張曉陽（綜述），李 欣（審校）

離體肺灌注技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

張曉陽（綜述），李 欣（審校）

［關(guān)鍵詞］：肺移植；離體肺灌注；供肺保護(hù)

作者單位：200000上海，上海交通大學(xué)附屬胸科醫(yī)院體外循環(huán)科［張曉陽（研究生）］

肺移植作為許多終末期肺疾病的唯一治療手段，在世界各國廣泛開展。隨著肺移植技術(shù)的改進(jìn)，肺移植手術(shù)量不斷增加，據(jù)統(tǒng)計(jì)2010年全世界年肺移植總量為3 519例，而10年前全世界年肺移植總量為1 700例［1］。與肺移植手術(shù)總量不斷增加相對(duì)應(yīng)的是供體肺數(shù)量的不足。據(jù)統(tǒng)計(jì)2010年至2012年美國每100個(gè)等待肺移植的患者有15．4個(gè)在等待過程中死亡［2］，而在英國等待肺移植的患者中有35%死亡［3］。造成供肺短缺的原因除了有器官捐獻(xiàn)者不足，還有供肺利用率低下。由于供體在腦死亡和器官捐獻(xiàn)的過程中發(fā)生呼吸機(jī)相關(guān)性肺炎、氣壓傷、神經(jīng)源性和壓力性肺水腫等損傷，致使相當(dāng)數(shù)量的供肺達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)［4］。據(jù)歐洲國家器官儲(chǔ)運(yùn)組織（Eurotransplant）和移植受者科學(xué)注冊(cè)系統(tǒng)（SRTR）統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2012年歐洲供肺使用率為61%，美國供肺使用率為22%。目前主要通過擴(kuò)大供體選擇標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用體外肺灌注（ex vivo lung perfusion，EVLP）技術(shù)，來緩解供肺短缺。本文將介紹EVLP的發(fā)展歷史，EVLP的臨床應(yīng)用方法，以及EVLP的優(yōu)勢(shì)。

1 EVLP的發(fā)展歷史

早在器官移植出現(xiàn)之前，Carrel和Lindbergh于1935年首次提出了器官常溫體外灌注的方法［5］。他們?cè)陔S后的研究中將這種方法用于卵巢、甲狀腺、腎臟和心臟的離體灌注，結(jié)果表明離體的器官在應(yīng)用這種方法保存時(shí)可以維持正常功能長達(dá)數(shù)天。肺臟應(yīng)用體外灌注技術(shù)，在20世紀(jì)90年代之前主要是進(jìn)行肺臟生理學(xué)研究［6－7］，在2001年才被Steen等［8］首次應(yīng)用于肺移植手術(shù)。在該手術(shù)中供體是54歲的由于心梗收治于ICU的患者，經(jīng)歷50 min心肺復(fù)蘇后心臟無復(fù)跳。他們用Perfadex?液（Vitrolife）灌注供者胸膜腔對(duì)供肺表面降溫，然后手術(shù)摘取供肺，供肺經(jīng)過65 min EVLP后右肺單肺成功移植。此前，由于無心跳供體（donor of cardiac death，DCD）在器官獲取前無法進(jìn)行在體評(píng)估，較少應(yīng)用于臨床，而EVLP技術(shù)使器官在體外灌注的過程中能夠得到全面評(píng)估，為DCD的應(yīng)用提供了保障。隨后該移植小組將這種短時(shí)間體外灌注的方法推廣應(yīng)用于不符合標(biāo)準(zhǔn)的供肺。6對(duì)不符合供肺選擇標(biāo)準(zhǔn)的供肺經(jīng)過61～121 min的短時(shí)間灌注，均雙肺成功移植［9］。多倫多總醫(yī)院在Steen等人的經(jīng)驗(yàn)上進(jìn)行改良，延長了供肺無損傷的體外灌注的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了對(duì)供肺進(jìn)行評(píng)估的同時(shí)對(duì)其損傷進(jìn)行修復(fù)和治療。本文以下對(duì)EVLP技術(shù)的介紹以多倫多醫(yī)院的經(jīng)驗(yàn)為主。

