陳凱、唐漢韡、侯劍峰綜述，胡盛壽審校

體外膜肺氧合技術(shù)（ECMO），作為一種呼吸和心臟功能的支持技術(shù)，出現(xiàn)于20 世紀(jì)70 年代，而早期ECMO 的應(yīng)用受制于其高發(fā)的并發(fā)癥。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，并發(fā)癥逐漸降低，使得更多患者在接受ECMO 支持中獲益。ECMO 通過體外循環(huán)管道和氧合器直接氧合血液并排出二氧化碳。血泵將低氧的靜脈血通過管道從患者體內(nèi)吸出，經(jīng)過氧合器氧合血液，再輸回到患者體內(nèi)。ECMO 主要分為兩種類型，即靜脈-靜脈模式（V-V ECMO）和靜脈-動脈模式（V-A ECMO）。V-V ECMO 是將血液從中心靜脈引出氧合后，再由中心靜脈輸入，僅有氣體交換的功能；V-A EMCO 是將血液從中心靜脈引出氧合后，從動脈泵入，同時提供了呼吸和循環(huán)支持。ECMO 在心臟外科領(lǐng)域的應(yīng)用主要集中于心臟功能不全的患者，伴有或者未伴有呼吸功能不全，因此，在心臟外科領(lǐng)域中的應(yīng)用主要依賴其循環(huán)支持的功能，而應(yīng)用 V-A ECMO。

1 體外膜肺氧合在心臟外科領(lǐng)域的應(yīng)用

傳統(tǒng)的V-A ECMO 在手術(shù)室內(nèi)進(jìn)行安裝，即在外科開胸直視下，在左心房放置靜脈引流管，在主動脈插管進(jìn)行氧合血灌注。目前，臨床多為通過經(jīng)皮穿刺技術(shù)由介入心臟醫(yī)師、麻醉醫(yī)師等完成，股靜脈引流、股動脈灌注。在這種形式下，再灌注血流從主動脈逆流而上，因此會受到左心室發(fā)出的順行血流的阻力，而心臟功能不同，則順行血流和逆行血流交界位置不同。在患者自身氣體交換不良的情況下，左心室射出的血液氧合程度不高，而氧合程度好的再灌注血流可能無法到達(dá)主動脈弓處，因此冠狀動脈（冠脈）和腦部的供氧效果不佳。在這種情況下，可以將再灌注的氧合血進(jìn)行“Y”型分流，一支通過原有的股動脈逆行灌注，另一支通過頸內(nèi)靜脈灌注，這種形式稱為靜脈-動脈-靜脈ECMO，其最大的優(yōu)勢就是保證了心臟和腦部的供氧，同時提供循環(huán)支持。對于左心室功能嚴(yán)重不全的患者，V-A ECMO 會引起左心室后負(fù)荷的增加，并加重肺水腫[1]。

ECMO 的使用可以使呼吸循環(huán)功能不全的患者受益，同時又可能引發(fā)嚴(yán)重的并發(fā)癥，因此需要權(quán)衡患者的獲益與風(fēng)險[2]。出血是最常見的并發(fā)癥[3]，但是目前沒有一個被廣泛認(rèn)可的抗凝方案，因此抗凝需要根據(jù)患者情況進(jìn)行個體化治療。血栓形成是另一種并發(fā)癥，可發(fā)生于體外管道內(nèi)、體內(nèi)管道內(nèi)，增加了患者的栓塞風(fēng)險。不同程度的感染也是常見的并發(fā)癥，有研究表明長時間機(jī)械通氣、ECMO 支持和住院時間與感染相關(guān)[4-5]。V-A ECMO 還可以引起下肢缺血和筋膜室綜合征。遠(yuǎn)端淺表股動脈插管和端側(cè)移植物吻合是避免此并發(fā)癥的最佳方案[6]。此外，ECMO 的并發(fā)癥還有溶血、血小板減少、獲得性VW 因子減少癥、彌散性血管內(nèi)凝血和空氣栓塞等[5,7]。心臟或大血管穿孔是很罕見的并發(fā)癥[8]。最近的系統(tǒng)綜述納入了2000 年到2012 年20 項研究中安裝ECMO 的1 866 例患者，結(jié)果顯示主要并發(fā)癥包括術(shù)后因出血或心包填塞而二次開胸（占41.9%）、嚴(yán)重出血并發(fā)癥（占40.8%）和嚴(yán)重感染（占30.4%）、下肢遠(yuǎn)端缺血（占16.9%）、筋膜切開術(shù)和筋膜室綜合征（占10.3%）、下肢遠(yuǎn)端截肢（占4.7%）及卒中（占5.9%）[9]。

