股動靜脈途徑插管體外膜式氧合循環輔助的學習曲線

廉 波 李 勍 陳 彧 趙 舟 高 卿 韓增強

(北京大學人民醫院心臟外科，北京 100044)

體外膜式氧合(extracorporeal membrane oxygenation，ECMO)技術越來越多地應用到嚴重心肺功能衰竭。自1972年第1例成功的ECMO輔助報道以來[1]，ECMO相關的管路涂層、膜肺、動靜脈插管設計等技術不斷發展。ECMO建立過程中的血管插管技術畢竟是一種侵入性操作，存在一些潛在的負性并發癥，例如血管損傷、出血、血栓事件、肢體缺血、感染風險[2]。ECMO輔助方式分為靜-靜脈(veno-venous，VV-ECMO)和靜-動脈(veno-arterial，VA-ECMO)2種模式，VV-ECMO常用于心功能正常的嚴重呼吸功能衰竭的患者，VA-ECMO常用于輔助心源性休克循環衰竭的患者。我院2007年8月～2016年5月對37例難治性心功能衰竭(心衰)或合并呼吸功能衰竭行VA-ECMO輔助，本研究旨在探討經股動靜脈途徑插管VA-ECMO的學習曲線。

1 臨床資料與方法

1.1 一般資料

本組37例，女15例，男22例。年齡(55.9±12.4)歲。瓣膜術后心源性休克5例，縮窄性心包炎術后心源性休克1例，急性心肌炎3例，急性肺栓塞循環衰竭4例，冠狀動脈旁路移植術后心源性休克22例，急性呼吸窘迫綜合征合并心功能異常2例。合并糖尿病22例，腎功能不全9例，慢行阻塞性肺病5例，外周動脈血管疾病8例。歐洲心臟手術風險評估系統(European system for cardiac operative risk evaluation, EuroSCORE)[3]評分為(9.46±3.20)分。

1.2 方法

使用Maquet BE-PLS 2050管路套包、Maquet BE-PAS動脈插管和Maquet BE-PVL靜脈插管。

均使用股動靜脈途徑插管建立ECMO輔助通路，由同一位心臟外科醫生完成。術者評估患者適應證，決定行VA-ECMO輔助后開始計時，計時分為兩段：準備時間和手術操作時間。準備時間從確定需要VA-ECMO輔助至開始消毒時間，準備工作包括：護理人員對ECMO機器的準備，主管醫生對患者的術前準備，手術助手準備床旁手術器械，灌注師準備耗材和預充膜肺管路；手術操作時間為開始消毒時間至切口縫合完成的時間。選擇腹股溝縱行或橫行皮膚切口，充分暴露股動脈，選擇股動脈直接插管并向遠端建立側支循環，或者股動脈縱行切開后端側吻合8 mm人工血管，動脈插管放置于人工血管內——“煙囪技術”。前21例使用直接插管手術技術，后16例使用“煙囪技術”。

1.3 評價指標設立和量化

在早期，累積和(cumulative sum，CUSUM)分析法多用于工業生產評價工人勞動技能，近10年被越來越多地應用于臨床技術學習曲線的描述[4]。本研究選擇手術時間、出血量、下肢缺血、插管部位二次切開4項指標作為CUSUM的評價指標。評價指標以術者的相關指標平均數據作為目標值，然后計算各項評價指標達到目標值的比例，再根據學習曲線評價指標計算公式δ=Xi-X0得出δ值，即為每例操作水平的量化值。其中X0為評價指標所設目標值的失敗率，當評價指標達到目標值時Xi=0，若未達到所設目標值則Xi=1[5]。

①手術時間(δ1)：平均手術時間117 min(目標值)，其中≤117 min占65%，即失敗率為35%。當病例手術時間≤117 min時，該例δ1=0-0.35=-0.35；若操作時間>117 min時，該例δ1=1-0.35=0.65。

②出血量(δ2)：平均出血量458 ml(目標值)，其中≤458 ml占51%，即失敗率為49%。當病例出血量≤458 ml時，該例δ2=0-0.49=-0.49；若病例手術出血>458 ml時，該例δ2=1-0.49=0.51。

③下肢缺血(δ3)：本組下肢缺血比例為43%，當病例未發生下肢缺血，δ3=0-0.43=-0.43；若發生下肢缺血表現，δ3=1-0.43=0.57。

④插管部位二次切開(δ4)：本組因插管手術部位出血或下肢缺血導致需要二次切開進行手術處理占27%，當病例未發生下肢缺血表現，δ4=0-0.27=-0.27；若發生下肢缺血表現，δ4=1-0.27=0.73。

