體外膜肺氧合在肺移植圍麻醉期的應(yīng)用進(jìn)展*

李傳耀 綜述，胡春曉，王志萍 審校

(1.安徽省立醫(yī)院麻醉科，合肥 230001；2.南京醫(yī)科大學(xué)附屬無錫人民醫(yī)院麻醉科，江蘇無錫 214023)

體外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenation，ECMO)最初源于體外循環(huán)技術(shù)，是通過在體外裝置中完成血液氣體交換從而達(dá)到治療可逆性的呼吸、循環(huán)衰竭的目的。其后逐漸成為治療各種原因引起的心、肺功能障礙的暫時(shí)性替代措施[1-3]，可過渡性的輔助維持危重患者的心肺功能。近年來在各種心臟手術(shù)、肺移植術(shù)[4-5]等多種危重手術(shù)的圍術(shù)期其也承擔(dān)起越來越多的角色和發(fā)揮越來越重要的作用。

近些年中，在肺移植手術(shù)的圍麻醉期間應(yīng)用ECMO的多篇報(bào)道也從多方面闡述了其在術(shù)前供肺的維護(hù)、受體待肺的過渡、受體術(shù)中氧合循環(huán)的輔助以及術(shù)后的繼續(xù)支持治療等多方面的重要作用。圍麻醉期間，ECMO的應(yīng)用對(duì)于患者術(shù)前呼吸循環(huán)功能改善、術(shù)中血流動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定和氧合功能的維持、術(shù)后減輕再灌注損傷及繼續(xù)氧合循環(huán)支持等方面發(fā)揮出非常重要的作用，可降低手術(shù)和麻醉風(fēng)險(xiǎn)，提高手術(shù)成功率，改善患者預(yù)后。

1 ECMO概述

1953年5月，GIBBON成功地將血液在體外的氧合技術(shù)和重新灌注技術(shù)結(jié)合起來應(yīng)用于心臟手術(shù)。1956年,成功研究制造出氣體交換膜，使得實(shí)現(xiàn)較長時(shí)間的體外輔助氧合成為可能，但其后一段時(shí)間的研究一直受限于僅可持續(xù)運(yùn)行數(shù)小時(shí)。1972年，HILL等采用ECMO技術(shù)成功治愈了1例24歲合并呼吸衰竭的復(fù)合傷患者，此次的體外循環(huán)氧合維持了3 d，成為世界上首例運(yùn)用 ECMO技術(shù)搶救成功的成人呼吸衰竭案例。1975年ECMO成功地用于治療新生兒呼吸衰竭，早期應(yīng)用 ECMO 治療的呼吸衰竭患兒獲得了較好的臨床效果，其生存率為80%以上。在此后的ECMO初期研究中，其對(duì)新生兒的療效優(yōu)于成人，對(duì)呼吸功能障礙的治療要優(yōu)于循環(huán)功能障礙[6]。此后，大量研究證實(shí)，ECMO可廣泛應(yīng)用于各種嚴(yán)重威脅呼吸循環(huán)功能的疾病、呼吸心跳驟停、酸堿電解質(zhì)重度失衡、心肌炎、頑固性休克、溺水、凍傷、外傷、感染性休克等多種危重疾病的治療[7-9]。1978 年，NELEMS等將ECMO 應(yīng)用于肺移植手術(shù)，自此ECMO憑借其區(qū)別于傳統(tǒng)體外循環(huán)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在肺移植手術(shù)中的應(yīng)用日益廣泛并取得較好療效。

2 ECMO工作模式

ECMO是體外循環(huán)技術(shù)在手術(shù)室外的延伸，它將體內(nèi)血液引流至體外儲(chǔ)血罐，在氧合器內(nèi)由經(jīng)過特殊材質(zhì)制成的膜肺將血液充分氧合，同時(shí)排出二氧化碳，然后在加溫后再通過另一路管道將血液回輸至患者體內(nèi)，從而起到部分輔助心肺功能的作用，維持機(jī)體循環(huán)穩(wěn)定和各臟器組織的氧合。

