体外膜肺氧合

《体外膜肺氧合》由会员分享，可在线阅读，更多相关《体外膜肺氧合（10页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、体外膜肺氧合一、历史早在60年代末期就有人用体外膜肺氧合（ECMO）治疗呼吸衰竭，不幸的 是这些患者颅内出血发生率高。1972年Hill首先报道了一例成人患者多脏器损 伤合并衰竭用长时间体外循环支持的成功经验。紧接着一些医院用同样的方法抢 救成人心功能不全和呼吸功能不全。1975年美国国立卫生研究院对此进行调查， 结果是急性急性呼吸窘迫综合症（ARDS）用常规方法治疗生存率为8%，而用 ECMO的生存率也仅为10%，两种疗法效果无明显差异。有三个因素导致ECMO 的疗效较低： 这些患者的肺大多为不可逆器质性改变； 在ECMO治疗时 还继续应用60%氧浓度（FiO2）进行呼吸机支持，导致肺组织纤

2、维化；病因 学上这些患者的ARDS为病毒和细菌感染所致，而ECMO对损伤、栓塞所致 ARDS疗效较佳。Bartlett等报告用ECMO治疗羊水误吸综合征的成功经验。1982 年他们总结45例新生儿ECMO病例，其生存率为55%。1988年Gomell等发表 一篇临床报告，12例呼吸衰竭患儿用ECMO有11例存活，而用常规呼吸支持 疗法的患儿无一例存活。ECMO逐渐为人们认识，相应的方法和器械亦在不断完善。经皮插管方法 可使ECMO在短时间内建立，同时避免开胸和损伤大血管。在新生儿呼吸衰竭 的治疗中，一些医院采用经脐带血管建立ECMO，增加静脉回流。ECMO最常 见的并发症为出血，其中以颅内出血

3、最为严重，长期应用肝素和凝血因子消耗是 主要原因。1988年Bindslev等报告用肝素涂抹新型膜肺建立ECMO，可减少肝 素用量和出血。Cottrell等在ECMO治疗中应用抑肽酶保护血小板。一些医疗中 心已组织专门ECMO医疗队伍。FaulRner报告在直升飞机运输的过程中进行 ECMO的经验。1993年Zwushenberrger等对5000例ECMO治疗的呼吸衰竭患 儿调查表明，其生存率为82%。而常规治疗死亡率为80%。目前认为ECMO对 儿童特别是新生儿有很好的疗效，对成人的效果不理想，对呼吸衰竭的效果较佳， 对感染和心衰的效果较差。Vats分析表明ECMO治疗中平均时间为9天，在

4、ICU 时间为19.5天，整个住院时间为23.5天，其费用为20万美元。美国加洲落杉矶 医学院ECMO100天成功，费用达100万美元。二、ECMO的原理和方法ECMO治疗期间，心脏和肺得到充分的休息，而全身氧供和血流动力学处 在相对稳定的状态。此时膜肺可进行有效的二氧化碳排除和氧的摄取，体外循环 机使血液周而复始地在机体内流动。这种呼吸和心脏的支持优越性表现在: 有 效地进行气体交换。长期支持性灌注为心肺功能恢复赢得时间。避免长期 高氧吸入所致的氧中毒。避免了机械通气所致的气道损伤。有效的循环支 持。ECMO治疗中可用人工肾对机体内环境如电解质进行可控性调节。1. 周围静脉一动脉转流将静脉插

5、管从股静脉置入，插管向上延伸至右房，引出的静脉血在氧合器中 氧合，经泵从股动脉注入体内。此法可将80%回心血流引全氧合器，降低肺动脉 压和心脏前负荷。缺点是股动脉低部位灌注使上半身的冠状动脉和脑组织得不到 充分的灌注。有人将动脉插管延伸至主动脉根部以缓解这一难题，但这增加了血 栓形成的危险，并有可能造成动脉机械性损伤。另外肺循环血流骤然减少，使肺 的血液淤滞，增加了肺部炎症和血栓形成的危险性。此方法非搏动成分多，对维 持稳定的血流动力学有一定困难。目前认为在ECMO治疗中维持一定肺血流和 肺动脉压力，有利于肺功能和结构的恢复。2. 中心静脉一动脉转流这是目前最常用的方法。由于右颈部血管对插管有

