彩色多普勒超聲輔助下調整體外膜肺氧合參數對呼吸衰竭患者預后具有改善作用

陳妙蓮，鐘 濤，謝林輝，李 斌，梁宏開，李 云，蔡麗碧，李建偉

1中山市人民醫院重癥醫學科，廣東 中山 528403；南方醫科大學2南方醫院內科,3第一臨床醫學院，廣東 廣州 510515

體外膜肺氧合（ECMO）是一種源于體外循環、可用于呼吸衰竭救治的急診新技術[1]。部分嚴重的、具有可逆性的呼吸衰竭患者，由于其肺部病變的不均一性以及通氣功能正常肺泡的明顯減少，且氣壓傷等并發癥發生率的增高，往往影響常規機械通氣的效果[2]。近年有較多單位開始使用靜脈-靜脈體外膜肺氧合（V-V ECMO）對上述類型的患者進行治療。該技術代替肺功能氧合血液、排出二氧化碳以減輕肺的負擔，有利于肺功能修復，同時緩解機體缺氧狀態，取得了較好的臨床效果[2-3]。但在ECMO轉流過程中，血流動力學可存在反生理現象。此時，僅僅用傳統的血流動力學不能有效地分析并改善患者重要臟器（肝、腎等）的實際血流灌注與肢體遠端的氧供，且對能否改善患者的預后尚不明確。本研究利用彩色多普勒超聲輔助下根據患者血流動力學監測的結果，調整管道位置、離心泵轉速等可變指標，使患者膜后血流能夠在心臟收縮期通過主動脈弓，達到最終優化患者組織氧供的目的并改善預后。現將方法報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2012年11月～2015年11月期間入住中山市人民醫院重癥治療科且經常規機械通氣效果不佳的嚴重呼吸衰竭患者。此類患者具有使用V-V ECMO治療的適應癥。經醫院ECMO專家組會診同意，并獲得家屬知情同意。本研究嚴格按照以下標準納入病例：各種原因所致的急性嚴重呼吸衰竭患者，包括肺保護性通氣策略應用、高頻通氣、NO吸入及表面活性物質治療等無效者的患者。排除標準：（1）正接受抗凝；（2）非可逆性疾患；（3）重度慢性肺部疾患；（4）無治療方法或替代手段的嚴重先天代謝性疾患；（5）嚴重中樞神經系統損傷；（6）重度免疫抑制。此外，因技術因素導致死亡病例不納入研究組。共入選19例，并隨機分為觀察組及對照組，其中男性12例，女性7例，兩組患者的性別構成、年齡、上機前PaCO2、PaO2及重癥醫學評分表（APACHE Ⅱ）評分差異均無統計學意義（表1）。觀察組為接受目標化治療的患者，并根據血流動力學結果，調整離心泵轉速等可變指標，達到以下目標：膜后-右心房-肺動脈氧分壓成遞減狀態；肺動脈及遠端橈動脈血標本氧分壓＞90 mmHg）；對照組為接受目標化治療的患者，但該組不進行優化。

表1 兩組患者的一般情況比較（Mean±SD）

1.2 各項指標測定

1.2.1 常規血流動力學 選擇合適的穿刺途徑置入7F Swant-Ganz導管進行監測，測定指標包括心率、心輸出量（CO）、肺動脈壓（PAP）、肺動脈楔壓（PCWP），計算心臟指數（CI）等。穿刺左側橈動脈監測動脈壓（AP）及平均動脈壓（MAP）。

1.2.2 氧輸送監測 治療期間經遠端橈動脈抽取動脈血、經肺動脈導管分布抽取肺動脈血，另外在膜肺的輸入、輸出端抽取膜前、膜后血標本，監測上述血標本的PaO2、PaCO2、SaO2；按氧輸送公式計算動脈血氧含量、靜脈血氧含量、氧輸送指數、氧耗指數和氧攝取率。

1.2.3 彩色多普勒超聲檢查 在ECMO膜后位置三通開關處連接造影劑管路，初步預設使用高壓泵進行緩慢恒速注射，同時由專職超聲醫師，使用超聲探頭沿ECMO回流端向前追蹤，判斷在心臟收縮期與舒張期兩個階段，含有造影劑的膜肺血流最遠端達到的位置。

