汪蓉 綜述 唐炯 羅素新 審校

(1.重慶醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院心血管內(nèi)科，重慶 400016;2.成都市第三人民醫(yī)院 重慶醫(yī)科大學第二臨床學院成都市心血管病研究所 610031)

體外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenation，ECMO)是以體外循環(huán)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，采用體外循環(huán)技術(shù)進行生命支持的一種有效輔助治療手段，其主要目的是提供血液氧合和排除二氧化碳(CO2)，保障全身有效血供，為心肺功能衰竭的危急重癥患者的搶救、復蘇贏取寶貴時間。目前主要用于各種原因?qū)е碌男姆喂δ芩ソ叨鴤鹘y(tǒng)治療方法無效的危重癥患者，隨著各項技術(shù)的不斷發(fā)展及經(jīng)驗的積累，ECMO 的使用范圍不斷擴展，療效不斷提高，從而更廣泛地用于臨床危重癥急救。

1 ECMO 相關(guān)定義及發(fā)展史

1.1 ECMO 相關(guān)定義

ECMO 作為體外生命支持系統(tǒng)(extracorporeal life support system，ECSL)的一種形式，是以體外循環(huán)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，采用體外循環(huán)技術(shù)進行生命支持的一種有效的循環(huán)輔助手段，同時具有呼吸支持功能，能夠快速改善失代償期心功能不全、呼吸衰竭患者的低氧血癥和循環(huán)狀態(tài)。根據(jù)管路回流模式，ECMO 主要分為VA(venoarteria)-ECMO 和VV(venovenous)-ECMO。

VA-ECMO 由右心房(經(jīng)股靜脈或右側(cè)頸內(nèi)靜脈插管)引流血液，泵入膜肺進行氣體交換(氧合和排除CO2)后，經(jīng)外周動脈(通常經(jīng)股動脈或鎖骨下動脈)泵入動脈系統(tǒng)，或開胸時直接由主動脈插管泵入。VA-ECMO 是一個密閉的環(huán)路系統(tǒng)，可以進行部分或全部心肺功能支持，這一點與體外循環(huán)存在本質(zhì)區(qū)別，而且ECMO 僅需要相對較低強度的抗凝，可用于循環(huán)衰竭和/或呼吸衰竭患者。

VV-ECMO 由腔靜脈引流血液(經(jīng)股靜脈或右側(cè)頸內(nèi)靜脈插管)，血液經(jīng)膜肺進行氣體交換后回到靜脈系統(tǒng)(經(jīng)股靜脈或頸內(nèi)靜脈插管);也可以用一根雙腔管插管插入頸內(nèi)靜脈實現(xiàn)。VV-ECMO 可以進行部分或全部肺功能支持，可用于呼吸衰竭患者。

1.2 ECMO 發(fā)展史

ECMO 的構(gòu)想從第一例體外循環(huán)就已產(chǎn)生，但始終突破不了維持數(shù)小時的時間限制，直到1972年，Hill 等［1］報道ECMO 在1 例成人外傷后發(fā)生急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress syndrome，ARDS)患者成功維時75 h。但是早期關(guān)于ECMO 臨床應用的兩個隨機對照試驗并未得出有意義的陽性結(jié)果;這使ECMO 的發(fā)展進入沉寂階段。直到1996年，英國一項大型隨機對照研究［2］肯定了ECMO 在新生兒呼吸衰竭中應用的臨床優(yōu)勢，從而促進了ECMO 的發(fā)展，并且越來越多地用于臨床危重癥急救。

2 臨床應用

ECMO 作為體外生命支持系統(tǒng)的新技術(shù)，可以對心肺功能衰竭的危重癥患者進行有效的呼吸、循環(huán)支持，使自身心肺得到充分休息，為心肺功能的恢復及其原發(fā)病的治療贏得時機，是目前循環(huán)、呼吸衰竭的有效支持手段。其中VA-ECMO 主要用于循環(huán)衰竭、心臟驟停及心臟外科手術(shù)后的輔助支持，同時也可用于呼吸衰竭患者;VV-ECMO 早期較多用于兒科呼吸衰竭，在新生兒長期的研究證實了ECMO 用于呼吸衰竭支持治療的有效性，越來越多地用于成人急性肺損傷、急性呼吸窘迫綜合征、急性呼吸衰竭及肺移植手術(shù)。ECMO 在呼吸衰竭的臨床應用早于心臟疾病，密歇根大學關(guān)于2 000 例患者使用ECMO 的報道表明前者獲益更多，但是年齡越大，效果也越差［3］。

