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1、 體外膜肺氧合呼吸支持技術(shù)及其應(yīng)用進(jìn)展 江西醫(yī)藥2007年第42卷第9期 體外膜肺氧合呼吸支持技術(shù)及其應(yīng)用進(jìn)展 雷建平黃建華(江西省胸科醫(yī)院,南昌,330006) 關(guān)鍵詞體外膜肺氧合;呼吸支持;進(jìn)展 中圖分類(lèi)號(hào):R563.8 目前.機(jī)械通氣是最為重要的呼吸支持手段.但 患者肺部病變的不均一性以及通氣功能正常的肺泡 明顯減少.使其在應(yīng)用機(jī)械通氣時(shí)易發(fā)生呼吸機(jī)所 致的肺損傷(ventilator—inducedlunginjury,VILI),使 原本存在的肺損傷和炎癥進(jìn)一步加重.而且,機(jī)械通 氣對(duì)于支氣管以下的通氣障礙及肺彌散障礙難以奏 效盡管目前采用了"肺保護(hù)策略"主

2、要包括小潮氣 量通氣,嚴(yán)格限制跨肺壓,允許高碳酸血癥,加用適 當(dāng)?shù)腜EEP等.對(duì)重癥呼吸衰竭特別是對(duì)終末期呼 吸衰竭的治療效果仍難以令人滿(mǎn)意.體外膜肺氧合 (extracorporealmembraneoxygenation,ECMO)作為 一 種新興的生命支持手段.日益成為重癥呼吸衰竭 患者在常規(guī)治療手段無(wú)效時(shí)的一種選擇.可較長(zhǎng)時(shí) 間全部或部分替代心肺功能.使心肺得以休息,為爭(zhēng) 取肺臟病變治愈或功能恢復(fù)贏得時(shí)間. 1ECMO的發(fā)展歷史 1956年.Clowes等【-1研制了膜式氧合器的原型; 1972年.HillE21等首次報(bào)道通過(guò)ECMO治療急性呼吸 窘迫綜合征(

3、ARDS)患者獲得成功;1979年.Gattinoi [31應(yīng)用低頻正壓通氣與體外二氧化碳(CO)清除(1ow frequencypositiveventilationwithextracorporealCO2 remova1.LFPV—ECCO2R)治療急性呼吸衰竭,使重癥 呼吸衰竭的存活率由10%提高到50%.1980年.美 國(guó)Michigan大學(xué)醫(yī)學(xué)中心Bartlett等創(chuàng)建了世界上 第一個(gè)ECMO中心.1989年.體外生命支持組織 (extracorporeallifesupportorganization,ELS0)成立, 使得ECMO技術(shù)得到較快的發(fā)展.ECMO對(duì)呼

4、吸衰 竭的療效現(xiàn)已得到了普遍的肯定.已成為經(jīng)機(jī)械通 氣和藥物治療無(wú)效的新生兒呼吸衰竭的標(biāo)準(zhǔn)治療. 存活率也較前大有提高.重癥呼吸衰竭新生兒存活 率達(dá)82.5%t4~.成人呼吸衰竭使用ECMO支持存活率 達(dá)53%t~目前英國(guó)正在進(jìn)行一項(xiàng)針對(duì)成人呼吸衰 竭的名為"CESAR"的隨機(jī)對(duì)照研究.預(yù)計(jì)幾年后可 給ECMO治療成人呼吸衰竭的價(jià)值予以定論 2ECMO的原理與技術(shù) 2.1ECMO的原理:ECMO基本原理就是經(jīng)導(dǎo)管將靜 脈血引流到體外.在血泵的驅(qū)動(dòng)下.經(jīng)膜式氧合器釋 出CO并進(jìn)行氧合,再把血流回輸體內(nèi).從而在體外 完成氧合與CO的清除. 2.2ECMO的結(jié)構(gòu)組成:ECM