2 EVLP的臨床應(yīng)用方法

2．1 EVLP的納入標(biāo)準(zhǔn) 理想的肺供應(yīng)該滿足以下標(biāo)準(zhǔn)［10］：供體年齡＜55歲；沒有肺外傷；每年吸煙＜20包；動(dòng)脈氧分壓／吸入氧分?jǐn)?shù)（PaO2／FiO2）＞300 mm Hg（在FiO2＝1．0，呼氣末正壓＝5 mm Hg的標(biāo)準(zhǔn)下）；胸片肺影清晰；支氣管鏡下未見膿性分泌物；呼吸道拭子革蘭氏染色未見病原體。而現(xiàn)實(shí)臨床上只有少部分供體肺能完全達(dá)到此要求，使用不符合理想供肺選擇標(biāo)準(zhǔn)的“邊緣性供肺”能夠在一定程度上緩解供肺短缺。

EVLP技術(shù)目前主要應(yīng)用于邊緣性供體肺。滿足以下任何一個(gè)條件即符合EVLP的納入標(biāo)準(zhǔn)（適用于腦死亡和無心跳供體）［11－12］：①供肺最佳的PaO2／FiO2＜300 mm Hg；②X線檢查和體格檢查有肺水腫；③供肺摘取手術(shù)中發(fā)現(xiàn)肺順應(yīng)性低；④輸血超過10個(gè)單位或者可疑誤吸病史；⑤供體撤除生命支持至心臟停跳之間超過60 min。

2．2 EVLP的具體操作方法 獲取供肺以后經(jīng)低溫保存運(yùn)送至移植中心，然后對(duì)到達(dá)移植中心的供肺進(jìn)行修剪準(zhǔn)備［13］：①將左心房心肌袖修剪整齊，用4－0聚丙烯線和特制插管端端連續(xù)縫合。②如果摘取供肺時(shí)，獲得的供肺肺動(dòng)脈足夠長，插管插入肺動(dòng)脈至其分叉處，用雙股粗線捆扎固定；如果同時(shí)進(jìn)行供心摘取，肺動(dòng)脈會(huì)較短，用5－0聚丙烯線將肺動(dòng)脈袖和插管端端連續(xù)縫合。③將氣管在隆突處鉗夾，切開縫合器縫合口插入普通氣管內(nèi)插管，用雙股粗線捆扎固定。用1 L Perfadex?液對(duì)供肺進(jìn)行第二次逆行灌注。將修剪好的供肺放在EVLP的保護(hù)罩下，準(zhǔn)備與管道連接。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)在供肺摘取時(shí)應(yīng)盡量保證足夠長的左心房、肺動(dòng)脈袖和氣管（通常從喉以下切斷氣管），以便于插管。如果一側(cè)肺損傷嚴(yán)重不符合臨床使用EVLP的指征，可將對(duì)側(cè)肺單獨(dú)灌注。

EVLP的裝置：肺動(dòng)脈的流出端、硬殼回流罐、離心泵、中空纖維氧合器、變溫器、白細(xì)胞濾器和左心房流入端組成，之間用3／8英寸的管道相連。通路安裝完成后用2 L Steen液、500 mg甲潑尼龍、3 000 IU普通肝素、抗生素（500 mg亞胺培南＋西司他丁鈉）進(jìn)行預(yù)充。

