体外膜肺氧合在肺移植中的应用
体外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenation,ECMO)作为一种体外呼吸、循环支持的手段,用于治疗顽固性的呼吸或心脏功能衰竭已有超过40年的历史。通过与传统机械通气相比的优越性,以及在H1N1广泛流行时对其辅助治疗上的积极作用,ECMO的应用得到飞速发展,成为危重ARDS治疗的一项重要措施。同时ECMO的应用范围也不断扩大,涵盖了ARDS、新生儿心脏和呼吸功能衰竭、心跳骤停、心脏手术后休克、心脏和/或肺移植前的过渡桥梁、手术中的心肺辅助装置、危重病人的转运等。
ECMO在肺移植围术期,除了作为术中重要的心肺辅助工具,还可作为移植前桥梁用于受者等待肺移植期间过渡,另外也用于治疗术后移植肺功能丧失、呼吸或循环衰竭。本文就ECMO在肺移植中的应用做一综述。
1.ECMO的类型和通路选择
ECMO可分为静脉-静脉ECMO(VV-ECMO)和静脉-动脉ECMO(VA-ECMO)两大类。VV-ECMO提供呼吸辅助支持,而VA-ECMO提供呼吸和循环联合辅助支持。有时已接受VV-ECMO的患者出现心功
能衰竭,还可分出一条泵入通路到动脉,成为VVA-ECMO,同时支持呼吸和循环功能。另外,如果已接受VA-ECMO的患者出现严重的换气功能障碍,则还可增加一条到颈内静脉的泵入通路,成为VAV-ECMO,将氧合的血液输送至右心,进而提供给冠状动脉和颈动脉。多数情况VV-ECMO的通路选择股静脉引出,颈内静脉泵入,也可根据患者情况选择双侧股静脉。通过特殊的装置(Avalon Elite Bi-Caval Dual Lumen Catheter),还可实现颈内静脉单穿刺点的VV-ECMO,为患者活动提供了很大便利。VA-ECMO通路最常选择股动静脉,但这种下半身的插管方式由于股动脉泵入血和生理血流方向相反,不能很好的将氧合血输送至上半身,尤其是颈内动脉和冠状动脉,故一些医学中心也采用上半身通路,即右颈内静脉或股静脉引流,右锁骨下动脉泵入。
VVA-ECMO增加的动脉通路可选择锁骨下动脉,这样既减轻了右心负荷,还可同时将氧合血输送至肺循环和体循环。VAV-ECMO增加的静脉通路如上所诉常选择颈内静脉。另外,在肺移植术中,如果出现需要使用ECMO的情况,可直接进行中心血管(主动脉、上下腔静脉)插管。
2.ECMO作为肺移植的桥梁
由于适合肺源的稀缺和等待移植患者的不断增加,寻找一种方式作为“桥梁”,以供患者在接受最佳治疗前的过渡变得尤为重要。从上世纪70
年代开始,左心辅助装置开始用于等待心脏移植患者的过渡治疗,之后发现其作为移植前的过渡,和不使用辅助措施的患者相比显示出了积极作用,使其成为“移植桥梁”(bridge to transplant,BTT)。借鉴左心辅助装置作为心脏移植BTT的成功,许多医学中心也开始尝试将ECMO作为肺移植的BTT。肯塔基大学和旧金山大学的肺移植中心至2013年为31例患者成功使用了ECMO作为BTT。这些患者的3年生存率达到80%,并且19例患者在移植时可以自由行动。证明了ECMO作为BTT的一个重要优点就是改善虚弱患者的身体素质。
一组法国医学中心报道了为36例患者使用ECMO作为BTT,30例患者最终接受肺移植。这些患者2年总生存率为60.5%,同时他们发现,使用BTT在囊性纤维化患者的生存率显著高于特发性肺纤维化(71%vs27.3%)。这个结论提示在决定是否应用BTT时要考虑到病因学因素。在国内,由于技术、经济等多种原因,ECMO作为BTT的起步较晚。南京医科大学附属无锡市人民医院2005年开始在肺移植围术期应用ECMO,至2010年共为3例患者提供ECMO的BTT,均在ECMO辅助下顺利完成肺移植手术。
由于等待肺移植均为终末期肺病患者,存在氧合功能降低、二氧化碳潴留、肺动脉高压甚至右心衰竭等各种情况,一般情况大多较差,加上供体的严重缺乏,部分患者在移植前即死亡;另外还有部分患者在等待过程
中随着病情加重,失去最佳治疗时机。而ECMO可维持患者术前的心、肺功能,改善组织氧供,以延长终末期肺病患者的等待时间,同时还可为术前功能恢复锻炼提供更好的心肺储备条件,现在作为BTT被广泛接受,认为其是安全并有效的。但仍需要大规模临床试验以制定指南,规范其使用,从而更好改善患者预后。
3.ECMO作为肺移植术中的心肺辅助工具
肺移植患者往往处于终末期肺病,一般情况差,故术中各种呼吸循环的不稳定情况都可能危及生命,这时就需要心肺辅助技术介入。术中行心肺转流的情况包括:(1)麻醉后单肺通气时,通过各种改善通气血流比值的方法,仍不能保证氧合。(2)阻断一侧肺动脉后,肺动脉压升高,右心室后负荷增加,使用扩张肺动脉药物、血管活性药物和调整机械通气后,循环仍不稳定或出现右心衰。(3)移植肺吻合完成后,由于肺灌注液、肺内缺氧代谢产物等物质进入循环及小气泡进入冠状动脉等原因导致循环不稳定,使用血管活性药物仍维持困难。(4)移植肺工作后,由于严重肺水肿等原因,在使用保护性肺通气策略前提下仍不能保证氧合。
体外循环(cardiopulmonary bypass,CPB)作为经典的心肺辅助技术,适用于手术复杂、心功能差的患者。随着ECMO的出现,由于其肝素用量小,减少出血,全身炎症反应小等优点,使其在很多情况下已逐渐
取代CPB作为肺移植术中的重要心肺辅助技术。德国汉诺威医学院回顾了本中心92例肺移植术中使用心肺辅助技术的患者,发现ECMO组与CPB组相比,输血量和输血小板量更少,在院死亡率、术后血液透析和需要再次ECMO支持的比率也更低,通过多变量分析还发现再次移植和术中使用CPB是在院死亡的独立危险因素。
在匹兹堡大学医学中心一项研究中,肺移植术中使用ECMO与CPB相比,降低了术后肺部和肾脏并发症,包括再次气管插管或临时性气管切开,以及需要血液透析的肾衰竭。ECMO由于是肝素涂层材质,并且是密闭系统管路无相对静止的血液,故只需要小剂量肝素抗凝,短时间使用甚至可以不添加肝素,多数中心术中激活全血凝固时间(ACT)控制在150~200s之间,对术中出血影响小。已有文献报道,肺移植术中使用ECMO与未使用心肺辅助技术相比,并不增加术中出血。
肺移植术前评估是否需要术中辅助ECMO及其通路和类型的设计十分重要。如果患者心肺功能尚可,为避免ECMO的相关并发症,应尽量不使用ECMO,但可以在外周血管预先留置鞘管以便需要时快速建立。如果患者单纯高碳酸血症或低氧血症,肺动脉压不高,可优先选择VVECMO。如果患者存在中重度肺动脉高压或心功能不全,则宜选择锁骨下动脉泵入的VA-ECMO。如果外周血管的ECMO仍不能满足维持术中氧合或循环,还可术中建立中心血管的VA-ECMO,但应注意,手术切
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