5、O裝置主要由血泵,氧 合器,插管及循環(huán)管道等組成. 2.2.1血泵是ECMO系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)裝置:目前.ECMO 中常用滾壓泵和離心泵兩種.滾壓泵似乎更受青睞. 2002年.美國(guó)90%以上的新生兒呼吸衰竭都使用滾 壓泵[61這兩種泵對(duì)血液成分或多或少都會(huì)產(chǎn)生損 傷.于是.法國(guó)的學(xué)者們采用非封閉式血泵用于 ECMO系統(tǒng).非封閉式血泵能消除轉(zhuǎn)流血液所受的 負(fù)壓.從而減輕或避免對(duì)血液成分的機(jī)械性損害.血 泵的發(fā)展方向以小型化,對(duì)血液系統(tǒng)破壞輕,低預(yù)充 容量及易操作等為指導(dǎo).DeltaSTREAM泵就是這種 泵.對(duì)血液成分損傷較小.安全有效【7】.這種簡(jiǎn)便的泵 系統(tǒng)可能對(duì)體外循環(huán).特

6、別是體外膜肺支持帶來(lái)突 破性變革 2.2.2ECMO的氧合器:即膜式氧合器,目前常用的 有硅膠膜和中空纖維膜兩種.其中.中空纖維膜氧合 器較硅膠膜者預(yù)充容量小.血流阻力小而氣體交換 率高.至少理論上優(yōu)于硅膠膜氧合器.聚丙烯(PMP) 中空纖維膜氧合器是中空纖維膜中較常用的一種. 具有中空纖維膜氧合器的優(yōu)點(diǎn).且對(duì)血小板破壞較 小.與血液系統(tǒng)相容性較好[81.但中空纖維膜氧合器 用于較長(zhǎng)時(shí)間轉(zhuǎn)流可出現(xiàn)嚴(yán)重的血漿滲漏.從而影 響氣體交換.甚至造成ECMO治療失敗.因此.氧合 器的發(fā)展以低預(yù)充容量,高氣體交換率,低血流阻力 及抗血漿滲漏為方向.最近.小體積的硅橡膠中空纖 維膜

7、氧合器研制成功.它的氣體交換能力與中空纖 維膜的相似而抗血漿滲漏能力卻明顯加強(qiáng)[91 2.3ECMO的轉(zhuǎn)流途徑 2.3.1ECMO的兩種基本轉(zhuǎn)流途徑:(1)靜脈一動(dòng)脈模 式(V—A)ECMO.既可用于體外呼吸支持也可用于心 臟支持.其中用于呼吸衰竭者.更適于心血管系統(tǒng)不 穩(wěn)定,不能維持足夠心輸出量者.在臨床上.新生兒 及兒童呼吸衰竭接受ECM0治療者大部分是采用 ? 846? V-A模式轉(zhuǎn)流.據(jù)ELSO統(tǒng)計(jì),截至2004年6月全 世界19000多例實(shí)行ECM0治療的呼吸衰竭新生 兒中.有約70%是采用V—A模式:但成人采用V—A 模式者不到20%f~.常用的插管通

8、路有.右頸內(nèi)靜 脈一右頸動(dòng)脈,右股靜脈一右股動(dòng)脈等.對(duì)于心臟手 術(shù)后的患者及急性呼衰伴有外周血管疾病者.也可 選用靜脈一腋動(dòng)脈的通路進(jìn)行轉(zhuǎn)流_Io1.我們進(jìn)行動(dòng)物 試驗(yàn)和人體應(yīng)用的體會(huì)是同部位靜脈一動(dòng)脈模式提 高全身動(dòng)脈氧分壓的效果較差.(2)靜脈一靜脈模式 (V—V)ECMO.主要用于體外呼吸支持.臨床上主要 用于成人ARDS及新生兒呼衰的治療成人重癥呼 衰接受ECMO治療者約70%采用V—V模式[51常規(guī) 的插管通路有:頸V一股V,股V一頸V或股V一股V 等.這取決于患者的個(gè)體情況及所用插管的長(zhǎng)度與 大小等.血管解剖上.上腔V無(wú)V瓣,下腔V有V 瓣:頸V一股V,股V