6、很强的耐受，一般通过颈 内静脉插管，经右房将血液引流至氧合器，氧合血通过颈动脉插管全主动脉弓输 入体内。当流量达到120ml/kg.min时，心脏可处于休息状态。此法可降低肺动 脉压力，人工呼吸依赖性成分少，适用于严重的呼吸衰竭的患儿。不足之处在于: 非搏动灌注成分多，血流动力学不易稳定；插管拔管操作复杂，特别是结 扎一侧颈部血管，对今后的脑发育有潜在危险。McGough等采用锁骨下动脉插 管方法，能够保证双侧颈动脉的血液灌注，其要点为：插管外径应为无名动脉内 径的75%，这样可保证在灌注时右侧血管有充分的血流；ECMO结束时进行动 脉修复。由于婴儿小、插管细、颈内静脉引流往往不能满足灌注需要

7、。Ford等 利用骼血管引流取得了良好效果。还有学者利用新生儿的脐血管增加静脉引流 量，因为胎儿期的脐血管血流量可达130ml/kg.min，但也可带来一些并发症如肝 内膜下出血、门脉高压、坏死性小肠结肠炎等。3. 周围静脉一右室转流最早的方法是从股静脉插管，将插管延伸至下腔静脉的近心端或右房，引出 的血液经氧合后从颈内静脉输入。此法不能提供充分的氧合血，心脏的前负荷不 能有效地降低，需要较高的FiO2和高流量的机械呼吸才能维持机体的氧供。 Wetterberg等设法将输送氧合血的静脉插管延伸至右房，再经三尖瓣口最后送至 右室，由于三尖瓣能有效地分隔右室内的氧合血和右房内的非氧合血，80%血液

8、 可氧合，右室收缩氧合血注入肺动脉。这样保证了肺部的血液灌注，同时心脏搏 动射血亦存在。本法适用于无心功能不全的呼吸衰竭患者，不需动脉结扎，操作 简单。主要缺点是对心功能无辅助作用，新生儿重症呼吸衰竭时不宜使用。这种 方法对PPHN无明显的治疗作用。由于导管在心腔内，易发生心律失常，此时可 酌情用些镇静剂和0受体阻滞剂。也可用特制的双腔管经颈静脉插入，静脉血通 过14F外管腔从腔静脉引流全体外，经氧合后从8F内管腔注入右心。此管有不 锈钢丝加强，管壁仅有0.25mm厚。此法临床实践有限，报道的存活率为95%， 而常规方法为87%.使用双腔管的患儿ECMO的时间短，神经并发症少，可保留 颈动脉。

9、但引流不充分是其不足。三、ECMO的适应症ECMO治疗效果主要取决于心脏和肺功能结构是否能恢复。Weber等在55 例ECMO的临床分析认为，此方法对多脏器衰竭的婴幼儿的支持效果不佳。可逆性呼吸衰竭患者均可考虑用ECMO,如急性休克、误吸、严重损伤、 感染等造成的呼吸功能不全。新生儿先天性膈疝由于肺部没足够的空间扩张，呼 吸交换困难，在第1个24小时的死亡率为50%，及时应用ECMO易于成功。由 于长期的呼吸支持疗法不能缓解ARDS发展，一旦氧中毒或其它脏器损害，将 直接影响ECMO的效果。ECMO指征为： 肺氧合功能障碍，PaO2620mmHg； 急性肺损伤后PaO240mmHg，pH小于7

