031.体外循环膜肺支持疗法

031.体外循环膜肺支持疗法 心血管麻醉及体外循环胡小琴 主编 发表日期:2006-11-7 16:20:34 浏览数: 3 第三十一章 体外循环膜肺支持疗法 龙村 至今体外循环开展已近四十多年的历史，其主要任务是为心脏手术提供一理想的条件。 随着体外循环研究的不断深入，其器械和用品日益完善，应用范围远远超出心脏手术范畴。 体外循环膜肺支持疗法（ExtracorporealMemberaneOxygenationECMO）就是其中之一。 ECMO 是指通过长时间的体外循环，对一些呼吸或循环衰竭患者进行有效支持，使心肺得 以充分地休息，为心功能和肺功能的恢复赢得宝贵的时间。有关 ECMO 还有其它名称（见 表 31-1）。 表 31-1ECMO 的其它名称及缩写 ECCO2 extracorporeal carbon dioxide removal 体外循环 CO2 排除疗法 ECLA extracorporeal lung assist 体外循环肺辅助疗法 ECLHA extracorporeal lung and heart assist 体外循环心肺辅助疗法 ECLS extracorporeal lung support 体外循环肺支持疗法 ELS extracorporeal life support 体外循环生命支持疗法 ELSO extracorporeal life support organization 体外循环生命支持系统 AREC assistanc erespiratory extracorporeal 体外循环呼吸辅助 IVBGE intravenous blood gas exchange 静脉血气交换 IVOX intravenous oxygenator 静脉血氧合 EPBGE extrapulmonary blood gas exchange 肺外血气交换 PCPS percutaneous cardiopulmonary support 经皮心肺支持 第一节 历史 1953 年 Gibbon 成功地将体外循环应用于心脏手术，为心胸外科的迅速发展奠定了基础。 当时氧合器的原理是气血直接接触，历时 12 小时的体外循环后，血液被严重破坏，如游 离血红蛋白增加，凝血因子大量消耗，血浆蛋白变性等。到 60 年代初，仿生呼吸的膜式氧 合器（膜肺）用于临床，为长时间体外循环提供了可靠的保证。 早在 60 年代末期就有人用 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，结果是成人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。自从这一 文章的发表到 1979 年这方面的文献甚少。其实此报导有三个问题导致 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。与此同时人们发现新生儿呼吸 衰竭用 ECMO 治疗的效果很好。1975 年 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%。人们从上述结果得 到鼓舞，各医疗中心纷纷进行这方面的尝试。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。人们对 ECMO 治疗中各脏器组织病理生理变化，一些药物的药效和药代问题亦进 行了深入研究。一些医疗中心已组织专门医疗队伍进行 ECMO 临床研究，它独立于小儿科、 体外循环科。为了使濒危婴儿得到及时抢救，FaulRner 报告在直升飞机运输的过程中进行 ECMO 的经验。由于各方面的共同努力，婴幼儿 ECMO 疗效有提高。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 这些患者若不进行 ECMO 治疗其死亡率为 80%。