体外膜肺氧合（extracorporeal membrane oxygenation, ECMO）是一种临时性生命支持装置，可部分替代心脏和肺的功能，在急危重症患者的救治中有重要作用^[1]。根据体外生命支持组织（extracorporeal life support organization, ELSO）数据，截至2023年3月31日，全球ECMO成人患者累计112 973例，我国ECMO成人患者例数也迅速增长^[2]。尽管ECMO技术取得了重大进展，但其生存率仍很低，静脉-静脉（veno-venous, V-V）ECMO患者存活率为58%，静脉-动脉（veno-arterial, V-A）ECMO患者存活率为46%，而体外心肺复苏（extracorporeal cardiopulmonary resuscitation, ECPR）仅为30%^[2]。如此低的生存率除了与患者心肺功能的严重衰竭有关之外，还与ECMO并发症有关^[3-5]。其中，出血和血栓是两类常见的、潜在致命的并发症^[5-7]。若能准确察觉上机期间患者出凝血的变化，筛选出预测出凝血相关并发症的最优指标，则有利于ECMO的精细化管理，提高患者生存率。

ECMO支持期间患者的凝血与抗凝受到机械破坏、疾病本身消耗、病理性丢失、药物等影响，使得抗凝程度的判断和药物的调整比较复杂。临床医生常用活化全血凝固时间（activated clotting time, ACT）和活化部分凝血活酶时间（activated partial thromboplastin time, APTT）来判断是否肝素过量或抗凝过度，D二聚体（D-dimer, DD）来判断血栓形成或抗凝不足，但上述指标仅能测定部分凝血过程，不能反映凝血和抗凝的全貌^[8]。因此，寻找更精准的指标来预测凝血相关并发症具有重大意义。

本研究回顾性分析了单中心ECMO治疗患者的临床资料和实验室结果，根据上机期间是否发生出血或血栓来分组，比较各组上机前和上机期间相关指标，评估其对出血和血栓发生的影响和预测能力，现报道如下。

回顾性收集2020年1月至2022年12月中南大学湘雅医院急诊科接受ECMO支持治疗的急危重症患者。入选标准：急性呼吸、循环衰竭患者经传统方法治疗无效，预期死亡风险高，符合ECMO上机指征^[9]；年龄≥16岁；ECMO支持治疗时间≥24 h。排除标准：存在先天性凝血功能异常者；有严重肝脏疾病或行肝脏移植、造血干细胞移植者；晚期恶性肿瘤患者；ECMO运行期间使用普通肝素以外的抗凝剂者；ECMO启动前已诊断凝血病或弥散性血管内凝血；活动性出血或血栓性疾病的患者；多次ECMO支持治疗者；本研究关注的核心指标（包括年龄、性别、体重、上机前后的血气分析、生化、凝血等）数据缺失的患者。本研究已通过中南大学湘雅医院临床医学伦理委员会审批（伦审第202304048号）。

ECMO治疗采用德国MAQUET公司的PLS系统（Rotaflow离心泵、PLS体外循环套包），插管管路使用Bio-Medicus或HLS体外循环插管。循环衰竭和心脏骤停患者采用V-A ECMO模式，呼吸衰竭者采用V-V ECMO模式。所有ECMO治疗均按照2018年《成人体外膜氧合循环辅助专家共识》和《成人体外心肺复苏专家共识更新（2023版）》进行^[9-10]。

ECMO的上机管理：管路予以生理盐水预冲洗。置管过程中，导丝置入前静脉注射负荷剂量的普通肝素50~100 U/kg，实现全身肝素化。V-A ECMO均选择股静脉与股动脉插管，V-V ECMO均选择股静脉与颈内静脉插管。穿刺前超声测量血管内径，选择管径合适的引流与灌注管，沿导丝插入管路，连通ECMO设备管道。初始参数设置目标维持V-V ECMO目标血氧饱和度在88%~92%，V-A ECMO目标平均动脉压在65~70 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）。

ECMO抗凝方式：ECMO支持期间持续静脉滴注普通肝素4~8 U/(kg·h)，每4 h检测1次凝血功能，肝素泵入速度根据APTT调整，维持APTT在50~70 s。

