体外膜肺(extracorporeal membrane oxygenation,ECMO)为严重心肺功能衰竭的危重症患者提供部分或全部支持,是近年来重症医学发展的重要挽救性生命支持技术[1-3]。根据1989年成立的国际体外生命支持组织(Extracorporeal Life Support Organization,ELSO)资料,全球获得ECMO救治的患者数逐年迅速增多。截止至2017年7月,ELSO登记合计87 366例ECMO支持患者中,出院成活率达55%,其中心脏支持成功率41%~51%,呼吸支持成功率达58%,儿童与新生儿ECMO支持成活率高于成人[4]。2017年6月,中国医师协会体外生命支持分会的成立,对促进我国ECMO技术的发展将起重要推动作用。
国内儿童ECMO技术起步晚于成人,经验与技术远未到达熟练。截止至2015年10月仅有6家医院的儿童重症监护病房(PICU)能独立开展非开胸ECMO技术,共治疗63例,出院成活率为57%,与国际同类PICU存在不少差距[5]。但近年国内儿童ECMO支持发展迅速。2015年12月起,我院儿童重症医学科(PICU)开始ECMO支持治疗,目前已完成17例非心脏手术患儿合并心肺功能衰竭ECMO治疗,现将救治情况报道如下。
1 资料与方法 1.1 一般资料研究纳入上海交通大学附属儿童医院2015年12月至2017年8月因心血管功能和(或)呼吸衰竭,传统药物治疗无效的低心排出量或伴有难以纠正的快速型心律失常,和(或)保护性呼吸机辅助通气不能维持基本氧合的低氧血症患儿。本组病例不包括心脏手术后和新生儿危重症合并心肺衰竭的患儿。ECMO支持的适应证选择如下:(1) 心血管功能衰竭[6]。① 严重心泵功能衰竭[EF<35%;心排指数(CI)<2.0 L/(min·m2)],使用2种以上正性肌力药物和血管活性药物不能稳定循环持续3 h以上;② 心脏停搏,心肺复苏15 min以上不能恢复自主循环;③ 高排低阻性脓毒性休克,需肾上腺素+/去甲肾上腺素>0.5 μg/(kg·min)。(2) 呼吸衰竭。呼吸衰竭或急性呼吸窘迫综合征(ARDS)患儿经呼吸机治疗无显著改善,出现以下情况[7-8]:① 严重低氧血症(PaO2/FiO2<80~100 mmHg,1 mmHg=0.133 kPa), 高呼气末正压通气(PEEP)(通常>15 cmH2O,1 cmHo>0.098 kPa)至少持续6 h的潜在可逆性呼吸衰竭;② 严重低氧血症合并失代偿性酸中毒(pH<7.15);和(或)③ 高吸气末平台压(>35~45 cmH2O)。本组资料总结经上海交通大学附属儿童医院院伦理委员会批准(批准文号:2016R007-P01)。
1.2 ECMO治疗及其他生命支持方法ECMO治疗采用静脉-动脉ECMO模式(V-A ECMO)和离心泵式体外膜肺机。氧合器采用Maquet BE-PLS 2050型(体质量>20 kg)(Maquet, Hechingen, Germany)和HILITE 800/2400LT(体质量<20 kg)(MEDOS, Medizintechnik AG)。行右侧颈动脉和颈内静脉置管,导管为12-17 Fr型静脉导管和8-14Fr型动脉导管(Medtronic or Edward’ s Lifesciences, Irvine, CA, USA)。ECMO参数设置如下:血流量80~120 mL/(kg·min), 气血比(1.15~1.5): 1,FiO2100%。ECMO建立后下调呼吸机参数。合并急性肾损伤(AKI)和液体超载(>10%)经使用利尿剂仍不能解决液体平衡者,使用Prisma flex血液净化系统,AN69 m20/60/100滤器协助管理液体平衡;合并急性溶血者采用Plasauto iQ21或Prisma flex血液净化系统,Prisma TPE 2000膜式血浆分离器进行血浆置换。
重症医学ECMO团队完成ECMO置管、建立运行、日常管理和撤机。ECMO运行期间由ECMO团队主治医师和ECMO专科护士24 h值班。常规记录患儿生命体征,包括平均动脉压、尿量、输液量等;镇痛镇静管理、营养管理,以及ECMO运行情况,包括管路是否存在血栓、破损等观察。将患儿混合静脉血氧饱和度(ScVO2)维持在0.65~0.75,血红蛋白>110 g/L,血细胞压积(Hct)>0.30。每日检测血气分析(包括膜前、膜后及患儿端)、血常规、血生化、血乳酸(LA)、床旁胸部X线片、床旁心脏超声等,疑似脑功能障碍时行床旁脑电图监护。
本组ECMO撤离条件:本组患儿均使用V-A ECMO模式进行呼吸支持,当ECMO血流降至10~15 mL/(kg·min)且呼吸机参数(呼吸频率、呼气末正压、吸入氧体积分数等)设定于撤离ECMO后能接受的水平,开始尝试关闭膜氧合器气流4~6 h,若氧合稳定于正常范围,复查血气分析正常,考虑撤离。心脏支持条件下,逐步停用正性肌力药物,恢复正常窦性心率,血压恢复正常水平,CI达到4.0 L/(min·m2)以上,EF达50%以上,LA降至2.0 mmol/L以下;逐步降低ECMO氧供气流直至停止,血流量降至15 mL/(kg·min)左右,若患者的心肺功能可以维持2~6 h以上,考虑撤离ECMO。
