Michela Bombino, Sara Redaelli, and Antonio Pesenti
16.1 ECMO在右心衰竭中的应用
在ECMO发展历史中，大面积肺动脉栓塞（MPE）是其治疗重点之一。一位罹患此疾病患者的死亡促进了心肺机的发明[1]。1931年，Gibbon被指派处理一位胆囊切除术后肺栓塞的患者。当患者病情持续恶化时，他不得不去喊来上级医生，那时肺动脉栓子清除术往往作为最后的挽救手段。Gibbon[2]生动地描述了当时的场景。
在那个长夜里，Gibbon无助地看着患者挣扎求生，她的血变得越来越黑， 静脉也更加肿胀：“我很自然地产生了那个念头，如果能够持续将蓝色肿胀静脉中的血抽出来，把O2充进去，将CO2排出来，再将变红的血液输回患者的动脉中，我们也许能够挽救她的生命。我们需要绕过阻塞的栓子，在体外替代一部分患者心肺的工作。”
于是Gibbon和他的妻子尝试针对急性阻塞性肺动脉高压和右心衰竭开始他们的实验[3-4]，最后发明了心肺机[2]，并在1937年报道了给一只实验造成肺动脉栓塞的猫维持循环[5]。
自此以后很多年过去了，但是ECMO支持右心室（RV）功能衰竭方面的适应证从未被动摇。ECMO支持RV衰竭的机制是将右房中的部分血液分流到动脉系统中，从而减轻右房前负荷，缓解右心房扩大，这将增加左室的输出量，左右室之间呈现相互依赖的关系[6-7]。ECMO通过转流减轻了低氧血症，而必要的抗凝也是血栓栓塞的治疗措施之一。
对于特发性肺动脉高压，当内科治疗手段已经穷尽时，体外支持可帮助患者过渡到肺移植或者当患者心功能不足时ECMO提供临时帮助。
16.1.1 ECMO在MPE中的应用
尽管MPE治疗已经有很多办法，但是对于合并右心衰竭和心源性休克的患者，死亡率仍高达20%~50%[8]。
Davies于1995年报道了首例在手术室外使用ECMO作为临时支持手段的MPE患者[9]。患者在6天的ECMO支持过程中一直保持清醒。自此以后出现了大量使用ECMO救治MPE所致的心跳停搏或心源性休克的成功案例[10-27]。一些患者仅仅使用ECMO支持，另外一些患者则经ECMO支持后成功地进行了手术或者导管取栓术。病案报道中的成功率很高，因为人们总是倾向报道成功的案例。在这些报道中，抢救成功的关键是快速经皮穿刺建立ECMO，保持血流动力学稳定，在ECMO期间进行必要的诊断性检查以及将患者转运至有条件施行取栓手术的机构。
Maggio等[28]发表了一项迄今最大样本的研究报告，包含21例MPE伴严重休克和低氧血症的患者，其中19例行VA ECMO，2例行VV ECMO，总体生存率为62%。他们指出当患者因为突发PE导致心跳停搏时，快速经皮穿刺建立ECMO 是可行的（8例患者）。ECLS可以作为溶栓或者血栓清除术的治疗策略的一部分，或者和抗凝一起作为独立的MPE治疗措施。每日进行心动超声检查有可能发现少数需要进行手术取栓术的患者。不幸的是，这部分患者容易发生神经系统并发症导致死亡（4例患者，50%死亡率）。
另外还有一些患者预后良好的多样本报告[29-31]。Hashiba等[30]报告了12例突发性PE伴心跳停搏的患者，行ECMO支持后10例患者存活。作者指出MPE伴心跳停搏患者的预后和神经系统并发症要优于16例心肌梗死所致的心跳停搏患者（生存率为83.3% vs. 12.5，P<0.001；其中神经系统预后良好患者的为58.3% vs. 6.3%，P=0.004）。
最近，Sakuma等[32]报道了日本将ECMO作为MPE治疗辅助手段的经验。作者收集了文献中193例患者，总的生存率为73%，65%的患者在ECMO建立时有过心跳停搏，86%的患者伴有心源性休克。
总之，ECMO对于MPE伴心功能衰竭患者的益处是确定的，它被认为是MPE治疗流程中重要的措施之一[33-34]。
16.1.2 ECMO在动脉性肺动脉高压中的应用
