ECMO体外膜肺氧合简介

1、精品文档精品文档精品文档精品文档体外膜肺氧合(ECMO)在极重度呼吸衰竭救治中的应用2015-08-03 21:24来源：首都医科大学附属北京朝阳医院北京呼吸疾病研究所作者：詹庆元孙兵夏金根 王辰字体大小+正压机械通气是呼吸衰竭最为有效的常规支持治疗手段，可满足大部分患者的通气需求。但 对于病情极重的呼吸衰竭患者，如重症ARDS、肺炎、大面积肺栓塞、支气管哮喘以及部 分需要接受肺移植的终末期肺病患者，常规正压通气常常难以维持满意的通气和氧合。而且，由于这些患者需要长时间的高气道压力和高浓度氧的支持，其发生潜在呼吸机相关并 发症的风险大大地高于一般呼吸衰竭患者。对于已合并有严重机械通气并发症(如

2、气压伤和 呼吸机相关肺部感染)和合并症(如心功能不全，休克等)的患者，正压通气往往处于顾此 失彼、进退两难的尴尬境地。最终，这些患者或因难治疗性低氧和严重CO 2潴留，或因严重机械通气并发症而死亡。因 此，许多学者一直在努力寻找另一种更有效、更安全的呼吸支持手段以替代传统的正压通气, 以避免上述临床困境。近年来，技术日益成熟的体外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenation, ECMO )为我们在呼吸支持领域指明了另一个方向，为极重度呼吸衰竭患者带 来了新的希望。ECMO 是体外肺辅助(extracorporeallung assist,ECLA )技术中的

3、一种，在临床中应用 已有30多年历程，主要用于部分或完全替代患者心肺功能，让其充分休息。体外膜氧合 的主要原理是通过静脉内导管把静脉血引出体外，然后经过体外氧合器进行氧合，氧合后的 血液再重新通过静脉/或动脉输回体内。按照治疗目的和血液转流方式，ECMO 可分为静脉-静脉方式ECMO (V-V ECMO )和 静脉-动脉方式ECMO (V-A ECMO )两种(如图1所示)。V-V ECMO 适用于仅需要 呼吸支持的患者，V-A ECMO 可同时支持呼吸和循环功能，为患者提供足够的氧供和有效 的循环支持。V-V方式比V-A方式的并发症和病死率都较低，对于呼吸衰竭患者，V-V ECMO 是最为

4、常用的方式，可部分替代肺脏功能以维持基本的氧合和通气，让肺脏充分休息，最大限度地 降低呼吸机支持水平以预防和减少呼吸机相关肺损伤的发生，为原发病的治疗争取时间。V-A-ECMOV-V-ECMO图1 ECMO的治疗模式1972年，Hill等首次报道了 ECMO 在一例22岁ARDS 患者中的成功应用。此后，彳艮 多学者都报道了关于此技术在成人ARDS 患者中成功应用的病例，这促使了 1979年第一 个关于ECMO 临床应用的随机对照研究(RCT )的产生。该研究共有90例重症ARDS 患 者随机接受传统通气治疗和ECMO 治疗，但结果未显示两组间病死率的差异(90% vs 92% )。在沉寂15

5、年之后，1994年由Morris等完成了第二个关于ECMO 治疗重症ARDS 的 RCT，但也未得出阳性结果。上述两个RCT研究都未能得到阳性结果，分析这可能与当 时很多因素有关，如对疾病认识的不足、病例选择的不恰当、通气策略选用的不合适、ECMO 相关设备及技术的不成熟和研究中很多参与单位无丰富的ECMO 治疗经验等。又一个15年之后，2009年，JAMA 杂志上发表的一篇关于ECMO 治疗因甲型H1N1 感染导致的重症ARDS 患者的临床观察研究，约1/3的机械通气患者(68例)接受了 ECMO治疗，患者的存活率高达79%。几乎是同时，Peek GJ等在Lancet杂志发表了第三个ECMO

6、 治疗ARDS 的多中心 RCT (CESAR 研究，Conventional ventilationr ECMO for Severe Adult Respiratory failure，共有103家医院参与。该研究的入选标准是：年龄在1865岁之间；病情可 逆的严重呼吸衰竭；Murray评分大于或等于3分；高碳酸血症(pH0.8)应用大于7天；颅内出血；有应用肝 素的禁忌等。入选患者随机接受ECMO 治疗和传统通气治疗。入选ECMO 组的患者被转诊到指定的 ECMO 治疗中心(Glenfield HospitalLeicester UK )接受治疗，传统通气治疗组则在当 地医院接受治疗。E

7、CMO 组采用V-V ECMO 的治疗方式，应用滚压泵维持较高的血流量。 此外，在ECMO 治疗中逐渐降低呼吸机支持水平让肺脏充分休息：气道峰压不超过20 cmH 2O - 25 cmH2O ,呼气末正压(PEEP )设置为10 cmH 2O -15 cmH 2O ,呼吸频率10次 /分，FiO2为0.3。肝素用量根据活化凝血时间ACT 调节，维持于ACT于160秒-220 秒。传统通气组的治疗措施可按照当地的治疗规范实施，均建议使用小潮气量4-8 ml/kg 通 气。该研究从2001年7月到2006年8月间共入选180例重症ARDS 患者，每组各 90例。ECMO 组中ECMO 平均使用时间