10、.3达2小时； 人工呼吸3小时后， PaO255mmHg， 人工呼吸出现气道压伤。一旦指征明确尽快进行ECMO。ECMO的循环支持的应用没有呼吸支持普遍。Rogers等应用ECMO对严重 的心衰患者进行循环支持取得良好效果，生存率达70%。急性心衰ECMO的治 疗关键是心脏功能可恢复。心脏手术后ECMO循环支持疗法关键是排除其他心 脏畸形的存在和保证原有畸形正确的矫正。在ECMO前超声波进行仔细检查非 常必要。还有一部分患者ECMO循环支持是为了等待合适的心脏供体以便心脏 移植。总之ECMO的循环支持应非常慎重。ECMO的适应症并不是绝对的。Kinell用吸入一氧化氮对新生儿严重肺动脉 高压进

11、行了成功的治疗。这些患儿原为ECMO的适应证。他们在呼吸气体内加 NO,浓度为20ppm。4小时后浓度为4ppm，维持20小时。所有患者的肺气体 交换功能有明显改善。9例患者中仅有1例改用ECMO。另外，在西方发达国家 脏器移植非常普遍，ECMO可作为等待合适供体的过渡手段。四、ECMO的禁忌症Bartlett的回顾性研究发现，体重小于2kg，或胎龄不足32周的新生儿在 ECMO肝素化后有80%发生颅内出血。当掌握这一禁忌症后颅内出血下降到 10%。有颅内出血或出血体征的患儿，因为ECMO时需肝素化，加上凝血因子 消耗，可能加重出血。一旦颅内出血发生，严重地威胁生命，死亡率达94%。单纯机械呼

12、吸治疗长达7天为相对禁忌症，长达10天为绝对禁忌症。因为 长时间的人工呼吸可导致肺组织纤维化和严重的气压伤等不可逆改变。虽然 ECMO可对患儿的心肺进行有效的支持，但不能治愈肺的不可逆损伤。严重的先天性肺发育不全、严重的膈肌发育不全的患儿用ECMO也难以纠 正其先天性发育不全。大量资料表明，合并心肺以外其它重要脏器严重损伤或畸 形和ECMO的死亡有密切关系。有学者在ECMO后的尸检中发现很多死亡的患 儿有其它的先天性畸形，如主动脉弓中断、心脏间隔缺损、一侧肾缺如、马蹄肾五、并发症ECMO早期并发症以出血最多见，以脑出血最为严重。晚期并发症以脑缺血最常见。1. 出血ECMO 一般采用全身肝素化，

13、出血不可避免，严重出血将危及病人生命。 有统计表明：新生儿ECMO脑内出血的发生率为29%，但这种出血极易发生在 非足月胎龄的患儿(34周)。足月胎龄患儿在ECMO发生颅内出血和出生时 颅脑损伤有关。ECMO治疗过程中有很多插管，全身肝素化后易发生出血，严 重时应终止ECMO。Weiss报告一例在ECMO中发生纵膈出血，认为是人工呼 吸气压伤加上全身肝素化所致。Hirtler等发现新生儿在ECMO中出现血小板数 骤减，ACT值延长，停用肝素后ACT仍不缩短，均为颅内出血的征兆。Khan 在休斯顿地区998例ECMO的婴幼儿的调查表明17%在ECMO头5天可出现脑 出血，脑超声图可对其进行及时诊

14、断，其复合率为93%。Wilson对一些脑出血 高危患儿在ECMO中应用氨基乙酸(30mg/kg.h)，取得良好效果。其他常见出 血的部位有胃肠道、腹膜后。如果ACT小于300s，血小板高于10 x 109/L，不 易发生出血。出血严重时，如果能在呼吸支持下维持生命体征，可考虑终止 ECMO。一般说来ECMO停止12小时后，ACT可恢复正常。终止ECMO 一 段时间后仍出血不止，危及生命，可进行手术止血。2. 脑损伤新生儿ECMO大多经颈部插管建立体外循环，ECMO结束时需要结扎颈部 血管。一般认为婴幼儿对右侧颈部血管结扎有很强的耐受，通过左侧颈部血管进 行代偿。术后修复颈动脉易于发生气栓。P