2.1 循環(huán)系統(tǒng)

2.1.1 心源性休克

心源性休克是臨床上心臟疾病死亡的重要原因，也是心肌梗死死亡的主要原因。有研究顯示即使積極地進行經(jīng)皮冠狀動脈介入術(shù)(percutaneous coronary intervention，PCI)或冠狀動脈旁路移植術(shù)(coronary artery bypass surgery，CABG)等冠狀動脈血管重建術(shù)，仍有接近半數(shù)的急性心肌梗死合并心源性休克患者死亡。雖然主動脈球囊反搏(intra-aortic balloon pump，IABP)的使用，能起到一定程度循環(huán)輔助作用，但效果并不顯著，IABP-SHOCKⅡ試驗結(jié)果表明，IABP 的使用并不能明顯降低心肌梗死合并心源性休克患者的30 d 病死率［4］。

Sheu 等［5］關(guān)于334 例心肌梗死合并心源性休克行PCI 患者的觀察性研究表明，雖然藥物(或)聯(lián)合IABP 與使用ECMO 患者初始特點相似，但使用ECMO組PCI 后更容易達到3 級TIMI 血流，30 d 病死率更低(39.1%vs72%)，而且僅比沒有心源性休克患者病死率(30%)略高。Chung 等［6］一項meta 分析顯示心肌梗死合并心源性休克使用ECMO 治療院內(nèi)存活率為83.8%，能顯著提高院內(nèi)生存率，但其中不能脫機的患者均死亡。然而Sakamoto 等［7］關(guān)于老年急性冠狀動脈綜合征(acute coronary syndrome，ACS)患者平均年齡(72 ±12)歲使用ECMO 的研究顯示，全因死亡率達67.3%，僅32.7%存活出院，并未明顯提高生存率，可能因為該研究數(shù)量少，缺乏統(tǒng)計學意義。

隨著ECMO 使用的不斷推廣，越來越多地用于慢性心力衰竭急性加重患者，研究表明ECMO 的使用可改善心力衰竭患者預后，但發(fā)展為心臟驟停的終末期心力衰竭即使使用ECMO 預后也很差。目前也有關(guān)于ECMO 用于心肌炎、心肌病所致心源性休克的報道，并且獲得一定療效，當然病例數(shù)相對較少。同時歐洲急性ST 段抬高型心肌梗死綱領(lǐng)已將ECMO 用于難治性休克生命支持作為Ⅱb 類推薦［8］。

2.1.2 心臟驟停

心臟驟停預后兇險，可因病因不同而相差各異，而繼發(fā)于大面積心肌梗死及血流動力學異常所致心臟驟停，即時病死率超過60%。日本一項關(guān)于86 例ACS 心臟驟停，傳統(tǒng)CPR 無效而使用ECMO 支持治療的研究表明PCI 聯(lián)合ECMO 可明顯改善預后［9］。目前關(guān)于心臟驟停使用ECMO 的研究報道結(jié)果各不相同，院內(nèi)ECMO 支持治療心肺驟停成功率為4%～25%［10］。但是由于心臟驟停死亡率本身就極高，其搶救必須爭分奪秒，在臨床上很難設計隨機對照試驗，近年來研究表明ECMO 早期使用可獲益，30 min 內(nèi)啟動預后相對較好［11］。對于遠期預后較好、有條件的心臟驟?；颊?，可考慮嘗試早期使用ECMO。

2.1.3 心臟外科手術(shù)

心臟手術(shù)后由于缺血-再灌注損傷、補體激活、炎性因子等原因，心功能障礙的發(fā)生率較高，這部分患者大部分通過應用藥物可以恢復，仍有小部分患者由于難以控制的心、肺功能障礙，需要較長時間的機械循環(huán)和呼吸支持。

Rastan 等［12］納入517 例因心臟外科手術(shù)(CABG占37.4%，瓣膜手術(shù)14.3%，CABG 聯(lián)合瓣膜手術(shù)占16.8%，經(jīng)胸器官移植占6.5%，其他25 %)后循環(huán)衰竭而使用ECMO 的成人患者的觀察研究顯示，63.3%的患者能成功脫機，但在這些患者中超過一半的患者在院內(nèi)死亡，最終存活出院只有24.8%，5年存活率13.7 %。同時研究發(fā)現(xiàn)，心臟外科手術(shù)史、老年人、胸主動脈手術(shù)及未使用IABP 是重要的死亡預測因素;年齡＞70 歲、肥胖、糖尿病是院內(nèi)死亡的獨立危險因素。

