體外膜肺氧合在普胸外科手術(shù)中的應(yīng)用

苗勁柏 李輝

體外膜肺氧合在普胸外科手術(shù)中的應(yīng)用

苗勁柏 李輝

體外膜肺氧合（ECMO）作為一種有效的心肺支持治療手段，源于心臟體外循環(huán)和灌注、發(fā)展于急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）的救治，目前在普胸外科手術(shù)中的應(yīng)用前景樂觀。原因在于ECMO技術(shù)進步使其可以在盡可能減少損傷的前提下，最大限度地提供必要的心肺聯(lián)合支持，為胸部復(fù)雜手術(shù)創(chuàng)造條件、贏得時間。近年來，一些醫(yī)療中心對ECMO進行了有益的嘗試并取得了可喜的成績。該文就ECMO在普胸外科手術(shù)中的研究進展和臨床應(yīng)用進行了回顧和展望。

體外膜肺氧合； 普胸外科； 手術(shù)； 心肺支持

體外膜肺氧合（extracorporeal membrane oxygenation，ECMO）作為一種重要的心肺功能輔助技術(shù)，目前已被普遍應(yīng)用于臨床治療中。

ECMO源于心臟手術(shù)中體外氧合和心肺轉(zhuǎn)流術(shù)（cardiopulmonary bypass，CPB）的拓展，其概念的提出是在20世紀(jì)60年代末［1，2］基于對急性呼吸窘迫綜合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）的救治。然而，由于當(dāng)時受到技術(shù)限制和對心肺病理生理認(rèn)識的局限，早期ECMO的療效并不理想，有臨床研究顯示其治療ARDS的病死率仍在90%左右。這些結(jié)果使ECMO的研究沉寂到1979年，直到Gattinoni等把體外清除CO2和低頻正壓通氣結(jié)合起來應(yīng)用于患者，使之療效從10%提高到50%，才重新燃起了人們用ECMO治療ARDS的希望。此后，ECMO在世界范圍內(nèi)廣泛發(fā)展起來，各國相繼建立了多個ECMO支持中心。而Mortenson和Bindslev等里程碑式的研究結(jié)果使得ECMO技術(shù)得到了更快的發(fā)展［3］。2009年，Peek等［4］對180例ARDS患者應(yīng)用ECMO和傳統(tǒng)治療方法的隨機對照研究結(jié)果顯示，治療組生存率為63%（57／90），而單純傳統(tǒng)治療組為47%（41／87）（95%CI：0.05～0.97，P＝0.03），盡管對該研究的方法設(shè)計存在爭議，但其結(jié)果進一步確認(rèn)了ECMO在肺疾病治療中的臨床應(yīng)用價值［3，5］。

隨著對ECMO理解和認(rèn)識的不斷加深，而ECMO應(yīng)用范圍已經(jīng)不單單局限于ARDS。目前認(rèn)為凡是需要心肺功能支持都是ECMO的適應(yīng)證。由于ECMO可以提供靜脈－靜脈（V－V ECMO）和靜脈－動脈（V－A ECMO）兩種轉(zhuǎn)流形式，因此根據(jù)這兩種轉(zhuǎn)流方式的特點，前者適用于單純呼吸支持，后者適用于心肺聯(lián)合支持。雖然目前ECMO還存在一系列問題，例如血栓形成和溶血破壞等嚴(yán)重并發(fā)癥限制了其長期使用，但是短期使用ECMO心肺輔助的安全性和有效性使其在普胸手術(shù)中日益得到廣大醫(yī)務(wù)界的重視。

