王怡鳳，孫 林，周小宇，常 昕，徐凌峰，郭 震

接受危重氣管手術(shù)患者，盡管圍術(shù)期管理、麻醉和手術(shù)技術(shù)的進步極大地改善了手術(shù)成功率，但并發(fā)癥和死亡率仍居高不下[1]。此類患者因氣道梗阻、插管困難和侵犯粘連等在麻醉誘導(dǎo)和術(shù)中存在通氣困難、視野不佳和出血等風險[2-3]。以體外循環(huán)（extracorporeal circulation, ECC）和體外膜氧合（extracorporeal membrane oxygenation,ECMO）為代表的體外生命支持（extracorporeal life support, ECLS）技術(shù)可提供充足的呼吸和循環(huán)支持，以維持手術(shù)期間氣體交換和血流動力學(xué)穩(wěn)定，保證手術(shù)安全[2,4]。ECC 作為一種傳統(tǒng)的心肺支持方法，很早便用于危重氣管手術(shù)的輔助，因顧慮其并發(fā)癥和ECMO 技術(shù)的進展，近年來逐步轉(zhuǎn)向ECMO 輔助[4-5]。ECMO 是ECC 技術(shù)的衍生，廣泛應(yīng)用于心肺衰竭的危重患者，在氣管手術(shù)中可顯著降低凝血功能紊亂、炎癥反應(yīng)、血液破壞等并發(fā)癥。盡管越來越多的報道介紹了ECC 或ECMO 在危重氣管外科中的應(yīng)用，但多以個案和系列病例報道為主，缺乏有力的詢證學(xué)依據(jù)以指導(dǎo)ECLS 技術(shù)的應(yīng)用[6-7]。本研究回顧了2000 年至2020 年ECC、改良ECC 和ECMO 在危重氣管外科手術(shù)中應(yīng)用的適應(yīng)證、并發(fā)癥、細節(jié)管理和結(jié)果，以評價不同輔助模式的安全性和優(yōu)勢。

1 資料和方法

本回顧性研究的數(shù)據(jù)依托于年手術(shù)量超過20 000 例普胸手術(shù)，并具備20 年ECMO 臨床管理經(jīng)驗的醫(yī)院，并得到上海交通大學(xué)附屬胸科醫(yī)院倫理委員會的批準（KSY28713）。從2000 年1 月1 日至2020 年12 月31 日，所有接受ECMO或ECC 支持的氣管外科手術(shù)患者均納入本研究。通過對病歷回顧，收集術(shù)前評估、術(shù)中ECLS 輔助模式和管理、動脈血氣、抗凝策略、術(shù)中和術(shù)后并發(fā)癥以及其他圍手術(shù)期數(shù)據(jù)。

1.1術(shù)前評估所有患者術(shù)前均接受了包括胸外科、心外科、麻醉科、重癥醫(yī)學(xué)科和ECC 在內(nèi)的多學(xué)科風險評估，以判斷麻醉誘導(dǎo)和手術(shù)的安全性、ECLS 的必要性和管理策略。所有患者均接受了X 線和CT 檢查，以評估氣道壓迫或狹窄的程度，氣道狹窄部位的直徑和長度，腫瘤的粘連和侵犯范圍等。大多數(shù)患者接受了纖維支氣管鏡檢查（fiberoptic bronchoscopy, FOB），以評估氣管腫瘤侵犯程度和組織質(zhì)地，考慮到FOB 評估期間氣管損傷或腫瘤破裂的風險，在一些壓迫或梗阻嚴重的患者中，避免支氣管鏡通過瘤體。

1.2麻醉與ECLS 進入手術(shù)室后建立生命體征監(jiān)測并在麻醉誘導(dǎo)前完成中心靜脈和橈動脈置管。使用面罩供氧并維持自主呼吸。考慮到麻醉誘導(dǎo)期間氣道完全梗阻的風險，誘導(dǎo)前對高危氣道梗阻患者在局麻和鎮(zhèn)靜下建立ECLS，對于可以安全插管的患者，全麻后建立ECLS，在氣管鏡引導(dǎo)下行氣管插管。

