体外膜氧合(ECMO)已从最初仅在三级医院对小儿群体选择性应用的治疗,发展为在各个年龄段的多种心肺衰竭中更广泛使用的技术。本综述旨在回顾成人患者的ECMO应用,包括适应症、禁忌症、循环系统、插管技术、关键管理注意事项、预后、护理模型、撤机和退出策略以及生命终止和伦理问题的总结。在此,我们提供一个概要,确保考虑在其实践中启动或扩大静脉动脉ECMO(VA-ECMO)用于心源性休克的临床医生对这一技术有基本了解,包括相关风险。
休克与ECMO的流行病学 急性心肌梗死(MI)是心源性休克(CS)最常见的基础原因,约占病例的80%以上,然而越来越多的研究认识到,低血压和脏器衰竭的病理生理可能是多因素造成的。在再血管化时代,MI相关的CS发生率在4%到10%之间,并且在大多数纵向研究中呈下降趋势。在SHOCK试验(我们是否应该紧急再血管化阻塞性冠状动脉以治疗心源性休克)发布后,MI相关CS的早期侵入性治疗与死亡率的显著下降相关,尽管并非所有研究都支持这些结论,且观察研究和随机试验中的现代死亡率仍然高(30%到50%)。心力衰竭在住院患者中合并CS的发生率为4%,是CS的第二大主要原因(11%)。
在CS结果持续不佳和VA-ECMO技术改进的背景下,接受心血管机械循环支持(MCS)治疗的患者在过去十年中呈指数增长。美国全国住院患者样本的分析显示,从2004年到2011年,经皮设备支持(包括ECMO)增加了1511%。在体外生命支持组织(ELSO Registry)中,也报告了ECMO使用的类似时间性增加,其中CS(60.6%)、心肌病(20.5%)和先天缺陷(12.2%)是成年人中排名前三的适应症。
适应症与禁忌症
适应症VA-ECMO的主要目的是为患有难治性休克的患者提供暂时的心肺支持,以作为从急性事件恢复的桥梁,或使其能够过渡到长期高级治疗,如外科心室辅助装置或移植。一般来说,VA-ECMO的适应症是循环衰竭,可能伴随或不伴随呼吸衰竭。尽管VA-ECMO不是强制性的,但同时存在的呼吸衰竭可能会使选择VA-ECMO相对于其他临时机械循环支持选项更为必要。此外,VA-ECMO相较于其他临时机械循环支持方式的优势在于它提供了强有力的双心室支持,而不是单心室支持。VA-ECMO最常用于以心源性或梗阻性生理为主的休克病例,较少用于分布性休克。
需要强调的是,适应症并不是基于前瞻性随机临床试验,通常是由临床判断驱动,认为患者不稳定且面临心肺衰竭即将致死的风险。VA-ECMO的具体适应症包括但不限于:由心肌炎引起的难治性心源性休克、急性心肌梗死、因大面积肺栓塞引起的急性肺心病、初级移植供体功能衰竭、心脏手术后心源性休克、慢性心力衰竭的急性加重、毒物摄入和难治性心律失常。此外,某些医疗系统和中心开始在院内或院外心脏骤停的情况下使用VA-ECMO,或称为体外心肺复苏(eCPR),例如在难治性室颤骤停的情况下。eCPR已被纳入最新的高级心脏生命支持指南,现在“可以作为对选定难治性心脏骤停患者的常规心肺复苏的替代方案,尤其是在怀疑心脏骤停的病因在有限的机械心肺支持期间可能是可逆的情况下”。VA-ECMO还可以用于程序性支持,如极高风险的经皮冠状动脉介入治疗或血流动力学不稳定的室性或心房心律失常消融。
表1. VA-ECMO的常见适应症与禁忌症
常见适应症:
由以下原因引起的难治性心源性休克:
急性心肌梗死
慢性心力衰竭的急性加重
突发性心肌炎
大面积肺栓塞
难治性心律失常
心脏手术后综合征
初级移植供体功能衰竭
毒物
程序性支持:
ECPR
相对禁忌症:
无法控制的出血或对全身抗凝的禁忌症
严重的外周动脉疾病
主动脉夹层
不良预后评分(如修改后的SAVE或PREDICT VA-ECMO)
严重的主动脉闭锁
绝对禁忌症:
无法恢复的状态
无目击的心脏停搏
目标护理与临时机械支持不符
ECMO表示体外膜氧合;ECPR表示体外心肺复苏;SAVE表示心脏外科救治后生存试验;VA表示静脉动脉。
短期结果按适应症分类尽管结果数据仅限于观察性研究,但似乎根据适应症存在不同的短期结果。ELSO注册中心报告成人VA-ECMO的整体生存率为41%。一般来说,在急性突发性心肌炎或心脏移植后初级移植供体功能衰竭的情况下,接受ECMO的患者短期结果最为理想,报道的生存率为70%到80%,并且在ELSO注册中是独立的生存预测因素。关于心源性休克并发急性心肌梗死患者进行VA-ECMO和经皮冠状动脉介入治疗的观察性研究报告的短期生存率为60%到70%,与历史对照的30%生存率相比有所改善。对于心脏手术后休克的VA-ECMO使用,生存率普遍较低,单中心注册的生存率报告为20%到60%。心脏手术后休克患者的不良预后指标包括较高的年龄、需要连续肾脏替代治疗、肝功能衰竭和VA-ECMO的延长使用。
