中华急诊医学杂志  2017, Vol. 26 Issue (10): 1120-1124
体外膜肺抢救儿童危重症合并严重心肺功能衰竭
崔云, 刘江斌, 徐婷婷, 王斐, 陈容欣, 王春霞, 张育才     
200040 上海, 上海交通大学附属儿童医院重症医学科(崔云、徐婷婷、王斐、陈容欣、王春霞、张育才), 外科(刘江斌)
摘要: 目的 探索体外膜氧合技术(ECMO)抢救儿童危重症合并严重心肺功能衰竭的经验和并发症发生情况。方法 总结2015年12月至2017年8月,上海交通大学附属儿童医院接受ECMO治疗的17例非心脏手术合并心肺功能衰竭患儿资料,其中男9例、女8例,中位年龄24(2,117)月;中位体质量12(5,33)kg。ECMO支持时机是传统治疗无效的心血管功能衰竭和肺保护性通气无效的重度急性呼吸窘迫综合征(ARDS)。采用右侧颈内动静脉置管,V-A ECMO支持模式。结果 17例患儿接受ECMO支持平均治疗时间212.5h,中位数188.5 h(3~924 h)。全部病例同时采用呼吸机保持肺复张,10例(58.8%)联合床旁连续性血液净化(CRRT)协助管理液体平衡。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,其中2例ECPR存活1例。ECMO运行期间共发生41例次并发症,以压疮(64.7%)、血小板减少(52.9%)、出血(35.3%)为主。结论 本组常规治疗无效的心肺功能衰竭ECMO支持出院成活率58.8%,说明儿童ECMO支持是一项重要的救治技术。
关键词: 体外膜氧合(ECMO)     爆发性心肌炎     急性呼吸窘迫综合征     儿童    
Extracorporeal membrane oxygenation rescue for critically ill children with cardiopulmonary failure
Cui Yun , Liu Jiangbin , Xu Tingting , Wang Fei , Chen Rongxin , Wang Chunxia , Zhang Yucai     
Department of Critical Care Medicine(Cui Yun、XuTT, Wang F, Chen RX, Wang CX, Zhang YC), Surgical Department(Liu JB), Shanghai Children's Hospital, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200040, China
Abstract: Objective To summarize the therapeutic effects of extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) on critically ill children with severe cardiopulmonary failure. Methods The pediatric patients supported with ECMO admitted to pediatric intensive care unit (PICU) from December 2015 to August 2017 were enrolled in this study. The data of demographics of patients, diagnosis, indication for ECMO, the procedure of ECMO support, complications, and survival status were analyzed. Results A total of 17 pediatric patients including 9 male and 8 female with severe cardiopulmonary failure treated with ECMO were studied. The median of age was 24 (2, 117) months, and the median of body weight was 12(5, 33) kg. The indications for initiation of ECMO were cardiovascular failure with poor response to conventional therapy and severe acute respiratory distress syndrome (ARDS) without any beneficial effect obtained from mechanical ventilation. The percutaneous cannulation was done under ultrasound guidance by a team of trained intensivists through right cervical vein and internal carotid artery resulting in veno-arterial extracorporeal membrane oxygenation support. The mean duration of ECMO support was 212.5 h with median 188.5 (3-924) h. All patients were treated with mechanical ventilation for prevention from pulmonary atelectasis. Of 17 patients, 10 were coupled with continuous renal replacement therapy (CRRT) to keep fluid balance. As a result, 11 children (64.7%) were successfully weaned from ECMO defined as survival for 24 h after ECMO, and 10 children (58.8%) were alive to discharge from hospital. One of 2 cardiac arrest cases treated with extracorporeal cardiopulmonary resuscitation (ECPR) was alive. During ECMO support, there were 41 adverse events happened including pressure ulcers (64.7%), thrombocytopenia (52.9%), bleeding (35.3%). Conclusions The survival rate at discharge was 58.8% in pediatric patients with severe cardiopulmonary failure with poor response to conventional therapy. Our data suggest that ECMO support is an important rescue technique for pediatric critical illness.
Key words: Extracorporeal membrane oxygenation(ECMO)     Fulminated myocarditis     Acute respiratory distress syndrome     Child    

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。

表 1 17例心肺功能衰竭患儿ECMO治疗前一般资料 Table 1 Demographic and clinical characteristics ofcardiopulmonary failure in pre ECMO
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

表 2 10例重度ARDS患儿ECMO治疗前基本资料(均数和范围) Table 2 The basic clinical characteristics of severe or refractoryacute respiratory distress syndrome in pre ECMO
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)

表 3 7例循环衰竭患儿ECMO治疗前基本资料与血管活性药物(均数和范围) Table 3 The clinical characteristics of severe cardiopulmonary failure in pre ECMO
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
2.2 ECMO治疗及转归情况

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

表 4 17例危重症儿童ECMO期间并发症 Table 4 Complications during ECMO for patient with cardiopulmonary failure
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)
3 讨论

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。

参考文献
[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