根据2008年Dana Point分类[35]，肺动脉高压（PH）一词包含不同的临床对象。早期诊断以及对导致PH的不同疾病的共同病理生理机制的认识是成功治疗PH的关键[36-41]。已经建立相关流程以便对PH进行评估和精确分类，以及采取相应的治疗措施。尽管此类患者总体治疗效果有所改善，但患者死亡率依然很高。影响预后的因素包括硬皮病所致PH以及合并右心功能衰竭。
动脉性肺动脉高压（PAH）发生后，即使对肺血管扩张剂仍有反应时，也可能发生右心功能衰竭。其发病机制在文献中已有大量叙述[7,42-47]。右心室对容量超负荷的适应性优于压力升高，慢性压力超负荷可引起右心室扩大，室壁张力增加导致心肌增厚和重构，心肌缺血和心排血量下降接踵发生。右心功能衰竭的治疗取决于潜在的疾病和其所处的阶段[7,45-47]，以及患者急慢性临床表现。ECMO可以在右心衰竭急性加重期作为一个暂时的支持手段，或者在等待移植手术前给患者一个过渡期。
VV ECMO成功用于慢性肺栓塞性高压患者行肺动脉内膜切除术后再灌注综合征以及顽固性PH所致的右心功能衰竭[48-49]。在最近一项对慢性血栓栓塞性PH外科处理及预后的调查中，Mayer报道再灌注肺水肿的发生率为9.6%，顽固性PH的发生率为16.7%，需要ECMO支持的患者为3.1%[50]。
对于特发性PAH患者，ECMO的使用指征不同。Pereszlenyi等[51]报道了行双侧肺移植术患者术中和术后行ECMO支持的结果：可以对患者行保护性肺通气，以及移植肺可控的再灌注。
对于全心衰竭血流动力学不稳定的患者可以采用VA ECMO[52-54]，但是针对减轻右心负荷有不同的插管方法。对于卵圆孔未闭患者，常规VV ECMO即可[55]。其他情况下，可以使用VV ECMO合并房间隔造口术[56-57]，或者在肺动脉和左心房间建立一分流（PA-LA）[54,58]。对于特发性PAH等待移植手术的患者，ECMO可以降低等待期间的死亡率，并且不会影响移植术后患者预后[59]。其他使用ECMO的情况包括对于药物治疗稳定的患者，在PH危象期可使用ECMO[55,60]，以及一位临产的PAH患者麻醉后突发右心功能衰竭时[61]。最后一个案例是，ECMO被作为择期终止妊娠手术前的预防性措施[62]。
总之，在文献报道中ECMO主要短期应用于PH危象所致右心功能衰竭期，以及在等待肺移植手术过渡期间的长时间支持。在等待移植前ECMO支持期间患者可以保持清醒，无须气管插管，以便进行物理治疗。患者往往预后良好[63-65]。
16.2 ECMO在脓毒性休克中的应用
成人脓毒性休克主要是高动力性的，特点是血管麻痹，对容量补充无反应，其发病机制有详尽的说明[66-67]。尽管如此，10年前Dellinger[68]将脓毒性休克描述为各种休克病因的大熔炉，认为心源性因素在其中也发挥着一定的作用。脓毒性心肌病的病理生理机制[69-72]、超声心动图变化[73-74]目前都已明确。
16.2.1 ECMO在儿童脓毒性休克中的应用
由于儿童和新生儿心脏储备功能有限，其脓毒性休克往往表现为“冷休克”，特点是血管强烈收缩，因此其发病机制中心功能障碍是重要因素之一[75]。因为这个原因，所以ECMO在脓毒性休克中是首先应用于新生儿和儿童的。早在1995年，体外生命支持组织（ELSO）就发表了新生儿脓毒症的登记报告[76]，两年后又发表了儿童脓毒症的相关报告[77]。其结论是该人群患者尽管其颅内出血的发生率明显高于不合并脓毒症者，也不应排斥使用ECMO。在儿童脓毒性休克方面，ECMO使用经验在不断增加，其整体预后良好[78-81]。
ECMO支持已经在新生儿和儿科脓毒性休克指南中推荐应用[82]。争议主要存在于对特定人群ECMO的使用，例如脑膜炎球菌败血症的儿童[83-84]。实际上，有研究者指出尽管使用了ECMO，但患者的死亡率仍与年龄成正比[85]。
16.2.2 ECMO在成人脓毒性休克中的应用
最初，脓毒性休克和菌血症被认为是ECMO的相对禁忌证。人们担心ECMO的循环通路可能成为细菌的培养基[86]。脓毒性凝血功能障碍以及出血风险增加也是禁忌证。因为以上的原因，直到最近几年才开始有ECMO用于成人脓毒性休克的报告[87-88]。在最近10年中，由于ECMO技术的改进，安全性提高，ECMO适应证也不断增加，它的绝对禁忌证也不断受到挑战[89]。ECMO用于成人脓毒性休克的病例报道包括汉坦病毒[90]、疟疾[91]、金黄色葡萄球菌[92]、脑膜炎奈瑟氏菌[93]、H1N1病毒感染[94]以及坏死性软组织感染[95]。