eCPR接受eCPR的患者通常结果最差;ELSO注册中心报告eCPR患者的生存率为29%。如预期,院外心脏骤停患者的生存率特别低,约为15%到22%。生存和良好神经预后的预测因素包括较年轻的年龄、有目击的心脏骤停、非心脏停搏的初始心律和早期恢复的血压。有趣的是,2项研究发现,与倾向匹配的接受常规CPR的患者相比,接受eCPR的院内心脏骤停患者生存和神经预后改善,生存率分别约为30%对12%,良好的神经预后率约为24%到28%对7%到11%。尽管如此,这些不良结果仍然相较于接受常规CPR的患者代表了显著的绝对改善。关于eCPR的文献丰富,对于这一特定患者子集的充分审查超出了本综述的范围。有进一步兴趣的读者可参考该主题的近期研究。
禁忌症对于那些可以快速纠正的心源性休克基础原因的患者,VA-ECMO可能不是最佳选择。VA-ECMO的相对禁忌症包括无法控制的出血或对全身抗凝的其他禁忌症。严重的外周动脉疾病可能成为外周插管的禁忌症,但可以考虑中央和腋下插管作为替代方案。未修复的主动脉夹层,VA-ECMO流量可能导致额外的开口或扩展夹层,需谨慎进行,急性主动脉关闭且无法立即外科修复的情况则是禁忌症。绝对禁忌症很少,包括护理目标与心肺或重症监护支持不符,以及与恢复不兼容的既往或急性病症,如神经损伤或末期恶性肿瘤,这些情况会妨碍患者获得中期生存或功能恢复的有意义的机会。
循环系统与插管
ECMO循环系统ECMO循环系统是一个封闭系统,没有血液储存,可以根据不同的生理需求进行配置。ECMO循环系统有四个组成部分:插管、管道、泵和带加热/冷却功能的氧合器。对循环系统的常见方向命名描述的是血液与泵装置的流动,而不是与患者的关系。进流插管是血液离开患者流向泵的地方,而出流插管或移植物则将血液返回给患者。标准配置包括:(1)静脉动脉型,进流来自静脉系统,出流进入动脉血管,这种配置用于心源性休克,将血液旁路绕过心脏和肺;(2)静脉静脉型,进流和出流均进入静脉系统,这种配置通常用于呼吸衰竭或作为右心室辅助装置,在进入肺之前对血液进行氧合;(3)静脉动脉静脉型,进流来自静脉系统,出流同时进入静脉和动脉系统,这种配置常用于在VA-ECMO上发展哈雷奎因综合征的患者和肺出血患者。
管道是塑化聚氯乙烯(PVC)制成,内径为3/8英寸或1/2英寸,血液接触内表面上共价结合了肝素。结合肝素的管道减少了补体激活、炎症以及血小板粘附和激活。它不会渗漏到血液中,并已被报道在肝素诱导的血小板减少症患者中安全使用。管道可以连接,以允许在回路的静脉侧进行透析接入,尽管这可能会增加湍流、气体栓塞的风险,并提高感染风险,因此许多中心避免这种做法。
回路监测通常包括气泡检测、流量/泵停止探测器以及抽吸和流出压力的测量。最初,所有ECMO回路使用辊泵。由于对管道的磨损以及对血液的创伤,离心泵已取代它们,成为驱动回路的能量来源。尽管有不同的离心泵设计、功率和效率,但在临床安全性方面并没有报告差异。
氧合器 历史上,微孔聚丙烯中空纤维氧合器用于ECMO。不幸的是,它们存在早期血浆渗漏等局限性。随之而来的消耗性凝血限制了支持时间,使ECMO沦为救助治疗。中空纤维聚甲基戊烯氧合器的发展缓解了这种血浆渗漏,促进了数周ECMO支持的潜力。这种氧合器设计的创新可以说是推动ECMO发展为临床安全有效治疗技术的最重要创新。氧合器前后的压力管监测压力变化。氧合通过增加或减少进入氧合器的吸入氧分数进行调整。通气(去除二氧化碳)则通过增加或减少通过氧合器的气体流量(升/分钟)进行调整。
加热/冷却单元通常连接到氧合器,以便在心脏骤停患者的目标温度管理中使用,或者相反,用于意外低体温的治疗。
ECMO插管 ECMO的插管可以分为中心或外周途径。当至少一个插管或移植物通过胸壁进入时,定义为中心插管。输入插管通常放置在右心房。输出插管或血管移植物可以连接到主动脉、锁骨下/无名动脉或肺动脉。通常,输出插管置于中心。通过将适当尺寸(≥10 mm)的移植物缝合到升主动脉,中央插管中的血流和溶血通常不是问题。
中心VA-ECMO的优点包括前向血流、没有流量限制、没有肢体并发症、如有必要可以立即放置左心室引流,以及潜在的移动/步态能力。主要缺点包括植入和取出时需要开胸、更高的出血风险以及增加胸骨感染的风险。