9、一股V等轉(zhuǎn)流模式氧合回流血更 容易混流.降低全身血液的氧合效果(進(jìn)入右心室的 氧合血量減少.同時(shí)弓f流血的氧分壓較高.進(jìn)入體外 膜肺循環(huán)時(shí)載氧量減少).筆者體會(huì)是V—V模式中 最好選擇股V一頸V模式. 2.3.2其他模式的轉(zhuǎn)流途徑:除了以上兩種基本轉(zhuǎn)流 模式外.還有從V-V模式中衍生出來(lái)的VVDL fyen0nen0usd0ublelumen)模式.即采用單根雙腔導(dǎo) 管的V—V模式.其原理是經(jīng)皮穿刺頸內(nèi)V.置單根 雙腔管人右心房.靜脈血經(jīng)外管引流至體外氧合后 再經(jīng)內(nèi)管回輸體內(nèi).由于內(nèi)管尖端超出外管至右室, 從而避免了氧合血重復(fù)循環(huán).與V—A模式相比, VVDL模式具有不

10、需要結(jié)扎頸動(dòng)脈,保持正常肺血 流,避免因動(dòng)脈穿刺引起系統(tǒng)性微血栓等優(yōu)點(diǎn).與 V-V模式相比.VVDL避免了多部位插管.簡(jiǎn)化了操 作.增加了安全性.目前.VVDL模式主要用于新生 兒心肺功能衰竭的治療.據(jù)ELSO統(tǒng)計(jì),到2004年 6月止.全世界實(shí)施ECMO的新生兒呼吸衰竭患者 中超過(guò)20%使用VVDL模式,而其生存率為86%超 過(guò)了V—A模式(74%)和V—V模式(80%),但目前尚 不明確這一差異究竟是患兒病情輕重不同還是轉(zhuǎn)流 模式不同所致.為了減少ECMO期間顱內(nèi)并發(fā)癥, 人們向頸內(nèi)V頭側(cè)置入一根引流管連入VVDL模 式的環(huán)路中.衍生出另一種模式,即VVDL+V r

11、VVDLthretrogradevenousdrainage).該模式可 增加靜脈引流.降低頸靜脈壓力,有利于防止顱內(nèi)壓 升高.從而降低腦出血,腦梗死等顱內(nèi)并發(fā)癥的發(fā)生 率VVDL+V模式ECMO治療新生兒呼吸衰竭及先 江西醫(yī)藥2007年第42卷第9期 天性膈疝的存活率為82～84%.但還不能從理論上 充分說(shuō)明常規(guī)使用VVDL+VECMO有益于新生兒呼 吸衰竭的治療【l1].由于靜脈血管內(nèi)徑的限制.VVDL 插管的外徑不可能超過(guò)單管插管的外徑.其引流轉(zhuǎn) 流血量可能要比其他插管方式的引流轉(zhuǎn)流血量少 ECMO載氧量的多少與體外循環(huán)血量直接相關(guān).所 以不是所有呼吸衰竭病人都適合

12、使用VVDL模式 2.3.3無(wú)泵動(dòng)靜脈體外膜肺氧合(pumplessarteri0ve— nousECMO,pECMO):1983年.Ohtake[121等報(bào)道了 pECMO方法清除呼吸衰竭動(dòng)物體內(nèi)CO.其裝置更 簡(jiǎn)單,主要由動(dòng)靜脈插管,氧合器及循環(huán)管道組成, 沒(méi)有血泵.pECMO是利用動(dòng)靜脈壓力梯度來(lái)代替血 泵進(jìn)行血液驅(qū)動(dòng).從而減輕或避免了血液系統(tǒng)的機(jī) 械性損害.pECMO中.清除一定量C0比達(dá)到一定 量氧合所需血流量要低得多,在平均動(dòng)脈壓(MAP)> 70mmHg.血流速度>1.5L/rain的情況下.用15Fr的 動(dòng)脈插管就足以在每分鐘內(nèi)清除200mlC0

