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外科危重患者的体外膜肺氧合支持

发布时间:2015-07-03作者:柯文杰

ECMO 的发展

      1953年 , John Gibbon 第一台机械心肺机的问世 ,开创了心脏外科手术的新纪元 ,使得外科医生可以在心脏静止的情况下进行心脏手术 。随着心脏外科的飞速发展 ,人始考通过良心机来进 行长时间的  1972 年 , H ill等首次报道了 一例创伤后呼吸衰竭的患者经长时间体外循环支持 成功的经验 ,该病人行 V - A 体外循环路径支持了3 天 [ 1 ] 从此 ,体外循环膜肺支 ( ECMO )就成为描 述利用机械装置进行长时间 ( < 30天 )心肺支持的术语 。正如心脏手术需要手术室一样 , ECMO 始 涉足重症监护 ( ICU ) 心肺亦称为体外循环 机 ,应用于手术室使心脏静止态下行心脏 手术 ; ECMO 应用于 ICU ,对完全心肺衰竭的病人 进行心肺支持 ,直人心功能复或度到心 肺移植 CPB ECMO 的目的都是代替心肺功能 ,但二者有着显著差别 ( 1) 

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- 静脉路径

     在CPB 间 , 静脉引流管可能会吸入大量气 体 ,而且在心脏手程中常伴有容量剧 变化 。因此 ,为了吸入体和应体内容 量的经常变化 ,需静脉流管连于一的静脉储 由于静脉储血室内血液处于静止状 态 ,而且在心脏手术全流 CPB 间 ,肺循环以及 一些心腔内血流停止 ,为了防止静脉储血室 肺和心腔内血液凝结 ,需要进行全身抗凝 ,通过给大剂量肝素使全血凝血时间无限延长的方法来取得全身抗凝 效果 。全身抗凝以 CPB 期间血液不断从冠状脉窦 支气管静 心最小静脉和手术切口流入术 野 ,可导致持续出 为了少出和降高流量引起的风险 ,流 2 4L / (m in·m2  )和红胞压积 (H ct)常维持在一个较低水 ( 20) 是 ,低 流量和低Hct致全氧供不足 ,这就需要通低温降低氧耗的方法来弥补氧供的不足 

CPB比 , ECMO只是提供部分心肺支持 , 病人的心肺仍然做 ECMO 属密闭循环系统 ,无静脉储血室 ,而且病人机体和ECMO管路内血液始 终处于循环流动态 ,因只需轻 抗凝求的不同是CPBECMO的主要 ; ECMO的抗凝要 : 出血并发症少 , 可进行长时 ECMO 支持 (几周 ) ECMO分为种类 : VA-ECMO和VV-ECMO (1 ) VA-ECMO 是将血液从静脉引出 ,氧合后经动脉回输病人体内 ,可同时进行心肺支持 VV-ECMO 是将血液从静脉引出 ,氧合后 从静脉回输病人体内 ,它只能替代肺做功 ,不能提供 心脏支持 ,因此只能用于呼吸衰竭的病人 

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静脉-动脉

静脉-静脉.png

动脉-动脉





图1 静脉-动脉ECMO与静脉- 静脉ECMO的区别示意图 SVC:上腔静脉; IVC:下腔静脉; Lung:膜式氧合器; Gravity:重力引流; →氧合血液流动方向



 2 ECMO 的改进

      ECMO 管路和心腔内血液不停流动 , 此 , 与 CPB 相比 , ECMO 期间只需应用少量抗凝剂 然而 , 出血仍然是 ECMO 的最危险的并发症 ,特别是对于 术后早期的外科病人 由于 ECMO 技术的改进 ,如 :肝素结合 Carm eda 生物活性表面物质  型膜等的应用 , 使 ECMO 成为一种治疗外科病人急性心肺衰竭的 安全 有效的方法 

2. 1肝素结合的 Carm eda生物活性表面 (CBA S血液接触的  CBA S表面 , 有肝素与其共价结 。 CBA S可减少抗凝剂的应用 ,最大限度减少肝素用 量或不用肝     ECMO 支  [ 2 ] 。 CBAS的优点 : 抗凝剂应用剂量少 ,组织相容性好 , 血小板和白细胞激活轻 [ 3, 4 ]  ,全身炎症反应轻微 [ 5 ]  , 血浆检测炎症介质少 [ 6 ] 