股动脉输出插管已变得非常常见,可以经皮或通过外科切口放置;一些中心使用侧移植物以保护远端灌注。经皮插管通常是首选,外科切口越来越多地保留给没有快速接入经验丰富操作员的中心。超声引导有助于血管识别、直径估算和确认接入。动脉插管的尺寸范围从15法兰(Fr)到21 Fr。许多中心发现,15 Fr适合大多数女性,17 Fr适合大多数男性。较大插管(>20 Fr)在女性、年轻患者及存在周围动脉疾病的患者中,肢体并发症的风险更高。远端肢体灌注插管可以通过前向放置在股动脉(5-7 Fr加固导管)、前向通过浅股动脉或逆向通过后胫动脉进行。即使在远端灌注到位的情况下,也需要通过临床检查、多普勒评估和肢体饱和度监测肢体灌注,因为这些小插管可能会扭曲或血栓形成。输入(静脉回流)插管通常是一个双级线圈插管,尺寸为25 Fr,定位于下腔静脉的肝内部分与右心房的交界处,以优化系统内的血液引流。静脉插管是影响可实现流量的一个重要因素,25 Fr可以安全地放置在几乎所有患者身上。它通常直接放置在右心房中央,或通过颈内静脉或股静脉外周放置。
外周VA-ECMO的优点包括在进行心肺复苏时可以插管,可以在多个区域进行(手术室、导管室、重症监护室、急诊科和院前),以及股静脉拔管的病理较低。缺点可能包括因动脉痉挛或股动脉直径小而导致插管困难、支持下患者活动受限、肢体并发症风险以及可能需要远端肢体灌注插管。
管理 静脉抖动 静脉抖动是患者与回路管理中最常见的问题之一。ECMO回路的最大血流速率部分取决于患者的容量状态、患者大小、静脉插管大小和泵速。超出上限的血流速率会导致静脉/腔静脉塌陷,从而可能停止或减缓回路流速。当足够的压力或容量恢复后,回路流速会恢复。这种周期性模式导致静脉回路抖动,在临床上表现为静脉插管的轻微振荡(在线数据补充中的视频)。如果不加以纠正,可能会导致血流动力学支持丧失、溶血或静脉腔损伤。潜在的患者原因包括低容量状态、出血、心包填塞或腹腔或胸腔内过高的压力。ECMO回路的原因包括高泵速、小插管、插管位置不当、回路扭曲或血栓。在出现血流动力学支持丧失的紧急情况下,初步管理通常包括容量复苏和降低泵速,然后识别潜在原因。
抗凝 对凝血途径、与外源材料的相互作用以及抗凝剂生理学的全面回顾超出了本综述的范围。本节将重点讨论抗凝的理由、治疗选择和目标。抗凝的目标是抑制凝血系统与ECMO回路的相互作用;防止心脏、冠状动脉和主动脉内(尤其是在心脏功能最低的患者中)的血液凝固;并尽量减少全身出血的风险。尽管出血和凝血是VA-ECMO中最常见的并发症,但报告的发生率因VA-ECMO的指征、插管策略、抗凝强度和个体患者变量而显著不同。在约10%的成年病例中,VA-ECMO回路或氧合器内发生显著的血栓形成,而患者的血栓事件(包括中风(3.8–6.8%)和肢体缺血(3.6%))较少见。出血并发症发生在27%至44%的患者中,包括2.2%的颅内出血风险。
ECMO的最佳抗凝策略尚未确定。目前,指南建议在插管时给予50-100 U/kg的不分级肝素静脉推注。肝素的不分级优势包括临床医生的熟悉性、广泛的可用性、即时检测和便宜的逆转剂(原氨酸)。其缺点包括可能导致肝素诱导的血小板减少症和对抗凝血酶III的依赖性。ELSO指南建议将不分级肝素调整至激活凝血时间或激活部分凝血活酶时间至少是正常上限的1.5倍,或抗Xa因子活性水平为0.5 IU/ml,但未定义最佳治疗范围。没有提供测试技术或频率的推荐,但ELSO建议每个项目根据其患者在各自中心“最佳运作”的方法制定抗凝监测方案。血栓弹性图和血栓弹性测量是理论上吸引人的监测技术,可以更全面地评估凝血系统。然而,在该人群中可用的研究仅显示了测试的可行性,而未证明其有效性或安全性。
直接凝血酶抑制剂比伐鲁定和阿格司他在一些中心用作主要抗凝剂,尤其是在肝素诱导的血小板减少症患者中。它们的优点是独立于抗凝血酶 III 工作。缺点包括药物成本较高且缺乏解毒剂。指南建议根据活化凝血时间或活化部分凝血酶时间进行滴定,目标为正常上限的1.5倍。
关于常规辅助抗血小板药物的作用,现有数据不足,尽管在近期接受经皮冠状动脉介入治疗的患者中,常常需要抗血小板治疗。在心肌收缩功能差和心内血流不畅的患者中,左心室引流策略(见下文)可能有助于防止心内血栓形成。在一些患者中,出血与凝血之间的治疗平衡可能很窄或无法实现,在这种情况下,抗凝治疗的启动和治疗范围需要个体化处理。