一、ECMO在普胸外科肺部手術(shù)中的應(yīng)用

ECMO技術(shù)雖然日趨成熟，但在普胸外科肺部手術(shù)中的應(yīng)用目前尚處于起步階段，有限的研究局限于術(shù)中肺功能的維持，其價值和意義還有待于深入研究。Kondo等［6］早在1999年就將ECMO應(yīng)用于肺部手術(shù)中，作者報道了2例左全肺袖狀切除，手術(shù)中沒有使用通常所采用的術(shù)中氣管插管置換，而是在進行氣管吻合時，通過預(yù)置ECMO（V－A）轉(zhuǎn)流進行支持。術(shù)后盡管出現(xiàn)了短時間的肺水腫，但整體恢復(fù)良好。近年Lee等［7］報道了1例右肺上葉袖狀切除隆突成型的病例，術(shù)中應(yīng)用ECMO（V－A）轉(zhuǎn)流輔助，患者術(shù)中過程和術(shù)后恢復(fù)均很順利。盡管上述研究僅做了個案報道和分析，但是總體看來在肺部復(fù)雜手術(shù)中，通過ECMO進行呼吸和循環(huán)的輔助均獲得了成功，術(shù)后沒有出現(xiàn)嚴(yán)重并發(fā)癥。以上結(jié)論提示這一方法安全有效，最大的優(yōu)勢在于進行氣管吻合時可以保證視野開闊、吻合從容。對于支氣管阻塞在無法插管時ECMO可以通過V－V轉(zhuǎn)流為手術(shù)贏得時間［8］。同時ECMO的作用并不僅限于呼吸功能的支持，也可以進行循環(huán)輔助。特別是在這一類復(fù)雜手術(shù)中通常進行單側(cè)肺氣管和血管的操作，需要依靠另一側(cè)健肺來維持機體的循環(huán)和呼吸平衡。盡管呼吸方面可以通過術(shù)中重置氣管插管或高頻通氣的方法進行，但是對于循環(huán)卻沒有進行必要的輔助，容易引起術(shù)后肺部水腫甚至心衰、心律失常等并發(fā)癥。而ECMO通過V－A轉(zhuǎn)流不僅提供了必要的氧合維持，也在循環(huán)方面給予了一定的輔助，對手術(shù)的順利進行和術(shù)后的良好恢復(fù)非常有利。Rinieri等［9］對17個研究中心36例普胸手術(shù)（包括氣管成型術(shù)和肺葉切除術(shù)等）中應(yīng)用ECMO的病例進行了回顧性研究，結(jié)論支持上述觀點。短時間ECMO對于血管的損傷非常小，但對于凝血、肝腎功能等方面的影響依然是不容忽視的問題。雖然通過應(yīng)用小劑量肝素可以對這一方面進行較好地控制，但是這需要有經(jīng)驗的相關(guān)醫(yī)師。ECMO本身操作的復(fù)雜性、損傷性和對其并發(fā)癥的顧慮可能是限制其在肺部手術(shù)中應(yīng)用發(fā)展的重要原因，但是它對呼吸和循環(huán)的雙重支持卻保證了術(shù)中精細(xì)操作和縮短了手術(shù)時間，進而減少了手術(shù)的損傷。因此，如何更好地?fù)P長避短、尋求合理的應(yīng)用策略，還需要進一步的深入研究和探討。

二、ECMO在肺移植中的應(yīng)用

早期ECMO在肺移植應(yīng)用中的效果并不理想，特別是與之相關(guān)的氣管吻合口瘺發(fā)生率高［10］，而這是肺移植初期最嚴(yán)重的并發(fā)癥；同時對于ARDS治療的臨床研究亦得出陰性結(jié)果［11］，因此曾備受爭議。但是近年來隨著肺移植技術(shù)的進步、免疫抑制藥物的發(fā)展和圍術(shù)期管理經(jīng)驗的積累，以及諸多研究［12］均顯示ECMO在治療呼吸功能衰竭方面獲得了巨大的進步，顯著提高了患者的預(yù)后。這使得人們重新認(rèn)識了ECMO在肺移植中的應(yīng)用價值。一項對2005年至2011年9 000余例肺移植患者的研究［13］結(jié)果顯示，其中約有1%的患者需要應(yīng)用ECMO來過渡到肺移植手術(shù)。同時越來越多的研究中心結(jié)果［14－15］也證實了ECMO的有效性和可靠性，這使得應(yīng)用數(shù)量在逐年增高，2013年需要ECMO輔助的肺移植比例達到了4%～5%。