EVLP的灌注方法：灌注管路排氣后通過肺動(dòng)脈插管進(jìn)行順行灌注，左心房插管在開始灌注后充分排氣然后連接于管道環(huán)路上。松開流出管路管道鉗，開始EVLP。在對(duì)供肺用Steen?液進(jìn)行灌注時(shí)目標(biāo)灌注量是預(yù)測(cè)供體心排出量的40%。首先使用目標(biāo)灌注量的10%進(jìn)行灌注，10 min后將變溫器溫度設(shè)置為30℃流量為目標(biāo)灌注量的20%，20 min后溫度設(shè)置為37℃流量為目標(biāo)灌注量的30%，30 min、40 min、50 min流量分別為目標(biāo)灌注量的50%、80%、100%。當(dāng)供肺溫度達(dá)到33℃開始肺通氣（7次／min、潮氣量達(dá)到7 ml／kg、呼氣末正壓通氣（PEEP）5 cmH2O、FiO2＝1．0）。氧合器中通入由86%N2、8%CO2、6%O2組成的混合氣體使灌注液脫氧，流量為1 L／min，通過控制通氣流量把通過膜肺后的PCO2控制在35～40 mm Hg。通過調(diào)整灌注回流罐高度維持左心房壓力3～5 mm Hg。一旦供肺達(dá)到常溫和目標(biāo)流量，開始以25 cm H2O手動(dòng)膨肺。此次供肺進(jìn)入穩(wěn)定階段。管路中的Steen?液每小時(shí)均要進(jìn)行更換，第一小時(shí)更換500 ml，隨后每小時(shí)更換250 ml。

灌注的特點(diǎn)：①緩慢復(fù)溫至生理性正常溫度。肺血管常溫灌注有利于肺泡內(nèi)液體清除。Frank JA［14］的實(shí)驗(yàn)表明，同一供體的兩肺葉分別進(jìn)行常溫和低溫灌注，常溫灌注組的肺泡液體清除率是被動(dòng)復(fù)溫組的四倍。②在肺復(fù)溫的過程中緩慢增加灌注量，目標(biāo)灌注量為預(yù)計(jì)供者心輸出量的40%。高流量灌注會(huì)導(dǎo)致低溫缺血的供肺發(fā)生再灌注損傷，組織結(jié)構(gòu)和生理功能惡化［15］。多倫多醫(yī)院建議使用逐漸增加的保護(hù)性低流量灌注。③保護(hù)性肺通氣（7 ml／kg）。使用該機(jī)械通氣策略的證據(jù)來源于臨床上對(duì)急性肺損傷或呼吸窘迫綜合征的患者的通氣試驗(yàn)。試驗(yàn)顯示［16］相比于使用高潮氣量（12 ml／kg）的患者使用低潮氣量（6 ml／kg）的患者有較低的死亡率和機(jī)械通氣時(shí)間。④高滲的無細(xì)胞灌注液。多倫多總醫(yī)院使用的灌注液是細(xì)胞外液型不含細(xì)胞的Steen?液（Vitrolife），包含有人血白蛋白和右旋糖酐。人血白蛋白能保證一定的膠體滲透壓，減少肺水腫的形成。右旋糖酐保護(hù)上皮細(xì)胞免受補(bǔ)體損傷及細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用，還可以抗凝、抗血小板聚集等。在很多實(shí)驗(yàn)中右旋糖苷的保護(hù)作用得到了肯定［17－18］。對(duì)Steen?液的研究表明［19］Steen?液能減少血小板和白細(xì)胞NOX2的活化，能抑制氧化應(yīng)激反應(yīng)，減少活性氧生成，增加一氧化碳（NO）生成，從而減少器官損傷。

EVLP的評(píng)估方法：灌注過程中每小時(shí)進(jìn)行一次供肺評(píng)估。在進(jìn)行評(píng)估時(shí)呼吸機(jī)參數(shù)設(shè)置為：潮氣量10 ml／kg、10次／min、FiO2＝1．0，維持5 min。監(jiān)測(cè)肺動(dòng)脈壓、左心房壓、氣道峰值壓力和平臺(tái)壓、肺的動(dòng)靜態(tài)順應(yīng)性，分別抽取肺動(dòng)脈端和左心房端灌注液進(jìn)行肺動(dòng)靜、脈血?dú)夥治?。第一小時(shí)以及隨后每兩小時(shí)進(jìn)行肺X線影像學(xué)檢查、肺組織和肺泡灌洗液中的生物學(xué)標(biāo)志物的檢查及支氣管鏡檢查。由于EVLP灌注液不含血細(xì)胞，所以灌注液PO2是較晚出現(xiàn)的肺損傷的標(biāo)志，而肺順應(yīng)性和氣道峰壓的變化是肺損傷較早的標(biāo)志。當(dāng)供肺PaO2／FiO2＞400 mm Hg，肺動(dòng)脈壓力比基礎(chǔ)值減少15%，氣道壓、肺順應(yīng)性平穩(wěn)或提高時(shí)，供肺便達(dá)到移植標(biāo)準(zhǔn)；當(dāng)供肺PaO2／FiO2＜400 mm Hg，肺動(dòng)脈壓力比基礎(chǔ)值增加超過15%，氣道壓、肺順應(yīng)性比基礎(chǔ)值降低超過15%時(shí)，供肺便不適宜移植。達(dá)到移植標(biāo)準(zhǔn)的供肺，用變溫器使肺降溫至15℃。夾閉肺動(dòng)、靜脈和氣管內(nèi)插管，并使肺保持充氣狀態(tài)。將供肺置于4℃Perfadex?液中表面覆蓋冰泥，等待移植。