ECMO的管道循環(huán)回路模式主要有兩種，即靜脈-靜脈間體外氧合(VV-ECMO)和靜脈-動(dòng)脈間體外氧合(VA-ECMO)。(1)VV-ECMO：經(jīng)深靜脈將部分靜脈血引流至氧合器內(nèi)，充分氧合同時(shí)排除了CO2后再由機(jī)械泵將其泵入另一大靜脈。它是將部分血液在右心房水平進(jìn)行充分氧合并去除CO2。靜脈-靜脈轉(zhuǎn)流適用于單純肺功能受損而心功能尚可的患者。(2)VA-ECMO：經(jīng)深靜脈將部分靜脈血引出，然后經(jīng)氧合器給予氧合，同時(shí)排除CO2，然后再重新泵入動(dòng)脈。它經(jīng)大靜脈置管，到達(dá)右心房水平引流靜脈血，再通過大動(dòng)脈的導(dǎo)管，在位于主動(dòng)脈弓水平處將已排除了CO2并充分氧合的血液回輸給動(dòng)脈系統(tǒng)。VA-ECMO能夠同時(shí)支持呼吸和循環(huán)功能，可為患者提供較充分的氧供和更有效的循環(huán)功能支持，輔助患者維持較高水平的動(dòng)脈血氧分壓，適用于心、肺功能嚴(yán)重衰竭的患者。肺移植手術(shù)期間應(yīng)用較多的為后者。

此外，近年來還有些新型ECMO裝置正在研發(fā)中，例如：(1)動(dòng)脈-靜脈體外氧合(AV-ECMO):它沒有血泵裝置，而是擁有一個(gè)位于動(dòng)脈-靜脈之間的低阻力膜肺，從而將動(dòng)脈血直接回流入靜脈，血流的流動(dòng)是依靠體內(nèi)動(dòng)靜脈之間的壓力差直接實(shí)現(xiàn)。其有效避免了ECMO應(yīng)用時(shí)患者出現(xiàn)與機(jī)械泵相關(guān)的一些并發(fā)癥，并使臨床使用管理更為簡便；其缺點(diǎn)是動(dòng)脈置管的并發(fā)癥增多，另外相應(yīng)增加了心臟的負(fù)擔(dān)。(2)小型膜肺及微型可植入型膜肺:小型、微型的人工肺裝置正被研制，這將大大減少使用時(shí)對(duì)機(jī)體血液的破壞，提高使用效率，更有利于臨床操作和應(yīng)用。

相較于傳統(tǒng)連續(xù)性血液凈化(CPB)，ECMO的建立更便捷、可持續(xù)的閉路循環(huán)、無需心臟切開吸引和靜脈貯血器、減少血-氣交換平面、減少凝血激活和免疫級(jí)聯(lián)反應(yīng)；并且，由于沒有了血液停滯，抗凝水平也較低(活化凝血時(shí)間200～250 s)，而CPB時(shí)活化凝血時(shí)間大于400 s。這些都是可直接使患者獲利的優(yōu)勢(shì)。另外，對(duì)于大多數(shù)肺移植患者，他們僅需部分CPB輔助支持，這使得ECMO成為此類手術(shù)的理想支持手段。

3 ECMO在肺移植麻醉前的應(yīng)用

需行肺移植的患者越來越多，而供體短缺是個(gè)持續(xù)的難題,有很多肺疾病終末期的患者在等待肺移植手術(shù)的過程中即死亡,其中尤其以特發(fā)性肺間質(zhì)纖維化患者的發(fā)生率最高。世界上各個(gè)國家均采取一些簡化供體分配流程的措施，盡可能提高供體的使用率，但仍然很難改變供體緊缺的現(xiàn)狀。

在等待肺源過程中,許多終末期肺疾病患者迅速或逐漸出現(xiàn)肺功能衰竭、肺動(dòng)脈高壓、心功能衰竭等情況，導(dǎo)致血流動(dòng)力學(xué)進(jìn)展性的不穩(wěn)定，或因肺部氧合功能差導(dǎo)致難治性缺氧從而隨時(shí)可能死亡。此時(shí)可應(yīng)用ECMO作為患者等待肺移植手術(shù)的過渡治療措施之一，以輔助維持循環(huán)穩(wěn)定，改善機(jī)體氧合功能，使受者在等待過程中能夠維持生命體征，順利過渡到肺移植手術(shù)；同時(shí)，全身狀況及心肺功能的改善也能提高患者對(duì)手術(shù)、麻醉的耐受，也可以幫助患者度過術(shù)后危險(xiǎn)期的治療。

