ECMO治療成人重癥ARDS與傳統(tǒng)機械通氣的比較及研究新進展

黃琳娜(綜述)，詹慶元(審校)

(1.首都醫(yī)科大學附屬北京朝陽醫(yī)院重癥醫(yī)學科 北京呼吸疾病研究所，北京 100020； 2.中日友好醫(yī)院重癥醫(yī)學科，北京 100029)

?

ECMO治療成人重癥ARDS與傳統(tǒng)機械通氣的比較及研究新進展

黃琳娜1△(綜述)，詹慶元2※(審校)

(1.首都醫(yī)科大學附屬北京朝陽醫(yī)院重癥醫(yī)學科 北京呼吸疾病研究所，北京 100020； 2.中日友好醫(yī)院重癥醫(yī)學科，北京 100029)

摘要：通過對國內(nèi)外近年來治療成人重癥急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)相關文獻的查閱、歸納及分析，可以基本證實與體外氧合膜肺(ECMO)相比，傳統(tǒng)機械通氣被醫(yī)務工作者熟知，且應用較為廣泛，但有其局限性。而ECMO已在治療新生兒ARDS中作為標準方法，同時也在成人重癥ARDS的治療中展現(xiàn)出特有的優(yōu)勢。由于ECMO本身的特點，其療效及預后并不確切，且治療的風險與費用較高，在臨床應用中仍存爭議。但EMCO應用技術的進步有可能提高其療效及安全性，值得進一步探索。

關鍵詞：急性呼吸窘迫綜合征；體外氧合膜肺；機械通氣

ventilation

急性呼吸窘迫綜合征(acute repiratory distress syndrome,ARDS)是指各種直接或間接因素導致的急性肺損傷發(fā)展到嚴重階段而出現(xiàn)的嚴重低氧血癥和呼吸窘迫。2012年，提出了ARDS柏林標準，根據(jù)不同的氧合情況將ARDS分為輕、中、重度；新的ARDS分層診斷為臨床治療策略的選擇提供了參考[1]。同時，根據(jù)病情嚴重程度進行預后判斷，研究發(fā)現(xiàn)，輕度ARDS患者病死率為10%、中度為32%，而重度ARDS病死率高達62%[2]。因此，成人重癥ARDS必須受到高度重視，并早期采取相應措施，以挽回患者生命。體外氧合膜肺(extracorporeal membrane oxygenation,ECMO)是一種較為新穎的治療ARDS的手段，主要通氣策略是為了讓患者的肺充分休息并維持肺開放，以爭取肺病變治愈及功能恢復的機會[3]?，F(xiàn)就ECMO治療成人重癥ARDS的研究進展予以綜述。

1傳統(tǒng)機械通氣治療成人重癥ARDS的適應證、禁忌證及并發(fā)癥

成人ARDS是由多種原因造成的(包括感染、誤吸、輸液過多等)，在臨床工作中并不罕見，一般均需要呼吸支持技術，而傳統(tǒng)機械通氣則是治療ARDS的一種最基本的支持手段，其主要目的在于改善通氣和氧合、維持組織供氧、降低呼吸功耗[4]。

1.1適應證、禁忌證傳統(tǒng)機械通氣的適應證包括肺部疾病所致的呼吸衰竭，胸部外傷、心臟手術等治療時的呼吸支持；對于成人重癥ARDS[氧合指數(shù)<100 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)]來說，在長時間高濃度(60%)吸氧治療后，氧分壓仍<60 mmHg或氧分壓>60 mmHg，但合并呼吸性酸中毒，癥狀未見明顯好轉時即需及時行機械通氣[5]。壓力控制型通氣策略在嚴重的ARDS患者中使用較為廣泛。在應用機械通氣時應盡量減少其強制性，從而促進機械通氣與自主呼吸的協(xié)調(diào)性，在防止肺泡萎陷的同時避免過度增加肺泡壓[5]。嚴重ARDS患者應采取肺保護性通氣策略，避免傳統(tǒng)通氣通過增加潮氣量改善氧和，應在氣道平臺壓不超過30~35 cmH2O (1 cmH2O=0.098 kPa)的同時逐步減少潮氣量，以改善治療效果[6]。Terragni等[7]將部分重癥ARDS患者的潮氣量根據(jù)平臺壓降低至4 mL/kg時，肺部炎癥反應有所減輕，肺損傷也明顯減輕。由此可見，重癥ARDS患者應結合平臺壓調(diào)整潮氣量，小潮氣量通氣可以有效減少肺損傷。機械通氣治療成人重癥ARDS沒有絕對禁忌證，只有相對禁忌證(如氣胸、肺大泡和肺氣腫、低血壓休克、大咯血等)；但在出現(xiàn)致命性通氣和氧合障礙時，為了防止嚴重二氧化碳潴留和持續(xù)低氧造成肺損傷，也應在恰當?shù)臅r機及時予以機械通氣[8]。