2. 2 离心泵 与滚压泵相比 ,离心泵可减少溶血和 补体激活 [ 7 ] 

2. 3微孔型膜式氧合器与硅胶膜肺相比 ,微孔型膜肺更有利于气体交  ECMO 循环过程中 ,通常一个微孔型膜肺即可满足气体交换的需要 。而对于硅胶膜肺 ,为了满足气体交换的要求 , 有时需要ECMO 管路中串连或并联两个膜 然 ,应用个氧合器增加 ECMO 的系统的复杂 膜肺应用时间过长 ,可造成肺血 型微膜式氧合器因纤维膜孔径较小 ,虽可减血浆并发症 ,但并不能完全解决这一问题 。 在台湾大学医 (N TUH , ECMO 系统由新微孔膜肺 离心泵和肝素结合的 CBA S管道组成 (所 有与血液接触表面均用 CBA S材料 ) 除了这些改进 ,还除去了 ECMO 管路中动脉和静脉连接桥 (路循环 ) 除去侧路循环 ,可节省人力 ,因为为了防止桥内血栓形成 , 必须间断松开阻断 。 同时 ,还除去了管路中不必要的接头 ,以降低血栓形成的危险 。事实上 , N TUH 拥有按自己使用习惯制 造的 ECMO 系统 (美国 M edtron ic公司制造 ,编号 : NTUH) 此种ECMO 系统没有不必要的连接头 和侧路循环 ,可在10 m in内快 。NTUH 配备ECMO cart,车上装备了组 ECMO 所需的 所有设备和消耗品 。当医院内某处需要进行ECMO支持时 ,可ECMO cart推到此处进行现场组 

通过这种方法 ,可在30min内对医院内任何科室的 病人进行 ECMO持 , : 导管 急诊 重症监 护室等科室 

 

3 台湾大学医院  ECMO 的应用

        1994 8 月 , N TUH 已经对 300 多例不同适 应症的病人进行了 ECMO 支持 ( 2 ) 因为 N TUH 的 ECMO 是由心血管外科发展起来的 ,因此 , ECMO 的最常见适应症是机械循环支 是 , N TUH 的 ECMO 应用并非仅限于急性心力衰竭 

表2 台大医院行ECMO支持的病人分类(1994年8月~2000年11月)

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3. 1 心脏移植 

          移植经成为疗终心 脏病的有效方法 。但是 ,有些病人术后死亡 ,特别是术后第一个月 。病人术后第一个月死亡的最重要病因是早期移植心脏衰竭 。尽管心肌保护方法在不断 改善 ,移植心脏早期功能     高 ( 5% ~7[ 8, 9 ] 移植心脏早期功能衰竭通常由心肌顿抑引起 。理论上 ,无论时心肌缩功全的程度如何 ,心肌顿抑是可逆的 ,此时病人所需的是 行机械循环持 ,直到移植物功能恢 [ 10, 11 ] 

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图 2 表述的N THU 治疗早植心功能竭的流  

     主动脉球囊反搏 ( IAB P)因其相对操作简单 损伤小而成为机械循环支持首先考虑的方法 ,但是 , IABP只是针对左心统 ,右心肺功不全无效 而且对于某些病人 , IABP并不适用 ,如 :股动脉较细的 小儿患者 ,股动脉硬或血形成患者 为 什么一些病上  ECMO  。 IAB P不能对严重心力衰竭的病人提供足够的循环支持 ,因此 ,有些行IABP的病人还需要ECMO支持 。如果择股动-静脉路径 , ECMO可以在床旁局麻下快速建立或除 , 这对于危重病人抢救非常有 N TUH ECMO 材料应用肝素结合的 CBA S,减少了机体肝 素用量 ,这是它的另一优 由于许多心脏移植的病人术前在肺脉高压 ,移后右功能要 比左心功能衰竭更为常见和严重 。右室功能衰竭是 病人心脏移植后早期死亡的重要原因 [ 12 ]  ECMO 减轻右室负荷 ,并直接缓解右心衰 ECMO用于成人和小儿患者 ,事实上 , ECMO是小儿机械环支持的唯一选择 。因为ECMO 并不以长时间循环支 持为目的 ,如果移植心脏功能恢复无望 ,应考虑再次 心脏移植或改行心室辅助 。NTUHECMO支持超4天的病人无一例存活 ,验证了这一原则 