1.3 统计学方法采用SPSS 18.0软件,计量资料为非正态分布,采用中位数(范围)进行描述;分类资料采用例(%)进行描述。
2 结果 2.1 一般资料2015年12月至2017年8月本院共完成20例ECMO支持治疗,其中1例是心脏疾病手术合并心肺功能衰竭患儿,2例为新生儿危重症。17例为非心脏手术合并严重心肺功能障碍。ECMO治疗前患儿一般情况和基本病例特点见表 1。10例重度ARDS和7例心血管功能障碍患儿ECMO前基本情况,见表 2和表 3。10例重症肺炎中6例患儿发生严重ARDS时,同时合并心功能障碍或休克。
指标 | 结果 |
性别(男/女) | 9/8 |
年龄(月,中位数和范围) | 24(2~117) |
体质量(kg,中位数和范围) | 12(5~33) |
PRISMⅢ | 22(17~27) |
血红蛋白(g/L) | 97(86~127) |
血乳酸(mmol/L) | 3.55(1.1~15) |
机械通气(例,%) | 17(100) |
原发疾病(例,%) | |
重症肺炎 | 10(58.8) |
爆发性心肌炎 | 5(29.4) |
严重脓毒症 | 1(5.9) |
复合外伤 | 1(5.9) |
器官功能障碍(例,%)a | |
休克 | 13(76.5) |
ARDS | 10(58.8) |
肾障碍 | 9(52.9) |
肝障碍 | 5(29.4) |
注:a部分患儿同时合并两个或以上器官功能障碍 |
指标 | 均数±标准差 |
心率(次/min) | 140±31(112~185) |
呼吸(次/min) | 67±23(55~80) |
平均动脉压(mmHg) | 49(22~65) |
尿量[mL/(kg·h)] | 0.49±0.3(0~0.85) |
pH | 7.12(6.87~7.43) |
血乳酸(mmol/L) | 2.72±1.23(1.1~15) |
CI[L(min·m2)] | 2.2±1.7(1.5~2.9) |
EF(%) | 37.2±24(21~61) |
PaO2/FiO2(mmHg) | 45.5±35.1(26~60) |
氧合指数(OI) | 43.4(25~61) |
PaO2(mmHg) | 41.2±22(37~46) |
PaCO2(mmHg) | 75.7±41.6(70~115) |
平均气道压(cmH2O) | 22.4±9.2(19~25) |
PEEP(cmH2O) | 17.3±7.4(15~20) |
指标 | 均数±标准差 |
心率(次/min) | 133±75(40~185) |
呼吸(次/min) | 50±27(35~80) |
平均动脉压(mmHg) | 42(22~45) |
尿量[mL/(kg·h)] | 0.45±0.27(0~0.85) |
血pH | 7.17(6.90~7.39) |
血乳酸(mmol/L) | 4.72±6.1(3.8~15) |
CI[L(min·m2)] | 1.82±1.91(1.5~1.9) |
EF(%) | 32.5±24.1(21~35) |
血管活性药物[μg/(min·kg)] | 1.2(0.5~3) |
注:血管活性药物剂量,为肾上腺素和(或)去甲肾上腺素剂量之和 |
17例危重症患儿接受ECMO治疗平均时间212.5 h,中位数为188.5 h(3~924 h)。11例(64.7%)患儿成功撤离ECMO(撤离24 h存活),10例(58.8%)存活出院。7例(41.2%)死亡,其中6例在ECMO治疗过程中死亡,其中3例死于肺无法复张,1例撤离后72 h呼吸衰竭加重;1例撤离ECMO后继发EB病毒相关性噬血综合征,再次严重肠道感染合并消化道大出血而死亡。在5例暴发性心肌炎中,2例ECMO-心肺复苏(extracorporeal cardiopulmonary resuscitation,ECPR),其中1例CPR持续90 min(本院第1例ECMO支持患儿)建立ECMO后抢救成功,无后遗症存活;另1例死亡。
2.3 ECMO时呼吸机和CRRT管理ECMO支持建立后,ARDS呼吸机参数调整为吸入氧体积分数(FiO2)0.3~0.5,PEEP 10 cm H2O和吸气峰压(PIP)10~15 cmH2O(在PEEP基础上)。10例(58.8%)采用床旁连续性血液净化(CRRT)协助治疗合并急性肾损伤(AKI)和液体超载(>10%)。CRRT与ECMO的连接包括以下方式:① CRRT与ECMO并联共8例,其中CRRT从ECMO氧合器后(管路压力50~150 mmHg)引血离心泵前(负压0~-50) 回血6例,离心泵前引血经CRRT滤器后泵前回血2例(泵和氧合器后ECMO管路压力>150 mmHg)。② CRRT与ECMO分离独立运行2例。3例溶血患者合计进行血浆置换5次。CRRT治疗过程中5例出现血小板下降与活动性出血状况加重。