原發(fā)性移植物功能衰竭是心臟移植術(shù)后早期死亡的主要原因，據(jù)國際心肺移植數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計，原發(fā)性移植物衰竭在心臟移植術(shù)后30 d 死亡原因中占27.1%［13］。Marasco 等［14］一項多中心研究中，239 例心臟移植術(shù)后患者，原發(fā)性移植物衰竭發(fā)生率為22.6%，有72.2% 患者使用ECMO，存活出院率74.3%，各中心脫機率及并發(fā)癥無明顯差異，與未發(fā)生原發(fā)性移植物衰竭患者相比存活率更低，但除去30 d內(nèi)死亡病例則無明顯差異。

2.2 呼吸系統(tǒng)的運用

2.2.1 急性呼吸衰竭

急性呼吸衰竭是急性肺損傷或肺部感染等各種原因所致嚴重而危及生命的并發(fā)癥，主要臨床特征為彌漫性肺水腫及頑固性低氧血癥。大多數(shù)急性呼吸衰竭預后不容樂觀，病死率超過60%［15］。

著名的CESAR 研究表明ECMO 結(jié)合傳統(tǒng)治療方法治療可明顯提高生存率。Lee 等［16］研究認為，VVECMO 可改善急性呼吸衰竭患者預后(尤其是創(chuàng)傷性呼吸衰竭，生存率可達94%)，而且早期使用更能改善患者結(jié)局。在體外生命支持組織登記的368 例因呼吸衰竭行ECMO 支持治療的老年患者中［＞65 歲，(69±3)歲］，存活出院率為41%，而在成人和稍大兒童的成功出院率分別為55%和56%［17］，這與密歇根大學的報道結(jié)果一致。同時，ECMO 在治療因甲型H1N1感染導致的重癥ARDS 患者中體現(xiàn)了顯著療效［18］。雖然研究顯示使用ECMO 可改善急性呼吸衰竭患者的結(jié)局，但是對于ECMO 使用選擇標準卻不盡一致，適應證仍不明確，對此，體外生命支持協(xié)會對ECMO的使用提出了綱領(lǐng)性建議:［19］對于吸入氧濃度(FiO2)＞90%，而氧合指數(shù)(PaO2/FiO2)＜80，Murry 評分3～4 分，且預期病死率＞80%的呼吸衰竭患者有較強的適應證;難以糾正的低氧血癥預期病死率＞50%時，可以考慮使用ECMO。

2.2.2 肺移植

肺移植是各種肺部疾病終末期的唯一選擇，但其實施受多種因素影響，例如供體來源、等待供體過程中的生命支持治療、移植后的支持治療等。

最近幾年，ECMO 作為肺移植的橋梁受到了重視，縱觀歷史，早先的ECMO 使用研究并未得出理想結(jié)果。然而，近年來，隨著技術(shù)的進步、體外生命支持系統(tǒng)使用的不斷擴展，ECMO 在呼吸衰竭的使用有明顯的改善，ECMO 也越來越多地用于肺移植手術(shù)中。美國一項多中心研究顯示雖然肺移植患者使用ECMO一年存活率較未用者低，但是隨著ECMO 使用增加，生存率在逐漸增加［20］。

2.3 其他運用

感染性休克或膿毒癥曾經(jīng)被認為是ECMO 的禁忌證，然而近年來，ECMO 不僅成功地使用于該類患者，而且在采用中心插管的高流量輔助下取得了顯著療效。ECMO 在新生兒及兒童膿毒癥患者中應用的成功率相對較高，但成人膿毒癥患者應用ECMO 治療的爭議相對較大。近年來有研究顯示成功脫機率為40.6%，存活出院率為21.9%［21］。關(guān)于成人膿毒癥患者嘗試應用ECMO 治療獲得成功的個案報道層出不窮。但現(xiàn)有研究數(shù)量少，缺乏統(tǒng)計學意義。雖然缺乏較好的臨床對照實驗，大量病例報道提示我們，成人膿毒癥患者不是應用ECMO 治療的絕對禁忌證，在其他治療無效的前提下可以盡早嘗試ECMO 治療。

隨著醫(yī)療技術(shù)的不斷發(fā)展，器官移植也在不斷發(fā)展，對器官供者的需求量日益增多，供移植器官短缺的問題日趨嚴重，目前越來越多的中心主張，對于器官切取前已出現(xiàn)循環(huán)功能不穩(wěn)定的心臟性死亡的捐贈者，應及時迅速地使用ECMO，但ECMO 在心臟死亡捐贈者中的應用尚處于試驗研究和初步的臨床探討階段，也存在一些倫理學的爭議，仍有許多技術(shù)問題需要解決和改進。但ECMO 技術(shù)在器官保護中的效果顯著，其發(fā)展和應用前景較好。