在ECMO中的药物治疗
ECMO可以通过隔离等方式改变几种重症患者使用的药物的药代动力学和药效动力学,包括镇静剂和抗微生物药物。成人的数据少于新生儿和儿童,但这是一个重要的研究领域。对该主题感兴趣的读者可参考相关的现代综述。
回路和氧合器中的血栓和纤维蛋白形成
血栓在连接器、氧合器或低流量区域表现为黑色斑点,而纤维蛋白沉积则呈白色。常见原因包括抗凝治疗不足、肝素耐药、肝素诱导的血小板减少症,以及长时间低泵速(≤2–2.5L/min)。血栓的潜在后果包括氧合器故障(6.6%)和缺血性卒中(3.8%)。因此,临床实践指南建议定期用手电筒监测回路和氧合器。测量氧合器前后的压力提供重要的诊断信息。如表2所示,增加的跨膜压力(氧合器前高,后低)通常提示氧合器内发生了变化,通常是血栓形成导致的。压力的平行增加通常提示阻力增加(例如,高血压或引流管阻塞),而压力降低可能是由于低血压、低血容量或泵阻塞。灌注师或ECMO专家的专业知识对于回路管理和故障排除至关重要。
表2. 回路压力故障排除
表2. 回路压力故障排除
高流入压力 | 高流出压力 |
---|---|
原因 | 原因 |
阻塞 | 导管尺寸不足 |
- 导管扭曲或位置不当 | - 流出阻塞(扭曲、位置不当、尖端在解剖瓣中、脱位) |
- 血栓 | - 动脉痉挛或全身高血压 |
- 导管尺寸不足 | 导管血栓 |
- 胶囊(中央) | - 腹部隔室综合症(外围) |
- 静脉压力增高(例如,短暂 - 瓦尔萨尔瓦) | - 低血容量 |
- 高流出压力 | - 传感器故障 |
评估和治疗 | 评估和治疗 |
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确认导管位置 | 成像确认适当的流出位置 |
考虑更换更大导管或增加第二个流入导管 | 降低全身血压 |
评估血容量状态 - 考虑补液挑战 | 降低速度/流量 |
增加导管尺寸 |
跨膜压力应低于50 mm Hg;如果升高,考虑更换氧合器。小型回路中的纤维蛋白沉积和血栓形成(图3)在ECMO回路的氧合器前侧很常见,对患者的风险较小,因为栓塞物质将被氧合器捕获。这些沉积物通常通过维持治疗性抗凝来观察和处理。定期进行视觉检查以监测血栓形成情况以及氧合器后动脉血气分析是必需的。效率的下降可能需要更换氧合器。对于快速增长或大于5 mm的氧合器前侧的纤维蛋白/血栓,通常需要进行节段或回路更换,以免威胁回路流量并造成显著的溶血。
图 3. 外周静脉-动脉体外膜氧合 (VA-ECMO;左上) 后不久、1 天后出现肺水肿(中上)以及房间隔造口通气后(右上)的胸部 X 光检查。氧合器中白色纤维蛋白沉积(左下)和氧合器中血栓(右下)的示例,在拔管和盐水冲洗后更加明显。
氧合器内过量的血栓形成可能导致氧合器失效。氧合器功能不良的迹象包括氧合器后低氧压(PO2)和二氧化碳压(PCO2)升高、跨膜压力增宽、中心静脉氧合(ScvO2)低和溶血增加。当氧合器失效逐渐加重时,非紧急氧合器更换的时机必须根据氧合器膜功能、下降速度、患者所需的心肺支持水平以及预期的ECMO支持时间进行个体化调整。氧合器更换通常由灌注师或ECMO专家在床边进行。
溶血
在ECMO支持期间,少量溶血是常见的。然而,临床显著的溶血(定义为血浆游离血红蛋白水平 >50 mg/dl)在大约5.5%的病例中发生,并需要进一步调查。临床表现包括深色或红色尿液或持续的肾脏替代疗法排出液,必须与横纹肌溶解症区分开。临床后果包括贫血、高钾血症、肾衰竭或黄疸。实验室监测和检测包括每日乳酸脱氢酶和血浆游离血红蛋白的测量。与ECMO相关的溶血的常见原因包括泵血栓、回路或氧合器中的血栓形成、静脉颤动或过度的负压接入、或高泵速。预防措施包括维持治疗性抗凝和可接受的回路压力,以及及时管理静脉颤动;治疗则侧重于解决潜在原因。
回路空气和空气栓塞
空气进入ECMO回路是一个罕见的并发症(1.1%),可能通过外周静脉通路或回路本身(松动的连接、开放的Luer锁或氧合器膜破裂)发生。空气滞留是紧急情况,必须立即处理,因为空气泡可能导致脑部或外周空气栓塞。回路应配备气泡检测设备,并启用泵停止机制。紧急管理包括夹住ECMO回路,将患者置于特伦德伦堡体位以促进空气泡向尾部迁移,并启动适当的血流动力学和通气支持。提供100%的氧气可能促进氮气的重吸收并减少空气泡的大小。回路管理包括除气和重新灌注,或根据空气泡负担进行整个回路更换。