本文從心臟外科領(lǐng)域的角度，闡述ECMO 在心臟外科領(lǐng)域的應(yīng)用主要的四個方面：第一，心臟外科術(shù)后心原性休克的治療；第二，心臟移植后嚴(yán)重供體器官功能衰竭（PGF）的治療；第三，心力衰竭終末期安裝心室輔助裝置（VAD）或心臟移植的過渡治療；第四，左心室輔助裝置（LVAD）后右心衰竭的預(yù)防治療。

2 體外膜肺氧合用于術(shù)后心原性休克的治療

心臟功能不全是心臟手術(shù)后致死性很高的并發(fā)癥，其發(fā)生率約為3%～5%，而大部分患者可以通過正性肌力藥物或主動脈球囊反搏（IABP）的應(yīng)用而成功恢復(fù)，需要術(shù)后循環(huán)支持的心原性休克較少見[10]。然而，對于上述手段無法逆轉(zhuǎn)的心原性休克，ECMO 可以作為其臨時性支持治療手段。Ariyaratnam 等[11]將引起心臟術(shù)后心功能不全的原因歸為三類：第一，是可逆性的，其主要原因是心肌頓抑，可以通過ECMO 的短期支持而恢復(fù)；第二，是潛在可逆的，其主要原因是局限性小灶性的急性心肌梗死和急性肺水腫，這類患者可能需要更長時間的ECMO 支持；第三，是不可逆性的，其主要原因是心臟功能嚴(yán)重衰竭、廣泛性心肌梗死、慢性肺動脈高壓，此類患者ECMO 不能起到根本的治療，應(yīng)考慮心臟移植治療。由于ECMO 治療具有嚴(yán)重的潛在并發(fā)癥，加之此類患者有極高的死亡風(fēng)險，目前還沒有針對此類患者進(jìn)行ECMO 治療的指南。

術(shù)后心原性休克的患者在圍術(shù)期使用ECMO 輔助循環(huán)的死亡率較高，由于不同研究中患者的基線情況不同，因而可以得到死亡不同的相關(guān)因素。2004 年，Doll 等[12]對219 例心臟術(shù)后ECMO 輔助治療的患者進(jìn)行研究，其中114 例患者額外使用了IABP 以改善冠脈灌注，結(jié)果表明，143 例（60%）成功脫機(jī)，其中52 例（24%）成功出院，而死亡的主要原因是心力衰竭，五年隨訪顯示37 例（74%）患者生存。10 年后的一項研究報道了87 例心臟術(shù)后安裝ECMO 的患者，脫機(jī)率為59%，與之前沒有顯著提高，而出院率達(dá)49%。年齡大于65 歲、術(shù)后腎替代治療、乳酸峰值大于12 mmol/L 和ECMO 轉(zhuǎn)機(jī)時間超過60小時是院內(nèi)死亡的獨立危險因素；而IABP 的安裝是結(jié)局事件發(fā)生的保護(hù)因子；持續(xù)左心室射血分?jǐn)?shù)（LVEF）小于40%是出院后死亡的獨立危險因子[13]。另有研究表明，與成功脫機(jī)的患者相比，未能脫機(jī)的患者裝機(jī)后48 小時血漿乳酸、激酶同工酶（CKMB）和CK-MB 相對指數(shù)（即CK-MB 與總肌酸激酶比值）顯著升高，回歸分析發(fā)現(xiàn)CK-MB 相對指數(shù)是ECMO 治療死亡的獨立危險因子[14]。Slottosch 等[15]報道77 例術(shù)后應(yīng)用ECMO 的患者，脫機(jī)率為62%，30 日總死亡率達(dá)70%，而對于成功脫機(jī)的患者死亡率明顯下降；年齡是術(shù)后30 日死亡的獨立危險因子，ECMO 裝機(jī)后24 小時高乳酸血癥、長時間ECMO支持、ECMO 并發(fā)癥或胃腸道并發(fā)癥也是30 日死亡的獨立危險因子。最大的一項研究納入了40 116 例心臟手術(shù)后應(yīng)用ECMO 輔助的233 例患者，住院死亡率達(dá)64%，心原性休克的非糖尿病患者、年輕患者院內(nèi)死亡率低[16]。Unosawa 等[17]對14 例術(shù)后應(yīng)用ECMO 的患者進(jìn)行了長達(dá)10 年的隨訪，7 例死亡，但是僅有2 例是心原性死亡[18]。綜上術(shù)后心原性休克患者在圍術(shù)期使用ECMO 輔助循環(huán)有很大的風(fēng)險，但是遠(yuǎn)期效果良好。