1994 年在英国慕斯召开盛大的 ECMO 国 际会议，对其技术进行综合的总结和探讨，结论是 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。 ECMO 在全世界发展不平衡，近年来美国新生儿 ECMO 每年已超过 1000 例。到 1990 年日本已有 100 多例新生儿应用 ECMO 治疗，1994 年已增加到每年 500 例体外循环辅助， 年龄从出生 7 小时的新生儿到 76 岁的老人。现在韩国已开始 ECMO 研究，并有成功的报 告。我国 ECMO 的工作起步较晚。1990 年阜外医院曾报告一例 ECMO 治疗，因患者事先 进行过长期心脑复苏，最后因多脏器衰竭死亡，1993 年阜外医院成功地用 ECMO 抢救一 例心脏术后严重肺功能衰竭的病人。我国在这方面落后的原因有：资金、器材缺乏。 医生对 ECMO 理解程度不高，不能准确掌握适应症，缺乏临床管理经验。无专门 ECMO 研究队伍。 有关我国开展 ECMO 的意义和时机问题各个专家有不同看法。我们认为 ECMO 是一 综合系统的工作，反映国家和医院的整体医疗水平。但 ECMO 花费巨大，对国家和病人都 是很重的负担，在目前国力有限时开展这一工作应慎重稳妥，今后随着国民经济条件的改 善可考虑普及提高。 第二节 ECMO 应用的必要性 ECMO 是将血液从体内引到体外，经膜肺氧合再用泵将血灌入体内，可进行长时间心 肺支持治疗，为肺功能和心功能的恢复赢得宝贵时间。至今有长达 35 天 ECMO 治疗的报 告。这要了解 ECMO，应用的必要性必须先了解常规急性呼吸窘迫综合症（ARDS）、新 生儿顽固性肺动脉高压（PPHN）和急性心衰治疗的特点。 一、ARDS 的常规治疗 ARDS 一般指多种疾病或直接肺损伤所致的弥漫性肺损伤过程。临床表现为肺顺应性 下降，气体交换障碍，肺动脉高压。 按临床和病生理变化可分四期。第一期:呼吸急促、困难，PaO2 基本正常，因过度通 气可产生呼碱。肺部体检和 X 线无明显异常，病理无特异性改变。第二期:肺泡毛细血管膜 受损，通透性增加，呼吸困难加重，低氧血症。胸片可见斑状阴影。病理显示急性炎性反 应，肺间质大量白细胞浸润，微血管纤维素-血小板聚积物栓塞。若能逆转始动因子，此期 可在 4-5 天内消退。第三期:进行性呼衰，肺血流重新分配，血管阻塞加重，机械通气高 FiO2 难以提高 PaO2。此期病理主要特点为型细胞明显增殖，毛细血管面积明显减少。 若治疗适当，病情仍可恢复。第四期：为肺纤维化和复发性肺炎。临床表现为肺顺应性下 降，气体交换障碍，肺动脉高压，为不可逆的器质性改变。 急性呼吸衰竭最基本的治疗是机械呼吸治疗，其中呼气终末正压呼吸（PEEP）为改善 呼衰发挥了积极作用。PEEP 作用包括逆转进行性肺泡萎陷，阻止液体向肺泡渗出，减轻 间质水肿，从而改善肺泡气体交换。它还使萎陷的肺泡膨胀，使已膨胀的肺泡容量加大。 但 PEEP 难以解决血液氧合这一根本问题，其原因有： PEEP 不能解决 ARDS 肺内分流 问题，有人给早期 ARDS 患者使用 PEEP，其结果对死亡率、病程进展无明显影响；在 长期高 FiO2 的 PEEP 治疗中可导致氧中毒发生，此时肺泡透明膜形成，气体弥散障碍； PEEP 治疗为胸腔正压，影响静脉回流，不利于血流动力学的维持；急性呼吸衰竭患 者肺顺应性很低，气道阻力很大，PEEP 易造成肺气压伤。 二、心衰的常规治疗 心力衰竭是指由于心输出量绝对或相对不能满足机体需要而导致的以循环功能障碍为 主的综合症。其主要特点是体（肺）循环瘀血和组织血液灌注不足。病理生理原因有:原 发心肌收缩性受损；心室压力或容量负荷过度；心脏舒张充盈受限。其治疗主要原则 为改善心脏舒缩功能，调整合适的心率，减轻心脏前后负荷，提高心排血量。这些治疗主 要靠药物来进行。 对于顽固性的心衰，上述常规办法有限。