1.2并發(fā)癥機械通氣是生命支持的重要手段之一，但不適合的通氣模式常會引起多種并發(fā)癥，有些甚至是致命的(包括與人工氣道相關、與正壓通氣相關及與鎮(zhèn)靜劑相關的并發(fā)癥等)；嚴重ARDS患者乏氧、呼吸頻數(shù)、呼吸窘迫，實施機械通氣的開始可能出現(xiàn)插管困難而造成氣道損傷、導管易位等，即使是氣管切開不經(jīng)過上呼吸道也有可能出現(xiàn)出血、感染、氣胸等并發(fā)癥[9]。傳統(tǒng)的機械通氣常常為了盡快達到氧合指標而增加呼氣末正壓，易導致氣壓傷，通過釋放的炎性介質進而造成遠隔臟器的損傷[5]。采用機械通氣的患者有可能會因鎮(zhèn)靜過度而抑制咳嗽反射，并可能出現(xiàn)腹脹及腸黏膜功能障礙等問題[10]。

2ECMO呼吸支持治療成人ARDS的適應證、禁忌證及并發(fā)癥

ECMO是體外輔助技術的一種，將靜脈血引流到體外，經(jīng)膜肺氧合后由驅動泵泵回體內(nèi)，起到心肺輔助的作用[11]。ECMO分為呼吸支持和心肺支持，呼吸支持模式操作簡單，基本無需進行外科插管；心肺支持模式適合心肺功能都損傷的患者，而在無心臟損害的重癥ARDS患者，呼吸支持模式則是最佳選擇[3]。ECMO可糾正進行性低氧血癥、清除二氧化碳，從而救治嚴重ARDS[12]。

2.1適應證、禁忌證在治療成人重癥ARDS中，ECMO只是支持手段，并不是治療原發(fā)病的主要手段，通常面對的是最難以處理的呼吸衰竭，尤其是重癥ARDS患者嚴重的低氧血癥；因此，患者的評估和選擇就變得尤為重要，治療時機的選擇也是ECMO能否成功及影響預后效果的主要因素[13]。2009年，英國的常規(guī)機械通氣與ECMO治療成人重型呼吸衰竭研究結果顯示，病因可逆的早期重癥ARDS患者可以通過ECMO提高治愈率[14]。目前，大部分ECMO中心治療嚴重ARDS采用以下標準：①在吸純氧條件下，氧合指數(shù)(PaO2/FiO2)<100，超過4 h，或肺泡動脈氧分壓差>600 mmHg；Murray肺損傷評分≥3.0；②pH<7.2達3 h；③年齡<65歲；④傳統(tǒng)機械通氣出現(xiàn)呼吸機相關肺損傷；⑤無抗凝禁忌；⑥對繼續(xù)的積極治療有禁忌[15]。由此可見，嚴重的ARDS經(jīng)傳統(tǒng)機械通氣治療不能取得良好效果時，應盡早改用ECMO治療，使肺得到充分休息，不僅贏得了肺組織恢復時間，也為進一步治療原發(fā)病提供了可能[16]。但在出現(xiàn)如下情況時應作為絕對禁忌證：①終末期疾病；②已發(fā)生多器官功能衰竭；③存在中樞神經(jīng)系統(tǒng)損害；而傳統(tǒng)機械通氣時間>7 d；年齡>60歲等，可作為相對禁忌證[17]。在應用過程中應全面衡量該治療對預后的影響及可能出現(xiàn)的風險，合理應用該手段，以期取得較高的成功率[18]。

