郭鋒偉，張 穎，王 雪，郜 揚，劉淼淼，鐘 亮，劉鋒鋒，郝軍軍

體外膜氧合（extracorporeal membrane oxygena?tion，ECMO）是一種可以短期替代心和（或）肺臟功能，用于治療嚴(yán)重呼吸和（或）循環(huán)衰竭，且常規(guī)治療無效的患者。ECMO的工作原理是將靜脈系統(tǒng)血液引出，經(jīng)過氧合器將靜脈血變?yōu)閯用}血，再回輸至患者體內(nèi)。ECMO模式主要分為靜脈－靜脈（venovenous，V－V）ECMO及靜脈－動脈（veno－arterial，V－A）ECMO兩種，前者主要用于呼吸功能支持，后者主要用于循環(huán)及部分呼吸功能支持。V－A ECMO可用于伴有心源性休克、心臟驟停、頑固性室性心律失常等疾病患者的急救［1］。股靜脈－股動脈插管是建立外周V－A ECMO最常見血管路徑［2］。但是，股－股V－A ECMO主要的并發(fā)癥之一便是差異性缺氧［3］，這主要源于股－股V－A ECMO的血流動力學(xué)特點所致，臨床表現(xiàn)為患者上半身與下半身血液的氧含量存在顯著差異，又稱之為“雙循環(huán)”、“南北綜合征”、“小丑綜合征”。如何早期識別差異性缺氧以及如何干預(yù)，這對于ECMO管理者來說是一種極大的挑戰(zhàn)。目前，國內(nèi)尚無文獻對于差異性缺氧進行系統(tǒng)性闡述。本文對于股－股V－A ECMO的血流動力學(xué)特點、差異性缺氧的發(fā)生機制以及插管轉(zhuǎn)換策略進行詳細(xì)闡述，希望能為從事ECMO管理的臨床醫(yī)師提供一定幫助。

1 股－股V－A ECMO與差異性缺氧

1.1 股－股V－A ECMO的血流動力學(xué)特點 外周插管與中心插管建立V－A ECMO在血流動力學(xué)方面存在顯著差異［4］。最常見的外周插管方式是選擇股動脈及股靜脈。簡單來說，股－股V－A ECMO與患者心臟循環(huán)是一種并聯(lián)關(guān)系。股－股V－A EC?MO的血流動力學(xué)特點是將靜脈血引出后經(jīng)過氧合器變?yōu)閯用}血，再經(jīng)股動脈（逆向血流）泵入患者體內(nèi)來維持循環(huán)輔助功能［5］。股－股V－A ECMO泵入的逆向血流與心臟收縮泵入的正向血流在主動脈的某個部位相遇后形成分水嶺或混合區(qū)，即形成了獨立的兩個循環(huán)，臨床表現(xiàn)為混合區(qū)以上區(qū)域組織灌注依靠自身心臟收縮供血，血液中氧含量只取決于患者自身肺臟功能；而混合區(qū)以下區(qū)域組織灌注則是依靠ECMO供血，血液中氧含量取決于氧合器功能?；旌蠀^(qū)的位置隨著心輸出量及ECMO流量變化而發(fā)生向上或向下移動。雖然股－股V－A ECMO將靜脈血引出，降低了左、右心室前負(fù)荷以及左室舒張末容積，但是股動脈逆向血流使得心臟后負(fù)荷加重，心室張力增大，容易導(dǎo)致肺水腫［6］。在心臟功能嚴(yán)重?fù)p傷時，甚至出現(xiàn)心臟無法收縮，主動脈瓣膜關(guān)閉、左室腫脹以及左室血栓形成等嚴(yán)重并發(fā)癥［7］。臨床上常常需要行左室減壓等措施來緩解患者左室后負(fù)荷帶來的危害。股－股V－A ECMO循環(huán)輔助期間的流量平衡尤為重要，即要滿足循環(huán)輔助，又要盡可能避免并發(fā)癥出現(xiàn)。見圖1。