3 EVLP的優(yōu)勢(shì)

3．1 延長供肺保存時(shí)間 在應(yīng)用EVLP技術(shù)期間持續(xù)給予氧氣和能量，使供肺的代謝得以維持，能夠進(jìn)行自身的組織修復(fù)。有實(shí)驗(yàn)顯示EVLP技術(shù)的應(yīng)用能延長供肺保存時(shí)間，而供肺并不發(fā)生損傷。Cypel等［20］將健康豬肺冷保存12 h，然后分別進(jìn)行12 h冷保存（4℃）和12 h EVLP，結(jié)果顯示經(jīng)歷總共24 h保存，EVLP組豬肺泡組織學(xué)和肺功能的評(píng)估均優(yōu)于冷保存組。在多倫多醫(yī)院關(guān)于EVLP的臨床應(yīng)用的試驗(yàn)中顯示［12］，應(yīng)用EVLP的邊緣供肺組的中位保存時(shí)間為653 min，幾乎是應(yīng)用冷保存的標(biāo)準(zhǔn)供肺組（中位保存時(shí)間為370 min）的兩倍，但是沒有不良結(jié)局的發(fā)生。延長的供肺保存時(shí)間，使較遠(yuǎn)距離器官的使用成為可能，同時(shí)增加了免疫配型測(cè)試和器官功能優(yōu)化的時(shí)間。

3．2 提供了供肺評(píng)估的平臺(tái) 供肺的準(zhǔn)確評(píng)估是提高移植術(shù)后早期和晚期預(yù)后效果的重要因素。EVLP給供肺提供了一個(gè)更全面的評(píng)估平臺(tái)，增加了肺移植手術(shù)的安全性和可預(yù)測(cè)性。在低溫保存的過程中，供肺的評(píng)估只能在未離開供體前進(jìn)行，在離體后直至移植前無法進(jìn)行評(píng)估。這種評(píng)估方法具有局限性。有些供肺在最初的評(píng)估中符合供肺選擇標(biāo)準(zhǔn)，但是在撤除生命支持到供肺取出的過程中遭受嚴(yán)重?fù)p傷，導(dǎo)致移植后失??；相反的有些供肺在最初的臨床分級(jí)中達(dá)不到移植標(biāo)準(zhǔn)，但是經(jīng)過詳細(xì)的測(cè)試和評(píng)估后，符合移植要求。供肺使用EVLP中每小時(shí)進(jìn)行評(píng)估直至移植之前，評(píng)估結(jié)果更加可靠。根據(jù)目前的臨床供體選擇標(biāo)準(zhǔn)，比如X線檢查、血?dú)夥治龊椭夤茜R檢查來預(yù)測(cè)供肺的功能不夠客觀，不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)移植后預(yù)后［21］在EVLP技術(shù)中對(duì)肺組織、支氣管肺泡灌洗液和灌注液中的生物學(xué)標(biāo)志物的檢查，能顯著提高供肺質(zhì)量評(píng)定和移植術(shù)后結(jié)果預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。