15、acccoritti将ECMO患儿和非ECMO 患儿对比，没有发现两组患儿在听觉诱发电位的明显异常oStrelety等发现ECMO 中有癫痫脑电波的患者一年后死亡率高达64%。Glass对ECMO 一年后婴幼儿进 行了随访调查，他们根据Bayley精神运动系数发现有10%患儿发育和神经运动 异常，认为这些异常和颅内出血、慢性肺部疾患有密切关系，而和结扎颈部血管 的关系不密切。Robertson的研究表现60%ECMO治疗婴儿在25岁后表现出程 度的听力异常。Hahn的脑电图分析得出的结果却不尽相同，他们发现ECMO患 儿右侧脑癫痫波发生较多，脑影象学检查发现有22%患儿右脑有缺血性损伤。比 单

16、纯人工呼吸支持的患儿发生率高。Adolph等对ECMO后患儿进行发育和智力 方面的检查，其中有15%患儿生长指数低于正常，表现在身高、体重和头围发育 不良，智力发展指数基本接近正常。Burberg对31例ECMO患儿进行脑CT检 查发现，有21例脑蛛网膜下腔增大，其中有6例为非对称性，均为右侧。他们 认为颈内静脉结扎，使矢状窦压力增加，减少蛛网膜绒毛对液体重吸收，进而使 蛛网膜下腔增大。Mendaza对180例ECMO患儿进行分析，发现出血性脑损害 多出现在结扎血管的对侧，而缺血性脑损害出现在结扎血管的同侧，认为这是因 为结扎颈血管引起脑血流变化。有关ECMO长期愈后更为人们所关注。Lottt

17、对 10名ECMO 49年后的儿童观察发现：临床症状、脑半球不对称的改变和脑 电图的变化不一致；右侧颈血管血流明显降低对脑组织有一定的损伤，并有后 遗症。Dawis对ECMO婴幼儿长期随访中发现若有10%35%ECMO治疗婴儿 在学龄前期表现出一定智力和功能障碍，入学前需进行一些特殊的教育。3. 血栓ECMO中凝血功能发生很大变化，表现在肝素应用，血液和异物表面接触 血小板活性物质释放、凝血因子消耗。Robinson等对血小板功能进行了研究。 ECMO 15min后血小板下降26%，其聚集功能下降46%，血小板释放的三磷酸 腺苷也明显减少。输入1个单位血小板不能改善血小板聚集功能。ECMO结束

18、8 小时后血小板的聚集功能和数目恢复Fink等发现尽管ECMO中有足够的ACT， 但循环管道中光镜检查可发现大量栓子。在一些患儿的尸检中，肾、肺、脑、冠 脉也发现有血栓。4. 其它ECMO除对呼吸进行支持外还可改善循环功能。Becker对500例ECMO婴 幼儿的分析治疗中发现心血管的并发症较为常见，如高血压、心脏嵌抑、心律失 常。Hirch等报告102例新生儿在ECMO治疗过程中有8例发展为心功能衰竭。 这些患儿ECMO前缺氧非常严重。这种心衰一般是可逆的。在ECMO的有效支 持下，有5例应用了血管活性药物，另外3例仅用妥拉唑林和肼苯哒嗪降低后负 荷，患儿的心脏缺血得到良好的恢复。ECMO中

19、还有其他不太常见的并发症Schumacher报告了 5例新生儿ECMO 后发生了声带麻痹，而且都为右侧。他们认为这和结扎颈部血管有关。此区域有 迷走神经和喉返神经走行，手术易造成神经损伤。Almond在对121例新生儿ECMO总结中发现：有2例ECMO术后出现了 胆结石，认为这和溶血、营养不良、长时间ECMO支持有关。临床上表现为腹 痛、黄疸和相应化验检查异常。一旦确诊应进行手术Gershan等发现ECMO治 疗的患儿，头皮供血不足，加上长期的压迫易出现脱发、秃头。六、有关ECMO的基础研究1 .脑功能Short在新生儿观察中，分ECMO组和对照组观察脑血流，结果发现ECMO 组在血压低于25