1.2.1ECLS 的建立 隨著技術(shù)的改進和病情需求，在不同階段選用了不同的ECLS 模式（見圖1）?；颊哐雠P位由心臟外科醫(yī)生進行腹股溝或頸部血管插管，ECLS 輔助后轉(zhuǎn)換為手術(shù)需要的體位。靜脈-靜脈（veno-venous, V-V）ECMO 在超聲引導(dǎo)下采用Seldinger 技術(shù)通過股靜脈引流和頸內(nèi)靜脈回流建立；靜脈-動脈（veno-arterial, V-A）ECMO 和ECC 采用直視切開方式通過股靜脈引流和股動脈回流建立。當術(shù)中出現(xiàn)循環(huán)衰竭或大出血時，可通過中心插管建立V-A ECMO 或ECC用于搶救性支持。ECMO 選擇Quadrox 氧合器和Rotaflow 系統(tǒng)（Getinge，Rastatt，Germany）。ECC 或改良ECC 參見本團隊之前的文章描述[8]，驅(qū)動裝置分別選擇滾軸泵（Stockert S5，Livanova，Mirandola，Italia） 和離心泵（Bio-medicus 550 Bio-console，Medtronic，Minneapolis，MN，USA；Rotaflow，Getinge，Rastatt，Germany）。三種ECLS 模式如圖1 所示。

圖1 不同體外生命支持模式示意圖

1.2.2ECLS 的管理 V-A ECMO 或ECC 設(shè)置：血流速度50 ～70 ml/kg；氣血比0.5 ～1 ∶1；吸入氧濃度50%～70%。V-V ECMO 調(diào)整血流量和通氣量以維持動脈氧分壓（PaO2）60 ～80 mmHg，動脈二氧化碳分壓（PaCO2）35 ～45 mmHg，常規(guī)通過右橈動脈監(jiān)測外周血氣和脈搏血氧飽和度來防止南北綜合征。

1.2.3ECLS 的撤離 當無菌氣管插管插入病灶遠端或雙腔氣管插管插入支氣管建立安全氣道并獲得滿意的機械通氣時，僅需要呼吸支持的仰臥位患者即可選擇性撤離ECLS 支持。V-V ECMO 通過提供充分的呼吸支持可完全替代肺功能，避免臺上氣管內(nèi)插管、間歇或高頻振蕩通氣等操作，保證良好的視野和吻合。ECLS 或ECC 亦可在手術(shù)結(jié)束撤離輔助。對于高危出血或循環(huán)不穩(wěn)定的患者，輔助至手術(shù)結(jié)束或必要時帶回ICU 繼續(xù)輔助。

1.3抗凝治療ECC 模式使用普通肝素全量肝素化抗凝，維持活化凝血時間（activated clotting time, ACT） ＞ 480 s，術(shù)畢按照1 ∶1 比例魚精蛋白拮抗肝素。ECMO 與改良ECC 模式只在插管前彈丸式給予小劑量肝素（50 IU/kg 或總量 ＜ 2 500 IU）進行插管，如輔助期間不給予額外的肝素，稱為無肝素策略，如在輔助期間給予肝素以維持ACT 180 ～220 s 稱為低肝素策略。

1.4統(tǒng)計分析正態(tài)分布的連續(xù)變量表示為平均值±標準差（x±SD）表示，通過t 檢驗比較。非正態(tài)分布的連續(xù)變量用中位數(shù)和四分位數(shù)[Q（Q1，Q3）或數(shù)值范圍表示，通過Wilcoxon 秩和檢驗比較。分類變量以頻數(shù)百分比[n（%）]表示。統(tǒng)計分析選用SPSS 統(tǒng)計軟件（version 21.0，IBM Corp，Armonk，NY），P＜ 0.05 具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

共107 例患者接受了術(shù)中ECLS 輔助，2013年后V-V ECMO 成為首選模式，但16 例患者因基礎(chǔ)心臟疾病或血流動力學(xué)不穩(wěn)定選擇V-A ECMO，2008 年以后共5 例患者因再次手術(shù)或粘連選擇了ECC（圖2）。男性67 例（62.6%），中位年齡為48.9 歲（14～76 歲），手術(shù)涉及氣管腫瘤67 例、氣管狹窄23 例、氣管壓迫9 例和氣管瘺8 例。術(shù)前診斷、合并癥、癥狀、臨床表現(xiàn)和狹窄程度等流行病學(xué)數(shù)據(jù)見表1。