最近有两份系列研究报告发表。Bréchot等[96]报告了14例难治性脓毒性“冷”休克患者，伴有左室射血分数低下，全身血管阻力指数升高，该组患者的生存率为71%。另外一份是来自中国台湾的单中心报告[97]：在6年时间里有53位脓毒性休克患者接受了ECMO支持，其中40%的患者在开始ECMO前有过心脏停搏，这些患者总体存活并出院的比例为15%。年龄>60岁的患者预后更差。两份报告生存率的差异部分可以用中国台湾的那组患者中心脏停搏者比例高来解释。来自法国的报告以脓毒性心肌病患者为主，特点是左室射血分数低下和全身血管阻力极度升高，类似“章鱼壶心肌症”，这可以解释该组患者的高生存率。
16.2.3 ECMO在脓毒性休克应用中存在的问题
我们认为，在考虑给脓毒性休克患者使用ECMO时，需要区分以下三类患者：
（1）患者有心源性休克和脓毒症。大部分此类患者可以通过外周血管进行VA ECMO，患者以心功能障碍为主。
（2）患者同时有急性呼吸窘迫综合征（ARDS）和高动力脓毒性休克。这种情况下首选VV ECMO，上机后我们通常能看到儿茶酚胺类药物需要量减少。而且最近有文献报道，相似情况的脓毒性休克患者，使用VV ECMO者预后优于使用VA ECMO者[98]。
（3）左室功能受损并伴有严重ARDS的患者。对于这些患者，如果使用经股静脉—股动脉的VA ECMO插管方法，由于肺功能障碍，左室搏出的血是未经充分氧和的，它们再灌注心脏、大脑和上身。为了避免这种情况，可以考虑经中心血管置管的VA ECMO[96]或混合使用VV/VA ECMO。在后一种情况下，可以考虑使用双腔插管以避免在颈静脉处重新穿刺以增加右房和右室的血氧饱和度[99]。有作者报道ARDS合并心功能障碍的患者，使用VV/VA ECMO，其预后改善[100-101]。
16.3 ECMO在创伤中的应用
严重创伤是导致死亡的主要原因，尤其是在年轻患者中。其导致死亡有以下三种情况：①由于难治性损伤导致在现场立即死亡；②早期死亡（几小时至几天），严重出血，心血管/肺功能衰竭，或者严重脑损伤所致；③后期死亡（数天至数周），死因常为创伤后ARDS和（或）多器官功能衰竭。无论对于早期还是后期死亡患者，ECMO都有可能是有效的抢救手段。早期死亡患者的主要原因往往是失血性休克、低氧血症、低体温、代谢性酸中毒和凝血功能障碍。采用VA ECMO，能够给予组织充足的灌注和氧合，快速复温，快速输血输液。在治疗创伤后ARDS时，VV ECMO可以对创伤的肺采用保护性通气，提供足够的氧合，避免后续的多器官功能衰竭。ARDS合并创伤性脑损伤的患者死亡率很高[102]，为ARDS患者采用的肺保护性通气、允许性高CO2血症和胸腔内压提高却可能加重脑损害。VV ECMO可以解决治疗上的矛盾，给予肺脏足够的支持，让肺得到休息，减轻继发的脑损害[103]。
创伤后早期阶段应用VV ECMO的指征是顽固性低氧血症和（或）严重呼吸性酸中毒，常规治疗手段无效。而VA ECMO的使用指征是持续性休克，组织低灌注，虽经液体复苏，输血和升压药使用无效的，或者创伤后发生了心脏停搏。总之，由于缺乏相关创伤指南推荐，ECMO应该在当医生认为标准的治疗方法已经无效，并且患者的损伤是有可能逆转的情况下使用[104-105]。Larsson 等最近建议VA ECMO可以减少肺血流灌注，用于控制肺出血。此外，对于需要夹闭下腔静脉的外科手术，VA ECMO的颈静脉—股静脉通路可以保证全身器官灌注[106]。
首例将ECMO成功用于创伤患者的病例是1972年由Hill医生完成的[107]。创伤后ARDS是体外生命支持的常见指征。而且，在几项有关ECMO的大型随机试验中创伤后ARDS患者都是包括其中的[108-111]。早期应用ECMO的患者（呼吸机支持≤5 d）预后较好[112]。最后，Bein和同事建议对于创伤性脑损伤合并高碳酸血症的患者，应用ECMO以减少脑部继发损伤[103]。