13、,.而 pECMO氧合的量取決于動(dòng)脈血氧飽和度的高低.除 了嚴(yán)重低氧使動(dòng)脈血氧飽和度低的情況之外.pEC— MO的氧合量是很低的.對(duì)氧合器的質(zhì)量要求也比 較低.因此.有些人把pECMO過(guò)程稱(chēng)之為動(dòng)一靜脈 體外CO,清除(arteriOVenousextracorp0realCO2re— moval,AVECCOR).一些研究和個(gè)案表明,pECMO 治療Ⅱ型呼吸衰竭安全有效.可在明顯降低機(jī)械通 氣情況下,降低動(dòng)脈血CO分壓(PaCO)和升高降低 的PH值[131.但要注意對(duì)體循環(huán)動(dòng)脈血壓的影響.體 外循環(huán)量過(guò)大可造成低血壓而影響重要生命器官的 灌注量. 3ECMO的適應(yīng)證

14、 隨著ECMO設(shè)備的改進(jìn),技術(shù)的日益完善. ECMO的適應(yīng)證也在不斷擴(kuò)大.歸納起來(lái).ECMO的 適應(yīng)證包括:(1)各種原因所致的急性可逆性呼吸衰 竭,常規(guī)治療包括壓力限制性通氣,高頻通氣,一氧 化氮(NO)吸入及表面活性物質(zhì)治療等無(wú)效者[14,151. (2)各種原因引起的可逆性心功能衰竭,如心肌炎, 原發(fā)性心肌病,術(shù)后心源性休克等[16,i71.(3)不可逆性 心肺損害.進(jìn)行心肺移植的術(shù)前過(guò)渡及術(shù)中術(shù)后支 持等.(4)其他.心跳呼吸驟停后的緊急體外心肺復(fù) 蘇.緊急心血管重建術(shù).心導(dǎo)管檢查術(shù)等[12,16,171. 4ECMO的禁忌證 隨著ECMO設(shè)備的改進(jìn),技術(shù)的成熟

15、與提高. ECMO的禁忌證也在發(fā)生變化.與美國(guó)'Michigan大 學(xué)ECMO中心1997年制定的禁忌證相比.經(jīng)過(guò)這 江西醫(yī)藥2007年第42卷第9期 幾年.原先的一些禁忌證變成了適應(yīng)證.如機(jī)械通氣 禁忌由大于7d延長(zhǎng)到大于lOd,年齡禁忌由大于60 歲延長(zhǎng)到大于7O歲,全身膿毒血癱及膿毒血癥性休 克也由禁忌證成為了適應(yīng)證I5].當(dāng)前對(duì)禁忌癥的認(rèn)定 為: 4.1絕對(duì)禁忌癥:(1)禁忌抗凝者l(2)沒(méi)有救治希望 的終末期疾病;(3)潛在的中重度慢性肺部疾病t(4) 高齡多器官功能衰竭綜合征;(5)無(wú)法控制的代謝性 酸中毒;(6)中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷;(7)重度免疫抑制.

16、 4.2相對(duì)禁忌證 不同轉(zhuǎn)流模式的相對(duì)禁忌證不同. 4.2.1V—V模式相對(duì)禁忌證:(1)機(jī)械通氣>10d;(2) 正性肌力藥物治療后心肌功能仍然差(心指數(shù)《3.5); (3)重度肺動(dòng)脈高壓(MPAP>4-SmmHg或>75%體循 環(huán)壓);(4)心臟停搏;(5)年齡>70歲. 4.2.2v—A模式相對(duì)禁忌證:(1)機(jī)械通氣>10d;(2) 不可逆的或慢性的心功能不全;(3)年齡>70歲. 5ECM0的并發(fā)癥 ECMO的并發(fā)癥分為兩類(lèi),一類(lèi)是與環(huán)路相關(guān) 的并發(fā)癥,另一類(lèi)是病人相關(guān)并發(fā)癥.與環(huán)路相關(guān)的 并發(fā)瘴中,有的并發(fā)瘴如環(huán)路鼻栓,插管問(wèn)