參照公式∑=δ1+δ2+δ3+δ4，計算每例手術的4項評價指標的和。繪制學習曲線，橫坐標(X)為手術例數，縱坐標 (Y)為∑i(依次累加值)，首例病例的CUSUM值是4項量化指標的和；第2例的CUSUM值是第2例的4項量化指標的和，再加上第1例的CUSUM值，以此類推至第37例[5，6]。

1.4 統計學處理

應用SPSS19.0軟件曲線擬合X與Y的曲線關系，求出學習曲線函數公式，擬合模型檢驗以P值判斷，P<0.05曲線擬合成功。以系數R2判斷擬合優度，R2越接近于1，曲線擬合優度越高，R2最高的模型，即為最佳擬合模型[5]。根據函數公式計算曲線斜率k，k值在逐漸減小的過程中，開始變為負值時所對應的手術例數即為掌握該手術所需要的最小手術例數。

2 結果

手術時間(117.2±23.8)min，其中準備時間(43.3±24.3)min，手術操作時間(74.0±8.9)min。出血量(458.4±234.8)ml。術后下肢缺血16例，需要二次切開插管部位解決出血或缺血10例，成功脫機17例，死亡23例。

手術時間和出血量隨手術例數增加的變化趨勢見圖1。手術時間隨手術例數的增加逐漸減少，其中準備時間減少趨勢比較明顯，手術操作時間隨手術例數的增加變化不大；出血量隨手術例數的增加呈減少趨勢。應用SPSS19.0軟件進行曲線擬合，二次方曲線、復合函數曲線、指數曲線、三次方曲線的擬合曲線模型檢驗P值均<0.05，擬合優度系數R2分別是0.964，0.133，0.133，0.994，判斷最佳擬合模型曲線為三次方曲線(圖2)，擬合方程為∑i(CUSUM值)=0.001X3-0.136X2+3.449X-2.012。根據函數公式計算曲線斜率k，k值在逐漸減小的過程中，由16例開始變為負值,見表1。

3 討論

VA-ECMO最常見的臨床適應證是：心臟病術后出現心源性休克，難以脫離體外循環輔助，失代償非心肌缺血性心衰[7]，急性心肌梗死后心源性休克[8]，難治性的重癥心肌炎[9]，急性肺動脈栓塞循環難以維持[10，11]，心肺移植前的過渡治療[12，13]等。本研究的病例分布特點和文獻報道的適應證相符合。

圖1 VA-ECMO手術時間和出血量隨手術例數增加的變化趨勢

圖2 VA-ECMO股動脈途徑插管CUSUM學習曲線

ECMO建立過程中的血管插管技術是一種侵入性操作，血管插管過程和術后輔助過程中可能出現一些致命性并發癥，例如：插管術中出現血管損傷、嚴重出血，輔助過程中出現出凝血功能障礙、肢體缺血、無菌性炎性反應、感染等問題。Barbaro等[14]2015年報道ECMO輔助治療需要一個有經驗、有良好組織的團隊來完成，這個團隊需要有一定的病例積累。本研究37例VA-ECMO輔助均由一名外科醫生完成，通過對學習曲線的描述來評價VA-ECMO技術掌握情況。CUSUM分析法是第二次世界大戰后由Wald等最先用于生產線產品質量控制的一種統計學模式，由于這種統計學方法能夠滿足臨床技術學習和質量控制的要求，被越來越多地用于對臨床技術學習曲線的描述[4]。然而使用CUSUM技術首先要決定使用哪些量化指標，并定義這些量化指標的目標值。本研究使用的量化指標是外科技術最常見的手術時間、出血、并發癥、二次手術等4個指標，這4個指標在不同的治療中心的定義和結果存在很大區別。因此，本研究使用的目標值是病例各項平均值和發生率。

表1 VA-ECMO手術例數累計和值與曲線斜率值

大部分文獻將ECMO手術時間定義為準備時間和手術操作時間，準備時間是從確定需要VA-ECMO輔助至開始消毒時間；手術時間為開始消毒時間至切口縫合完成的時間[15]。從圖1的時間變化曲線我們可以看出，隨著手術例數的不斷增加，準備時間明顯縮短，手術操作時間比較穩定，總時長隨手術例數的增加有減少的趨勢。本組病例開始階段，患者準備由術者助手和護理人員共同完成，但手術器械、耗材的準備和預充工作均由術者完成，隨著手術例數的增加，參與各項準備工作的醫、技、護人員逐漸增多，形成治療常規，當VA-ECMO適應證確立后，各項準備工作由專門的人員負責并快速啟動，準備時間由最初的93 min逐漸穩定到25 min左右。手術操作時間比較穩定，后16例手術時間略有上升，可能與插管手術技術有關。總體手術時間減少，與準備時間的明顯減少趨勢相同。