圖1 股靜脈－股動脈血流動力學(xué)示意圖

1.2 差異性缺氧的形成機制 嚴(yán)格來說，所有伴有肺功能障礙的股－股V－A ECMO輔助的患者，均存在不同程度的差異性缺氧［8］，這是由股－股V－A ECMO雙循環(huán)的血流動力學(xué)特點決定。但是在股－股V－A ECMO輔助期間，患者自身心臟收縮功能較前恢復(fù)，但仍伴有呼吸功能衰竭時，經(jīng)右室進入肺循環(huán)的血液無法進行有效氧合而回流入左室，依靠自身左心室收縮將未充分氧合的血液順向泵入主動脈，則表現(xiàn)為混合區(qū)以上區(qū)域出現(xiàn)嚴(yán)重低氧表現(xiàn)；此時，股－股V－A ECMO將高氧合血經(jīng)股動脈逆向泵入患者體內(nèi)，混合區(qū)以下區(qū)域供血，最終導(dǎo)致上半身低氧合血，而下半身為高氧合血，這一奇特的病理生理現(xiàn)象［2］?；旌蠀^(qū)以上的器官（心臟、腦部及上肢）供血的氧含量主要根據(jù)混合區(qū)所在不同位置而發(fā)生變化。隨著混合區(qū)平面移動，低氧合血導(dǎo)致冠狀動脈、腦部及上肢等不同部位的組織及器官出現(xiàn)相應(yīng)的氧代謝問題［3］。2015年Rupprecht報道差異性缺氧在股－股V－A ECMO中發(fā)生率高達8.8%［9］。此外，Cakici發(fā)現(xiàn)85例患者接受股－股V－A ECMO患者中約有10.6%的患者會出現(xiàn)“南北綜合征”而需要改變ECMO模式［10］。見圖2。

圖2 股靜脈－股動脈差異性缺氧示意圖

1.3 差異性缺氧的識別 差異性缺氧的識別主要基于橈動脈的血氣分析及血氧飽和度提示氧分壓及飽和度下降。股－股V－A ECMO輔助期間，常規(guī)推薦右側(cè)橈動脈作為監(jiān)測血氣分析及末梢血氧飽和度，因為無名動脈（右橈動脈是其分支）是第一個接受來自主動脈弓近心端低氧血的分支血管，最能反應(yīng)患者真實肺組織氧氣交換能力，同時右側(cè)橈動脈也可以最佳的反映氧輸送到腦組織。此外，基于近紅外光譜的腦氧監(jiān)測儀可以用來監(jiān)測局部腦組織氧飽和度，可以早期識別及預(yù)防腦部并發(fā)癥［11－12］。

3 差異性缺氧的處理原則

在股－股V－A ECMO輔助期間，部分患者可以通過增加提高心臟自身泵血液中的氧含量（調(diào)整呼吸機參數(shù)），以及提高ECMO流量，降低心臟輸出量使混合區(qū)轉(zhuǎn)移至主動脈近端血管區(qū)域的方式解決。Loftsgard［13］報道通過調(diào)整呼吸機參數(shù)以及提高EC?MO流量成功上移混合區(qū)糾正患者差異性缺氧的病例，主要措施如下：①增加氧分?jǐn)?shù)，提高呼氣末正壓，甚至使用一氧化碳至通氣與血流灌注比達到最佳；②提高ECMO流量至3.0～4.5 L／min，同時使用負(fù)性肌力（艾司洛爾）減少心排量。最終使得患者肺部血流氧和達到最佳狀態(tài)。值得注意的是，這種通過移動混合區(qū)平面位置的策略，雖然避免了額外增加ECMO管路，降低并發(fā)癥發(fā)生以及管理難度，但是存在心臟左室后負(fù)荷增加、左室腫脹血栓形成，加劇肺水腫等風(fēng)險。臨床上對于采用上述辦法依然無法糾正的差異性缺氧患者，則不得不考慮變換ECMO模式，才能真正有效糾正差異性缺氧。