2.2并發(fā)癥多項臨床隨機試驗研究表明，應用ECMO治療成人重癥ARDS有較好的臨床效果，但由于ECMO是一項較新的技術，對人力、物力、技術等要求較高，因此并未作為常規(guī)治療措施而代替?zhèn)鹘y(tǒng)機械通氣[17]。且治療過程中可能出現(xiàn)一些并發(fā)癥[19]。由于應用ECMO中常需要肝素化，因此出血是最常見的并發(fā)癥，嚴重而迅速的出血可能會危及患者生命；溶血、栓塞及血流相關感染作為常見并發(fā)癥也應引起注意[20]。因此，在應用ECMO時除仔細、謹慎選擇病例外，還需注意ECMO的操作規(guī)范，嚴格的操作可以減少局部并發(fā)癥的發(fā)生[21]。

3ECMO相較傳統(tǒng)機械通氣治療成人重癥ARDS的優(yōu)勢

3.1傳統(tǒng)機械通氣治療的劣勢傳統(tǒng)機械通氣治療重癥ARDS存在的問題有：①難以改善難治性低氧，傳統(tǒng)的機械通氣治療嚴重ARDS時常常為了盡快達到氧合目標而一味地增加呼氣末正壓，而由于ARDS患者肺部病變的不均一性(同時存在完全實變區(qū)、吸氣相開放區(qū)/呼氣相萎陷區(qū)、相對正常區(qū))，這種高水平的呼氣末正壓通過增加氣壓傷發(fā)生率，實際反而可能誘發(fā)更加嚴重的肺損傷，加之嚴重ARDS患者肺表面活性物質減少，也更容易出現(xiàn)并發(fā)癥；② 難以從根本上解決呼吸機相關肺損傷的問題；③人工氣道及大量鎮(zhèn)靜劑應用：氣管插管或切開在機械通氣早期有助于進行氣道分泌物的清除及氣管鏡的操作，但若人工氣道滯留時間過長帶來的將是呼吸機相關性肺損傷發(fā)生風險的增加；另外，采用機械通氣的患者可因難以耐受或人機對抗等問題而應用鎮(zhèn)靜劑，尤其是呼吸機參數(shù)設置較高時，鎮(zhèn)靜劑的使用量可能會進一步增加，這可能會造成鎮(zhèn)靜過度而抑制咳嗽反射，使分泌物難以排出加重肺不張和肺感染，也可能抑制胃腸道功能，造成腹脹及胃腸黏膜屏障受損、黏膜萎縮，進而引起腸道菌群失調(diào)及易位等相關并發(fā)癥；④增加其他臟器功能不全的發(fā)生率[22]。因機械通氣不可避免的氣壓傷會引起肺組織炎性介質的釋放，炎性因子釋放入血，從而介導全身炎癥反應，可能造成多器官功能衰竭[23]。

3.2ECMO呼吸支持的優(yōu)勢ECMO呼吸支持相對于傳統(tǒng)機械通氣的優(yōu)勢在于：①ECMO可輔助維持氧合和清除二氧化碳，為下調(diào)呼吸機參數(shù)提供了巨大空間，且ECMO支持下的通氣策略可調(diào)整為平臺壓不超過30 cmH2O、呼氣末正壓限制于5~15 cmH2O、潮氣量限制于4~6 mL/kg，這些指標都有效避免了傳統(tǒng)機械通氣造成的呼吸機相關性損傷并可同時維持肺開放；②ECMO可輔助早期拔除氣管插管，以避免人工氣道的相關感染，同時低水平的呼吸機參數(shù)設置可減少鎮(zhèn)靜藥物的應用，有利于患者的自主咳嗽反射及胃腸道功能的恢復；③ECMO治療過程中通過對呼吸機參數(shù)的嚴格設定，減少氣壓傷的出現(xiàn)，減少細胞因子及炎性介質釋放，進而盡量避免全身炎癥反應所導致的其他臟器功能損害[24]。ECMO支持技術中的氧和器起關鍵作用，其功能是將非氧合血氧合成氧合血，將靜脈血在流經(jīng)肺之前進行部分氣體交換，彌補了肺功能不足，代替肺的氧合功能，增加肺充分恢復的時間[25]。從ECMO的通氣策略中也可看出更多的是強調(diào)維持肺泡開放，讓肺休息[26]。ECMO是真正意義的“人工肺”，可使肺處于休息狀態(tài)，避免嚴重低氧血癥時高機械通氣條件造成的呼吸機相關肺損傷，具有機械通氣所無法比擬的優(yōu)勢[27-28]。Noah等[29]收錄193家醫(yī)院共1756例由于甲型H1N1導致的重度ARDS患者，最終納入研究275例(ECMO組80例，非ECMO組195例)，分析研究發(fā)現(xiàn)，ECMO組住院病死率為23.7%，非ECMO組為52.5%，差異有統(tǒng)計學意義(P=0.006)；浙江的一所醫(yī)院應用ECMO治療13例H7N9禽流感患者，總存活率61.5%[28]。多項研究及臨床實際經(jīng)驗均證實，ECMO呼吸支持在病毒感染造成的嚴重ARDS患者中已取得較好的療效。

