VV-ECMO 救治重度ARDS患者并發(fā)右心功能不全的管理

劉學(xué)松 張容 席寅 陳思蓓 劉曉青 黎毅敏

廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院重癥醫(yī)學(xué)科 廣州呼吸健康研究院510120

ARDS常并發(fā)肺動(dòng)脈高壓,導(dǎo)致右心功能不全[1]。低心輸出量和/或靜脈系統(tǒng)瘀血程度決定不同的臨床表現(xiàn)。右心功能不全是影響ARDS 患者預(yù)后的重要因素[2]。

1 病例資料

2018年廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院ICU 收治1例重度ARDS患者,具體病情如下。患者女,37歲,因“發(fā)熱、咳嗽、咳痰伴氣促19 d”入院?；颊?9 d前接觸感冒患者后開(kāi)始出現(xiàn)全身肌肉酸痛,伴有流少量鼻涕,隨后開(kāi)始發(fā)熱伴咳嗽、咳鐵銹色痰伴氣促,發(fā)熱時(shí)體溫最高達(dá)39.0 ℃,口服感冒藥后無(wú)緩解;9 d后出現(xiàn)呼吸急促、痰量增多、心率增快等,病情加重遂就診于佛山市三水人民醫(yī)院急診科。血常規(guī)：白細(xì)胞計(jì)數(shù)1.57×109/L,中性粒細(xì)胞百分比84.7%。胸部CT 示：雙肺透亮度低,雙肺見(jiàn)大片狀、斑片狀實(shí)變影、磨玻璃影及淡薄影,以左肺為著,實(shí)變影內(nèi)可見(jiàn)支氣管充氣征,雙側(cè)無(wú)胸腔積液。診斷為重癥肺炎。靜脈給予亞胺培南西司他汀+莫西沙星+卡泊芬凈抗感染及口服奧司他韋抗病毒治療。后因患者呼吸衰竭加重、痰量增多,脈搏血氧飽和度下降至60%,給予經(jīng)口氣管插管接有創(chuàng)呼吸機(jī)輔助通氣及肺復(fù)張、俯臥位通氣等治療。氣道內(nèi)可吸出大量鐵銹色樣痰,血培養(yǎng)為肺炎鏈球菌,痰培養(yǎng)為鮑曼不動(dòng)桿菌?？垢腥局委煾臑樘婕迎h(huán)素+美羅培南+卡泊芬凈靜脈滴注,奧司他韋口服。在住院第10天時(shí),患者再次出現(xiàn)高熱,體溫最高39.5 ℃,伴呼吸窘迫,復(fù)查胸部CT 提示雙肺多發(fā)病灶,病灶范圍較前增大并新發(fā)空洞形成,心包及雙側(cè)胸腔少量積液?？紤]患者病情進(jìn)展,轉(zhuǎn)入廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院ICU。既往史：1 年半前體檢發(fā)現(xiàn)甲狀腺功能亢進(jìn),口服他巴唑治療。2017年12月中旬出現(xiàn)左側(cè)面癱,注射鼠神經(jīng)生長(zhǎng)因子后面癱好轉(zhuǎn)?；颊叱舒?zhèn)靜肌松狀態(tài), 持續(xù)靜脈泵入咪達(dá)唑侖0.1 mg·kg-1·h-1,丙泊酚4 mg·kg-1·h-1,瑞芬太尼0.05 μg· kg-1· min-1, 羅庫(kù)溴銨8μg·kg-1·min-1,躁動(dòng)鎮(zhèn)靜評(píng)分為-5分。經(jīng)鼻氣管插管接呼吸機(jī)輔助通氣,輔助/控制模式：潮氣量320 ml,呼氣末正壓12 cm H2O (1 cm H2O=0.098 k Pa),呼吸頻率18 次/min,吸入氧濃度100%。監(jiān)測(cè)呼吸頻率35 次/min,脈搏血氧飽和度為88%。聽(tīng)診雙肺呼吸音粗,雙肺底可聞及大量吸氣相濕啰音,心率為133 次/min,血壓為100/73 mm Hg (1 mm Hg=0.133 k Pa) (去甲腎上腺素0.4μg·kg-1·min-1)。動(dòng)脈血?dú)夥治觯簆 H值為7.208,PaCO2為56.7 mm Hg,PaO2為64.0 mm Hg,碳酸氫根濃度為27.9 mmol/L。氧合指數(shù)為64 mm Hg。診斷： (1)重癥肺炎 (病毒、細(xì)菌、真菌混合型感染); (2)重度ARDS;(3)感染性休克;(4)甲狀腺功能亢進(jìn)癥?；颊邍?yán)重低氧血癥經(jīng)積極治療無(wú)改善,給予行右股靜脈和右頸內(nèi)靜脈體外膜肺氧合 (veno-venous extracorporeal membrane oxygenation,VV-ECMO)治療,血流量為4.0 L/min (氣流量為4 L/min,轉(zhuǎn)速為3 025 r/min,吸入氧濃度為100%),肝素抗凝,監(jiān)測(cè)活化部分凝血活酶時(shí)間及激活全血凝固時(shí)間。鎮(zhèn)靜鎮(zhèn)痛藥物緩慢下調(diào),呼吸機(jī)輔助通氣,輔助/控制模式(潮氣量為320 ml,呼氣末正壓為6 cm H2O,呼吸頻率為14次/min,吸入氧濃度為60%)。監(jiān)測(cè)顯示潮氣量為200 ml,呼吸頻率為22次/min,氣道峰壓為26 cm H2O。血?dú)夥治觯簆 H 值為7.474,PaCO2為38.5 mm Hg,PaO2為68.0 mm Hg,碳酸氫根濃度為27.9 mmol/L。每日吸出的氣道分泌物約300 ml。 心率為120 次/min,血壓為105/63 mm Hg (去甲腎上腺素0.3μg·kg-1·min-1)?；颊呷隝CU 第2天心臟彩超提示左、右心腔大小在正常范圍,有三尖瓣反流,估測(cè)肺動(dòng)脈壓為56 mm Hg,考慮存在肺動(dòng)脈壓升高,右功能不全。