2.4 ECMO治疗期间并发症17例患儿ECMO治疗期间共发生并发症41例次,其中机械并发症5次,躯体并发症36次。平均每例并发症2.4次。其中溶血发生于离心泵转速>2 800 r/min,持续超过6 h时。血栓形成发生于氧合器运行超过20 d。最严重并发症是1例颅内出血,此患儿为急性白血病合并重症肺炎、严重ARDS、DIC、感染性休克等,ECMO运行至第6日,发现瞳孔不等大,经头颅超声证实。具体并发症见表 4。
并发症 | 发生率(例,%) |
技术相关性 | |
溶血 | 3(17.6) |
血栓形成 | 2(11.8) |
机体相关性 | |
压疮 | 11(64.7) |
出血 | |
插管部位出血 | 2(11.8) |
胃肠道出血 | 3(17.6) |
颅内出血 | 1(5.9) |
感染 | 3(17.6) |
下肢缺血 | 3(17.6) |
弥散性血管内凝血 | 4(23.5) |
血小板减少 | 9(52.9) |
2017年ELSO登记的儿童ECMO支持患者中,心脏支持和呼吸支持的成活率为51%和58%[4];2016年国内钱素云和陆国平等[5]牵头调查的6家医院儿科ECMO支持出院成活率总体存活率为57%,其中心脏支持和呼吸支持出院成活率分别为78.6%和33.3%。本组17例难治性心肺衰竭患儿ECMO总体救治出院成活率为58.8%,以原发器官障碍为依据计算,心功能衰竭和ARDS成活率分别为66.7%和45.5%。以上结果提示国内儿科ECMO呼吸支持与国际上有一定差距。
ECMO支持有两种主要模式即VA-ECMO和VV-ECMO,前者以心血管功能支持为主,后者以呼吸支持为主。本组多数ARDS患儿同时合并循环功能障碍,基于耗材的不足,全部采用VA-ECMO,其中呼吸支持的存活率低于ELSO数据,分析可能与以下因素有关:① 使用VA-ECMO支持呼吸。因国内缺少doublelumen双腔管。对于呼吸衰竭的患者而言,采用VA-ECMO支持较VV-ECMO的并发症及病死率更高[9-10]。2017年,Zachary等[10]回顾分析ELSO数据库717例呼吸衰竭ECMO支持患者,结果显示VV-ECMO与VA ECMO支持的出院存活率分别为58%与43%;多因素回归分析发现,使用VV-ECMO模式进行呼吸支持是呼吸衰竭患者出院存活的独立的保护性因素;② ECMO选择的时机。把握ECMO指征,选择合适的ECMO介入时机是ECMO治疗能否成功的关键因素。影响ECMO治疗患者预后的重要因素为ECMO建立时患者的心肾等脏器功能、ECMO的开始灌注流量及ECMO过程中有无多脏器功能衰竭(MOF)发生等[11]。本组大部分呼吸支持患儿建立ECMO时合并循环功能衰竭,呼吸衰竭已进入常规治疗无法改善的阶段,说明可能建立ECMO的时机偏晚。
ECMO支持中液体平衡管理是需要重视的环节之一,特别是合并急性肾损伤(AKI)和液体超载的患儿。有报道ECMO呼吸支持治疗开始治疗后的前3 d液体呈现正平衡者病死率明显上升,联合使用CRRT者成活率明显提高,且安全有效[12-13]。本组ECMO救治过程中10例(58.8%)联合使用CRRT协助管理液体平衡,协助治疗AKI。本组10例患儿中8例采用CRRT并联ECMO管路的方式,临床简单易操作,治疗过程中未发生严重不良反应。但治疗过程中5例患儿发生血小板下降与活动性出血状况加重,提示CRRT联合ECMO有加重凝血机能紊乱的风险,需引起关注。
ECMO运行中,对并发症的监测与处理是提高救治成功率的关键。ECMO支持的过程,自始至终是监测和处理并发症的过程。成人严重或难治性ARDS因V-V ECMO并发症导致死亡约占6.9% (95%CI: 4.1~11.2)[14]。ECMO并发症主要分为技术相关和机体相关并发症两大类。技术相关性并发症常见包括氧合器功能障碍、插管相关并发症以及ECMO支持过程中出现溶血、氧合器或管路内血栓形成等,其次是动力泵故障、管道破裂、空气栓塞等。机体相关并发症主要有出血和栓塞、感染、肾功能障碍、神经系统损伤等,以出血为临床最常见。其中出血、感染、神经系统损伤等病死率及预后高度相关[15]。本组17例ECMO支持合计发生并发症41例次,其中机械并发症5次,躯体并发症36次,平均每例并发症2.4次。以压疮(64.7%)、血小板减少(52.9%)、出血(35.3%)为主。除压疮外,并发症的发生情况与文献报道相近[16-18]。高压疮发生率的原因可能与主观重视不足,变换体位困难、部分患儿体位性浮肿严重等因素有关,需在今后实践中提高。