左心排气
在心脏骤停(CS)后,充分卸载左心室(LV)对心肌恢复至关重要。根据LV功能和ECMO流量,VA-ECMO期间的主动脉逆行血流可能增加LV后负荷,进而降低LV输出并增加LV舒张末压、左心房压和肺楔压。这表现为LV膨胀和肺水肿,常伴有咯血和气体交换不良。氧合可能严重受损,来自LV的缺氧血液灌注脑部和冠状动脉,导致神经功能障碍和心肌功能恶化。在最近的一项荟萃分析中,报告称16%的VA-ECMO患者需要某种形式的LV排气来缓解这一现象。高后负荷的另一个潜在后果是LV输出受损,这可能阻止主动脉瓣开启,并增加LV或主动脉根部血栓形成的可能性。
接受VA-ECMO支持的患者应密切监测,通常包括肺动脉导管监测左侧充盈压力,以及右桡动脉压测量LV收缩性和主动脉瓣开启的脉压和二尖尖迹象。低或缺失的脉压和无主动脉瓣开启表明VA-ECMO流量和LV后负荷超过了LV排血的能力。应大量使用超声心动图评估主动脉瓣开启、LV和左心房(LA)大小,并帮助管理血管内容量。何时处理LV卸载不足的决定通常由充盈压力、波形下的LV收缩、超声心动图评估的主动脉瓣和心室功能,以及通过氧气支持水平和胸部X光表现评估的肺水肿的综合评估驱动。
避免高LV后负荷很重要,但次于确保足够的ECMO流量以实现最佳的全身灌注。VA-ECMO流量应调整到达到适当的全身灌注和可接受的后负荷水平,这些通过乳酸水平、动脉pH、中心静脉氧饱和度、血管扩张剂、正性肌力药物的精确剂量和维持血管内容量来评估。
关于LV排气的最佳方法尚无共识。利尿剂或肾脏替代疗法通常是必要的,但很少足够。正性肌力药物如多巴酮和肾上腺素可能有助于促进收缩性和左心减压,通常可在大多数患者中考虑,而静脉血管扩张剂可能有助于降低高全身后负荷。
机械卸载技术包括通过主动脉球囊泵降低后负荷,或使用Impella 2.5、CP或5.0(Abiomed Inc, Danvers, MA),左心房引流、心房隔膜造口、肺动脉引流或直接左心室插管。左心房引流是通过经隔膜将8至15法的导管置入左心房,将血液引流到ECMO回路的静脉流入中。球囊隔膜造口可用于创建左向右分流,促进并减少左心房容量,通过已有的右心房导管,但在VA-ECMO结束后可能需要外科关闭。通过经皮置入的15法导管将肺动脉引流到ECMO流入中,已在2个报告的案例中显示有效。通过微创胸腔切开术或腹膜下切口直接插管到LV顶端,可以减压LV,放置21至23法导管。当更保守的方法无效、严重心律失常或心脏停搏的情况下,外科LV排气置入是适应症。通过胸骨中央插管启动VA-ECMO时,可以通过直接插管16至20法导管到LV顶端,或通过肺静脉插管到LA,血液通过Y连接引流至VA-ECMO回路的静脉返回。
Impella设备
Impella 2.5、CP和5.0设备可用于心脏骤停(CS)期间的主要机械支持或VA-ECMO期间的左心卸载。VA-ECMO和Impella的联合使用通常被称为“ECPELLA”。单中心研究显示,使用Impella进行左心排气可改善血流动力学和更好的临床结果。然而,尚未进行控制的多中心试验来评估这一技术。所采用的技术应基于各中心的专业水平和培训。确定触发额外减压的最佳阈值和治疗方法仍然是未满足的临床需求,我们努力定义左心减压的最佳实践。
肢体缺血
肢体缺血是股动脉插管的一种严重并发症,需要仔细监测。这种并发症发生在3.6%的病例中,适当的插管规划可以避免。应对目标插管血管进行超声检查,以测量其直径,从而优化导管大小的选择。正确选择的导管可以确保腿部有足够的血流,避免缺血。应强烈考虑在大多数情况下使用远端肢体灌注插管。远端肢体灌注插管是通过插入5至7法的鞘管,与VA-ECMO回路的动脉输出相连接来实现的。还可以通过在股动脉上放置T形Dacron移植物实现逆行和顺行插管。保持鞘管内的血流也很重要,以尽量减少鞘管血栓的风险,应考虑允许相对高流量或局部抗凝注射的配置。应使用近红外光谱技术和护理协议(包括多普勒足部脉搏评估)来监测腿部缺血。早期识别和及时治疗通常会导致良好的结果。
小丑综合征
在VA-ECMO期间,当肺部气体交换严重受损时,可能会发生小丑综合征,缺氧血液从左心室进入主动脉,可能成为冠状动脉、右锁骨下动脉和颈动脉的主要血流来源(见图4)。这种情况仅在逆行主动脉血流下发生,例如在股动脉插管时,而在中央插管及其导致的顺行血流中则不会观察到。在严重的未被检测到的病例中,心肌恢复受到阻碍,脑缺血导致神经功能缺失。