17、題等并不 影響病人結(jié)局,而另一些并發(fā)癥如管道破裂,血泵或 氧合器功能障礙可影響死亡率【塒.病人相關(guān)并發(fā)癥 主要有出血,神經(jīng)系統(tǒng)異常等. 5.1出血:肝素等抗凝劑的應(yīng)用和血小板數(shù)量的減 少與功能障礙等因素,使得出血成為ECMO治療中 最常見(jiàn)的并發(fā)癥,而出血多發(fā)生于插管及手術(shù)部位, 在新生JL.~U多為顱內(nèi)出血.但隨著ECMO體外環(huán)路 表面涂抹技術(shù)的改進(jìn),輸注新鮮血漿及應(yīng)用6氨基 己酸和重組凝血因子Vh等措施【l9.zo],使得出m并發(fā) 癥的發(fā)生率及病死率有所下降.0o4年,ELSO統(tǒng) 計(jì),在所有并發(fā)癥中,新隼J,Lm血占139%,兒童出 血占29:2%,成人出血?jiǎng)t為38.

18、2%. 5.2神經(jīng)系統(tǒng)異常:在ECMO治療中的主要表現(xiàn)是 癲癇發(fā)作,這與低氧癥,酸中毒及顱內(nèi)出血等有 關(guān).在ECMO治療的呼吸衰竭人群中并發(fā)癲癇者. 新生兒癲癇據(jù)首位為1O.9%,兒童為7.3%,成人 2:0%. 5_3其他并發(fā)癥:除了出血和神經(jīng)系統(tǒng)異常之外.還 有血栓形成,溶血,感染,心功能不全,心肌頓抑,高 血壓及腎功能不全等并發(fā)癥. 從ECMO發(fā)展的歷史來(lái)看,隨著技術(shù)的進(jìn)步, 并發(fā)癥正在不斷減少.相信隨著ECMO技術(shù)的日益 完善.ECMO的并發(fā)癥會(huì)越來(lái)越少. 6ECMO的展望 ECMO作為一種新興的呼吸循環(huán)支持技術(shù).是 搶救常規(guī)治療無(wú)效的心肺衰竭患者的有效手段

19、.尤 其是對(duì)新生兒呼吸衰竭,雖然ECMO對(duì)血液,神經(jīng) 等系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生一些不良影響,但隨著ECMO設(shè)備的 改進(jìn)及技術(shù)的日趨成熟,一些不良反應(yīng)的發(fā)生率及 病死率在逐漸下降.目前國(guó)外ICU病房已較廣泛地 推廣使用ECMO技術(shù).我國(guó)ECMO起步較晚,發(fā)展 相對(duì)滯后.但也已經(jīng)在將該技術(shù)與其他技術(shù)聯(lián)合應(yīng) 用,用于終末期呼吸衰竭,病因診斷不明確的病人的 診斷和救治.用于肺功能受限但病情處于進(jìn)展期的 塵肺,肺泡蛋白沉著癥,特發(fā)性纖維化,重癥感染,重 癥哮喘病人的救治.我們就曾將ECMO與大容量肺 灌洗技術(shù)相結(jié)合.為1例終末期呼吸衰竭病人明確 了肺癌合并感染的診斷,并延長(zhǎng)了患者生命.ECM

20、O 還將用于高難度肺胸疾病的手術(shù)支持,用于肺移植 的心肺功能支持,將大大提高這些手術(shù)的安全度,拓 寬這些技術(shù)的應(yīng)用范圍. 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展.人民醫(yī)療條件的改善和 ECMO技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展.相信在不久的將來(lái)EC. Me在我國(guó)將會(huì)得到更大范圍的推廣應(yīng)用. 7參考文獻(xiàn) 1CLOWESGHJr,HOPKINSAL,eta1.Anartificiallungdependentupon diffusionofoxygenandcarbondioxidethroughplasticmembranes.J ThoraeSurg,1956,32(5):630 2HillJD,DeLeva