主动脉球囊反搏（IABP）对提高心排量，改善心 肌氧的供需平衡有积极意义。其原理:心室舒张期主动脉内球囊扩张增加向冠脉和脑组织的 射血。在心室收缩期球囊吸瘪，降低此时压力负荷，减少心脏做功。其局限为:主动脉瓣 膜关闭不全和主动脉瘤患者不能使用；不能降低心脏的前负荷；对于心射血能力极差 的患者无能为力；严重心律失常的患者效果不佳；婴幼儿缺乏大小合适的导管；对 右心衰作用有限。目前一些辅助循环主要针对左心系统。 三、PPHN 的常规治疗 PPHN 是新生儿的体循环血液通过动脉导管或卵圆孔使肺动脉压力持续增高。临床的 突出特征是全身紫绀，这是未氧合的静脉血进入动脉系统的结果。PPHN 的常规治疗方法 主要包括人工呼吸、血液碱化、扩张血管，力图降低肺血管阻力，增加肺血流。FOX 的文 章表明过度通气可产生呼吸性碱中毒，但 pH 大于 7.5 可明显降低肺动脉压力，同时增进肺 的气体交换。不幸的是当新生儿肺部疾患严重，这种治疗方法可因过度通气而产生严重的 气道压伤。妥拉唑林为抗肾上腺能药物，并有组织胺效应，可广泛用于 PPHN 的治疗。但 对新生儿应用此药的药代动力学知之甚少。它还可引起血压的明显下降，长期应用可导致 胃肠出血。 ECMO 应用的必要性体现在它能克服上述治疗方法的不足。使采用常规治疗的死亡率 为 80，改善为用 ECMO 治疗生存率为 80。 第三节 ECMO 原理 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:有效地改善低氧血症。现有氧合器 能将静脉血（PvO26.7kPa（50mmHg），而气相的 PO2 为 13.5kPa（100mmHg），PCO2 为 4.6kPa（35mmHg ），如给纯氧 PO2 为 100kPa（700mmHg ）。由于这种分压差，气相的氧向血液弥散，血液的 CO2 向气相弥散。 当血液注入患者体内时，其 PO212.5kPa（95mmHg ），PCO2 在 4.6kPa（50mmHg）左右。 大部分高分子膜二氧化碳弥散系数和氧弥散系数比值（DCO2/DO2）都小于 5:1，而人 肺泡为 20：1。如要使血中的 CO2 充分排除，DCO2/DO2 应大于 12:1。人们在研究中发现 硅胶膜最近似于这一参数，所以它是无孔膜肺的首选材料。以后人们又发现带微孔的薄膜 有很强的气体通透性，DCO2/DO2 近似于人肺。微孔在 0.15.0um 之间。血液和薄膜接触 时，立即产生血浆轻微变性和血小板粘着，使微孔膜涂上一层极薄的蛋白膜。这层膜使血 液自由流动，气体易于扩散，同时减少了蛋白进一步变性和血小板粘着。 ECMO 治疗中应用的膜肺主要有两重：即中空纤维型和硅胶膜型。前者以 Terumo、Medtronic、Dideco 等公司的产品为代表，后者以 Sei-Med、Jostra 等公司的产品 为代表。中空纤维膜肺的材料多为聚丙烯，分管内走血、管外走气和管内走气、管外走血 二种。管内走血的中空纤维膜肺有以下不足：血液经过纤维内需承受很大的剪切应力， 使血液破损;血液在纤维内易形成血栓，当中空纤维闭塞时，膜肺氧交换能力下降，血流 阻力增加；管内走血血气接触面小，血液流动形成层流，气体交换能力差。为了克服上 述不足，目前已生产了管外走血、管内走气新型膜肺，它的流动形式为涡流，气血交换能 力大；血液承受的剪切力小，血液破坏轻；氧合性能较稳定。应用微孔型膜肺，微孔部的 气体和液体接触形成表面张力可阻止血液成分的漏出。在长期的灌注中气相侧水凝集界面 消失，液体可能漏出；此外蛋白膜可逐渐增厚，直接影响气体的弥散。相比之下硅胶膜性 能较为稳定.但它气体交换能力有限，预充量大，价格较贵。 为了完善膜肺在 ECMO 的性能，Katayma 等近来研制一种新型 Polyolefin 中空纤维膜 肺。其膜面积为 0.3M2，预充量为 47ml，O2 和 CO2 交换量分别为 70ml/min 和 55ml/min，流量可达到 160ml/kgmin。