20、mmHg时脑血流明显下降，而对照组无变化。这说明ECMO对 脑血流自动调节机制有损害，这种损害和结扎颈部血管无明显关系。他们发现脑 血流降低时，左右脑血流分布有明显差异。Taylor认为ECMO中脑血流自动调 节机制和心脏搏动血流成份所占比重有很大的关系。他们发现在ECMO初期搏 动血流少，脑血流降低；ECMO中期搏动血流增加，脑血流相对增加。Stolar对 幼羊的研究发现单纯结扎颈部血管对颈内动脉血流和颅内压的比值影响不大，而 ECMO可使颅内压明显降低。在ECMO期间颅内压降低有一定限度。单纯窒息 使颅内压和颈动脉血流增加。他们认为ECMO时低氧、高碳酸血症、脑血流分 布改变是脑血流自动调

21、节机制异常的主要原因。结扎颈动脉对脑血流有什么样的影响？ Matsumasto用超声多普勒监测右脑 中动脉，结果发现结扎颈血管时此处收缩期血流速度急剧下降，35分钟后恢 复原水平的70%，而舒张期的血流在结扎后无明显变化。右侧颈内动脉结扎后其 颈动脉有其它血管代偿。Mitchell用彩色多普勒发现，26%通过前交通支顺行灌 注右侧颈部血管，但在ECMO 一月后就消失。55%主要通过后交通支顺行灌注 右颈动脉的结扎远端，而不是结扎近端，19%主要通过颈外动脉逆行灌注整个右 颈总动脉。Rajn等用彩色多普勒检查脑血流，在ECMO中右脑膜中动脉血流速 度减少50%70%，ECMO结束2周后左侧脑血流

22、速度增加116%217%。右侧 脑血流主要由Willis动脉血管环代偿。Tayler发现ECMO颈静脉插管将影响脑 血流回流，表现在颈血管乙状窦的血流明显降低。一些医生认为颈血管结扎对脑 有潜在性的损害，提出ECMO后对颈血管结扎进行修复。DeAnglis进行了成功 尝试，发现在ECMO右脑动脉血流仅为4%，为顺灌血流，但修复后一天顺灌血 流为50%, 6天可达到94%。而左侧血流相应减少。但Perlman认为ECMO中 颈部插管不影响脑血流分布，不会造成脑损害，颈动脉重建亦不会改变新生儿期 的脑血流。ECMO中测量动脉血流主要是用彩色多普勒。还有很多方法从其它 角度监测脑功能。Korinth

23、ronberg对新生儿脑电图在ECMO变化规律进行研究， 他们发现如果脑电一直正常，而偶发的脑电中断不能预示病情轻重。如果超声波 和持续脑电均不正常说明有脑损伤，患儿死亡的可能性很大。Park通过99mTC 同位素扫描发现5/13的ECMO婴幼儿区域性脑血流减少，他认为同位素扫描对 脑组织损害的诊断比核磁共振更敏感。2.炎性介质炎性介质是引起机体炎症反应的一类物质。ECMO中炎性介质的增加和 ECMO的并发症有密切关系。炎性介质在ECMO时分为二大部分：即异物结触 反应系统和补体系统。Plotz等研究发现ECMO开始时补体系统激活，表现在 C3a、弹性蛋白酶、肿瘤坏死因子增加，白细胞减少。72

24、小时后后这一系统无明 显变化。异物接触反应系统在ECMO中处于激活状态，表现为XIa因子一脂酶 抑制物复合体增加、血管舒缓素抑制能力降低、凝血酶一抗凝血酶III复合物的 形成、纤维蛋白降解产物增加。72小时后凝血时间继续延长，纤溶继续加重。 Hirther等发现ECMO中补体和前列腺素的增高与内毒素的增高有密切关系。氧 自由基在ECMO中增加50%，而肿瘤坏死因子增高58%。他们认为这些和ECMO 的心、肺、肾功能的衰竭有密切关系。Hocker发现ECMO两小时后白细胞总数 下降近50%，单核细胞HLA-BR含量明显下降，血浆C3a和白三烯明显增加。 Westfall等发现ECMO中补体系统激