16.3.1 禁忌证
只有很少一些报告明确提出了ECMO用于创伤患者的禁忌证：①致死性脑损害；②无法控制的大出血（如大动脉破裂）；③高龄（>55~70岁）；④证实经历了长时间低氧血症（如长时间无效的心肺复苏）；⑤可能有致命性先天性疾病[105,113]。在ECMO插管前，有可能的话先进行全身CT扫查，以排除可能存在的绝对禁忌证[104-105]。
活动性出血、近期手术以及脑损伤被认为是抗凝和ECMO的禁忌证，但是最近有数篇文献报道给大手术后伴有严重脑损伤或失血性休克的患者使用ECMO的成功案例[104,114-116]。
16.3.2 ECMO在创伤应用中存在的问题
16.3.2.1 ECMO使用时机
使用ECMO的时机取决于患者临床状况和所处医疗机构的条件。因此， 紧急情况下的ECMO支持往往在急诊科或者手术室里进行损伤控制性手术时建立，而创伤后ARDS的呼吸支持主要在ICU里完成。紧急情况下ECMO也能够在条件受限的环境下建立，例如在战场上给伤员进行ECMO，然后用飞机将伤者送至后方医疗中心[117-120]。
16.3.2.2 抗凝
创伤患者出血的风险性很高，抗凝需小心并密切监测活化凝血时间（ACT）和（或）部分凝血活酶时间（APTT）。一些学者[104-105,115-116]建议ECMO可无肝素运行数小时至数天，待出血控制后再使用肝素。另外一些学者[114,121-122]则采用标准抗凝方案，仅仅在发生出血并发症后才减少或停止肝素用量。Muellenbach报告了一例使用重组人凝血因子Ⅶa（rFⅦa）控制大出血的患者，无肝素运行ECMO 3天后，下腔静脉出现多个血栓[115]。除此以外没有其他产生血栓事件报告，而出血事件的发生率跟传统的ARDS患者行ECMO时相似。
ECMO施行期间的外科操作频繁，但出血发生率较低[103-105,112-116,121-126]。通常当机体凝血系统功能正常而外科手术已准备施行时，肝素应在术前4~6 h 停用。
在ECMO期间使用rFⅦa控制大出血是有争议的[127-128]：尽管其控制出血非常有效，尤其是对于创伤患者，还可以减少发生ARDS的风险。人们仍然担忧其引起的血栓风险，血栓可以位于管路中（管路堵塞，氧合器失效），也可能位于患者体内（脑梗死或肺栓塞）。人们观察到其引起血栓的风险在儿科患者中较成年患者更高（33% vs. 22%），这可能源于二者抗凝系统的差异以及ECMO管路的不同[127]。
总之，当出血的风险非常大的时候（例如创伤患者合并颅内出血，严重脑损伤或者失血性休克），可以使用小剂量肝素或者无肝素运行ECMO。应该注意以下几点：①高流量有助于减少管道中形成血凝块的风险；②密切监视凝血功能包括D-二聚体，纤维蛋白降解产物（FDP），纤维蛋白原和血小板计数；③密切监视膜肺效能，以便早期发现氧合器失效或者循环管路中的血栓形成。
大出血的患者纠正凝血参数、低温、低钙血症和酸中毒后，可以考虑rⅦa因子。如果患者出血风险仍然较高时，当出血控制后，应该遵循各医疗机构的方案开始全身抗凝，或者把ACT/APTT控制在较低的水平。
16.3.2.3 创伤性脑损伤
传统上创伤性脑损伤是ECMO的相对禁忌证，然而最近有多篇关于创伤性脑损伤患者进行ECMO的报道[103,115-116,122-123,125,129]。除了1例[122]以外，其余患者都尽可能迅速地建立了颅内压监测。报告中抗凝方案各异，一些病例ECMO开始数小时至数天后才开始使用肝素，其中只有1例患者出现了多发的血栓[115]。其余患者采取了标准抗凝方案，其中1例在ECMO开始后可能出现颅内出血加重的情况[125]。
目前的临床资料还难以得出明确的建议，需要针对每一位患者仔细评估使用ECMO的益处和风险。对于高风险患者，ECMO可以在不抗凝的情况下运行，同时需要进行颅内压监测以便快速发现和治疗出血并发症。
译者：王学敏，上海交通大学医学院附属松江医院急诊危重病科