老年人作為心臟手術(shù)的高危人群，ECMO 輔助也有更高的風(fēng)險，2015 年，梅奧診所的Saxena 等[19]對45 例大于70 歲心臟手術(shù)的患者進(jìn)行分析，其中44 例需要進(jìn)行V-A ECMO 治療，21 例（46.6%）患者在ECMO 治療過程中死亡，24 例（53.3%）患者脫機(jī)，僅11 例出院，院內(nèi)死亡率達(dá)75.6%。術(shù)后并發(fā)癥主要有急性腎損傷（44.4%）、肺炎（26.7%）和敗血癥（24.4%）。術(shù)前心房顫動（房顫）、慢性腎損傷、ECMO 治療引發(fā)的乳酸酸中毒和持續(xù)抗凝與死亡相關(guān)。因此，在老年患者術(shù)后ECMO 支持有很高的死亡率，但ECMO 仍是這一類患者的最后一線治療方案，并能為這些患者帶來生存的希望。

3 體外膜肺氧合用于心臟移植后嚴(yán)重供體器官功能衰竭（PGF）的治療

PGF 是心臟移植后常見的并發(fā)癥，死亡率很高，ECMO可作為臨時的循環(huán)支持。2010年，Marasco等[20]回顧性分析39 例心臟移植或心肺移植后出現(xiàn)PGF而安裝ECMO 的患者，其中34 例（87%）成功脫機(jī)，29 例（74.3%）成功出院，中心ECMO 和外周ECMO的脫機(jī)率沒有差異，與未出現(xiàn)PGF 的患者相比，出現(xiàn)PGF 而需要ECMO 治療的心臟移植患者生存率明顯降低，但是排除了30 日內(nèi)死亡患者后，兩組患者并沒有差異。這表明，出現(xiàn)PGF 而經(jīng)過ECMO輔助治療，且平穩(wěn)度過移植早期的心臟移植患者長期生存率與沒有出現(xiàn)PGF 的患者并沒有差異[20]。D'Alessandro 等[21-22]分別在2010 年和2011 年對心臟移植后ECMO 應(yīng)用于PGF 的病例進(jìn)行報道，其結(jié)果基本相同，在2011 年報道了402 例心臟移植患者中91 例（23%）出現(xiàn)了PGF，對于心臟受體，年齡大于60 歲和術(shù)前接受機(jī)械循環(huán)輔助支持；對于心臟供體，去甲腎上腺素的使用、外傷、LVEF＜55%及缺血時間是患者發(fā)生PGF 的獨立危險因子[22]。該研究ECMO 的脫機(jī)率為60%，出院率為46%，與之前的研究相同，此研究結(jié)果顯示未發(fā)生PGF 有更好的遠(yuǎn)期生存率，但對于經(jīng)過ECMO 成功治療的發(fā)生過PGF 的患者與沒發(fā)生PGF 的患者1 年、3 年、5 年生存率沒有顯著差異[20]。2014 年，Chen 等[23]對于447 例心臟移植的患者進(jìn)行了報道，其中162例（36.2%）出現(xiàn)PGF，26 例安裝ECMO，脫機(jī)率為46%，其1 年生存率與沒有PGF 的患者基本相同。綜上所述，ECMO 對于治療心臟移植后PGF 有很好的效果。