表1 氣管手術(shù)行體外循環(huán)或體外膜氧合患者的基本資料

圖2 不同階段ECLS 模式和病例分布

在23 例（21.5%）患者中觀察到術(shù)后并發(fā)癥，常見并發(fā)癥依次為支氣管胸膜瘺（n= 11，10.3%）、肺不張（n= 8，7.5%）和呼吸道感染（n= 7，6.5%）、吻合口狹窄（n= 6，5.6%）。ECC 組氣管吻合口并發(fā)癥明顯較高。72 例（67.3%）在手術(shù)室拔除氣管插管，V-V ECMO 組（86.4%）比例較高。術(shù)后機械通氣時間中位數(shù)為14（4，38）h，V-V ECMO 組最短，3（1，11）h。13 例患者因肺炎或支氣管胸膜瘺需要延長機械通氣時間。ECC 組的手術(shù)出血量、胸膜引流量和接受輸液的患者百分比較高，但濃縮紅細胞輸注無差異。術(shù)后死亡6 例（5.6%）。兩名患者在V-V ECMO 支持32 d 和44 d 后出現(xiàn)支氣管胸膜瘺并死于膿胸。1 例死于肺栓塞后右心衰竭，3 例死于感染和急性呼吸窘迫綜合征導(dǎo)致多器官功能障礙，其余101例患者存活出院。見表2。

表2 氣管手術(shù)患者行體外生命支持圍術(shù)期并發(fā)癥和轉(zhuǎn)歸

緊急使用ECLS 占18.7%，4 例急性呼吸窘迫綜合征患者和3 例血流動力學(xué)不穩(wěn)定患者持續(xù)輔助到術(shù)后。89.7%的患者采用外周插管，10.3%的患者采用中心插管， ECMO 患者均采用外周插管。V-V ECMO 組的輔助時間最長，輔助流量最高。ECMO 和改良ECC 大部分患者采用了無肝素或低劑量肝素策略。ECC 組的肝素總劑量和活化凝血時間最高。其他ECLS 數(shù)據(jù)沒有顯著差異。見表3。

表3 氣管手術(shù)患者術(shù)中體外生命支持管理

3 討論

涉及氣管或主支氣管的氣道手術(shù)對有效的氣道管理和術(shù)中通氣提出了特殊的要求[9]。常規(guī)的氣道管理策略包括呼吸暫停、高頻震蕩通氣和術(shù)野插入氣管插管等，這些方法在危重或復(fù)雜氣道手術(shù)、肥胖或慢性阻塞性肺病患者中可能導(dǎo)致通氣不足造成的缺氧和高碳酸血癥，干擾手術(shù)視野和外科操作。氣管術(shù)中利用ECLS 技術(shù)可以避免上述不足并提供安全有效的心肺支持，保證呼吸和循環(huán)的穩(wěn)定[4]，同時提供清晰的術(shù)野暴露和充足的氣管吻合時間，為精確的游離和氣管重建提供安全的條件，減少吻合口瘺等并發(fā)癥[10]。此外，術(shù)中通過外周ECLS 支持也有助于胸腔鏡技術(shù)完成手術(shù)，減少手術(shù)創(chuàng)傷，本研究中9 例患者在ECLS 輔助下通過胸腔鏡完成了氣管手術(shù)。