在连续 7 天的转流中无血浆漏出。Bagley 将中空纤 维（1000 根）编织成网，经股静脉送入右房。将气体输入中空纤维内，由于中空纤维内外 气体分压差而达到 O2 和 CO2 的交换。这种装置可在体内进行长达 19 天的气体交换。采 用这种方法应注意:充分抗凝，防止栓塞 ;保证静脉回流通畅，以免中空纤维网堵塞静 脉。该方法目前主要用于成人。儿童的血管较细，插入这种装置将影响血液的流通。研制 小体积、高氧合性能并保证血流通畅的类似装置将是小儿 ECMO 的努力方向。 ECMO 中需要肝素抗凝，出血是最常见的并发症，而且血液和异物接触时会发生严重的炎 性反应。为了避免上述不足，Akagi 利用母体胎盘作为气体交换的场所。其装置分为二大 部分（图 312）。一部分为膜肺、人造血（氟碳化合物）和驱动装置，它的目的是使人 造血和胎盘进行气体交换。另一部分为胎盘和肝素涂抹管道及驱动装置，它的目的是将新 生儿血液和胎盘进行交换。由于二部分为胎盘所分隔，ECMO 中患儿不需要另加肝素。另 外胎盘和新生儿有很好的相容性，可改善体外循环的炎性反应。目前这一技术尚处于实验 阶段。 图 312 二、血泵 ECMO 治疗中泵是必不可少的器械。目前最常用的是滚压泵和离心泵两种。滚压泵是 将一泵管置入泵槽内，通过滚压轴不断的挤压将血液注入体内（图 313）。离心泵是让 血液进入一高速旋转的流场中产生离心力，通过此力将血液泵入体内。有关二种泵的性能 见表 31-2: 表 31-2 离心泵和滚压泵的性能比较 流量 类型 血液 破坏 微栓 产生 意外 进气 远端 阻塞 长期 灌注 机动 性能 血液倒 流 离心泵 和转速压力呈正比 开放 限压 较轻 不易 不易 管道 压力 增高 有限 适合 易于 移动 转速不 够时可 发生 滚压泵 和转速有固定关系 闭合 限量 较重 常见 常见 压力 增高 管道 崩裂 不适 合 不易 移动 闭合不 紧时可 发生 图 313 目前在婴幼儿 ECMO 采用什么类型的泵看法不一。Palder 认为离心泵的血液破坏轻， 可根据静脉回流自动调节射血量，避免产生气栓。Wenger 发现离心泵在一定的条件下可根 据心房压力自动调节流量，但离心泵过度的负压应引起足够的重视。根据阜外医院使用离 心泵的经验，离心泵对低流量精密调节能力差。婴幼儿 ECMO 泵的选择以滚压泵为佳。Ito 在 ECMO 中应用新型的气动泵，可根据静脉回流自动调节输出量，不产生负压和急剧的高 压，操作安全简易。 三、管道 ECMO 管道可分为插管和循环管道两部分。ECMO 循环管道要求预充量小，生物相容 性好。新生儿血容量为 85ml/kg，3kg 的患儿血容量约为 255ml。目前 ECMO 循环管道的最 小的预充量也超过 500ml。临床上应尽量缩短循环管道，选用适当的管径和膜肺，以减少 预充量。为了将 ECMO 用品缩小利于移植至胸腔，Tatsumi 将二个带瓣膜的心脏辅助装置 和一中空纤维膜肺联合成一体。它的氧合交换能力为 170ml/min，最大流量可达 5.5L/min，并有搏动功能，其临床应用尚需一段时间。 血液和异物接触时会发生一系列的炎性反应。改善循环管道的生物相容性对减少 ECMO 中的并发症有重要意义。近来出现了肝素表面涂抹技术，使血液接触表面的生物相 容性大为改善。它和以前的肝素浸泡涂抹不同，是将肝素和血液接触表面的分子通过化学 键相联接，具有长期局部抗凝的优点。对于易出血的患者可不用肝素进行 ECMO，因为血 液和这些特制的异物表面接触不会凝集。Koul 用这种装置对动物进行非肝素化 ECMO，24 小时后实验组动物的肺和血流动力学无明显变化，血小板和凝血因子得到充分的保护。 Whittlesseg 在临床上进行试用，给少量肝素或不给肝素，取得了良好的效果。 成人 ECMO 插管可用经皮穿刺的方法，在 ECMO 结束时血管还可以保留。婴幼儿血 管细，采取这种方法有困难。