3．3 提供了供肺治療的媒介 在離體灌注的過程中，生理溫度維持了細(xì)胞正常的代謝，使EVLP應(yīng)用期間的各種治療能夠起效。通過氣管和灌注液兩種給藥途徑，對(duì)以下幾種損傷有治療作用：①肺水腫。灌注本身和高膠體滲透壓的灌注液的使用均能夠減輕肺水腫。在EVLP的過程中使用藥物治療減輕肺水腫的研究表明［22］，氣管內(nèi)應(yīng)用腎上腺素，肺泡內(nèi)液體的清除率比對(duì)照組高84%。因?yàn)槟I上腺素能夠激活肺泡上皮細(xì)胞膜表面鈉通道的活性尤其是β 和γ型上皮鈉通道［23］。②肺部感染。在腦死亡供體或者DCD，在ICU期間有很高的肺臟感染發(fā)生率，如果得不到有效的治療，會(huì)增加移植手術(shù)失敗的風(fēng)險(xiǎn)。灌注液中加入抗生素治療感染，具有濃度高、半衰期長和目標(biāo)治療等特點(diǎn)，提高了治療效果，同時(shí)避免抗生素對(duì)其它器官的損傷。③炎癥反應(yīng)。腦死亡或者ICU期間肺損傷相關(guān)的炎癥反應(yīng)加劇了移植術(shù)后再灌注損傷。目前，具有抗炎作用的糖皮質(zhì)激素已經(jīng)加入EVLP的灌注液中。其它可能的抗炎物質(zhì)包括急性C反應(yīng)蛋白、α－1－抗胰蛋白酶、白介素－10等，有待于進(jìn)一步研究。④肺栓塞。在肺移植過程中，有血栓和脂肪栓子等形成，增加了術(shù)后發(fā)生原發(fā)性移植物功能障礙（primary graft dysfunc?tion，PGD）的風(fēng)險(xiǎn)。在EVLP灌注液中使用纖溶酶，能夠減少血栓，同時(shí)避免出血的風(fēng)險(xiǎn)。在動(dòng)物的DCD模型中證明［24］，在EVLP灌洗液中加入纖溶酶，能夠減少血栓的形成，減輕肺血管阻力，改善供肺功能。加入纖溶酶的治療對(duì)在心臟停跳前不能進(jìn)行全身肝素化的DCD有更重要的意義。

4 小結(jié)

離體肺灌注作為一種肺移植供肺保護(hù)方法，延長了冷缺血時(shí)間，可以使供肺得到全面的評(píng)估和治療，使邊緣性供體肺的移植成功率和標(biāo)準(zhǔn)供肺無差異［12，25－26］，大大提高供肺的數(shù)量和質(zhì)量。隨著EV?LP的廣泛應(yīng)用，對(duì)供肺損傷的新的治療方法在不斷進(jìn)行研究。EVLP期間對(duì)供肺進(jìn)行基因和干細(xì)胞療法已經(jīng)在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和人的廢棄供肺上取得成功，具有良好的應(yīng)用前景。在供肺功能評(píng)估方面，未來高效的肺功能的生物學(xué)標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)，能夠更準(zhǔn)確更快速的進(jìn)行供肺評(píng)估，減少移植后PGD的發(fā)生。EVLP不僅能夠應(yīng)用于肺移植，還可以應(yīng)用于其他器官移植、再生醫(yī)學(xué)以及肺部腫瘤。比如作為肺臟的去細(xì)胞化和再細(xì)胞化的生物反應(yīng)器［27］，在肺部腫瘤的治療中用于研究化療藥物的抗腫瘤活性以及毒性等［28］。我國目前對(duì)EVLP還處于基礎(chǔ)研究階段，缺乏相應(yīng)的臨床試驗(yàn)。如果EVLP發(fā)展成為一項(xiàng)成熟的技術(shù)在臨床上得到廣泛應(yīng)用，能在一定程度上緩解供肺短缺，進(jìn)一步推動(dòng)肺移植的發(fā)展。

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修訂日期：（2015?10?25）

收稿日期：（2015?08?04）

通訊作者：李欣Email：leex21＠hotmail．com