4 體外膜肺氧合作為心室輔助裝置（AVD）或心臟移植的過渡的治療

VAD 可以作為嚴(yán)重心衰患者進(jìn)行心臟移植的過渡治療[24]，同時如果不能找到合適的移植供體時，也可以作為終點治療方案。此外，當(dāng)患者預(yù)后不確定時，ECMO 也可以作為心臟移植或VAD 植入術(shù)過渡的治療方式[25]。由于ECMO 支持的時限短于VAD，因此對于進(jìn)行心臟移植和VAD 安裝的決策仍然很急迫，并且患者必須在重癥監(jiān)護(hù)病房（ICU）中等待[26]。ECMO 過渡的成功率差別很大，很大程度上依賴于患者安裝ECMO 之前的狀態(tài)和供體器官等待的時間。在一項回顧性研究中，納入70 例心臟移植前ECMO過渡的患者，31例（44%）成功過渡到心臟移植（15例）或VAD 安裝（16 例），然而僅有11 例（73%）心臟移植者和8 例（50%）安裝VAD 者成功出院，因此對于這類死亡率很高的患者ECMO 過渡治療還有很大的局限性[27]。而在另一項研究中，242 例緊急ECMO治療的患者中8 例進(jìn)行了心臟移植，雖然這8 例患者出現(xiàn)了很多手術(shù)并發(fā)癥，但是無死亡發(fā)生[25]。同樣的好消息來源于另一個相似的研究，在15 例心原性休克而使用ECMO 的患者中，12 例（80%）成功脫機(jī)或成功過渡到心臟移植或VAD 置入，其中7 例（46.6%）成功出院，在隨訪中長期存活[26]。多因素分析發(fā)現(xiàn)年齡＞50 歲，患者安裝ECMO 前有心肺復(fù)蘇史和較高的連續(xù)器官衰竭評分是過渡失敗的預(yù)測因子。最近，一項納入90 例接受VAD 或ECMO 治療的難治性心原性休克患者的單中心研究表明，安裝ECMO 前心肺復(fù)蘇史是不良預(yù)后的預(yù)測因子[28]。在該項研究中，49%患者進(jìn)行短期VAD 治療而等待決策，51%患者進(jìn)行ECMO 治療等待對神經(jīng)系統(tǒng)狀態(tài)、循環(huán)衰竭和凝血障礙的評估，總體生存率為49%，26%患者轉(zhuǎn)為進(jìn)行VAD 治療，18%患者恢復(fù)心臟功能，11%患者過渡為心臟移植。安裝ECMO 時進(jìn)行心肺復(fù)蘇是院內(nèi)死亡的獨立預(yù)測因子（OR=5.79，P=0.022）。因此，目前亟需機(jī)械循環(huán)支持治療的相對和絕對適應(yīng)證指南。值得注意的是，ECMO 對于由于慢性心肌病引起的心原性休克的治療預(yù)后很差[29]。Bermudez 等[29]的研究，將由于急性心肌梗死引起心原性休克和慢性心肌病急性發(fā)作引起心原性休克而應(yīng)用ECMO 的患者進(jìn)行對比，慢性心肌病急性發(fā)作的患者30 日、1 年、2 年生存率顯著低于由于急性心肌梗死引起心原性休克的患者，這提示我們對于慢性心肌病患者，應(yīng)該謹(jǐn)慎使用ECMO 輔助。

5 體外膜肺氧合用于預(yù)防左心室輔助裝置（LVAD）安裝后急性右心衰竭的治療

通過股血管V-A ECMO 或經(jīng)皮V-A ECMO 可以有效的支持因全心功能不全而安裝LVAD 的患者右心室功能[30]。在這種情況下，ECMO 的輔助讓損傷的右心室有足夠的時間適應(yīng)增加的前負(fù)荷，從而避免右心室的過度舒張和右心衰竭引起發(fā)的LVAD灌注不良。2012 年，Takayama 等[30]報道了應(yīng)用經(jīng)皮V-A ECMO 保護(hù)右心室的病例。在8 例應(yīng)用此技術(shù)的患者中，中心靜脈壓、心率、平均血壓均得到改善，因此減少了正性肌力藥或血管收縮類藥物的應(yīng)用，靜脈氧分壓也顯著提升，7 例患者預(yù)后良好，其中1 例成功過渡到安裝雙心室輔助裝置。因此，ECMO 的右心支持作用，可以幫助右心室功能恢復(fù)，而達(dá)到更好的血液動力學(xué)。