3 適應證

ECMO 技術(shù)是一項風險非常高、操作很復雜且創(chuàng)傷極大的輔助治療手段，一般只考慮用于常規(guī)治療手段失敗、預期病死率＞80%且遠期預后較好的嚴重心肺衰竭患者，目前的適應證主要包括:(1)各種原因引起的嚴重心源性休克，如心臟外科手術(shù)后、心肌梗死、心肌病、心肌炎、心搏驟停、心臟移植術(shù)后等［22-23］;(2)各種原因引起的嚴重急性呼吸衰竭，如嚴重ARDS、哮喘持續(xù)狀態(tài)、過渡到肺移植、肺移植后原發(fā)移植物衰竭、彌漫性肺泡出血、肺動脈高壓危象、肺栓塞、嚴重支氣管胸膜瘺等［24］;(3)各種原因引起的嚴重循環(huán)衰竭，如感染中毒性休克、凍傷、大面積重度燒傷、藥物中毒、一氧化氮中毒、溺水、嚴重外傷等［25］。但是在具體臨床操作中，需要充分評估患者病情，以便在ECMO 的使用中獲益最大。近年來研究表明［12］，似乎任何ECMO 帶來的益處都建立在多器官功能衰竭發(fā)生前且終末期心臟驟停不可避免或已發(fā)生時而使用ECMO 的基礎(chǔ)上;此外pH 值越低、乳酸水平越高、肝功能衰竭、糖尿病及需要透析治療的腎功能衰竭患者使用ECMO 獲益較低;而且年齡是獨立的危險因素。對于抗凝禁忌證、高齡、多器官功能衰竭、重度免疫抑制、無法控制的代謝性酸中毒、預后極差的終末期病人需要慎重考慮。

4 并發(fā)癥

患者機體的并發(fā)癥主要與使用ECMO 擾亂了凝血功能和動脈搏動灌注方式有關(guān)，有研究顯示其發(fā)生率為35.7%［7］。Zangrillo 等［26］的一項包括1 763 例使用ECMO 患者(主要適應證為急性呼吸衰竭、心源性休克或二者并存)的meta 分析顯示總死亡率為54%，使用期間有45%發(fā)生致命性事件，脫機后發(fā)生率為13%。目前研究顯示主要并發(fā)癥包括出血、腎損傷(需透析治療)、嚴重感染、中樞神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥、栓塞事件、胃腸道并發(fā)癥、心臟術(shù)后出血或壓塞、機械故障。其中最主要的并發(fā)癥為急性腎損傷(35.5%～74.0%)，需要腎替代治療(36.7%～55.5%);其次為出血(26.8%～56.6%)，以顱內(nèi)出血最為嚴重，長期應用肝素和凝血因子消耗是主要原因;嚴重感染(19.5%～44.0%)［26-27］。這些致命性并發(fā)癥使ECMO的臨床應用受到了限制。此外VA-ECMO 增加心臟后負荷，導致左心室增大，甚至左心衰竭以致需要左室輔助裝置、左房減壓等輔助措施。雖然ECMO可對危重患者進行生命支持，改善患者結(jié)局，隨著科技的不斷發(fā)展，經(jīng)驗的積累，ECMO 技術(shù)的使用也在不斷地完善，具有良好的發(fā)展前景，值得臨床廣泛推廣，但其相關(guān)的致命性并發(fā)癥也必須關(guān)注，在使用時需要權(quán)衡其利弊，充分評估病情及危險因素，加強監(jiān)測，防止并發(fā)癥的發(fā)生。

5 未來展望

科技在不斷的發(fā)展，相信ECMO 設備中的某些不足也將不斷被克服改進，使更多的患者從中獲益。ECMO 做為快速、及時、有效的體外生命支持系統(tǒng)，具有良好的發(fā)展前景，但是其良好的運作，必須以一個優(yōu)秀的ECMO 團隊作為基礎(chǔ)。為了能更好地發(fā)揮ECMO 的功能，建立ECMO 模擬培訓勢在必行，從而在最大限度和最短時間內(nèi)幫助ECMO 團隊獲得有效培訓并處理各種臨床常見意外情況。此外，目前研究大多為回顧性研究，各研究中心數(shù)量較少，缺乏良好的對照研究，所以在未來的工作中，還需要更多的大型研究，尤其是對照研究作為指導，使ECMO 的使用更合理，讓患者從中獲益更多。

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