TOYODA等[10]報(bào)道了2例患者采用ECMO輔助治療后順利過渡到肺移植手術(shù),并取得了良好的效果。此后相繼有報(bào)道患有終末期系統(tǒng)紅斑狼瘡、進(jìn)行性惡化肺泡炎等疾病的患者使用ECMO治療后等到移植物而成功進(jìn)行肺移植手術(shù)，術(shù)后患者均康復(fù)出院。DELLGREN等[4]報(bào)道20例采用ECMO輔助治療等待肺移植的不同肺疾病患者，80%的患者最終順利過渡到肺移植手術(shù)。REEB等[11]報(bào)道了對(duì)1例待肺患者采用非機(jī)械通氣下行ECMO治療，并最終成功進(jìn)行了肺移植手術(shù)，使患者能夠在較高生活質(zhì)量的情況下得到良好治療。此外，國內(nèi)外多個(gè)移植中心均有ECMO治療在終末期肺疾病等待移植患者中的應(yīng)用報(bào)道，取得了肯定的治療效果和價(jià)值[12-13]。

不過，由于ECMO存在長時(shí)間轉(zhuǎn)流時(shí)的細(xì)胞破壞、抗凝導(dǎo)致的凝血障礙、感染、腎衰竭等并發(fā)癥可能，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)需綜合考慮，把握應(yīng)用指征和時(shí)機(jī)，選擇最適轉(zhuǎn)流模式，爭取為患者帶來最大利益。

在腦、心死亡的器官捐獻(xiàn)供體的維護(hù)中，ECMO也有著廣泛的應(yīng)用報(bào)道[14-16]。尤其在供體器官日益緊缺的形勢(shì)下，ECMO可替代部分心臟功能、改善機(jī)體氧合、有效維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定等諸多優(yōu)勢(shì)使其在器官維護(hù)時(shí)有著光明的應(yīng)用前景。雖然此類應(yīng)用尚有一定的倫理爭議[17]，目前也還處于探索階段,而且同樣存在并發(fā)癥的可能；不過，由于其相較于其他維護(hù)措施的顯著治療效果，并且隨著技術(shù)改進(jìn)和經(jīng)驗(yàn)的積累，今后ECMO在此領(lǐng)域的角色和作用一定會(huì)愈加重要。

總之，麻醉前必要、合適的ECMO應(yīng)用不論是對(duì)于供體更好的維護(hù)，還是有效改善受體全身及心肺功能狀況，這些對(duì)于受體能夠以更好的狀態(tài)迎接手術(shù)，提高其對(duì)手術(shù)和麻醉的耐受能力，確保手術(shù)麻醉的安全進(jìn)行等都有著顯著的益處。

4 ECMO在肺移植麻醉期間的應(yīng)用

肺移植手術(shù)過程中，雖然術(shù)前均會(huì)進(jìn)行充分的循環(huán)功能和氧合評(píng)估，但是無論是單肺移植還是序貫式的雙肺移植，均存在長時(shí)間的患肺或供肺單獨(dú)通氣，此時(shí)仍較易出現(xiàn)低氧血癥、二氧化碳蓄積。在夾閉肺動(dòng)脈、吻合肺動(dòng)靜脈等重要手術(shù)步驟時(shí)可出現(xiàn)肺動(dòng)脈壓力的急劇變化以及血流動(dòng)力學(xué)的顯著波動(dòng)，增加右室負(fù)荷，甚至出現(xiàn)急性心力衰竭。在序貫式雙肺移植時(shí)，先植入的供肺在單肺通氣時(shí)可由于再灌注損傷出現(xiàn)肺動(dòng)脈壓力的急劇增加和顯著的氣體交換功能障礙，明顯影響供肺及患者的預(yù)后。

因此，面對(duì)諸多危險(xiǎn)因素，ECMO在肺移植麻醉期間的應(yīng)用得到廣泛認(rèn)可并取得顯著的治療效果。朱少金等[18]在雙肺移植時(shí)使用ECMO治療，可預(yù)防上述危險(xiǎn)情況發(fā)生，患者氧合良好，血流動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定，取得良好的預(yù)后。胡春曉等[19]報(bào)道了ECMO在不同基礎(chǔ)疾病患者肺移植麻醉中的應(yīng)用，均取得明顯治療效果，手術(shù)麻醉順利，圍麻醉期患者氧合良好，血流動(dòng)力學(xué)更加平穩(wěn)。多個(gè)移植中心均相繼報(bào)道了不同病情患者肺移植手術(shù)中應(yīng)用ECMO的療效觀察，顯示術(shù)中患者生命體征穩(wěn)定，術(shù)后可持續(xù)的輔助治療，患者預(yù)后改善[20-21]。