一般婴幼儿采用动、静脉插管。如果用颈部血管，此处血管 将结扎废用。颈动脉结扎对脑组织有潜在的危险。Tsuno 利用特制双腔管插入颈静脉，静 脉血通过 14F 外管腔引流至体外，经氧合后从 8F 内管腔注入右心。Anderson 将此管用于 临床，其存活率为 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。不足之处表现在静脉引流不充分，血流动力学不稳定。 第六节 适应症和禁忌症 在 ECMO 治疗过程中心肺可不行使任何功能，时间可长达 35 天之久，但最终还是要 让心肺行使自身功能。心肺损伤的可修复性是 ECMO 的成功关键。因此在 ECMO 治疗前 必须对适应症和禁忌症有充分的理解。虽然此时对病情预后的估计有一定困难，但医生应 进行全面的分析和正确判断，以免人力、物力和财力的不必要浪费。 一、适应症 早期 ECMO 的临床结果不太满意，人们对此方法提出疑问。以后发现其中一主要问题是病 人的选择，即 ECMO 治疗主要取决于心脏和肺功能结构是否能恢复。Clyde 等统计发现 ECMO 治疗死亡率为 80%，但在尸检中发现很多患儿存在有肺发育不全、马蹄肾、胆囊缺 乏和十二脂肠狭窄等畸形。ARDS 患者症状不能反映肺功能和结构恢复的可能性。有学者 认为如果肺活检没有纤维化，肺功能就可恢复。 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， PaO281.9（620mmHg）kPa；急性肺损伤后 PaO25.3kPa（40mmHg），pH 小于 7.3 达 2 小时；人工呼吸 3 小时后，PaO27.3kPa（55mmHg ）， pH 小于 7.4；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。对于一些顽固性心衰患者 IABP 和药物 治疗无能为力。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。 二、禁忌症 Bartlett 的回顾性研究发现，体重小于 2000g，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。Ichiba 等认为肺动脉压指数是一个灵敏指征， 肺动脉压指数等于平均肺动脉压除平均动脉压。如果大于 0.5，估计患者肺损伤难以恢复， 如有可能可进行肺移植。 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、马蹄肾等。 第七节 ECMO 的管理 ECMO 的管理是一项复杂、长时间的工作，在某种意义来说他代表一个医院的整体水 平，需要灌注师、儿科医生、护士和其它有关人员的密切配合。管理过程可分为开始、中 间和结束阶段。 一、开始阶段 一旦决定进行 ECMO 就要进行充分的准备，组织精干的医疗班子。在美国一些大的医 疗研究中心，ECMO 已成为一独立的部门。在循环管道预充后，就可进行插管准备，所有 插管应在 ICU 或手术室中进行。在这之前应用潘可罗宁或司可林等肌松剂，静脉给吗啡， 局部给利多卡因以达到镇痛效果。新生儿一般在颈右侧切口暴露颈总动脉和颈内静脉。给 肝素 100u/kg，分别进行动、静脉插管。动脉管尖端应达到主动脉弓，静脉管尖端应达到下 腔静脉的心脏开口。管子位置可通过 X 线确认。新生儿颈内静脉插管一般为 1214F，颈 总动脉插管一般为 810F。插管内径是控制静脉引流的主要因素。如果一根静脉引流不充 分，可考虑通过其它静脉再插管，如股静脉，脐静脉等。各方面准备好后，即开始进行 ECMO。开始的 15 分钟在维持一定血平面情况下尽量提高流量，这样可很快改善机体缺氧 状况。此后根据心率、血压、中心静脉压等调整到适当的流量。再根据血气结果纠正酸碱 电解质平衡紊乱。约 2 小时后 ECMO 进入支持阶段。 