总之 ,对于一些移植后早期严重心力衰竭的病 人 , ECMO 可提供暂时的机械循环支持并能挽救病 人的生命 

3.  肺移植   

      N TUH ,如果外循下行植术 ,麻醉导后选择地经股动 - 静脉路立 ECMO[ 13 ] ,然后手术正常进 如果术后移植肺功 能良好 ,可在术后即撤 ECMO则 , ECMO 支 持延长到术后一段时间 ,直到移植肺功能恢 对 于终末期肺高压行单肺移植的病人 ,常规 ECMO 支持延长到术后一段时间 [ 14 ] 移植中 ,用 ECMO 代替常规体外循环有以下优点 :

3. 2. 1 中优点 在肺移植手术中 , CPB 增加了血 液丢失和输血 [ 15 ] 出血是肺移植病人死亡的重   [ 16 ] 。相 反 , 在ECMO       CAB S,术中不需全身肝素化 ,可显著减少出血和输 血量术中出血少易于手术操作 。而且股动-静脉 路径行ECMO 支持 ,术野不受体外循环插管的干扰 。当通过胸内径建立CPB ,对高压人行单肺移植时 ,通常选择右肺移 [ 17 ]  ,因为通过左胸切口建立 CB P较左胸更难但是,当行左肺移植时,可以更容易地把较大的供肺移植到较小的受体内 。台大医院大部分移植体是女性 ,而大部供体男性 ;供肺通常比受体本身肺而通过股-脉路径建立 ECMO 持 ,可使左肺移植和右肺移植一 样容易 ,这是 ECMO 支持的另一优点 

    3.2.2 术后优 ECMO支持下行肺移植的另一优点是 :必要时可 ECMO 支持延长到术后早期一段时期 

     移植肺严重再灌注水肿和因水肿导致的呼吸衰竭 ,特别是因肺高压行单肺移植的病人 ,术后早期治 疗的是一个难题 。ECMO 支持时间延长到术后早期有利于术后危重病人的护理 。因为肺再灌注水肿消失快 ,       所以ECMO 支持可在短时间发生并发症前撤掉 ECMO 可为移植     安 全 暂时的支持 ,有利于危重病人的护理 ,特别是对于那些因肺高压行单肺移植的病人 

3.3无心跳供体ECMO供体匮乏是限制器官移植发展的瓶颈无心供体(NHBD)这一问题的方法之是,NHBD的移植器官功能恢复慢或早期无功能发生率高,因此,在器官移植中,NHBD抱有           [ 18, 19 ]  自 NHBD 的供肾 ,移植后通常出现肾小管坏死 ,率 高达 65% [ 20 ] 缺血时间是影响来NHBD 功能最重要的决定性因素 

     在台湾 ,对心跳停止者 ,取其组织或器官时 ,必 须经过家和法的准许 ,且在家签订同 意书前 ,社律师须到体床边成某律程序 ,往往导致官热血时间长而行成       功的器官植 ,这就是为什么在台 NHBD 只 能进行组织捐献的原因 。利用NHBD ECMO 支持 可解决这一问题(3[ 21 ] 此方法简单 省力 ,用生理盐水预充后 ,运 ECMO 不需额外液 变温水箱持续     对 ECMO 循环血液降温 ,因此可使NHBD的腹腔器官维持在一个稳定的低温状态  ECMO 通过右股动脉灌注2L /m in的冷氧合血 ,而且由于双侧股动脉结及胸动脉用囊导塞 ,使有 腹腔器官均可    得到良好的灌注 。利用ECMO技术可使供肾得到良好的保护 ,因此 ,移植器官功能恢复慢 或早期无功能的发生率应该会降 Imm ediatre2 nal graft function具有以下优 : 提高急性免疫排斥 反应的检测 ; 可    早期用应用环孢霉素治 ; 简化 电解质的管 ; 减少医疗费用和降低透析的风 所以这些优点使得 ECMO 的应用物超所值 