[1] | Tramm R, Ilic D, Davies AR, et al. Extracorporeal membrane oxygenation for critically ill adults[J]. Cochrane Database Syst Rev, 2013(2): 1-22. DOI:10.1002/14651858.CD010381 |
[2] | Barbaro RP, Paden ML, Guner YS, et al. Pediatric extracorporeal life support organization registry international report 2016[J]. ASAIO J, 2017, 63(4): 456-463. DOI:10.1097/MAT.0000000000000603 |
[3] | Barbaro RP, Odetola FO, Kidwell KM, et al. Association of hospitallevel volume of extracorporeal membrane oxygenation cases and mortality-Analysis of the extracorporeal life support organization registry[J]. Am J Respir Crit Care Med, 2015, 191(8): 894-901. DOI:10.1164/rccm.201409-1634OC |
[4] | Extracorporeal Life Support Organization:ECLS Registry Report, International Summary, 2017. https://www.elso.org/Registry/Statistics.aspxAccessed August 15, 2017. |
[5] | 闫钢风, 张晨美, 洪小杨, 等. 体外膜肺在中国大陆儿科重症监护病房应用现状的多中心调查[J]. 中华儿科杂志, 2016, 54(9): 653-657. DOI:10.3760/cma.j.issn.0578-1310.2016.09.005 |
[6] | Goto T, Suzuki Y, Osanai A, et al. The impact of extracorporeal membrane oxygenation on survival in pediatric patients with respiratory and heart failure:review of ourexperience[J]. Artif Organs, 2011, 35(11): 1002-1009. DOI:10.1111/j.1525-1594.2011.01374.x |
[7] | Brodie D, Bacchetta M. Extracorporeal membrane oxygenation for ARDS in adults[J]. N Engl J Med, 2011, 365(20): 1905-1914. DOI:10.1056/NEJMct1103720 |
[8] | The Pediatric Acute Lung Injury Consensus Conference Group. Pediatric Acute Respiratory Distress Syndrome:Consensus Recommendations From the Pediatric Acute Lung Injury[J]. Pediatr Crit Care Med, 2015, 16(5): 428-439. DOI:10.1097/PCC.0000000000000350 |
[9] | Lango R, Szkulmowski Z, Maciejewski D, et al. Revised protocol of extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) therapy in severe ARDS. Recommendations of the Veno-venous ECMO Expert Panel appointed in February 2016 by the national consultant on anesthesiology and intensive care[J]. Anaesthesiol Intensive Ther, 2017, 49(2): 88-99. DOI:10.5603/AIT.a2017.0028 |