4小結

ECMO的構想從1953年Gibbon第1例體外循環(huán)就開始產(chǎn)生，但卻為難以持續(xù)較長時間所限制；而成功治療第1例外傷所致ARDS并維持3 d體外循環(huán)的案例則在1972年[28]，但后來的多個案例則成功率較低。而近年來隨著研究的不斷進展和技術的不斷改進，也不斷有成功的案例。但由于ECMO需要較高的技術水平及財力等，且仍有與ECMO相關的出凝血并發(fā)癥出現(xiàn)，因此在應用時應充分掌握其應用條件，同時做好并發(fā)癥的防治工作[30]。

參考文獻

[1]Ferguson ND,Fan E,Camporota L,etal.The Berlin definition of ARDS:an expanded rationale,justification,and supplementary material[J].Intensive Care Med,2012,38(10):1573-1582.

[2]Costa EL,Amato MB.The new definition for acute lung injury and acute respiratory distress syndrome:is there room for improve-ment?[J].Curr Opin Crit Care, 2013,19(1):16-23.

[3]Gattinoni L,Carlesso E,Langer T.Clinical review:extracorporeal membrane oxygenation[J].Crit Care,2011,15(6):243.

[4]Aissaoui Y,En-Nafaa I,Chkoura K,etal.Pneumomediastinum:an aspect of pulmonary barotrauma during mechanical ventilation of acute respiratory distress syndrome[J].Rev Pneumol Clin,2014,70(3):177-180.

[5]Xie J,Qiu H.Mechanical ventilation in acute respiratory distress syndrome:past,present and future[J].Chin Med J(Engl),2014,127(10):1801-1803.

[6]Beer A,Reed RM,B?lükbas S,etal.Mechanical ventilation after lung transplantation:an international survey of practices and preferences[J].Ann Am Thorac Soc,2014,11 (4):546-553.

[7]Terragni PP,Del Sorbo L,Mascia L,etal.Tidal volume lower than 6 ml/kg enhances lung protection:role of extracorporeal carbon dioxide removal[J].Anesthesiology,2009,111(4):826-835.

[8]Hess DR.Approaches to conventional mechanical ventilation of the patient with acute respiratory distress syndrome[J].Respir Care,2011,56(10):1555-1572.

[9]Sud S,Sud M,Friedrich JO,etal.High-frequency ventilation versus conventional ventilation for treatment of acute lung injury and acute respiratory distress syndrome[J].Cochrane Database Syst Rev,2013,2:CD004085.

[10]Choi IS,Choi JE,Hong SB,etal.A comparison of adaptive support ventilation (ASV) and conventional volume-controlled ventilation on respiratory mechanics in acute lung injury/ARDS[J].Korean J Crit Care Med,2009,24(2):59-63.

[11]Hung M,Vuylsteke A,Valchanov K.Extracorporeal membrane oxygenation:coming to an ICU near you[J].J Intensive Care Soc,2012,13:31-38.

[12]Pesenti A,Zanella A,Patroniti N.Extracorporeal gas exchange[J].Curr Opin Crit Care,2009,15(1):52-58.

[13]Brodie D,Bacchetta M.Extracorporeal membrane oxygenation for ARDS in adults[J].N Engl J Med, 2011,365(20):1905-1914.

[14]Peek GJ,Mugford M,Tiruvoipati R,etal.Efficacy and economic assessment of conventional ventilatory support versus extracorporeal membrane oxygenation for severe adult respiratory failure(CESAR):a multicentre randomised controlled trial[J].Lancet,2009,374(9698):1351-1363.

[15]Schuerer DJ,Kolovos NS,Boyd KV,etal.Extracorporeal membrane oxygenation：current clinical practice,coding,and reimbursement[J].Chest,2008,134(1):179-184.