2.1 轉(zhuǎn)為V－A－V ECMO V－A－V ECMO是一種雜交生命支持模式即：V－A與V－V的組合，同時發(fā)揮呼吸及循環(huán)輔助作用［3］。V－A－V ECMO是在V－A ECMO的基礎(chǔ)上，膜后動脈管路通過“Y”型頭分流部分膜后氧合血至頸內(nèi)靜脈，提高心臟自身泵入血液的氧含量，糾正差異性低氧血癥。見圖3。研究表明V－A－V ECMO可以有效改善腦部及上半身氧供［14］。侯曉彤教授團隊根據(jù)中國體外生命支持組織注冊系統(tǒng)分析指出：在2017年1月1日至2019年12月31日全國共計3 814例ECMO患者中有13例患者由V－A ECMO轉(zhuǎn)為V－A－V ECMO［15］。V－A－V ECMO存在如何平衡兩根動脈管路血流量而達到最佳分配的問題。Lus等［16］研究發(fā)現(xiàn)與單純的V－A ECMO相比，V－A－V ECMO對于呼吸支持更強，而循環(huán)支持更弱。Cakici［10］研究發(fā)現(xiàn)在V－A－V ECMO輔助期間，由于靜脈系統(tǒng)的低負(fù)荷導(dǎo)致約（70.0±4.6）%血液進入頸內(nèi)靜脈，然而在使用一個血流調(diào)節(jié)閥經(jīng)過調(diào)整后可以使約（34.3±7.4）%血液流入頸內(nèi)靜脈，而約（65.6±7.4）%流入股動脈。根據(jù)患者具體病情變化，臨床醫(yī)師需要調(diào)整血流分配達到以哪一種模式（V－V或V－A）輔助為主的治療效果。由于V－A－V ECMO每一次調(diào)整血流分配，對于患者心臟的前負(fù)荷、后負(fù)荷、混合區(qū)位置以及氧輸送等都會產(chǎn)生影響［17］，因此每次調(diào)整都需要超聲評估左、右心室充盈狀態(tài)、心臟收縮功能等。Mihu［18］最新研究發(fā)現(xiàn)在369例ECMO輔助，其中23例患者行V－A－V ECMO支持，約占6.2%，其中12例是因為差異性低氧由V－A ECMO模式轉(zhuǎn)為VA－V ECMO，而V－A－V ECMO患者的總體生存率為39.1%。Ushijima［19］采用ECMO聯(lián)合Impella（Ecpel?la）收治1例70歲心肌炎患者，由于差異性缺氧而轉(zhuǎn)為V－A－V ECMO及Impella命名為V－A－V Ecpella，可以最大程度恢復(fù)患者心臟功能。

圖3 股靜脈－股動脈－頸內(nèi)靜脈插管示意圖

2.2 轉(zhuǎn)為腋動脈V－A ECMO 2003年腋動脈插管建立外周V－A ECMO首次被報道［20］。然而，腋動脈V－A ECMO需要外科醫(yī)師參與才能完成。常規(guī)解剖右側(cè)腋動脈，采用直接插管或需要行人工血管與腋動脈吻合后再行插管的方式來完成［21］。腋動脈V－A ECMO的安全性已經(jīng)得到充分證實，有研究發(fā)現(xiàn)腋動脈插管更適用于腹股溝區(qū)域置管受限、周圍血管疾病或心臟移植后衰竭的患者，與股－股VA ECMO比較具有較少插管相關(guān)肢體缺血、插管局部傷口感染及出血等并發(fā)癥等優(yōu)點［22－23］。然而，克利夫蘭醫(yī)院回顧性分析縫合血管的腋動脈插管VA ECMO支持的81例患者，發(fā)現(xiàn)最常見并發(fā)癥為上肢的高灌注綜合征約占25%，需要外科處理的出血約占17%［24］。腋動脈插管的V－A ECMO具有一定優(yōu)點：①鎖骨下動脈與股動脈相比很少受動脈粥樣硬化病變的影響；②豐富的側(cè)支血流可降低上肢缺血的風(fēng)險；③該解剖區(qū)域的細(xì)菌污染可能性較小；④提供全身順行灌注。缺點：①對于肥胖患者或胸壁水腫過度，手術(shù)組織剝離具有技術(shù)挑戰(zhàn)性；②由于耗時較長，不能用于高度不穩(wěn)定的心源性休克患者或心肺復(fù)蘇期間的難治性心臟驟停。見圖4。