8、为9天。结果发现，ECMO 组中6个月内存 活且能生活自理者占63%，而传统治疗组仅为47% P = 0.03 ；对于重症ARDS 患者, ECMO 能带来更好的成本效益。因此，从该研究可以得出ECMO 能挽救大部分早期的重症ARDS患者的生命，改善其生 活质量，改善整体的医疗成本效益。但应注意的是，该研究中ECMO 的实施是在具有丰富 临床ECMO 治疗经验的单位内进行的，故该研究结果不一定具有普遍性。ECMO 能取得上述较好的治疗效果，主要与三方面因素相关：ECMO 材料和设备技术的进 步，准确把握应用指征，规范的操作。近年来，随着硅胶silicon rubber和微孔microporou

9、s 膜式氧合器使用的增加，以往 血液相容性很差的鼓泡bubble 式氧合器已被淘汰。这是ECLA技术从短期治疗发展到 长期治疗的一个重要里程碑。特殊涂层的中空纤维膜采用了聚甲基戊烯纤维，并在膜表面使 用了很薄的硅胶层密封，可大大地减少血浆渗漏，也增加了氧合器的安全使用时间，如 Quadrox D膜肺、MEDOS 膜肺和Novalung膜肺等。而生物相容性较好的或肝素化涂层的内表面,可有效减少氧合器内部血栓的形成和大量肝素 的应用，从而降低了 ECMO 的出血风险。此外，离心泵centrifugal pump技术的应用， 可显著减少滚压泵roller pump对血液的破坏。更小型的ECMO 系统

10、的研制，可减少血 液与ECMO 系统的接触面积以达到降低相关并发症发生的目的，更利于ECMO 管理和重 症患者的转运。氧合器和驱动泵整合一体产品已上市，这进一步减少了血液与ECMO接触面积，并可以利用驱动泵产生的余热维持体外血液的温度。曾经需要外科医才能完成的ECMO 置管技术，随着经皮穿刺技术的完善，大多数情况下可 由熟悉常规血管穿刺置管的ICU医生完成，这使得ECMO 更适用于床旁操作而无泵动静 脉ECMO pumpless arteriovenous ECMO 可完全避免驱动泵相关的并发症和使临床管 理更为简单，此装置很简单，包括一个动脉内置管，一个静脉内置管，两根较短的导管和一 个氧合

11、器如图2 。一个超声流量传感器可以监测进入装置内的血流量。血流量越大，CO 2清除越多。但血流 量的大小主要取决于平均动脉血压，心输出量和装置的阻力如氧合器和导管等 。动脉血 压的调节可以通过血管活性药物来调节；装置的阻力主要来自氧合器。目前市场中常用的、 阻力较低的Novalung膜肺的血流量最大能达到2.0L/mino该装置在降低体内二氧化碳方 面具有很好的疗效，但对于纠正低氧血症的效果欠佳，因为进入该装置内的血液已为经过氧 合的动脉血。该装置最大的优点是避免了驱动泵相关的并发症如对血细胞的影响 和使临床管理更为简 单。主要缺点包括：不能有效控制血流量；改善低氧血症能力欠佳，除非发生了严重

12、低氧血 症；动脉内置管易致下肢缺血坏死，因此动脉内置管一般不超过15号French 。由于 该装置的特点和其工作原理，对于下面患者应视为禁忌：心力衰竭、休克导致的低血压平 均血压70 mmHg 和严重的外周动脉阻塞疾病。图2无泵体外肺辅助装置图中FA为股动脉，FV为股静脉 目前ECMO主要用于重症呼吸衰竭患者的补救措施。因有一定的创伤性，花费较高，应严格掌握其治疗适应症。虽然各单位治疗的适应症都有所区别，但总体上都包含有常规治疗方 式难以纠正其通气和氧合的早期患者，原发病具有可逆性和常规通气方式的治疗时间较短但 病情极重的患者，如早期的重症ARDS、己合并有气压伤等严重机械通气并发症的患者。

13、对于ARDS ,目前大部分ECMO 中心采用以下标准：在吸纯氧条件下，氧合指数PaO 2/FiO2 100 ,或肺泡动脉氧分压差600 mmHg ； Murray肺损伤评分2 3.0； pH7.2 ；年龄65岁；传统机械通气时间7天；无抗凝禁忌；对继续的积极 治疗有禁忌。此外，对于需要接受肺移植的终末期肺病患者，也可考虑应用ECMO 进行过 渡。除仔细、谨慎选择病例外，还需注意ECMO 的规范操作。在ECMO 治疗过程中，假设出现 氧合下降，则主要调节ECMO 的血流量和/或氧合器的氧气浓度；而假设出现动脉血二氧 化碳分压升高，则主要通过调节进入氧合器内新鲜气体的流量，此时尽量不要通过调整呼吸

14、 机参数来改善氧合和通气，除非在撤离ECMO 阶段。另外需重点提出的是，在ECMO 治疗过程中，呼吸机参数的设置和调节应遵循让肺脏充 分休息的原则：小潮气量4-6 ml/kg，低平台压30 cmH 2O ，一定的PEEP 水平10-15 cmH 2O ，低呼吸频率8-12次/分 和低吸氧浓度FiO250% ；此外，还 应尽量保持肺的开放状态，如使用一定水平的PEEP、避免呼吸机的断开或使用肺复张手 法RM 等。除ECMO 及呼吸机参数的设置和调节外，ECMO 的更换，ECMO 的撤离，抗凝，并发症 出血、血栓、溶血、脱管、导管破裂、驱动泵的障碍等 的防治等都影响ECMO 的最终 治疗效果。事实上，ECMO