[16]Hamid IA,Hariharan AS,Shankar NR.The advent of ECMO and pumpless extracorporeal lung assist in ARDS[J].J Emerg Trauma Shock,2011,4(2):244-250.

[17]Papazian L,Herridge M.Outcomes and risk stratification for severe ARDS treated with ECMO[J].Intensive Care Med,2013,39(10):1857-1860.

[18]Roch A,Hraiech S,Masson E,etal.Outcome of acute respiratory distress syndrome patients treated with extracorporeal membrane oxygenation and brought to a referral center[J].Intensive Care Med,2014,40(1):74-83.

[19]Tiruvoipati R,Botha J,Peek G.Effectiveness of extracorporeal membrane oxygenation when conventional ventilation fails:valuable option or vague remedy？[J].J Crit Care,2012,27(2):192-198.

[20]Linden VB,Lidegran MK,Frisen G,etal.ECMO in ARDS:a long-term follow-up study regarding pulmonary morphology and function and health-related quality of life[J].Acta Anaesthesiol Scand,2009,53(4):489-495.

[21]Marasco SF,Lukas G,McDonald M,etal.Review of ECMO (extra corporeal membrane oxygenation) support in critically ill adult patients[J].Heart Lung Circ,2008,17(Suppl 4):S41-47.

[22]Noah MA,Peek GJ.Mechanical ventilation:strategic improve-ments[J].Lancet Respir Med,2013,1(1):11-12.

[23]Schmidt M,Zogheib E,Rozé H,etal.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.

[24]Checkley W.Extracorporeal membrane oxygenation as a first-line treatment strategy for ARDS:is the evidence sufficiently strong?[J].JAMA,2011,306(15):1703-1704.

[25]Sud S,Sud M,Friedrich JO,etal.High frequency oscillation in patients with acute lung injury and acute respiratory distress syndrome (ARDS):systematic review and meta-analysis[J].BMJ,2010,340:2327.

[26]Putensen C,Theuerkauf N,Zinserling J,etal.Meta-analysis:ventilation strategies and outcomes of the acute respiratory distress syndrome and acute lung injury[J].Ann Intern Med,2009,151(8):566-576.

[27]Raoof S,Goulet K,Esan A,etal.Severe hypoxemic respiratory

failure：part 2-nonventilatory strategies[J]. Chest,2010,137(6):1437-1448.

[28]Terragni P,Faggiano C,Ranieri VM.Extracorporeal membrane oxygenation in adult patients with acute respiratory distress syndrome[J].Curr Opin Crit Care,2014,20(1):86-91.

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

[30]Hoeper MM,Wiesner O,Hadem J,etal.Extracorporeal membrane oxygenation instead of invasive mechanical ventilation in patients with acute respiratory distress syndrome[J].Intensive Care Med,2013,39(11):2056-2057.

Research Progress on Extracorporeal Membrane Oxygenation vs Conventional Mechanical Ventilation in Treating Severe ARDSHUANGLin-na1,ZHANQing-yuan2.(1.ICU,BeijingChaoyangHospitalAffiliatedtoCapitalMedicalUniversity,BeijingInstituteofRespiratoryDiseases,Beijing100020，China；2.ICU,China-JapanFriendshipHospital,Beijing100029，China)

Abstract:By consulting and analyzing recent literatures about the treatment for acute respiratory distress syndrome(ARDS) worldwide,it can be confirmed that traditional mechanical ventilation is more well-known and widely used treatment method in clinic but with limitations compared with extracorporeal membrane oxygenation(ECMO). Moreover,ECMO has been used as a standard treatment method for neonate ARDS,and it also has lots of advantages in treating severe ARDS in adults.Because of the characteristics of ECMO itself,its risk and cost is higher than traditional mechanical ventilation,and the curative effect and prognosis are not exact,which makes it remain controversial in clinic.But it is worth for further exploration as its curative effect and safety could be enhanced as its application technique advances.

Key words：Acute repiratory distress syndrome; Extracorporeal membrane oxygenation; Mechanical

收稿日期：2014-05-23修回日期：2014-09-03編輯：鄭雪

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.09.040

中圖分類號:R605.973

文獻標識碼：A

文章編號：1006-2084(2015)09-1644-04