患者存在右心功能不全后,進(jìn)行液體管理,減少液體入量。入ICU 后第7天,患者心臟超聲提示右心室增大,左心室舒張末期縮小,考慮存在右心功能衰竭 (圖1),給予連續(xù)性腎臟替代治療(continuous renal replacement therapy,CRRT)加強(qiáng)液體管理,適當(dāng)液體負(fù)平衡,并加用前列地爾降肺動(dòng)脈壓治療。入ICU 第12天患者出現(xiàn)氣胸,行胸腔閉式負(fù)壓引流改善胸腔內(nèi)壓。在治療過(guò)程中積極抗感染,同時(shí)患者的肺部結(jié)構(gòu)因化膿性改變破壞明顯(圖2、3A～D),給予積極的氣道分泌物引流(每日主動(dòng)行3～4次纖維支氣管鏡氣道分泌物引流),同時(shí)繼續(xù)肺保護(hù)通氣。經(jīng)上述處理后患者的肺動(dòng)脈壓改善明星,右心功能較前恢復(fù) (表1),肺部炎癥也較前改善(圖3E、F),于入ICU 后第23天成功撤離ECMO 和CRRT。住院83 d后出院在家康復(fù),1年后復(fù)查胸部CT 示肺部結(jié)構(gòu)明顯改善(圖3G、H),1年半后恢復(fù)正常生活并能參加工作?？紤]此患者發(fā)生右心功能不全的因素主要有ARDS、感染性休克、液體容量過(guò)多、肺部結(jié)構(gòu)破環(huán)后肺血管床面積減少、機(jī)械通氣、低氧、高碳酸血癥、炎癥因子、微血栓形成等。給予處理的措施包括控制輸入液體的總量和速度、CRRT 減輕液體負(fù)荷、加強(qiáng)氣道的引流和氣胸引流、藥物降肺動(dòng)脈壓、右心保護(hù)的肺通氣策略、VV-ECMO 等處理。