6 阜外醫(yī)院心血管外科體外膜肺氧合使用經(jīng)驗

阜外醫(yī)院較早地在臨床應(yīng)用ECMO 進(jìn)行循環(huán)輔助，自2004 年至今已廣泛在內(nèi)外科嚴(yán)重循環(huán)衰竭的患者中應(yīng)用ECMO 輔助循環(huán)[31-32]。2009 年報道了國際上單中心最大組成人心臟手術(shù)中ECMO 應(yīng)用經(jīng)驗，生存率為66%，ECMO 起始前血乳酸水平是院內(nèi)死亡的獨立危險因子[33]。同年，阜外醫(yī)院報道了99 例患者應(yīng)用ECMO 的結(jié)果[34]，脫機(jī)率與出院率分別為60.6%和54.5%，與本院進(jìn)行的BVS 2000 左心室輔助裝置結(jié)果相比沒有顯著差異，但ECMO 操作簡單，費用低，更加適合中國國情。2010 年，我院針對中國人特征，探索適合國人的抗凝策略，即使活化的全血凝固時間（ACT）保持在120～160 ms 之間，血小板維持大于5×109/L；同時報道了ECMO輔助后嚴(yán)重溶血的臨床經(jīng)驗[35]；通過對比兩種不同的ECMO 系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)Quadrox PLS 更適合中國人使用[36]。

阜外醫(yī)院還積極探索ECMO 在心臟危重癥新領(lǐng)域的應(yīng)用。截至2016 年，阜外醫(yī)院ECMO 輔助超過了260 例，其中約60%應(yīng)用于成人患者，40%應(yīng)用于小兒患者，總體脫機(jī)率超過67%。在國內(nèi)較早將ECMO 應(yīng)用于心臟移植過渡治療，輔助成功率達(dá)85.7%[37]。為進(jìn)一步提高療效，較早將ECMO 與IABP聯(lián)合應(yīng)用，并取得良好的救治效果[38]。截至2017 年，阜外醫(yī)院已經(jīng)完成了60 例ECMO 與IABP 的聯(lián)合輔助治療，主要應(yīng)用于心臟移植術(shù)后和冠狀動脈旁路移植術(shù)后，聯(lián)合輔助技術(shù)已經(jīng)在阜外醫(yī)院心臟外科領(lǐng)域推廣。在國際上，阜外醫(yī)院較早將ECMO 應(yīng)用于先天性心臟病患者的左心訓(xùn)練，在一項納入20 例小兒心臟病患者應(yīng)用ECMO 的研究中，結(jié)果顯示存活患者裝機(jī)前血乳酸水平顯著低于死亡患者[39]。

阜外醫(yī)院在實踐中不斷總結(jié)，制定了《ECMO循環(huán)支持專家共識》，建立了中國生命支持注冊登記系統(tǒng)，在國際學(xué)術(shù)雜志上發(fā)表了中國ECMO 使用現(xiàn)狀[40]，在臨床應(yīng)用與研究上不斷前行。

7 結(jié)語

ECMO 在心臟外科領(lǐng)域的應(yīng)用有心臟外科術(shù)后心原性休克的治療、心臟移植后嚴(yán)重供體器官功能衰竭的治療、心力衰竭終末期安裝VAD 或心臟移植的過渡治療、LVAD 后右心衰竭的預(yù)防治療等。ECMO 在心臟外科術(shù)后心原性休克的治療中，雖然圍術(shù)期有較高的死亡率，尤其是對于老年人，但依舊是一種心臟恢復(fù)的過渡性治療方案，有良好的遠(yuǎn)期效果。由于心臟手術(shù)的多樣性和患者基礎(chǔ)疾病的不同，目前還沒有針對術(shù)后心原性休克的ECMO 安裝指南。ECMO 在心臟移植后嚴(yán)重供體器官功能衰竭的治療中，對供體器官功能恢復(fù)有顯著的幫助，可以大大提高短期和長期生存率，因此有很大的應(yīng)用價值。ECMO 對于在心力衰竭終末期安裝心室輔助裝置或心臟移植過渡治療同樣有著很大的應(yīng)用價值，雖然過渡成功率與供體等待時間和患者基礎(chǔ)疾病和狀態(tài)有很大關(guān)系，但是總體的效果是值得肯定的。但是對于慢性心臟病，尤其是心肌病，ECMO 需要謹(jǐn)慎評估，平衡其風(fēng)險與受益。ECMO在LVAD 右心衰竭的預(yù)防上還處于初步階段，需要更多的研究和經(jīng)驗來評估這方面的應(yīng)用。