二、支持阶段 在 ECMO 治疗中应让肺和心脏得到充分的休息，血管活性药可尽量不用，以充分发挥人工 心肺的作用。以往认为肺在此时可不需要机械呼吸支持，目前在这方面有了新的认识。 Galantowings 认为 ECMO 中的机械呼吸非常重要。他的研究表明：ECMO 中无呼吸支持时 肺泡氧分压较低，肺血管阻力明显增加。肺泡氧分压低比 PCO2 降低更能刺激血管收缩。 二者相对独立，有重叠作用。增加肺泡氧分压可缓解肺高压。 ECMO 中常规低压低频的呼吸治疗使肺得到休息。但从 X 光胸片可见由于肺泡内压下 降而造成肺不张。Keszler 等用 PEEP 较好地解决这一问题，具体方法为 :峰值压力为 2.02.4kPa（20-24cmH2O ），频率 1015 次/min，FiO2 为 0.21。也有学者认为应用 PEEP 对肺泡有气压伤，可影响心脏血液回流。对一些肺部已有气压伤的患者可不用人工 呼吸，让肺处于静止状态对肺的恢复有益处。 ECMO 的过程中必须掌握好氧供和氧耗的平衡。氧供在一定程度上反应膜肺氧合功能， 氧耗反应组织有氧代谢的情况。ECMO 可因温度降低、麻醉和肌松药的应用、自身心肺的 休息状态使氧耗下降，也可因肌颤、高儿茶酚胺、高温、感染等使氧耗增加。氧供和氧耗 的比值在一般情况下为 4:1。如果动脉血氧合完全，机体的代谢正常时，其最佳的静脉饱和 度应为 75%。当供氧量明显减少时，组织缺氧，并伴有酸中毒、低血压、乳酸血症等。在 ECMO 的治疗中氧供和氧耗比值的重要性比动脉氧饱和度达到 100%更为重要。最好的方 法是连续监测静脉氧饱和度，努力使其维持在 6575%。静脉氧饱和度可大致反映氧代 谢的情况。在 ECMO 开始的 8 小时内每小时进行一次动脉血气监测，一旦病情稳定，可以 省去。这样既省血、又经济。通常 ECMO 中 PaO2 维持在 10.615.9kPa（80120mmHg ），PaCO2 维持在 4.65.9kPa（3545mmHg ）。膜肺气体 交换有很高调节作用，以 FiO2 控制 PaO2，以通气量控制 PaCO2。 ECMO 过程中需全身肝素化，除开始给的肝素外，以后每小时给肝素 3060u/kg，使 全血激活凝固时间（ACT）维持在 200250s。Green 等发现在 ECMO 中 ACT 和血清肝素 浓度呈良好的正相关，在一定范围内血小板、纤维蛋白原、纤维蛋白降解产物不影响这种 关系。ACT 是经济、简便的凝血机制测定方法，但其影响因素多。测量误差可用双管或序 列方法予以排除。Oden 发现 ECMO 中的 ACT 值受很多因素影响，如给标本后摇动的次数 和方向等。这要求测试时有严格的规范，以免 ACT 系统误差给病人造成不良后果。当血液 和异物表面接触时，血小板将释放大量的活性物质。尽管有肝素抗凝，血小板仍不断地消 耗。为了保护血小板，Cottrell 在 ECMO 中用前列环素类药品 Iloporost 取得了良好效果。 他们发现 Iloporast 组的血小板消耗明显减少，其功能得到良好保护，血清中血小板释放的 活性物质明显减少。这对减轻血液的异物反应，防止血栓形成有重要意义。ECMO 中血小 板原则上应维持在 51097109/L ，低于这个水平应加新鲜的血小板血浆。Ragller 等发现 ECMO 中应用抑肽酶不仅有很好的抗纤溶作用，而且有很强的抗凝作用，应用此药后在 ECMO 可维持理想 ACT 值而不需要肝素。 ECMO 中维持多少红细胞压积（Hct）为最佳尚无定论，Griffin 等对两组婴幼儿 ECMO 的观察发现 Hct 在 35%较 45%效果佳，表现在其库血用量小，发生血凝机会少。多加库血 可引起低钙、高钾，增加传染血液传播疾病机会。为了避免血液传染病，所有血制品均应 采用放射线杀灭病毒。一般情况下 ECMO 期间溶血较轻，血浆游离血红蛋白小于 20mg%。如果溶血较严重，出现血红蛋白尿，应适当碱化血液，促进血红蛋白的排除，保 护肾功能。