圖4 股靜脈－腋動脈插管示意圖

2.3 轉(zhuǎn)為上腔靜脈（或頸內(nèi)靜脈）－股動脈V－A ECMO 有研究發(fā)現(xiàn)股－股V－A ECMO輔助期間，由于下肢氧耗較低，下腔靜脈中血氧未被充分利用，導(dǎo)致股靜脈回流至ECMO的血氧飽和度可能高達80%～90%，而上腔靜脈的血氧飽和度則低至20%～40%［25－26］。Lindfors等［26］報道了臨床病例提示頸內(nèi)靜脈的V－A ECMO可以提高上半身血流。侯曉彤教授［27］團隊在雜交羊合并急性呼吸窘迫綜合征的V－A ECMO循環(huán)輔助模型中發(fā)現(xiàn)，根據(jù)不同的引血路徑，不同部位的血氧飽和度差異巨大；將V－A EC?MO引血端深入上腔靜脈引血，發(fā)現(xiàn)上腔靜脈、肺動脈及主動脈氧和明顯增加［上腔靜脈：（39.5±0.6）%升至（70.4±1.0）%，P＜0.01；肺動脈：（33.2±1.1）%升至（73.4±1.1）%，P＜0.01；主動脈：（34.7±1.2）%升至（75.0±1.1）%，P＜0.01］，而下腔靜脈氧飽和度沒有變化。Lindholm［28］發(fā)表的文章中也詳細(xì)介紹上述這兩種插管方式。因此，改為上腔靜脈（或頸內(nèi)靜脈）－股動脈V－A ECMO，盡可能讓上腔靜脈低氧和血引出，以便下腔靜脈較高氧和血更多地流入右室，可以有效改善上半身氧和狀態(tài)。見圖5、圖6。

圖5 上腔靜脈－股動脈示插管意圖

圖6 頸內(nèi)靜脈－股動脈插管示意圖

2.4 轉(zhuǎn)為升主動脈中心插管V－A ECMO及特殊形式 將股－股V－A ECMO轉(zhuǎn)為中心插管模式，原因中心插管可提供高流量的順行血流，可以很高的改善患者的差異性缺血表現(xiàn)，然而中心插管需要心臟外科或血管外科醫(yī)師開胸才能完成，同時中心插管有可能導(dǎo)致出血和感染等并發(fā)癥。心臟術(shù)后患者通?？蛇x擇正中切口行升主動脈插管，而非心臟手術(shù)患者則可以考慮微創(chuàng)插管方式。Weymann［29］介紹了一種經(jīng)過肋間切口的微創(chuàng)的中心插管方式，可以有效減少創(chuàng)傷及出血；Avery［30］介紹了經(jīng)左側(cè)肋間經(jīng)心尖部插管建立中心插管V－A ECMO的方式。見圖7。然而，有研究表明，雖然中心插管可以有效減低差異性缺氧及更改插管發(fā)生率，但是30天生存率卻較外周插管低［31］。此外，有研究報道了采用多孔長型股動脈插管行股－股V－A ECMO方式，將該插管延伸至主動脈近端，可以提供順行中心灌注血流，成功的避免了差異性低氧［32－33］，臨床效果非常理想。見圖8。

圖7 股靜脈－升主動脈插管示意圖

圖8 股靜脈－多級股動脈插管示意圖

2.5 轉(zhuǎn)為V－V ECMO 如果患者心臟功能好轉(zhuǎn)，但呼吸功能障礙，可以充分評估患者心臟功能是否可以滿足組織灌注。如果充分評估后心臟功能好轉(zhuǎn)，則可考慮將原V－A ECMO改為V－V ECMO循環(huán)支持。此外，冠脈供血氧含量改善，也會間接改善心臟功能。因此，轉(zhuǎn)為V－V ECMO需要臨床醫(yī)師進行充分的臨床評估，以及對于患者病理生理狀態(tài)進行準(zhǔn)確判斷。見圖9。

圖9 股靜脈－頸內(nèi)靜脈插管示意圖

4 結(jié) 語

差異性缺氧是股－股V－A ECMO循環(huán)輔助期間最常見的并發(fā)癥之一，影響患者的預(yù)后與轉(zhuǎn)歸。充分了解差異性缺氧的發(fā)生、發(fā)展的機制對于患者治療至關(guān)重要。臨床醫(yī)師需要采取合理的、有效的處理策略才能快速改善患者上半身氧合狀態(tài)，避免嚴(yán)重并發(fā)癥的出現(xiàn)。

致謝：衷心感謝西安空靈藝術(shù)實驗室李博老師。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突。