左心室功能參數監測經靜脈-動脈體外膜肺氧合輔助患者心功能

易仁鳳，郭 娟，周 青，宋宏寧，周燕翔，姚 雪，郭瑞強

(武漢大學人民醫院超聲科，湖北 武漢 430060)

作為采用體外循環技術進行生命支持的有效循環輔助手段，靜脈-動脈體外膜肺氧合(venous-arterial extracorporeal membrane oxygenation， V-A ECMO)同時具有呼吸支持功能，能快速改善失代償期心功能不全、呼吸衰竭患者低氧血癥和循環狀態[1]，可用于多種原因所致心力衰竭，包括嚴重難治性心源性休克、心搏驟停、難治性室性心律失常及心臟移植前過度治療及術后心排血量較低[2]。V-A ECMO輔助期間，血液直接從右心房排出，心臟前負荷降低，通過向主動脈中穩定注入含氧血液而增加心臟平均后負荷，所致血流動力學變化具有重要生理意義[3]。本研究采用超聲心動圖觀察V-A ECMO支持期間左心室功能參數變化，評價其指導臨床脫機的價值。

1 資料與方法

1.1 研究對象 回顧性分析2018年6月—2019年8月18例于武漢大學人民醫院接受V-A ECMO輔助治療患者，男11例，女7例，年齡28～70歲，平均(51.9±16.9)歲；其中6例暴發性心肌炎，5例急性心肌梗死后心源性休克，7例瓣膜置換術后低心排血量綜合征。納入標準：①年齡>18歲；②竇性心律；③ECMO插管方式為外周血管通路。排除標準：①因右心衰竭而接受ECMO支持；②ECMO持續時間<24 h；③超聲顯示聲窗不佳。根據成功脫機與否分為成功組12例、失敗組6例。

1.2 儀器與方法 采用MAQUET ECMO管路，以肝素涂抹，選擇V-A ECMO模式，于右側股動脈、股靜脈穿刺置管，使引流管位于下腔靜脈與右心房交界處，回流管安置于降主動脈股動脈發出端。記錄其他輔助設備使用情況、ECMO持續時間和結局。ECMO電路切除48 h無死亡為脫機成功。

采用GE Vivid-q彩色多普勒超聲診斷儀，M5S探頭，探頭頻率1.7～3.3 MHz，采集幀頻50～70幀/秒，由1名具有3年以上工作經驗的心臟超聲科醫師于ECMO支持第1天、脫機前1天及脫機即刻獲取圖像并上傳至EchoPAC工作站，采用改良雙平面Simpson法測量左心室舒張末期容積(left ventricular end diastolic volume， LVEDV)、左心室收縮末期容積(left ventricular end systolic volume， LVESV)和左心室射血分數(left ventricular ejection fraction， LVEF)；以脈沖多普勒獲取左心室流出道頻譜，測量速度-時間積分(velocity-time integral， VTI)、主動脈瓣口前向血流頻譜，并測量主動脈最大前向血流速度(maximum velocity of aortic valve， AV-Vmax)、二尖瓣口舒張早期峰值血流速度(E)；以組織多普勒頻譜獲取舒張早期二尖瓣環間隔壁位點運動速度(e')，計算E/e'，收縮期二尖瓣環側壁位點運動速度(tissue Doppler imaging mitral latera annular systolic velocity， TDI lat s')；分別記錄5個連續心動周期的心尖四腔、二腔及三腔心長軸觀二維圖像。于3個心尖切面手動標定左心室心內膜邊界，利用二維斑點追蹤成像(two dimensional speckle tracking imaging， 2D-STI)追蹤組織中各點在整個心動周期的運動軌跡，形成ROI，對顯示不佳節段進行手動微調。系統自動生成各節段峰值縱向應變、應變率及相應曲線。左心室整體縱向應變(left ventricular global longitudinal strain， LVGLS)及應變率(left ventricular global longitudinal strain rate， LVGLSR)為左心室17個節段的均值。對上述參數均在不同心動周期測量2次，取平均值。

1.3 統計學分析 采用SPSS 21.0統計分析軟件。計數資料以頻數和百分率表示，以Fisher精確概率法比較組間差異；符合正態分布的計量資料以±s表示。以獨立樣本t檢驗比較2組臨床資料、ECMO流量及超聲參數，以配對樣本t檢驗比較組中各時間點ECMO流量及超聲參數。繪制脫機前1天TDI lat s'、VTI、LVEF、AV-Vmax及LVGLS預測成功脫機的受試者工作特征(receiver operating characteristic， ROC)曲線，計算曲線下面積(area under the curve， AUC)，判斷各參數預測效能。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

12例成功脫機，其中1例脫機2天后再發室性心律失常，死于心搏驟停，1例脫機4天后死于神經系統并發癥；6例因無法撤離ECMO而放棄治療。總脫機成功率為66.67%(12/18)，30天存活率55.56%(10/18)。2組年齡、原發病、主動脈內球囊反搏泵(intra aortic balloon pump， IABP)使用率及ECMO輔助時間差異均無統計學意義(P均>0.05)。成功組連續性腎臟替代治療(continuous renal replacement therapy， CRRT)需求率低于失敗組(P<0.05)，見表1。