ECMO 期间预充大量的液体，水负荷较重，电解质变化大。婴幼儿肾排水能力 有限，甚至伴有肾功能不全。此时靠药物肾脏也不能充分地调节酸碱和水电解质平衡，而 人工肾可充分发挥这一作用。性能好的人工肾每小时可滤出 12 升液体。用透析液可有效 地纠正高钾，排除肌酐、尿素氮等物质。但人工肾本身占一定的预充量，在 ECMO 循环路 径中为动脉和静脉短路装置，滤液时的液体进出平衡等都应引起足够的重视。只要有可能 ECMO 期间的水份应尽量由肾排除，用速尿、利尿酸钠、丁脲胺、甘露醇等均可促进肾脏 排水。 ECMO 期间血压可稍偏低，特别是在 ECMO 初期较为明显。血压低的原因是多方面的， 如血液稀释、平流灌注、炎症介质释放等。ECMO 中动脉平均压不宜太高，在 6.67.9kPa（5059mmHg）即可。组织灌注的情况主要根据静脉血气或末梢经皮氧饱合 度监测。有条件可进行胶体渗透压的监测。有些患者存在有动脉导管未闭（PDA），这是 很大的左向右分流，亦是顽固性肺动脉高压原因，ECMO 期间可考虑对 PDA 进行结扎。 ECMO 期间还可用食道超声监测心功能。但对婴幼儿患者有一定困难。Jacquet 在静脉插管 上附带一管，用热稀释法测量患者的心功能，这对 ECMO 中了解血流动力学有积极意义。 ECMO 需要良好的护理配合，长期的肝素化、气管插管可使口腔、鼻腔出血，要经常对上 述部位进行清洗。患儿长期仰卧，应经常适度翻身，避免褥疮的发生。ECMO 将血液引出 体外，这要求 ICU 或手术室有非常清洁的环境，定时空气消毒很有必要。ECMO 中应常规 给抗生素以预防感染。血液在体外循环时温度有下降的趋势，应注意保持体温在 3536。 温度太高，氧耗增加；温度太低易发生凝血机制和血流动力学的紊乱。ECMO 中还应重视 能量的补充，可通过 CO2 的产生量计算出能量的消耗，平均每天补充的热量为 57kcal/Kg。ECMO 中膜肺可出现血浆渗漏，气体交换不良，栓塞等一系列功能障碍，如情 况严重应紧急更换膜肺。ECMO 治疗中的水丢失不可忽视，37通过硅胶膜损失的水量为 510ml/m2h，应根据中心静脉压、皮肤弹性等进行适当的水补充。 三、终止阶段 通常 ECMO 持续 34 天。ECMO 开始的 12 天内肺功能常常不佳，表现在 X 线胸 片呈薄雾样改变，肺听诊有明显的湿罗音。这期间病人完全依赖 ECMO。肺薄雾样改变可 能和呼吸道压力骤降有关。ECMO 开始后炎性因子大量释放，肺渗出增加也是重要的原因。 在 ECMO 中更换膜肺时可发生类似情况。 随着 ECMO 的持续患儿肺功能逐渐恢复。当 ECMO 循环流量仅为患儿血流量的 1025%，可维持正常代谢时，可考虑终止 ECMO。如果病人在终止 ECMO13 小时内 情况稳定，可拔除循环管道，并对血管进行修复。大部分医疗单位将右颈总动脉和颈内静 脉结扎。因为此处离心脏和脑很近，修复血管易产生气栓，且婴幼儿颈部、脑部血管对闭 合一侧颈血管有强大的代偿力。但对远期并发症知之甚少，令人担忧。Adolph 认为 ECMO 后的右脑半球损伤和结扎颈部血管有关，他们对 ECMO 后患儿的血管进行精心修复，未发 生气栓，彩色多普勒检查发现修复血管后血流通畅，脑 CT 检查无异常。ECMO 终止 2448 小时后，呼吸机可逐渐撤离。 下列情况应终止 ECMO：不可逆脑损伤；其它重要器官严重衰竭；顽固性出血； 肺部出现不可逆损伤。一般在 ECMO710 天后有上述情况应终止 ECMO。测定肺呼吸 功能指标，如终末 CO2 排出量、肺顺应性等，可帮助判断预后。如有治疗前后检查值进行 对比将更为确切。有关终止 ECMO 经验和方法各医疗中心都有不同。一些问题有待进一步 探讨。 第八节 并发症 ECMO 是一长时间的治疗过程，它对机体生理和生化活动有明显的影响，易出现各种 并发症。ECMO 中的并发症以出血最为多见，尤以脑出血最为严重。