出血量隨手術例數的增加有減少趨勢，可能與術者的手術經驗和出凝血管理經驗有關。本組遠端肢體缺血發生率較高(16/37，43%)，大部分文獻報道下肢缺血發生率在20%左右，股動脈直接插管并建立遠端側支循環能夠比較好地解決遠端肢體缺血表現[16，17]，這個結論與我們觀察到的表現不相符，可能的因素是：①對遠端肢體缺血的定義不同，本組將下肢缺血定義為遠端肢體紫紺的發生；②直接股動脈插管向肢體遠端建立側支循環的管路直徑較細。因為下肢缺血發生率較高，術者在后16例改變動脈插管策略，使用“煙囪技術”完成股動脈插管，16例中1例出現下肢缺血表現，發生在術后第5天，血管超聲懷疑肢體遠端微栓形成所致。本組二次切開血管插管部位的發生率較高(10/37，27%)二次切開的原因是難以接受的下肢缺血或者出血，早期手術期間二次切開例數較多，后16例無二次切開事件發生。

將上述評價指標進行量化，利用CUSUM分析法，結合SPSS的曲線擬合模型，我們得出第16例出現學習曲線的拐點，提示術者在16例后基本掌握VA-ECMO輔助的動靜脈插管技術。

1 Hill JD, O‘Brien TG, Murray JJ, et al. Prolonged extracorporeal oxygenation for acute post-traumatic respiratory failure (shock-lung syndrome). Use of the Bramson membrane lung. New Engl J Med,1972,286(12):629-634.

2 Zangrillo A, Landoni G, Biondi-Zoccai G, et al. A meta-analysis of complications and mortality of extracorporeal membrane oxygenation. Crit Care Resusc,2013,15(3):172-178.

3 倉正強,魏渝鑒,張楊楊.EuroSCORE臨床應用回顧和展望.中國胸心血管外科臨床雜志,2016,23(10):1012-1018.

4 Biswas P, Kalbfleisch JD. A risk-adjusted CUSUM in continuous time based on the Cox model. Stat Med,2008,27(17):3382-3406.

5 Bolsin S, Colson M. The use of the Cusum technique in the assessment of trainee competence in new procedures. Int J Qual Health Care,2000,12(5):433-438.

6 高 峰，許李力.CUSUM繪制在心外科住院醫師臨床培養中的應用.中華醫學教育探索雜志,2015,14(4):397-400.

7 Guenther S, Theiss HD, Fischer M, et al. Percutaneous extracorporeal life support for patients in therapy refractory cardiogenic shock: initial results of an interdisciplinary team. Interact Cardiovasc Thorac Surg,2014,18(3):283-291.

8 Sheu JJ, Tsai TH, Lee FY, et al. Early extracorporeal membrane oxygenator-assisted primary percutaneous coronary intervention improved 30-day clinical outcomes in patients with ST-segment elevation myocardial infarction complicated with profound cardiogenic shock. Crit Care Med,2010,38(9):1810-1817.

9 Asaumi Y, Yasuda S, Morii I, et al. Favourable clinical outcome in patients with cardiogenic shock due to fulminant myocarditis supported by percutaneous extracorporeal membrane oxygenation. Eur Heart J,2005,26(20):2185-2192.

10 Hoeper MM, Tudorache I, Kühn C, et al. Extracorporeal membrane oxygenation watershed. Circulation,2014,130(10):864-865.

11 Belohlavek J, Rohn V, Jansa P, et al. Veno-arterial ECMO in severe acute right ventricular failure with pulmonary obstructive hemodynamic pattern. J Invasive Cardiol,2010,22(8):365-369.

12 Olsson KM, Simon A, Strueber M, et al. Extracorporeal membrane oxygenation in nonintubated patients as bridge to lung transplantation. Am J Transpl,2010,10(9):2173-2178.

13 Javidfar J, Brodie D, Takayama H, et al. Safe transport of critically ill adult patients on extracorporeal membrane oxygenation support to a regional extracorporeal membrane oxygenation center. ASAIO J,2011,57(5):421-425.

14 Barbaro RP, Odetola FO, Kidwell KM, et al. Association of hospital-level volume of extracorporeal membrane oxygenation cases and mortality.Am J Respir Crit Care Med,2015,191(8):894-901.

15 Sanchez-Glanville C, Brindle ME, Spence T, et al. Evaluating the introduction of extracorporeal life support technology to a tertiary-care pediatric institution: Smoothing the learning curve through interprofessional simulation training. J Pediatr Surg,2015,50(5):798-804.

16 Foley PJ, Morris RJ, Woo EY, et al. Limb ischemia during femoral cannulation for cardiopulmonary support. J Vasc Surg,2010,52(4):850-853.

17 Hendrickson SC, Glower DD. A method for perfusion of the leg during cardiopulmonary bypass via femoral cannulation. Ann Thorac Surg,1998,65(6):1807-1808.