3. 4 心脏术后心性休克 ECMO  

    心脏术后心源性 ( PCS) 是心脏手术常见的并发症 ,主要病因是由于缺血 /再灌注导致的心肌顿抑 ,首选的 治疗方法是应用血管收缩和舒张 是 ,如果过保守治难以持血流力学稳        时 ,就虑 行机械循环辅助的方法 

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 3 无心跳供体的 ECMO 支持D rain  tube:引流管 ; O xygenator:膜式氧合器 ; Cooler: 变温器 ;Centrifugal pump:离心泵

当病人有机械循环辅助的指征时 ,应首先考虑 应用 IAB P,因为 IAB P相对损伤小 。但是 ,对于严重 心力衰竭 顽固性心律失常 小体重和单纯右心衰竭的病人 , IABP往往难以发挥作 相比之,心室辅助(VAD )可对患有严重心力衰竭的病人提供足够 的循   持 ,      用  H eartM ate VAD[ 22 ] Tho ratec VAD[ 23 ]抢救PCS病人成功的报 而 , VAD是一种侵袭性治疗方法,建立VAD需要进行全身麻醉 开胸和长时间手 ; 这使 VAD 在紧急况下难以用于危重病人的抢救 VAD花费大 ,多数情况下,对于活机较少病人往会拒用 这种昂贵的治疗方 VAD病人选择标准严格 ,使得许多危重病丧失了接收 VAD 治疗的机会会 。 相比之下 ,  于  IAB P     PCS  人 , ECMO 是一种的机循环助方 ECMO支持有以下优 : ECMO包括微孔型膜式氧合器和离心泵 ,可快速预充 ;可在床旁局麻下经股动脉和 (或 股静脉路径紧急建立 ;通过现有插管 ,便于从  ECMO 支持转换 CPB; 术后需进行械循环辅助 的病人接近50%需要进行双心室辅助 [ 24 ]  , ECMO可同时提供左 右心室辅助 ,而且可代替肺功能 。所有 这些优点使 ECMO 成为一种在紧急情况下抢救危重病 法 , ECMO花费比VAD 要少 ECMO 提供暂时的循环支持 ,便医生定是对病做进步的袭性治 

         在循环衰行机循环时 ,对于人心可 恢复性和继发器官的受损程度往往难以判断 , ECMO可为临床医生做出医疗决定赢得时 后 ,如有必要 , ECMO可支持病人过度到心脏移植或安装永    久性VAD VAD 比 , ECMO 支持相对简 费用低 ,适应症也不VAD   ECMO 间 , 对 病人的情进行评估 ,然后定下一治疗的 选择 

             总之 , PCS病人需行机械循环辅助 , 应首选 IABP IABP无效时 ,而后选择 ECMO股动静 路径建立 ECMO ,因并发少和便于护理 ,应为首选 方法  ECMO 为病人情况的评估下一步治疗方法 的选     择供时间 ,并防止费用昂贵的 VAD 的滥用脉 ,增加肾血流量 ,对 A FR 的发生有预防作用 。 总之 ,心源性慢性肾功能不全的患者 ,只要围术期处理得当 ,术后肾功能不全非但没有加重 ,反而有所改善 ,而且能够顺利      渡过手术关 ,术后会因心功能 改善使肾功能逐渐得以改善 ; 11例均于术后 7 ~10 天痊愈出院 



参考文献:

 [ 1 ]  李佳春,李功宋主编. 体外循环灌注学[M ]. 北京:人民军医出版社, 1993,135.

 [ 2 ]  陈良万编著. 体外循环灌注新技术[M ]. 北京:中国医药科技出版社, 2001,15.

 [ 3 ]  Leure PB,MulderAW, Fiers HA , et a l. Acute renal failure af2ter Cardiovascular Surgery[ J ] , Current concep ts in pathophysi2ology, p revention and treatment, European Heart Journal. 1989,(10) 38 - 42.

 [ 4 ]  周衍椒,张镜如主编. 生理学[M ]. 北京:人民卫生出版社,1983,83.

 [ 5 ]  胡小琴主编. 心血管麻醉及体外循环[M ]. 北京:人民卫生出版社, 1997,181.

 [ 6 ]  龙村主编. 体外循环学[M ]. 北京:人民军医出版社, 2004,634.

















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