图 4. 当从左心室流出的脱氧血液与来自静脉-动脉体外膜氧合(VA-ECMO)的含氧血液在主动脉中混合,导致大脑和身体右侧缺氧时,就会发生哈勒金综合征。
小丑综合征的监测
小丑综合征的存在通过监测右桡动脉的动脉氧饱和度来检测,因为这是VA-ECMO血流距离最远的点。放置在右手手指上的脉搏血氧仪可以早期指示缺氧。避免严重小丑综合征的措施包括机械通气,确保吸入氧气的足够分数和正压呼气末压,以维持左心血液的氧饱和度至少在90%以上。当右桡动脉氧饱和度<88%时,VA-ECMO的血流可能较低,应尽量增加血流。正性肌力药物支持应减少,并评估左心排气。当这些措施未能改善桡动脉低氧饱和度时,可通过插管升主动脉建立顺行血流来解决问题,但这需要开胸手术。此外,转换为静脉-动脉-静脉(veno-arterio-veno,VAV)ECMO,其中血流分流到股动脉和插入上腔静脉的新导管,也可能有效。在分流情况下,可根据需要使用导管夹和血流探头来引导两条路径之间的血流。
VA-ECMO后的预后
目前,VA-ECMO后出院生存率在30%到45%之间,但存在高度变异性。死亡率报告受到患者表现异质性、治疗应用和机构资源的影响。年龄可能是ECMO队列中最常见的风险预测因子,老年(通常定义为≥70岁)与更高的死亡率相关。在对ELSO登记的回顾中,Lorusso等人特别考察了老年群体。他们发现,老年ECMO患者不仅更可能在医院内死亡,还面临更高的多脏器功能衰竭率,影响其护理。然而,尽管风险更高,这些老年患者仍然是整个登记中增长最快的ECMO支持个体群体。
VA-ECMO的短期生存率还受到机械循环支持指征的影响。急性心肌梗死、终末期心力衰竭和心脏手术后休克的患者结果差异显著,作为主动心肺复苏(如eCPR)的辅助手段时,结果通常更差,尽管最近的额外报告令人鼓舞。eCPR评分是用于预测心脏骤停患者在接受VA-ECMO后出院生存的风险预测模型,可能有助于估计早期预后。此外,ECMO插管的时机似乎与发病率和死亡率相关。一些研究者发现,启动支持的延迟越长,难治性心脏骤停患者的内脏损伤和死亡风险就越高。内脏功能障碍也与ECMO患者的死亡风险增加持续相关。尤其是,肾衰竭的发展和需要进行肾脏替代治疗与生存率约50%的降低相关。此外,乳酸等延续性休克的生化标记物与患者死亡率的增加相关。
已有多个风险评分用于预测ECMO置入后的生存率。其中包括“静脉动脉ECMO后生存”(SAVE)和修订版SAVE评分,每个模型的区分性能优于传统的ICU预测模型。SAVE评分源于上述ELSO登记,然后在澳大利亚墨尔本的阿尔弗雷德医院的VA-ECMO患者队列中进行了验证。使用近4000名患者的推导队列,Schmidt及其同事将患者分为五类。SAVE评分为零预测死亡率为50%,而正评分则表示更高的生存机会。修订版SAVE评分利用了原始SAVE数据的预后能力,同时纳入乳酸水平以增强模型的预测能力(曲线下面积从0.68提高到0.84)。最近,PREDICT VA-ECMO评分报告了一种使用乳酸、pH值和碳酸氢盐浓度在12小时支持期间的预后模型。SAVE和PREDICT VA-ECMO等预后评分可以帮助决策关于启动或撤回支持,但通常不单独使用。
尽管短期生存率在现代文献中经常被提及,但很少有研究报告ECMO插管后的长期后遗症和患者在ECMO支持后的功能能力。在一项回顾性单中心VA-ECMO患者研究中,超过40%的生存者最终依赖他人进行日常活动,或在中位31个月时处于持续植物人状态。神经和精神病后遗症在ECMO后实际上是常见的。长期生存者的后遗症包括ICU后综合症(重症监护肌病/神经病、认知功能障碍、焦虑、抑郁和创伤后应激障碍)的物理和认知特征光谱。在一项关于ECMO后精神健康结果的研究中,作者发现39%的生存患者发展为一种或多种心理健康障碍。应考虑对所有生存者进行认知缺陷和心理健康障碍的筛查,以及进行身体和职业治疗评估。
1年生存率在24%到38%之间,第一年后ECMO与非ECMO患者之间的生存率没有差异。Aubin等人报告长期生存者中神经功能结果良好,重返工作岗位的比例高。这一发现得到了Rückert等人在移动ECMO研究中的证实,但并未得到其他研究者的支持,他们描述了长期ECMO生存者的心理健康和社会功能持续下降。总体而言,这些结果的不一致性表明,需要更广泛、更专注地评估现代队列中VA-ECMO后的患者生活质量。
ECMO患者的护理模式