1.2.4 臨床指標評價 隨訪所有病例，記錄ECMO轉機時間、出院或死亡時間，并評價每例患者最后轉歸（APACHE Ⅱ評分）。

1.3 優化方案

根據多血氣分析的結果，調整管道位置、離心泵轉速等可變指標，達到以下目標：膜后-右心房-肺動脈氧分壓成遞減狀態；肺動脈及遠端橈動脈血標本氧分壓＞90 mmHg。

1.4 統計學處理

數據處理采用SPSS 20.0統計軟件，所有計量數據用均數±標準差表示，計數資料采用n表示。組間比較采用t檢驗，優化前后資料比較采用配對t檢驗。計數資料采用卡方檢驗，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 工作負荷比較

觀察組患者的PAP、PCWP、CI、AP均高于對照組，差異具有統計學意義（P＜0.05）；觀察組的肺動脈氧分壓及MAP低于對照組，但差異無統計學意義（P＞0.05，表2）。

圖1 病例一，50歲女性，重癥肺炎，V-V ECMO

圖2 病例二，36歲男性，重癥肺炎，V-V ECMO

表2 兩組間工作負荷指標變化（Mean±SD）

2.2 兩組的彩色多普勒超聲檢查

2.2.1 膜肺血流最遠端達到的位置比較 經調整管道位置、離心泵轉速等可變指標，觀察組膜肺血流最遠端基本達到對側橈動脈遠端，而對照組則分布不均，兩組結果差異有統計學意義（P＜0.05，表3）。

表3 兩組間含有造影劑的膜肺血流最遠端達到的位置對比（n）

2.2.2 腎臟、肝臟形態及入口血管直徑比較 觀察組的腎臟與肝臟形態基本正常，而對照組則大多數形態萎縮或腫脹，差異有統計學意義（P＜0.05）；在腎動脈內徑和肝門靜脈上，觀察組明顯比對照組寬，且處于或接近正常值，差異有統計學意義（P＜0.05，表4）。

表4 兩組間腎臟、肝臟形態及入口血管直徑對比（n）

2.3 臨床預后比較

臨床效果評價中，觀察組相比于對照組，ICU總住院時間減少，出ICU時的APACHE Ⅱ評分也較低，差異有統計學意義（P＜0.05）。此外，觀察組僅1例死亡，而對照組死亡5例，差異有統計學意義（P＜0.05）。但兩組間ECMO轉機時間的差異無統計學意義（P＞0.05，表5）。

表5 兩組間預后情況比較（Mean±SD）

3 討論

ECMO的真正意義是“人工肺”，其可將血液從體內引到體外，經膜肺氧合再用泵將血灌入體內，使肺處于休息狀態，避免嚴重低氧血癥時高機械通氣條件造成的呼吸機相關肺損傷，因而具有機械通氣所無法比擬的優勢[3-5]。實踐表明，盡早建立ECMO為臨床治療創造機會，可減少并發癥和多器官功能衰竭的發生[6]。但是在臨床中發現，即使使用ECMO治療，部分患者仍存在著組織灌注差、相應器官出現缺血-缺氧損傷的現象而最終導致死亡，這對提高ECMO患者的存活率是不利的[7-8]。

嚴重呼吸衰竭患者往往出現氧合下降、高二氧化碳（CO2）血癥及肺血管阻力升高，因此常可致右心后負荷增加、右心功能不全。而ECMO作為一種有效的心肺支持手段，可以幫助心衰患者提供有效的過度支持治療，為患者心功能恢復提供時間[9]。靜脈-靜脈體外膜肺氧合（V-V ECMO）可改善患者氧合及CO2清除，降低肺血管阻力，改善心肌供氧增加和右心功能，同時左心功能也可逐漸改善[10]。在V-V ECMO轉流模式下，雖然不存在心臟射血造成的反常血流動力學現象，但因ECMO所使用的驅動裝置離心泵的作用，引出的靜脈血經過膜肺后并不能按照預想的完全進行右心房-肺循環，而是有部分經過膜肺氧合后的血流被膜肺再次引出形成無效的“小循環”[11]。這一現象也通過臨床的監測得到印證，即經膜肺氧合后靜脈血監測氧分壓可達500 mmHg，通過全身其他部分的回心血流稀釋后，右心房內血液氧分壓可降至200～300 mmHg，但血液流至肺動脈主干時，部分患者監測血液氧分壓可降至50～60 mmHg，此時ECMO完全不能起到代替肺進行氧合的作用[12]。本研究也發現，觀察組與對照組患者經膜肺氧合后橈動脈血氧分壓大大降低，也提示這種無效的“小循環”導致體循環中的動脈血氧分壓降低，而使得V-V ECMO效果不佳。但在本研究中，觀察組橈動脈血氧分壓比對照組高40 mmHg左右，說明此優化方法雖不能消除，但可以減少這種無效的“小循環”。