1.肺移植術(shù)前應(yīng)用ECMO：肺移植患者術(shù)前病情變化的不確定性、肺移植手術(shù)的有效性以及供體的短缺等情況決定了ECMO作為手術(shù)前橋梁存在的必要。1972年Hill等［16］報道了第一例ECMO救治急性心肺功能損傷患者，1975年ECMO作為肺移植橋梁被正式提出［9］，但是隨后的研究［17］結(jié)果顯示效果不佳。有研究［18］顯示氣管插管和ECMO的協(xié)同作用影響了氣管吻合口的愈合，基于此，許多研究中心認(rèn)為術(shù)前進行ECMO是肺移植的相對禁忌證。近年來這一論點正受到審慎的質(zhì)疑。特別是2000年后ECMO采用新技術(shù)降低了對紅細(xì)胞和血小板的損傷、減少了肝素使用劑量，這使得ECMO救治ARDS成功率超過50%［19］。到目前為止，已有多個研究［20－22］報道了ECMO后進行肺移植的成功病例。Jackson等［23］認(rèn)為術(shù)前相對安全的時間在4～6周，該中心對3例術(shù)前應(yīng)用ECMO 10～15d的患者進行肺移植后均獲得成功。盡管目前對于肺移植術(shù)前應(yīng)用ECMO尚無法得出結(jié)論性意見，因為這必須充分考慮圍手術(shù)期和遠期生存情況，但是晚近的一些研究顯示前途光明。Hoopes等［24］比較分析了使用ECMO過渡和非使用ECMO的患者資料，后者肺移植分配系統(tǒng)（lung allocation system，LAS）分值大于50以減少研究偏倚。結(jié)果顯示前者1、3和5年的生存率分別為93%、80%和66%。Toyoda等［25］的結(jié)果略低，ECMO組1年和2年的生存率分別為83%和74%，與非ECMO組無統(tǒng)計學(xué)差異?；仡櫧晟鲜鲅芯拷Y(jié)果的改善不僅得益于ECMO技術(shù)的進步，也與人們認(rèn)識的更為深入密切相關(guān)。2005年后新的LAS系統(tǒng)更加科學(xué)合理，已經(jīng)把應(yīng)用ECMO的終末期肺疾病患者列為優(yōu)先處理人群［26］。對于終末期肺疾病患者需要采用ECMO挽救生命常常是難以避免的，這部分患者接受肺移植和為了肺移植而進行短期的ECMO支持實際上是兩種不同的概念，也就是說使用ECMO是為了肺移植還是為了康復(fù)是一個值得考慮的問題。因此，目前認(rèn)為肺移植術(shù)前使用ECMO的目的主要包括以下兩個方面。一方面是救治在等候肺移植期間出現(xiàn)肺功能惡化的患者，在一定時間內(nèi)使患者心肺功能得到充分地治療和恢復(fù)；如果不能脫離ECMO，那么應(yīng)該優(yōu)先進行肺移植。另一方面是為了使無法脫離呼吸機的患者在應(yīng)用ECMO后可以脫離鎮(zhèn)靜狀態(tài)，進行必要的康復(fù)鍛煉為隨后的肺移植做好充分的準(zhǔn)備，這已經(jīng)得到了進一步的證實［27］?？梢灶A(yù)計將來ECMO作為肺移植的橋梁將發(fā)揮更為重要的作用，現(xiàn)階段不僅需要進一步探討預(yù)后，更要在如何科學(xué)合理地應(yīng)用ECMO、減少相關(guān)并發(fā)癥、延長術(shù)前ECMO時間等方面深入研究。

2.肺移植術(shù)中應(yīng)用ECMO：ECMO在肺移植手術(shù)中的應(yīng)用具有顯著優(yōu)勢。肺移植手術(shù)過程中出現(xiàn)呼吸或血流動力學(xué)異常并不少見，這時需要進行心肺輔助，標(biāo)準(zhǔn)方法是CPB。CPB可以保證術(shù)中患者情況穩(wěn)定，使手術(shù)順利進行。但是其操作復(fù)雜，需要完全肝素化，出血風(fēng)險大，術(shù)后出現(xiàn)原發(fā)性移植物失功（primary graft dysfunction，PGD）及繼發(fā)全身性炎癥反應(yīng)比例高。因此，這一方法常常是胸外科醫(yī)師無奈的選擇，為了避免這些高風(fēng)險，有些中心和專家會在術(shù)中反復(fù)評估，盡可能不采用。而ECMO作為CPB的一種替代手段，相比較具有損傷小、風(fēng)險小、操作相對簡單等特點，為肺移植患者術(shù)中的安全提供了良好的保證，逐步得到廣大移植中心的認(rèn)可［28－29］。Ius等［30］對術(shù)中CPB組和ECMO組進行了比較研究，結(jié)果顯示前者在術(shù)中輸血量、血小板損傷、住院死亡率等方面明顯劣于后者，而且其中更高比例的患者在術(shù)后需要放置ECMO（26%vs 4%）。術(shù)后CPB組3、9、12個月的生存率分別為70%、56%和56%，ECMO組分別為87%、81%和81%（P＝0.004）。因此，結(jié)論認(rèn)為盡管缺乏長期隨訪病例資料，但是不論在術(shù)中、術(shù)后早期，ECMO均比CPB更具有優(yōu)勢。即便不需要CPB的肺移植患者，ECMO也可提供操作上的便利和更好的血流動力學(xué)穩(wěn)定性。特別是在序貫式雙肺移植過程中，可明顯減輕第一側(cè)移植肺的損傷，并維持血流動力學(xué)穩(wěn)定。通過調(diào)整流量，可以減小移植肺的缺血－再灌注損傷［31］。盡管肺移植術(shù)中應(yīng)用ECMO具有優(yōu)勢，但是也不應(yīng)忽略它導(dǎo)致嚴(yán)重并發(fā)癥的危險，這需要在圍術(shù)期進行審慎地評估。胸外科、麻醉科、體外循環(huán)科、呼吸科、心內(nèi)科等肺移植團隊在考慮手術(shù)成功與風(fēng)險的同時也必須兼顧倫理問題［32］。而在如何更好地穩(wěn)定術(shù)中情況、減少術(shù)后PGD和出血風(fēng)險，以及何時是最佳撤除時間、減少術(shù)后重新上機方面還值得深入研究。