许多机构利用中心辐射模型为心脏骤停和ECMO患者提供护理。这些网络通常使用移动团队协助将患者运输到中心(或接收)医院,在某些情况下,指导现场插管。单中心研究持续强调这些努力的可行性,尽管需要更严格的研究来关注这些模型相对于常规护理的优越性。尽管如此,许多人相信,利用既定的区域护理系统(如用于中风、创伤和急性心肌梗死的系统)可能最终会导致ECMO患者的结果得到类似改善。
复杂的管理显示这些患者需要协调的多学科护理和合作。ECMO团队应包括心脏外科医生、心力衰竭和介入心脏病专家、重症监护医生、灌注师、呼吸治疗师、药剂师和护士。肾脏病专家可能需要评估和治疗急性肾损伤,并使用肾脏替代治疗。血管外科医生对于急救外周插管带来的常见血管并发症至关重要。如果发生脑损伤,神经科医生可能会协助进行神经预后评估和管理。作为持久性机械循环支持项目的一部分,姑息护理专家也应被视为ECMO患者护理的关键参与者。姑息护理专家的许多好处包括帮助评估和管理疼痛和焦虑、制定最佳护理目标,并增强患者、家庭和整个护理团队之间的沟通。报告还强调了专门的心血管重症监护医生在心脏重症监护室内管理重症患者的益处,尤其是在以心脏骤停为诊断入院的患者中,许多患者都接受临时机械循环支持。在封闭式心脏ICU护理模型中,使用心脏重症监护医生的偏好也得到了多个国际科学声明的倡导。封闭式护理模型描述了一个单元,其中ICU内的医生和专门的重症护理团队对患者护理的所有方面承担主要责任。然而,仍然需要进一步的研究来证实这些发现和建议。
团队协作护理的模式
指南现在支持基于团队的震荡管理方法,以提供全面、协作和多学科的护理。建议关于VA-ECMO候选资格及后续管理的决策应通过多学科、团队协作的方法进行处理。
撤机与分离
撤机方案
对于接受VA-ECMO治疗的患者,可能出现三种结果:恢复可撤机和拔管、持续需要机械循环支持(MCS)而需转换为长期支持,或病情恶化或死亡。及时性至关重要,因为在支持期间可能出现灾难性并发症(见图5)。
图5. 决定拔管适宜性的算法。超声心动图参数可能包括左心室(LV)和右心室(RV)功能、主动脉流出速度时间积分(VTI)以及侧二尖瓣环峰收缩速度(TDSa)。BP表示血压,MCS表示机械循环支持。
虽然没有普遍适用的方法来判断VA-ECMO是否可以成功撤机和拔管,但一些通用原则适用。临床状态的整体评估是第一步。即,先前低流量状态导致的脏器功能失常是否得到改善或恢复?稳定的肺功能和体液平衡尤为重要。请记住,即使在低气体流量下,氧合器也能进行显著的气体交换。如果使用治疗性降温,神经评估可以推迟,并且在短时间内可能无法区分由镇静和多脏器功能衰竭引起的损伤与持续性脑病。心肌功能评估通常结合超声心动图和血流动力学进行。连续的超声心动图通常能提供改善的线索,前提是心室得到适当的卸荷,尽管射血分数可能无法反映ECMO上的收缩性。76次减流超声心动图可以按照方案定期进行,并提供令人信服的功能证据。LV射血分数(>20%至25%)、主动脉速度时间积分(≥10 cm)和侧二尖瓣环峰收缩速度(≥6 cm/s)被报告为成功撤机的预测指标。维持较低流量下的全身血压也是心脏在没有VA-ECMO大幅支持的情况下恢复的良好迹象。另一种方法是逐步反转泵流,直到实现低(0.5-1 L)逆向流,称为泵控逆向试验。78其优点是在更生理负荷条件下进行评估,尽管存在体外动静脉分流的情况。在低电路流量下,血栓风险增加,因此在撤机期间必须特别注意抗凝治疗,例如在流量低于2.5至3 L/min时维持治疗性抗凝。
拔管
一旦决定不再需要VA-ECMO支持,应尽快进行拔管,以降低血栓并发症的风险。可以暂停抗凝治疗,并在凝血参数适合预期操作之前增加电路流量。拔管的位置(中心与外周)和方法(外科与经皮)以及具体的本地人员和专业知识通常决定操作细节。对于外周拔管,通常会进行一定程度的血管修复,且并发症与心肺旁路的外周拔管相似,如淋巴囊肿和延迟愈合需要负压封闭。通常通过一个捆缝线去除大型静脉导管。
转换为长期MCS
如果在心源性休克(CS)中支持ECMO的患者没有显示出足够的恢复以允许拔管,转换为长期MCS是一个重要的管理选项。评估耐受长期MCS的医学和心理社会适宜性可能需要几天,未提供此方案的中心可能会因考虑延误而限制获取;应定期与能够提供此选项的中心进行早期咨询。