對(duì)于慢阻肺、肺纖維化等患者，其肺功能常顯著下降，肺交換氣體功能明顯降低；而原發(fā)性肺動(dòng)脈高壓患者，其肺動(dòng)脈壓過度升高，肺通氣血流比例嚴(yán)重失調(diào)，出現(xiàn)右心或全心功能障礙。諸多原因最終均導(dǎo)致患者組織缺氧、微循環(huán)障礙、血流動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定。肺移植麻醉期間，ECMO多采用V-A模式，氧合后的靜脈血直接回流入體循環(huán)，可很好地改善患者氧合情況，同時(shí)也減輕了患者的心肺負(fù)荷，避免肺動(dòng)脈壓力和體循環(huán)顯著波動(dòng)。

與傳統(tǒng)體外循環(huán)相比，ECMO的使用可明顯減少術(shù)中肝素用量、減少出血[22-23]；對(duì)血細(xì)胞的破壞較少，有著較輕的炎性反應(yīng)及全身的免疫級(jí)聯(lián)反應(yīng)，減輕移植肺的再灌注損傷，因而在需要體外循環(huán)輔助的患者麻醉中有著明顯優(yōu)勢(shì)。

5 ECMO在肺移植麻醉后的應(yīng)用

肺移植患者均為終末期肺疾病，往往病程長、伴有不同程度的低氧血癥、右心功能障礙、全身情況差，對(duì)手術(shù)和麻醉的耐受力均較差，并且肺移植手術(shù)創(chuàng)傷較大。因此，在手術(shù)完成后，患者需給予持續(xù)的機(jī)械通氣支持及血管活性藥物維持循環(huán)穩(wěn)定。另外，在移植術(shù)后早期，最常見的并發(fā)癥即為原發(fā)性移植物功能喪失(primary graft dysfunction，PGD)。PGD是肺移植術(shù)后早期死亡的最常見原因，其治療措施的顯著特點(diǎn)為限制體內(nèi)的液體量，但單一、過度的限制補(bǔ)液量和脫水可造成循環(huán)的進(jìn)一步不穩(wěn)定及多器官功能損傷[24]。因此，在術(shù)后氧合、循環(huán)較差的患者或出現(xiàn)較嚴(yán)重的PGD的患者，經(jīng)常需要繼續(xù)進(jìn)行ECMO的輔助治療。

麻醉結(jié)束后早期，ECMO可繼續(xù)為患者提供氧合和循環(huán)的有效支持，讓機(jī)體和移植肺均能獲得“休息”，為原發(fā)病的繼續(xù)治療、機(jī)體全身狀況的改善及移植肺再灌注損傷的修復(fù)爭取足夠的時(shí)間。ECMO 可為呼吸、循環(huán)不穩(wěn)定的患者尤其是發(fā)生PGD的患者提供足夠的全身各器官血液灌注，支持心臟功能，維持循環(huán)穩(wěn)定，并避免出現(xiàn)持續(xù)缺氧或過于積極的通氣治療所造成的各種損害[25-26]。必要、合適的ECMO治療可以幫助患者及移植肺較好的渡過麻醉后的恢復(fù)期，促進(jìn)移植肺功能的恢復(fù)，保證生命體征的平穩(wěn)，改善患者的預(yù)后。

綜上所述，盡管ECMO仍然存在可能會(huì)出現(xiàn)的影響凝血功能、增加血細(xì)胞損傷、腎功能損傷、加重感染等多種并發(fā)癥。但是，首先其相較于傳統(tǒng)體外循環(huán)并發(fā)癥的減輕，其次它給患者帶來的顯著治療優(yōu)勢(shì)，使得它成為肺移植手術(shù)圍麻醉期突出的治療措施。在麻醉前、麻醉過程中及麻醉后恢復(fù)期內(nèi)，及時(shí)、適合的ECMO均能給患者提供不同方面的有效支持，保證了手術(shù)的順利進(jìn)行，維持較穩(wěn)定的血流動(dòng)力學(xué)，確保麻醉安全，促進(jìn)術(shù)后恢復(fù)，改善預(yù)后，提高生存率。因此，ECMO可以作為各種原發(fā)病的肺移植手術(shù)麻醉時(shí)的可靠選擇。

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