3.1患者風險評估、急診或預(yù)防性支持對于重度氣道梗阻患者，體位改變、麻醉誘導(dǎo)、肌松、腫瘤切除或隆突重建過程中均有可能發(fā)生窒息或通氣障礙[11]。此類患者術(shù)前常表現(xiàn)為進行性的運動耐力下降、氣道刺激癥、氣喘或哮鳴、漸進性呼吸困難，甚至窒息或猝死[12-13]。本研究中最常見的癥狀依次是咳嗽（50.5%）、氣短（50.5%）、進行性呼吸困難（45.8%）。詳細的術(shù)前評估對于ESLS 的選擇非常重要，評估包括詳細的病史、物理檢查、心肺功能、影像學(xué)檢查和氣管鏡[14]。CT和氣管鏡可以準確的評估氣管腫瘤的梗阻情況、病變范圍、狹窄程度、瘺口大小等。本組患者術(shù)前全部進行了CT 和至少一次氣管鏡檢查，其中88.1%的患者氣管狹窄率超過90%。嚴重的氣道狹窄在改為平臥位或肌松時存在高危窒息風險[15]，因此，狹窄超過90%成為本中心預(yù)防性ECLS 輔助的條件之一。如果保留自主呼吸，通過柔性氣管鏡引導(dǎo)氣管插管通過瘤體則可以避免ECLS 輔助，但存在瘤體破裂風險，且對操作者要求較高。盡管保留自主呼吸，但仍存在低氧和高碳酸血癥，以及插管困難和高危的患者，建議清醒局麻下預(yù)防性實施ECLS 輔助，否則呼吸肌麻痹、胸壁和氣道塌陷或心肺交互等原因均可能造成呼吸衰竭[16]。即便是預(yù)充的“濕備”管路，緊急建立ECLS 也至少需要超過10 min 的時間，這會顯著增加通氣障礙導(dǎo)致的術(shù)后神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥[17]。本中心87 例患者（81.3%）采用了預(yù)防性使用策略，其中ECMO預(yù)防性使用將近90%，而早期的ECC 緊急使用占到42.9%。對于高危因素不明確的氣道梗阻患者，通常頸內(nèi)靜脈和股靜脈留置單腔深靜脈導(dǎo)管，以備在需要時緊急建立ECLS。根據(jù)本研究結(jié)果和之前的報道[9,18]，建議在如下情況預(yù)防性建立ECLS：誘導(dǎo)前或改變體位后動脈氧飽和度 ＜ 80%或出現(xiàn)心動過速、1 秒用力呼氣量百分比 ＜ 30%、氣道狹窄率 ＞ 90% 或者殘腔 ＜ 5 mm、明確的氣管支氣管軟化。病變粘連或術(shù)野通氣困難以及有氣管腫瘤破裂風險的可以預(yù)防性留置深靜脈導(dǎo)管以備緊急建立ECLS。

3.2圍術(shù)期并發(fā)癥 盡管經(jīng)驗技術(shù)不斷積累和進步，復(fù)雜或高危氣管手術(shù)的并發(fā)癥仍然較高，吻合口瘺和麻醉風險是最值得關(guān)注的圍術(shù)期并發(fā)癥。Bibas 等報道氣管手術(shù)總體并發(fā)癥、吻合口并發(fā)癥和非吻合口并發(fā)癥的發(fā)生率分別為44.6%、21%和23.2%[19]。盡管對并發(fā)癥的定義不同，但氣管術(shù)后包括肉芽組織增生、再狹窄和吻合口瘺等吻口并發(fā)癥并不罕見[14]。而本研究中，雖然ECLS支持的氣管手術(shù)均為高?；驈?fù)雜患者，但總并發(fā)癥（21.5%）和吻合口瘺（10.3%）均控制在較低水平。這與ECLS 輔助下視野清晰、無需間歇或高頻震蕩通氣、無需臺上插管、呼吸循環(huán)穩(wěn)定，保證充足的時間游離和吻合等因素密切相關(guān)。

3.3ECMO 替代傳統(tǒng)的ECC 常規(guī)ECC 早年常用于復(fù)雜胸外科手術(shù)的術(shù)中心肺支持，并可以收集術(shù)野出血和快速補液。但血-氣接觸促進了凝血和炎癥的激活，顯著血液稀釋，回收血液存在腫瘤播散等風險限制了ECC 的使用[20]?？紤]到大出血的可能性，在壓迫或侵犯心臟大血管或氣管支氣管的巨大縱隔腫瘤術(shù)中，本團隊仍然傾向于ECC 輔助。本中心2013 年后仍有3 例患者因再次手術(shù)或粘連或選擇了ECC 模式。與ECC相比，改良ECC 模式采用了閉合環(huán)路，炎癥反應(yīng)降低、血液稀釋減少、抗凝需求降低、紅細胞輸注需求減少，這些優(yōu)勢體現(xiàn)在術(shù)后機械通氣、ICU 和住院時間上[21]。 2008 ～2012 年本團隊在氣管手術(shù)中采用改良ECC 技術(shù)取得了滿意的臨床結(jié)果[8]。