2 討論

圖1 心臟超聲 A：胸骨旁短軸切面可見(jiàn)右心室增大,右心室壁增厚,左心室縮小,室間隔與左心室壁同向運(yùn)動(dòng);B：心尖四腔切面可見(jiàn)右心房、右心室明顯增大,右心室壁增厚,左心小,右心室舒張末面積/左心室舒張末面積＞1;C：下腔靜脈寬度為2.5 cm,無(wú)呼吸變異度

肺動(dòng)脈高壓是影響患者預(yù)后的重要因素。低氧血癥、高碳酸血癥、內(nèi)環(huán)境紊亂、高氣道壓、炎性因子、肺容積塌陷等多種因素引起肺血管收縮、肺血管阻力增加,導(dǎo)致急性肺動(dòng)脈壓升高[3]。同時(shí),外科手術(shù)肺葉切除,肺結(jié)構(gòu)破環(huán),肺血管床面積減少,也可能會(huì)引起肺循環(huán)阻力的增加[4-5]。在重癥患者中,不適當(dāng)?shù)臋C(jī)械通氣、低氧、嚴(yán)重感染、肺栓塞等多種因素均會(huì)導(dǎo)致肺血管阻力升高,心輸出量下降,并出現(xiàn)嚴(yán)重的血流動(dòng)力學(xué)紊亂和器官功能障礙[6]。這些由重癥相關(guān)因素所致的肺動(dòng)脈高壓稱(chēng)為重癥相關(guān)肺動(dòng)脈高壓。

圖2 胸部X 線表現(xiàn) A：發(fā)病后10 d;B：發(fā)病后15 d

由于右心特殊的解剖和生理功能[7],右心室的游離壁由橫行肌纖維構(gòu)成,明顯薄于左心室,使得右心室對(duì)壓力和容量在其不同狀態(tài)下的反應(yīng)不一樣。如果因液體負(fù)荷增加使右心增大,右心室舒張末期壓力迅速增高,少量的液體改變會(huì)導(dǎo)致壓力明顯改變。當(dāng)右心室舒張末面積 (right ventricle end diastolic areas,RVEDA)/左心室舒張末面積(left ventricle end diastolic areas,LVEDA)＞0.6時(shí),會(huì)出現(xiàn)右心室擴(kuò)張,由于左右心室是相互依賴(lài)和交互影響的,一側(cè)心室容積、壓力的改變或一側(cè)心肌硬度和收縮力的改變均會(huì)影響另一側(cè)心室,增大的右心會(huì)使室間隔左移,通過(guò)室間隔和心包壓迫左心,致左心室舒張受限,左心舒張末容積縮小,左心舒張末壓力增高,導(dǎo)致心輸出量下降。ARDS、感染性休克患者常合并右心受累,無(wú)論是舒張功能還是收縮功能受累,右心的前負(fù)荷儲(chǔ)備功能均明顯下降[8]。在右心處于高張力階段期,容量的調(diào)整和評(píng)估對(duì)右心功能的影響更加明顯,少量的液體改變可能導(dǎo)致心輸出量的明顯變化,使血流動(dòng)力學(xué)出現(xiàn)較大的波動(dòng)[9]。本病例在早期已加強(qiáng)液體管理,控制液體輸入的總量和速度,從表1中可見(jiàn)患者的中心靜脈壓不高,液體的優(yōu)化是右心功能不全管理的關(guān)鍵措施之一。ARDS患者在評(píng)估右心功能時(shí)可以利用脈搏壓力變化或每搏量變異來(lái)對(duì)是否存在右心功能不全進(jìn)行初步篩查,中心靜脈壓、脈搏壓力變化聯(lián)合重癥超聲的右心評(píng)估是ARDS患者血流動(dòng)力學(xué)波動(dòng)的初始評(píng)估手段[10]。ARDS 出現(xiàn)右心功能受累或急性肺動(dòng)脈高壓,建議在超聲評(píng)估基礎(chǔ)上,首選肺動(dòng)脈漂浮導(dǎo)管進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)[11-12]。本例患者左側(cè)頸內(nèi)靜脈有深靜脈置管,右側(cè)為ECMO 回血管,脈搏壓力變化和每搏量變異均不能反映心功能的情況,而肺動(dòng)脈漂浮導(dǎo)管的置管難度和風(fēng)險(xiǎn)較高,臨床實(shí)施存在一些困難,因此重癥超聲是評(píng)估血流動(dòng)力學(xué)的有效手段。右心房壓力、右心室厚度、三尖瓣口舒張期血流頻譜、三尖瓣環(huán)組織多普勒頻譜、三尖瓣環(huán)收縮期速度、肝靜脈的脈沖多普勒頻譜、下腔靜脈內(nèi)徑包括右心室大小等可評(píng)估右心舒張功能[13-15]。