25、活，C3、C5消耗，而应用皮质激素后，可 缓解补体激活，并能减少ECMO和呼吸支持治疗的时间。补体、白三烯等均使 毛细血管通透性增加，液体外渗至组织间隙。另外一些收缩性的炎性介质，如内 皮素、TXA2等，使毛细血管痉挛，组织灌注不良。Bui等将ECMO治疗和常规 治疗肺血管高压患儿进行对比发现，两组患儿血中的txa2、pgi2都明显增高。 血经过氧合器时前列腺素无明显变化，当输入血小板后前列腺素明显增加。随着 ECMO进行，前列腺素水平逐渐降低。内皮素是作用很强的血管收缩肽Rosenber 等发现顽固性肺高压的新生儿血中内皮素明显高于正常婴儿。非ECMO治疗婴 儿随着症状改善血中内皮素在35天

26、下降，而用ECMO治疗的患儿血中内皮素 持续增高。Skimming认为PPHN患儿用NO治疗更有效。因为这可避免ECMO 所至的炎性反应、感染等。3 .循环系统ECMO是通过体外循环将血液氧合再注入机体内。这种非搏动的灌注对血 流动力学产生什么影响？ Chapruan等进行的这方面研究表明:在全流量的ECMO 中周围循环阻力下降46%,平均动脉压下降20%。多巴胺改善心功能、动脉压 和动脉血气效果比扩容药的效果好。Kimball对新生儿ECMO的心功能进行大量 的研究，结果发现ECMO中患儿心排血量减少，但可恢复，心率明显减慢，前 负荷增加，而心肌收缩力和后负荷没有明显变化。ECMO对心功能是

27、否有损害 作用，Karr在这方面进行了研究，他用彩色多普勒测心室缩短分数（VSF）心室 周围径向心缩短律（VCF），发现ECMO组和对照组无明显差异，认为ECMO 对心功能无明显损害。为了解新生儿ECMO压力感受器的功能状态，Buckner 等的研究发现新生儿压力感受功能在ECMO时依然存在，血压上升时敏感度比 血压降低时高。ECMO中的敏感度比ECMO后高。Smith等用放射性微球法对 羊ECMO的血流分布进行调查，和对照组相比，ECMO组的冠脉血流、肾脏血 流明显减少，而其它脏器包括脑血流无明显异常。但Rinsella等的研究结果恰恰 相反。七、结语ECMO是一新兴的治疗方法，对呼吸功能衰

28、竭有很好的治疗效果。它持续 时间长，涉及方面多，很多问题有待进一步探讨。目前只有少数先进发达国家能 常规开展，这是因为ECMO技术复杂；人力、物力、财力消耗大；远期效果尚 须证实。随着体外循环设备的完善以及对ECMO各种问题的深入理解，其疗效 将会不断提高。ECMO是体外循环扩展应用的一个重要途径。参考文献1 McGough EC, et al. Ann Thorac Surg, 1993; 55: 7872 Meyer DM, et al. Ann Thorac Sury, 1995; 59: 975Magovern GJ, et al. Ann Thorac surg, 1994; 57:

29、 1462Tao W, et al. Ann Thorac Surg, 1994; 57: 1484Robinson TM, et al. Crit Care Med, 1993; 21: 1029Zwischenberger JB, et al. J Thorac Cardiovasc Surg, 1994; 107: 838Marcus B, et al. J Thouac Cardiovasc Surg, 1995; 109: 846Meyer DM, et al. J Thorac Cardiovasc Sury, 1995; 109: 419Vats A, et al. Crit Care Med, 1998; 26: 1589Weber TR, et al. J Pediatrc Surg, 1998; 33: 1605Becker JA, et al. Cari Care Med, 1998; 26: 1582Skiming JW. Curr Probl Pediatr, 1998; 28: 2533456789101112（龙村）