ECMO 是公認的難治性心肺衰竭的輔助手段之一，V-A ECMO 可提供完全的呼吸和循環(huán)支持，而V-V ECMO 僅能提供完全的呼吸支持。ECMO采用了更小的環(huán)路和預(yù)充量，顯著減少了氣血等異物表面的接觸，更低的抗凝需求和炎癥反應(yīng)，允許更長的輔助時間和更輕的血液破壞。這些優(yōu)勢對于通氣障礙或循環(huán)不穩(wěn)定的氣道手術(shù)患者可以以較低的風險提供全面的支持和心肺功能替代，但它并非沒有潛在風險[22]。

V-A ECMO 的并發(fā)癥包括穿刺部位的血管損傷和出血、血栓栓塞、急性肢體缺血和繼發(fā)于術(shù)中通氣暫停的南北綜合征[23]。南北綜合征是氣道術(shù)中V-A ECMO 輔助無法避免的問題，無通氣肺回流的低氧血通過左心室進入冠狀動脈、主動脈弓甚至降主動脈，導(dǎo)致心肌或腦缺氧。因此，V-A ECMO 輔助術(shù)中無法實現(xiàn)長時間通氣暫停，該模式也僅僅用于疑似循環(huán)不穩(wěn)定的患者，并不是氣道手術(shù)的首選模式[24]。目前尚不確定南北綜合征是否是氣道術(shù)后神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥的獨立危險因素。必要時，可以選擇V-A-V 或者中心ECMO以避免致命的心腦缺血[25]。在本中心，術(shù)中常規(guī)進行間歇或高頻通氣、右側(cè)橈動脈脈搏氧飽和度和近紅外光譜監(jiān)測，以識別上半身缺氧。這對V-A ECMO 或外周ECC 非常重要。

近年來，V-V ECMO 成為本中心首選的輔助模式，并呈逐年增長的趨勢，它可以提供完全的肺功能替代，避免間歇或高頻通氣，提供更清晰的術(shù)野和更長的無通氣時間。本中心V-V ECMO最長運行時間為198 min，最長無機械通氣時間為124 min，可安全的作為氣管插管的替代策略。V-V ECMO 并發(fā)癥包括再循環(huán)、氧供不足、靜脈血栓和上腔靜脈綜合征。再循環(huán)取決于ECMO 泵流量、有效血容量、插管位置和口徑等因素，而氧供不足取決于再循環(huán)比例和泵流量與心排量的比例等[26]。

3.4抗凝全量肝素化增加出血風險是圍術(shù)期主要并發(fā)癥。相對于ECC，ECMO 或改良ECC 均為閉式環(huán)路，低抗凝、低炎癥反應(yīng)和低血液稀釋，顯著降低了出血風險。盡管一些中心選擇了較低的抗凝水平（插管前給予50 ～100 IU/kg 肝素，隨后維持ACT 在160 ～180 s），但仍有一定比例的再次手術(shù)[27]。一些中心則選擇了更保守的抗凝策略：在插管前給予3 000 ～5 000 IU 的肝素而術(shù)中采用無肝素輔助，這顯著減少出血風險，防止了術(shù)中出血和因氣管腔內(nèi)血栓引起的氣道阻塞，且無明顯血栓事件[28]。在本中心，幾乎所有ECMO 輔助均采用了無肝素策略，改良ECC 則采用低肝素策略，全部患者無嚴重血栓和出血事件。

本研究為回顧性單中心研究，沒有選擇非ECLS 患者作為對照。本研究僅收集了圍術(shù)期數(shù)據(jù)，缺乏長期隨訪結(jié)果。盡管本研究可能是國內(nèi)最大宗病例報道，但仍受實驗設(shè)計和樣本量的限制，詢證學(xué)價值較低?？傊珽CC 和不同模式ECMO有各自的優(yōu)勢，在謹慎的個體化選擇的患者中，可以作為高危氣道手術(shù)的一種安全有效的輔助方法，避免傳統(tǒng)氣道手術(shù)中的呼吸循環(huán)意外。