oxygenation center and mortality among patients with severe 2009 influenza A(H1N1)［J］.JAMA，2011，306(15):1659-1668.

［18］Pham T，Combes A，Roze H，et al.Extracorporeal membrane oxygenation for pandemic influenza A(H1N1)-induced acute respiratory distress syndrome:a cohort study and propensity-matched analysis［J］.Am J Respir Crit Care Med，2013，187(3):276-285.

［19］Cooper DJ，Hodgson CL.Extracorporeal membrane oxygenation rescue for H1N1 acute respiratory distress syndrome:equipoise regained［J］.Am J Respir Crit Care Med，2013，187(3):224-226.

［20］Yusen RD，Christie JD，Edwards LB，et al.The registry of the internationalsociety for heart and lung transplantation:thirtieth adult lung and heart-lung transplant report-2013;focus theme:age［J］.J Heart Lung Transplant，2013，32(10):965-978.

［21］Lang G，Taghavi S，Aigner C，et al.Primary lung transplantation after bridge with extracorporeal membrane oxygenation:a plea for a shift in our paradigms for indications［J］.Transplantation，2012，93:729-736.

［22］Hammainen P，Schersten H，Lemstrom K，et al.Usefulness of extracorporeal membrane oxygenation as a bridge to lung transplantation:a descriptive study［J］.J Heart Lung Transplant，2011，30(1):103-107.

［23］Mason DP，Thuita L，Nowicki ER，et al.Should lung transplantation be performed for patients on mechanical respiratory support?The US experience［J］.J Thorac Cardiovasc Surg，2010，139(3):765-773.

［24］Crotti S，Iotti GA，Lissoni A，et al.Organ allocation waiting time during extracorporeal bridge to lung transplant affects outcomes［J］.Chest，2013，144(3):1018-1025.

［25］Dellgren G，Riise GC，Sward K，et al.Extracorporeal membrane oxygenation as a bridge to lung transplantation:a long-term study［J］.Eur J Cardiothorac Surg，2014.

［26］Nosotti M，Rosso L，Tosi D，et al.Extracorporeal membrane oxygenation with spontaneous breathing as a bridge to lung transplantation［J］.Interact Cardiovasc Thorac Surg，2013，16(1):55-59.

［27］Fuehner T，Kuehn C，Hadem J，et al.Extracorporeal membrane oxygenation in awake patients as bridge to lung transplantation［J］.Am J Respir Crit Care Med，2012，185(7):763-768.

［28］Olsson KM，Simon A，Strueber M，et al.Extracorporeal membrane oxygenation in nonintubated patients as bridge to lung transplantation［J］.Am J Transplant，2010，10(9):2173-2178.

［29］Garcia JP，Kon ZN，Evans C，et al.Ambulatory veno-venous extracorporeal membrane oxygenation:innovation and pitfalls［J］.J Thorac Cardiovasc Surg，2011，142(4):755-761.

［30］Schmidt F，Sasse M，Boehne M，et al.Concept of“awake venovenous extracorporeal membrane oxygenation”in pediatric patients awaiting lung transplantation［J］.Pediatr Transplant，2013，17(3):224-230.

［31］Fiser SM，Kron IL，McLendon LS，et al.Early intervention after severe oxygenation index elevation improves survival following lung transplantation［J］.J Heart Lung Transplant，2001，20:631-636.

［32］Bayrakci B，Josephson C，F(xiàn)ackler J.Oxygenation index for extracorporeal membrane oxygenation:is there predictive significance［J］.J Artif Organs，2007，10(1):6-9.

［33］Trachsel D，Nakagawa S，Bohn D，et al.Oxygenation index predicts outcome in children with acute hypoxemic respiratory failure［J］.Am J Respir Crit Care Med，2005，172(2):206-211.

［34］Huang CT，Tsai YJ，Tsai PR，et al.Extracorporeal membrane oxygenation resuscitation in adult patients with refractory septic shock［J］.J Thorac Cardiovasc Surg，2013，146(5):1041-1046.

［35］Brechot N，Luyt CE，Schmidt M，et al.Venoarterial extracorporeal membrane oxygenation support for refractory cardiovascular dysfunction during severe bacterial septic shock［J］.Crit Care Med，2013，41(7):1616-1626.

［36］Cheng R，Hachamovitch R，Kittleson M，et al.Complications of extracorporeal membrane oxygenation for treatment of cardiogenic shock and cardiac arrest:a meta-analysis of 1866 adult patients［J］.Ann Thorac Surg，2014，97(2):610-616.

［37］Combes A，Leprince P，Luyt CE，et al.Outcomes and long-term quality-of-life of patients supported by extracorporeal membrane oxygenation for refractory cardiogenic shock［J］.Crit Care Med，2008，36(5):1404-1411.

［38］Brogan TV，Thiagarajan RR，Rycus PT，et al.Extracorporeal membrane oxygenation in adults with severe respiratory failure:a multi-center database［J］.Intensive Care Med，2009，35(12):2105-2114.

［39］Risnes I，Wagner K，Nome T，et al.Cerebral outcome in adult patients treated with extracorporeal membrane oxygenation［J］.Ann Thorac Surg，2006，81(4):1401-1406.

［40］Mateen FJ，Muralidharan R，Shinohara RT，et al.Neurological injury in adults treated with extracorporeal membrane oxygenation［J］.Arch Neurol，2011，68(12):1543-1549.

［41］Muralidharan R，Mateen FJ，Shinohara RT，et al.The challenges with brain death determination in adult patients on extracorporeal membrane oxygenation［J］.Neurocrit Care，2011，14(3):423-426.

［42］Schmidt M，Zogheib E，Roze H，et al.The PRESERVE mortality risk score and analysis of long-term outcomes after extracorporeal membrane oxygenation for severe acute respiratory distress syndrome［J］.Intensive Care Med，2013，39(10):1704-1713.