[10] | Zachary NK, Gregory JB, Chetan P, et al. Venovenousversus venoarterialextracorporeal membrane oxygenation for adult patients with acute respiratory distress syndrome requiring precannulationhemodynamic support:areview of the ELSO Registry[J]. Ann Thorac Surg, 2017, 104(2): 645-649. DOI:10.1016/j.athoracsur.2016.11.006 |
[11] | Mimlel M, Luyt CE, Leprinee P, et al. Outcomes, long-term quality of life, and psychologic assessment of fulminant myocarditis pafients rescued by mechanical circulatory support[J]. Crit Care Med, 2011, 39(5): 1029-1035. DOI:10.1097/CCM.0b013e31820ead45 |
[12] | Matthew L. Paden, Barry L, et al. Recovery of renal function and survival after continuous renal replacement therapy during extracorporeal membrane oxygenation[J]. Pediatr Crit Care Med, 2011, 12(2): 153-158. DOI:10.1097/PCC.0b013e3181e2a596 |
[13] | Chen H, Yu RG, Yin NN, et al. Combination of extracorporealmembrane oxygenation and continuous renal replacement therapy in critically ill patients:a systematic review[J]. Crit Care, 2014, 18(6): 675. DOI:10.1186/s13054-014-0675-x |
[14] | Vaquer S, de Haro C, Peruga P, et al. Systematic review and meta-analysis of complications and mortality of veno-venousextracorporeal membrane oxygenation for refractory acute respiratory distress syndrome[J]. Ann Intensive Care, 2017, 7(1): 51. DOI:10.1186/s13613-017-0275-4 |
[15] | 熊熙, 崔云, 张育才. ECMO相关并发症及其防治[J]. 中国小儿急救医学, 2017, 24(2): 144-148. DOI:10.3760/cma.j.jssn.1673-4912.2017.02.012 |
[16] | Aubron C, Cheng AC, Pilcher D, et al. Factors associated with outcomes of patients on extracorporeal membrane oxygenation support:a 5-year cohort study[J]. Crit Care, 2013, 17(2): R73. DOI:10.1186/cc12681 |
[17] | Werho DK, Pasquali SK, Yu S, et al. Hemorrhagic complications in pediatric cardiac patients on extracorporeal membrane oxygenation:an analysis of the Extracorporeal Life Support Organization Registry[J]. Pediatr Crit Care Med, 2015, 16(3): 276-288. DOI:10.1097/PCC.0000000000000345 |
[18] | De Lange D, Sikma M, Meulenbelt J. Extracorporeal membrane oxygenation in the treatment of poisoned patients[J]. Clin Toxicol(Phila), 2013, 51(5): 385-393. DOI:10.3109/15563650.2013.800876 |