2.1 各時間點ECMO流量及超聲參數 ECMO支持第1天，各參數組間差異均無統計學差異(P均>0.05)；脫機前1天，成功組LVEF、TDI lat s'、AV-Vmax、VTI、LVGLS及LVGLSR均高于失敗組(P均<0.05)，ECMO流量低于失敗組(P<0.05)。

成功組脫機前1天LVEF、TDI lat s'、AV-Vmax、VTI、LVGLS及LVGLSR均高于、ECMO流量低于ECMO支持第1天(P均<0.05)；脫機即刻LVEDV、LVEF、TDI lat s'、AV-Vmax、VTI、LVGLS及LVGLSR均高于ECMO支持第1天(P均<0.05)；LVEF、TDI lat s'、VTI及LVGLS較脫機前1天進一步增加(P均<0.05)。失敗組脫機前1天ECMO流量及各超聲參數與ECMO支持第1天比較差異均無統計學意義(P均>0.05)。見表2。

2.2 脫機前1天左心室功能參數預測成功脫機的ROC曲線分析 LVEF、TDI lat s'、AV-Vmax、VTI和LVGLS預測脫機成功的AUC分別為0.926、0.917、0.861、0.944和0.981；截值分別為34.50%、9.40 cm、5.50 cm/s、-6.75%和85.00 cm/s時，敏感度分別為88.90%、88.90%、77.80%、100%和88.90%，特異度分別為83.30%、83.30%、83.30%、83.30%和100%，見圖1。

表1 V-A ECMO輔助治療患者臨床資料

表2 V-A ECMO輔助患者各時間點ECMO流量及超聲參數

圖1 左心室功能參數預測脫機成功的ROC曲線

2.3 成功組各時間點左心室縱向應變曲線 ECMO支持第1天，左心室縱向應變曲線一致性較差，且各節段應變值均較低，部分波形反向，達峰時間較離散；經ECMO輔助支持，脫機前1天曲線一致性均較前改善，達峰時間較集中，且各節段應變值均提高；脫機后曲線一致性較高，達峰時間集中，各節段應變值較脫機前進一步提高，見圖2。

3 討論

超聲心動圖可通過評估心臟形態和心功能而監測V-A ECMO支持期間心功能變化并指導脫機[3]。ECMO輔助期間，超聲心動圖連續監測可早期發現心功能恢復跡象，為臨床選擇ECMO支持流量提供參考，并指導脫機。適當選擇脫機時機并使患者順利脫離ECMO輔助是提高救治率的關鍵[4]。本研究成功組在ECMO支持過程中左心室收縮功能參數均顯著提高(P均<0.05)，而失敗組無明顯變化(P均>0.05)，提示成功組具有更好的左心室收縮功能儲備；成功組脫機前ECMO流量較低，反映其對急性輔助設備的需求減少；組間反映左心室舒張功能充盈壓力(E、E/e')的參數均差異無統計學意義(P均>0.05)，提示2組前負荷相近，該參數不能用于預測脫機結果，與既往研究相符[5-6]，提示ECMO輔助循環支持可為機體提供血氧灌注，即使心肺功能不佳，也無須通過增加左心室充盈壓或增大容積提高LVEF。因此，ECMO支持下左心室收縮功能參數評價心功能恢復和預測成功脫機優于舒張功能相關參數。

圖2 患者女，33歲，暴發性心肌炎 ECMO支持第1天(A)、脫機前1天(B)及脫機即刻(C)左心室縱向應變曲線

脫機前1天左心室收縮功能參數ROC曲線顯示LVGLS、VTI、LVEF、TDI lat s'及AV-Vmax均具較高診斷效能，以LVGLS、VTI、LVEF、TDI lat s'為佳。DOUFLé等[7-8]發現，脫機過程中，ECMO流量逐步減低至最小時，超聲心動圖指標LVEF>35%、左心室流出道VTI>10 cm、TDI lat s'>6 cm/s以及無左心室擴張和心臟壓塞支持ECMO停機。本研究預測成功脫機左心室收縮功能參數截斷值均低于既往研究，可能原因如下：①以脫機前1天數據進行預測，此時ECMO流量尚未完全降至最低，右心房前負荷低于流量最低時，而左心室后負荷相對較高，使左心室收縮功能相對減低，負荷變化符合ECMO設備和預估影響；②目前尚無標準脫機指南，各中心脫機標準不盡相同，無法準確定義超聲脫機參數[9]。

重癥患者病理生理狀況復雜，需要采用更準確地非侵入性方法定量分析心功能[10]。2D-STI技術已成為評價心肌功能的有效方法[11]。本研究顯示LVGLS預測成功脫機的AUC為0.981，截斷值為-6.75%，提示斑點追蹤技術可準確定量分析ECMO支持患者心肌組織運動情況，診斷效能較高。

本研究的局限性：①樣本量較??；②未采集ECMO支持前超聲資料；③脫機由主管醫生決定，具有主觀性和選擇偏倚。

綜上，超聲心動圖實時監測接受ECMO支持患者，并以左心室收縮功能參數評價其左心室收縮功能變化，可為監測心功能和選擇脫機時機提供重要參考。