圖3 胸部CT 的變化 A、B：發(fā)病后第17天的胸部CT;C、D：發(fā)病后第28天的胸部CT;E、F：發(fā)病后第43天的胸部CT;G、H：發(fā)病后1年的胸部CT

表1 心臟超聲結(jié)果的變化

通過(guò)降低右心室容積、心包腔壓力,使得左心舒張末期容積增加,從而增加每搏輸出量[16]。因此當(dāng)臨床嘗試進(jìn)行反向液體復(fù)蘇時(shí),需要判斷右心處于何種階段,只有右心明顯增大,處于高張力階段并通過(guò)室間隔影響左心舒張時(shí),可通過(guò)液體負(fù)平衡改變右心高張力階段而增加心輸出量。無(wú)心臟慢性基礎(chǔ)疾病或右心后負(fù)荷增加時(shí),RVEDA/LVEDA＞0.6可引起左心明顯舒張受限[17],RVEDA/LVEDA＞1表明存在嚴(yán)重的肺動(dòng)脈高壓和右心功能衰竭[18]。從表1中可見(jiàn)本病例在入住ICU 的第4 天心臟超聲提示右心室增大,左心室舒張末期逐步縮小趨勢(shì),RVEDA/LVEDA＞0.6考慮存在右心功能不全,處于高張力階段,給予CRRT 反向液體復(fù)蘇,精確調(diào)控液體,減輕右心負(fù)荷。

右心室收縮力下降與肺血管阻力升高密切相關(guān),同時(shí)由于右心室舒張末壓增高導(dǎo)致右心的心肌灌注減少,將進(jìn)一步降低右心的舒張功能[19]。本病例在早期就加用前列地爾降肺動(dòng)脈壓治療,擴(kuò)張血管活性藥物是降低肺循環(huán)壓力的療法之一。由于相關(guān)受體分布存在差異,應(yīng)用血管活性藥物時(shí)應(yīng)注意其對(duì)肺循環(huán)和體循環(huán)的不同影響。一般擴(kuò)張血管藥物在作用肺循環(huán)時(shí)也可能影響到體循環(huán),一方面擴(kuò)張肺動(dòng)脈,降低肺循環(huán)阻力,有利于右心功能恢復(fù);另一方面擴(kuò)張血管藥物也同時(shí)降低體循環(huán)壓。在應(yīng)用擴(kuò)血管藥物時(shí)肺動(dòng)脈壓下降不明顯而體循環(huán)壓下降明顯時(shí),會(huì)導(dǎo)致跨室間隔壓力的改變,出現(xiàn)室間隔左移,左心舒張末容積減少,心輸出量下降,導(dǎo)致體循環(huán)壓力進(jìn)一步下降[20]。

增加跨肺壓導(dǎo)致右心功能異常是機(jī)械通氣不良反應(yīng)之一[21]。機(jī)械通氣影響肺循環(huán)阻力,在正壓通氣時(shí),肺泡的過(guò)渡牽張會(huì)使肺血管受壓,引起肺動(dòng)脈阻力增加,肺循環(huán)血流減少;隨著呼氣末正壓的升高,肺血管阻力也呈升高趨勢(shì)。不合理的機(jī)械通氣會(huì)導(dǎo)致急性肺動(dòng)脈壓升高,右心后負(fù)荷過(guò)高[3,22]。本病例在早期就采用右心保護(hù)的肺通氣策略,包括潮氣量＜6 ml/kg;限制平臺(tái)壓＜27 cm H2O,驅(qū)動(dòng)壓＜17 cm H2O,PaCO2＜60 mm Hg;適當(dāng)?shù)暮魵饽┱龎?在中重度ARDS患者中采用肺復(fù)張、俯臥位通氣、ECMO 等。將其對(duì)右心的影響降到最低限度[10,23-25]。