有研究使用V-VECMO治療后明顯提高了急性呼吸窘迫綜合征模型犬動脈和混合靜脈血氧分壓，增加氧供及心排血量，還可降低肺血管阻力并減輕肺水腫，從而明顯改善肺功能[7]。王京玉等[13]探討無泵驅動ECMO轉流對犬血流動力學的影響，發現雙側股動-靜脈體外膜肺氧合過程中試驗犬的血流動力學基本保持穩定。另有研究使用經顱多普勒超聲探討ECMO期間腦血流動力學變化規律及影響因素時發現：ECMO時腦血流動力學變化較大，腦血流自動調節功能受損，但對CO2的反應性尚存在，如操作順利ECMO仍是安全的[14]。本研究根據患者相對穩定血流動力學監測的結果，同時輔以彩色多普勒超聲，調整ECMO管道位置、離心泵轉速等可變指標，以優化患者組織氧供。

ECMO在搶救心臟手術后嚴重低心排和呼吸衰竭的患者中起到了重要作用[15]。目前有研究證實，ECMO的治療能有效的提高患者生存率[16-18]，但也有研究顯示，ECMO治療組和傳統治療組的死亡率無統計學意義[19]，不過這些研究都證明了ECMO對于呼吸衰竭的治療都是有效的。另外有研究發現，ECMO患者的轉流率與動脈血氧飽和度呈高度正相關[20]，但離心泵轉速等可操縱指標與轉流率、動脈血氧飽和度是否具有相關性，尚不明確。盡管有文獻報道，VV-ECMO中經體外膜肺氧合的血會再次進入ECMO回路，對患者氧合的確有影響，但心排血量、中心靜脈壓及中心靜脈血氧飽和度等無法反映真正的血流動力學狀態，因此可使用超聲等手段作為血流動力學監測的手段[21-22]。此外，有研究表明正確選擇轉流方式以及離心泵轉速等可變指標，確實可更好地提高ECMO對危重病人治療的成功率[23-24]。本研究發現，盡管經調整管道位置、離心泵轉速等指標優化使肺動脈及遠端橈動脈血標本氧分壓＞90 mmHg，但是其它血流動力學及氧動力學的指標差異大部分不具有臨床意義或差異沒有統計學意義，并不能在臨床上用來評價優化的效果。另外，本研究根據VVECMO的血流特點，設計了膜肺血流最遠端達到的位置、臟肝臟形態和入口血管直徑等指標，并利用彩超進行監測。結果表明，觀察組經膜肺氧合后的血液可以確實到達肢體遠端，而對照組則基本不能。當機體遠端長時間得不到氧氣的供應時，組織則進行無氧呼吸，將葡萄糖酵解為乳酸，引起酸中毒，影響預后。另外，肝臟是機體重要的化工場，可以將有毒物質轉化為無毒，最后排出。腎臟則是維持機體水電解質平衡的重要臟器。故這兩個臟器的功能在一定程度上可以提示預后。當機體長時間氧供不足時，可引起肝腎功能衰竭，也可由于之后的血流恢復引起缺血-再灌注損傷，加重肝腎功能損害。而本研究通過彩超觀察肝腎形態及血流，保證了其氧供，盡可能的避免了器官衰竭和缺血-再灌注損傷，從而改善預后。APACHE Ⅱ評分可對入ICU患者的病情進行評定并可對病死率進行預測[25]。臨床預后指標也提示，觀察組可明顯減少ICU住院時間、住院費用，降低病死率。

綜上所述，本研究針對嚴重呼吸衰竭患者血流動力學及氧輸送的特點，利用彩色超聲多普勒觀察遠端肢體氧供及重要器官灌注情況，通過調整ECMO離心泵的轉速等可變因素來改善血流，減少了無效的“小循環”，盡可能的避免了酸中毒、器官衰竭和缺血-再灌注損傷的發生，從而縮短了患者ICU住院時間，減少了患者的醫療費用，降低病死率。另外研究發現，遠端肢體橈動脈氧分壓是可以用于臨床上評價V-V ECMO灌注效果的一項與彩超具有相同效度的重要指標。但本研究存在“樣本量不夠大”及“ECMO膜后壓力較大致使超聲探頭只能觀察短時間內造影劑的流向”等不足之處，有待后續的研究加以改進。