大多数患者在长期MCS后的不良结果中被视为高风险,考虑到疾病的急性和频繁的脏器损伤。然而,几个研究小组报告了可接受的结果。81-83此外,VA-ECMO的临时循环支持可以改善CS患者的医学稳定性,以支持良好的长期MCS结果。84,85最近的报告还强调了在不使用心肺旁路的情况下,从VA-ECMO支持转换为长期MCS植入的潜力。
从ECMO进行心脏移植
从VA-ECMO进行心脏移植并不常见。根据国际心脏与肺移植登记处的数据,2009年至2016年间,只有1.0%的移植是从ECMO进行的。87报告的早期死亡率高(30%至50%),88-90尽管最近的研究表明风险评分可能有助于分层能够以可接受结果进行移植的患者。在美国,器官采购与移植网络/联合器官共享网络在2018年10月改变了心脏分配系统。在新政策下,VA-ECMO支持的患者在7天内享有最高优先级(状态1),并每7天进行区域审查以可能延长。结合更广泛的地理共享,预计未来从VA-ECMO进行心脏移植将更加常见,至少在美国。
撤除支持
如果未观察到显著的心肌恢复且长期MCS或心脏移植都不是选项,则应考虑终止支持。严重的并发症,如灾难性的颅内出血,可能导致撤除VA-ECMO支持并允许死亡。如果提供的积极护理水平超出了患者在这种情况下可能选择的范围,替代决策者也可能请求终止支持。适当的疼痛、焦虑预处理以及确保适当的镇静水平对于避免由于肺水肿引起的呼吸困难或不适至关重要。流量可以逐渐降低,或者电路被夹住,泵由ECMO团队停止。患者通常保持气管插管,给予名义氧气(21%)和一些正呼气末压力,以降低肺水肿或不适的风险。停止设备支持后,死亡通常会在几分钟到几小时内发生,ECMO团队的参与应持续到死亡。姑息医学专家和临床伦理学家可以成为此类艰难决策的关键部分,并为ECMO团队提供医疗支持,确保止痛和减轻焦虑。
未来需求
尽管VA-ECMO在心源性休克方面取得了显著进展,但仍然存在多项重要的研究需求,如表3所示。
表3. 未来研究与发展需求
ECMO研究领域 | 临床研究需求 |
---|---|
疗效与安全性 | 评估ECMO在心源性休克、心脏骤停、低温、药物过量、急性肺血栓栓塞等常见适应症中是否改善生存率,并量化其益处。 |
确定适当的患者选择、时机和基于证据的禁忌症,关注在紧急情况下作出决定的挑战。 | |
评估在没有ECMO的中心中最佳的插管策略(移动插管团队与医院基础插管)。 | |
与其他机械循环支持设备在心源性休克中的比较。 | |
插管与电路 | 检查插管位置(股动脉、中心、腋动脉)、通路(导管、侧支)与并发症(肢体缺血、出血和患者活动能力)之间的关系。 |
抗凝治疗目标、药物及辅助抗血小板药物的作用。 | |
插管的技术改进,包括: | |
- 减少血栓形成性 | |
- 提高耐久性 | |
- 抗菌涂层的作用以减少感染 | |
- 改善与血管的界面以减少出血风险,促进安全插入和稳定,增强患者活动能力。 | |
- 避免需要单独的远端灌注的技术。 | |
氧合器的技术改进 | - 提高耐久性 |
- 减少血栓形成性 | |
患者管理 | 通气管理,包括通气模式、压力或容量目标、氧合目标。 |
液体管理目标、选择(晶体与胶体)和治疗目标。 | |
确定最佳输血阈值。 | |
测试医学和机械左心室减压策略(触发因素、治疗方法)。 | |
正性肌力药/血管加压药的选择和血流动力学目标。 | |
肾替代疗法的时机和强度。 | |
最佳镇静药物、持续时间和治疗目标。 | |
常用药物的药代动力学和药效学数据。 | |
测试ECMO撤机策略和方案。 | |
确定辅助监测技术的作用,包括脑/外周饱和度、肺动脉导管、远端灌注和持续EEG监测。 | |
护理系统 | 确定进行插管和管理的最少提供者、护理单位和医院的实践量。 |
评估多学科ECMO团队是否能改善结果和减少并发症。 | |
测试移动ECMO系统或区域枢纽-辐射护理系统是否能改善结果。 | |
预后与护理转变 | 推导和外部验证动态预后模型,以在插管决策时及整个ECMO支持期间使用,判断转向目标疗法或拔管的适宜性。 |
制定认可的治疗无效标准。 | |
成本 | 提高ECMO的成本效益。 |
结论
VA-ECMO已迅速发展,从少数中心罕见使用的治疗转变为适合重症心肺衰竭患者的常规激进选项,覆盖越来越多的中心。许多历史上无法存活的患者现在拥有了一种强有力的治疗选择,尽管伴随有显著的并发症风险,并带来伦理和经济挑战。VA-ECMO已改变了严重心源性休克患者的临床护理,心血管专家需具备对此治疗选项的基本了解。