3.肺移植術(shù)后應(yīng)用ECMO：ECMO是肺移植術(shù)后的重要補救措施。PGD是肺移植術(shù)后72h內(nèi)出現(xiàn)的較為嚴(yán)重的肺部并發(fā)癥，顯著影響術(shù)后生存。雖然對于3級以上的PGD目前尚無有效的治療辦法，但是仍有患者在ECMO中獲益，其一方面可以緩解肺部損傷，另一方面也為再次肺移植贏得時間。因此，PGD的防治始終是肺移植術(shù)后應(yīng)用ECMO的主要適應(yīng)證［33］。目前主要熱點之一是探討術(shù)后放置ECMO的最佳時間。Marasco等［34］認(rèn)為宜在術(shù)后48h內(nèi)，否則預(yù)后不良。Hartwig等［33］研究了該中心498例肺移植中28例術(shù)后使用ECMO的患者資料，其中27例得以順利撤機。雖然術(shù)后遠期肺功能顯著低于非ECMO者，但是30d、1年和3年的生存率分別為82%、64%和49%，并且88%的患者3年內(nèi)沒有發(fā)生嚴(yán)重的BOS，明顯好于以往報道。認(rèn)為基于安全性的提高和醫(yī)師經(jīng)驗的積累，在移植術(shù)后可以早期應(yīng)用ECMO，目的是盡可能避免或減少為了防治PGD而使用高氣道壓力、高氧濃度機械通氣造成的損傷?？赡艿倪m宜時機是機械通氣吸氣峰壓達到35cmH2O（1cmH2O＝0.098kPa）或者吸入氧濃度超過60%。對于撤除ECMO的時間，大多數(shù)研究者［35］認(rèn)為在2～8d。盡管有研究報道［36］應(yīng)用ECMO 3周后成功進行了再次肺移植，但是普遍接受的觀點是隨著使用時間的延長，病死率明顯增加。具體采用哪種ECMO模式，應(yīng)該結(jié)合患者的具體情況。有研究［37］認(rèn)為V－V模式優(yōu)于V－A模式，前者并發(fā)癥少、生存率高。但是對于循環(huán)的維持，后者可能更為有利?？紤]到并發(fā)癥，并非所有肺移植術(shù)后患者均應(yīng)采用ECMO，即便是有利于PGD的控制。應(yīng)該強調(diào)目前尚沒有統(tǒng)一的治療模式，個體化治療是需要遵循的原則。在此基礎(chǔ)上對上述問題進行前瞻性對照研究將會使肺移植患者獲得更大的益處［38］。

三、展望

回顧ECMO在普胸領(lǐng)域近40年的發(fā)展歷程，不論是肺移植手術(shù)還是氣管、肺等手術(shù)，作為一種心肺輔助手段ECMO已經(jīng)得到越來越多的應(yīng)用，涉及整個圍術(shù)期的治療和預(yù)防。雖然仍然有許多問題需要深入研究，但是可以預(yù)見隨著技術(shù)的發(fā)展ECMO對機體的損傷將會越來越小，由此將會推動胸外科上升到一個新的平臺，給患者帶來更多的益處。然而在選擇ECMO過程中，應(yīng)保持審慎的科學(xué)態(tài)度，不僅需要考慮它的有效性，更應(yīng)該重視它的安全性，以使ECMO技術(shù)在胸外科發(fā)揮更大的作用。

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Application of extracorporeal membrane oxygenation in general thoracic surgery

Miao Jinbai，Li Hui.
Department of Thoracic Surgery，Beijing Chaoyang Hospital，Capital Medical University，Beijing 100020，China

Li Hui，Email：huilee＠vip.sina.com

As an effective cardiopulmonary support treatment，extracorporeal membrane oxygenation（ECMO）originated from extracorporeal circulation and perfusion，and got development in the treatment of acute respiratory distress syndrome.ECMO has a bright prospect in general thoracic surgery，because the progress of ECMO technology maximizes the support of combined heart lung for the complex operation under the premise of minimizing the damage.In recent years，some medical centers have made helpful explorations in the use of ECMO，and have obtained favorable results.The application of ECMO in general thoracic surgery is reviewed，and its prospect is also introduced in this paper.

Extracorporeal membrane oxygenation； General thoracic surgery； Operation； Heartlung support

2014－11－24）

（本文編輯：周珠鳳）

10.3877／cma.j.issn.2095－8773.2015.03.003

100020 首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京朝陽醫(yī)院胸外科

李輝，Email：huilee＠vip.sina.com

苗勁柏，李輝.體外膜肺氧合在普胸外科手術(shù)中的應(yīng)用［J／CD］.中華胸部外科電子雜志，2015，2（3）：152－156.