20%～25%的ARDS 患者出現(xiàn)急性肺源性心臟病[26]。微血栓、動(dòng)脈重構(gòu)及低氧所致的血管痙攣和微血管堵塞、酸中毒及炎性因子等多種因素導(dǎo)致肺血管阻力增加,從而導(dǎo)致肺動(dòng)脈壓升高;允許性高碳酸血癥的通氣策略導(dǎo)致的高碳酸血癥也導(dǎo)致肺動(dòng)脈壓升高[27],同時(shí)機(jī)械通氣治療通過(guò)增加跨肺壓,增加右心后負(fù)荷,均會(huì)導(dǎo)致急性肺源性心臟病,出現(xiàn)右心功能障礙[28]。由于左右心共用室間隔及在同一心包腔內(nèi),右心室體積和壓力的過(guò)大使得左心室舒張受限,從而影響左心室的輸出量,導(dǎo)致循環(huán)進(jìn)一步惡化,這一現(xiàn)象在中重度ARDS 中較為常見(jiàn)[1]。感染性休克與ARDS 均因合并右心受累而導(dǎo)致病死率明顯增加[1,29]。因此,在ARDS的治療策略中,右心保護(hù)應(yīng)成為循環(huán)管理的核心。

本例患者肺部嚴(yán)重化膿性感染后導(dǎo)致肺結(jié)構(gòu)的顯著破壞,肺循環(huán)面積減少,肺動(dòng)脈壓升高,從而出現(xiàn)右心功能不全[30],給予積極控制感染,因氣道分泌物量大,給予積極的氣道分泌物引流有利于肺部感染的控制。

本例患者在行ECMO 治療中出現(xiàn)氣胸,在調(diào)整抗凝策略的同時(shí),行胸腔閉式負(fù)壓引流改善胸腔內(nèi)壓。右心充盈壓較其他腔室更易受到心包和胸腔壓力的影響,心包填塞或胸腔壓力增加導(dǎo)致跨右心室壁壓力增加,從而影響有效射血[31]。正壓通氣、急性張力性氣胸、大量胸腔積液及腹腔高壓等情況下,胸腔內(nèi)壓在短時(shí)間內(nèi)迅速增加,可通過(guò)影響右心室室壁的順應(yīng)性、右心房舒張和下腔靜脈回流,影響右心的舒張功能[23,31]。一方面,胸腔內(nèi)壓增高可通過(guò)影響胸段下腔靜脈和右心房舒張導(dǎo)致靜脈回流減少,同時(shí)胸腔壓力增加,靜脈回流減少使右心室跨壁壓差增加,為維持一定的心輸出量,右心室舒張末期壓力需代償性增加,導(dǎo)致右心室室壁張力升高,使右心舒張的無(wú)張力期或低張力期明顯縮短,右心舒張儲(chǔ)備功能明顯受損[23,32]。由于右心室舒張末壓增高導(dǎo)致右心的心肌灌注減少,進(jìn)一步降低了右心的舒張功能[19]。