晚期并发症以脑缺血 为最常见。 一、出血 ECMO 一般采用全身肝素化，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 值异常增加，停用肝素后 ACT 仍不缩短，均为颅内出 血的征兆。此时患者可没有颅内出血的症状，血流动力学亦无异常，这时脑部超声检查将 发挥重要作用。Wilson 对一些脑出血高危患儿在 ECMO 中应用氨基乙酸（30mg/kgh）， 取得良好效果。用氨基乙酸治疗的患儿出血明显减少，输血量降低，无一例脑出血发生。 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 10109/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。 二、脑损伤 新生儿 ECMO 大多经颈部插管建立体外循环，这需要结扎颈部血管。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。以往大部分婴儿采取终身颈血管结扎。Pacccoritti 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。Strelety 等在 ECMO 中进行脑电图 监测。他们将脑电分为正常、轻、中、重度异常，将异常进一步分为局灶性、弥散性，结 果表明:ECMO 中有癫痫脑电波的患者一年后死亡率高达 64%，ECMO 中右侧颈血管的插 管对脑电波无明显影响。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。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 对 10 名 ECMO49 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。说明 ECMO 对脑组织有一 定的损伤，并有后遗症。 三、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。 ECMO15min 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 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。 四、其它 ECMO 除对呼吸进行支持外还可改善循环功能。但 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。 第九节 ECMO 的基础研究 和其他治疗方法相比，ECMO 开展的时间不长，许多问题尚待进一步探讨。目前的基 础研究主要集中在脑功能、心功能、炎性介质三方面，现简单介绍如下： 一、脑功能 体外循环中脑血流自动调节机制依然存在。小儿 ECMO 中由于右颈部插管和长时间的 灌注，其影响令人关注。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 25mmHg 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；而 ECMO 流量减少，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，3-5 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 5070%， ECMO 结束 2 周后左侧脑血流速度增加 116217% 。右侧脑 血流主要由 Willis 动脉血管环代偿。有关脑血流，对动脉的观察较多，而静脉较少。 Tayler 在这方面的研究发现，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