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31、中.由于血流動(dòng) 力學(xué)改變,缺血缺氧和全身炎癥反應(yīng)綜合征等因素, 可導(dǎo)致心肌細(xì)胞結(jié)構(gòu),代謝和功能上的損害.前列腺 素E,(PGE,)是一種具有廣泛生物活性的內(nèi)源性物 質(zhì).位于人體多種組織和體液中,具有擴(kuò)張血管,抑 制中性粒細(xì)胞(PMN)抗血小板聚集和血栓素(TXA2) 合成.強(qiáng)心及改善組織代謝等作用.現(xiàn)就PGE,對(duì)心 肌保護(hù)作用作一綜述. 1PGE的生物學(xué)效應(yīng) 1.1PGE的代謝:PGE是內(nèi)源性物質(zhì),1960年 Bergstrom[l首先分離和提純了PGE】.PGE】是一種二 十烷類(lèi)的化合物.存在于所有哺乳動(dòng)物組織中. PGE,在生物體內(nèi)不穩(wěn)定,肺臟是其主要的代謝場(chǎng) 所

32、.靜脈輸注PGE,,經(jīng)單次肺循環(huán),60～90%將失活 [21 . 并快速代謝成15一酮一13,14一二羥PGE,,進(jìn)一步 代謝生成13.14一二羥PGE,.PGEl在動(dòng)脈內(nèi)輸入后 5min.靜脈血中便達(dá)到最大的和穩(wěn)態(tài)的血藥濃度,停 止輸入后5min恢復(fù)到基礎(chǔ)血藥濃度.經(jīng)過(guò)B氧化 和W氧化后,72h之內(nèi)PGE,代謝產(chǎn)物由尿排出 (88%),其余(12%)經(jīng)糞便排出. 1.2PGE,的藥理作用:PGE,藥理作用廣泛.PGE】具 有舒張血管,抑制PMN及血小板的聚集和活化.穩(wěn) 定生物膜和細(xì)胞保護(hù)等作用;PGE,尚可直接作用于 心肌細(xì)胞,提高心肌收縮力,增加冠脈流量,同時(shí)擴(kuò)

33、張外周血管,提高心排指數(shù)(CI).小劑量PGE10～ 20ng/(kg?min)很快在肺內(nèi)代謝而僅呈擴(kuò)張肺動(dòng)脈 作用;大劑量>40ng/(kg?min)PGE對(duì)全身血管都有 擴(kuò)張作用.抑制交感神經(jīng)末梢釋放遞質(zhì).對(duì)抗血管緊 張素系統(tǒng).松弛平滑肌 1.3PGE,的副作用:最常見(jiàn)的副作用是疼痛,其次 是靜脈炎及頭痛,頭暈等.小劑~<20ng(kg/min)~良 反應(yīng)有:顏面潮紅,痛癢,肢體腫脹,惡心嘔吐,頭痛 等:大劑量>40ng/(kg?min)有低血壓及室上性心動(dòng)過(guò) 速等不良反應(yīng).劑量越大副作用越重.鑒于此,PGE, 的給藥劑量以20ng/(kg?min)為宜出現(xiàn)不良反應(yīng)時(shí) 應(yīng)及時(shí)減慢滴速.上述癥狀可消失.. Lipo-PGE,由脂質(zhì)體包裹PGE而成,脂質(zhì)體作為藥 物載體攜載PGE,可改變藥物的運(yùn)輸,加強(qiáng)PGE作 用的靶向性,延長(zhǎng)其半衰期,從而提高藥效,減少用 量.減輕毒副反應(yīng). 2心肌細(xì)胞損傷的主要原因 有研究表明,心臟手術(shù)期間,氧自由基,鈣超載, 心肌纖維能量代謝障礙,血管內(nèi)皮細(xì)胞,一氧化氮, 中性粒細(xì)胞,細(xì)胞黏附分子和細(xì)胞凋亡等均可能參