VV-ECMO 能改善ARDS 合并的右心功能不全。一項(xiàng)研究中的13 例嚴(yán)重呼吸衰竭患者在行VV-ECMO 后,肺動(dòng)脈的壓力下降,其次是CVP略有下降,心臟指數(shù)增加,升壓藥劑量下調(diào)[33]。這些主要基于氧合的改善和二氧化碳的清除。Schmidt等[34]的研究提示缺氧性肺動(dòng)脈收縮對(duì)于肺動(dòng)脈前毛細(xì)血管內(nèi)的氧分壓的改變是非常敏感的,如果減少VV-ECMO 的氣流量將會(huì)導(dǎo)致肺動(dòng)脈壓的快速升高。但是在需要ECMO 支持的重度ARDS患者中,肺動(dòng)脈高壓的發(fā)生率仍然有43%,右心功能不全為23%,并與死亡率相關(guān)[35]?？赡艿脑?yàn)榧膊〉谋旧磉M(jìn)展,ECMO 的血流速度大,且為非波動(dòng)性血流,影響右心的收縮與舒張功能,同時(shí)因存在ECMO 的置管和血液的體外循環(huán)引起炎癥反應(yīng)、溶血、出血和血栓栓塞等風(fēng)險(xiǎn)[36-37]。這些原因可能加重肺動(dòng)脈壓升高和/或右心功能不全。本例患者在出現(xiàn)右心功能不全時(shí)是否需改變ECMO 的模式進(jìn)行了綜合評(píng)估。首先應(yīng)重新考慮在行ECMO 之后引起右心功能不全的原因;其次是去除影響肺動(dòng)脈高壓和右心功能不全的因素如上文所述的液體負(fù)荷、氣道的引流、胸腹腔壓力、降肺動(dòng)脈壓藥物,并采用右心保護(hù)的肺通氣策略。如果仍存在左心功能不全時(shí),可以考慮行主動(dòng)脈球囊反搏或改為外周型靜-動(dòng)脈體外膜肺氧合 (venoarterial extracorporeal membrane oxygenation,VA-ECMO),改善心功能及冠狀動(dòng)脈的灌注[38]。改為VA-ECMO 時(shí)應(yīng)仔細(xì)斟酌利弊,雖然VAECMO 更能減輕右心的負(fù)荷,但左心室后負(fù)荷明顯增加,通過(guò)左心室-左心房-肺循環(huán)-右心室傳導(dǎo)及左心室被動(dòng)增強(qiáng)的收縮過(guò)程,可能導(dǎo)致右心室舒張功能下降。同時(shí)由于分流,左心輸出量下降,在左心仍存有射血功能的患者中,從股動(dòng)脈的回血難以到達(dá)升主動(dòng)脈的起始部,導(dǎo)致冠狀動(dòng)脈血流下降,而且血流量隨ECMO 流量的增高而減少。如果患者的休克無(wú)法改善或休克進(jìn)展的原因是心功能衰竭惡化,出現(xiàn)組織灌注不足 (血乳酸＞8 mmol/L)、持續(xù)的進(jìn)展性代謝性酸中毒(堿剩余≥-6),可以更改ECMO 模式為靜脈-動(dòng)脈-靜脈體外膜肺氧合(veno-arterial-venous extracorporeal membrane oxygenation,VAV-ECMO) 模 式[39-40]。 對(duì) 于ARDS患者的右心衰竭,VAV-ECMO 可以減輕右心負(fù)荷,改善全身的低氧狀態(tài)。但也同時(shí)減少了冠狀動(dòng)脈血流和增加了左心的后負(fù)荷,雖然與VAECMO 相比要輕,并與右心回血和動(dòng)脈回血的比例相關(guān)。血流的調(diào)節(jié)方面也難以精確,通常動(dòng)脈回血占總血流量的2/3[40]。VAV-ECMO 的整體管理難度加大,所以在更改模式時(shí)需仔細(xì)權(quán)衡,全面評(píng)估。本例患者因左心功能良好,在上述改善右心功能的措施后,右心功能得到改善,未改變ECMO的模式。

在ARDS 等重癥疾病中,右心功能易受累,受累嚴(yán)重或未能及時(shí)糾正時(shí),將引起嚴(yán)重血流動(dòng)力學(xué)波動(dòng)及后果。面對(duì)復(fù)雜的危重患者的右心功能,液體的優(yōu)化(輸注的總量與速度)、感染控制、氣道的引流、改善胸腹腔壓力、心率控制、藥物降肺動(dòng)脈壓、右心保護(hù)的肺通氣策略和ECMO 支持等是右心管理的主要措施,需要密切評(píng)估和綜合管理。以右心保護(hù)為核心的循環(huán)管理是ARDS 治療的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突