ECMO的综合管理：根据患者氧供氧耗情况，调节辅助血流量和气流量。所有ECMO患者均接受机械通气，采用肺保护性通气策略^[9-10]。ECMO期间应用全自动模块式血液体液分析仪检测血常规，应用贝克曼DxH800血液分析仪检查生化指标，应用贝克曼库尔特AU5800系列全自动生化分析仪检测血气分析。血常规和生化指标每天检测1次，血气分析每4~8 h检测1次，必要时增减检测频率。ECMO支持期间，常规给予抗感染、脏器支持、液体复苏、营养支持以及其他针对原发病的治疗。血液制品的输注根据临床实际需求而进行。一般情况下，血红蛋白（hemoglobin, Hb） < 80 g/L输注浓缩红细胞，血小板（platelet，PLT） < 50×10⁹ /L输注单采血小板，纤维蛋白原（fibrinogen, FIB） < 2 g/L输注纤维蛋白原，APTT > 70 s且有活动性出血者，暂停肝素泵入，输注同型冰冻血浆补充凝血因子。

ECMO撤机指征：原发疾病好转或控制，心肺功能改善或稳定；呼吸机参数维持基本肺保护性通气策略，V-A ECMO支持流量降至1.5 L/min，V-V ECMO气源关闭复查血气分析正常；ECMO撤机试验顺利通过^[9-10]。

根据ECMO期间是否发生出血分为无出血组和出血组，根据是否发生血栓分为无血栓组和血栓组。分别收集各组人口学资料，包括年龄、性别、体重、主要诊断、ECMO前是否心脏停博、ECMO前是否使用血管活性药物、ECMO上机前和上机后24 h血气分析中的PO₂和PCO₂、ECMO模式、ECMO时间、ECMO期间实验室指标，包括红细胞（red blood cell, RBC）、Hb、PLT、红细胞分布宽度、血小板分布宽度、乳酸脱氢酶、谷丙转氨酶、谷草转氨酶、总胆汁酸、尿素氮、肌酐、APTT、凝血酶原时间、国际正常化比率、凝血酶时间（thromboplastin time, TT）、抗凝血酶Ⅲ抗原（antithrombin Ⅲ, AT Ⅲ)、FIB、DD、纤维蛋白原降解产物（fibrinogen degradation product, FDP）以及血液制品的输注情况。

观察期间设定ECMO置入后24 h至撤机前的ECMO转机期间。观察终点：根据ELSO抗凝指南^[11]，出血事件定义为观察期间出现Hb在24 h内下降20 g/L，24 h内输注浓缩红细胞超过10 U/kg，出现消化道出血、脑出血、皮肤出血、腹膜后或皮肤局部血肿、肺出血等临床表现。若患者出现两个或两个以上脏器出血的会被同时记录下来。血栓事件定义为患者在观察期间出现任何动脉或静脉内的血栓形成，ECMO回路血栓形成和溶血未包括在本研究范围内。

应用SPSS 23.0软件进行统计分析，正态分布且方差齐性的计量资料以均数±标准差（x±s）表示，两组间比较采用独立样本t检验；非正态分布的计量资料以中位数（四分位数）[M（Q₁，Q₃）]表示，两组间比较采用Mann-Whitney U检验；计数资料比较，采用卡方检验或Fisher确切概率法。将P < 0.05的指标纳入自变量，进行单因素或多因素Logistic回归分析，明确出血和血栓的危险因素。绘制ROC曲线，评估上述危险因素对血栓和出血发生的预测价值。以P < 0.05为差异有统计学意义。

在2020年1月至2022年12月期间接受ECMO支持治疗的患者79例，18例患者因不符合研究标准而排除，其中15例ECMO支持治疗时间不足24 h，3例因ECMO启动前已发生出血或血栓性疾病，故共61例符合研究标准，见图 1。入选患者中，男37例，女24例，年龄（49.03±17.16）岁，体重的中位数为68.00 kg。V-V ECMO 34例，V-A ECMO 27例，主要诊断为急性呼吸衰竭35例，急性循环衰竭26例，其中上机前心脏骤停18例。61例患者中，ECMO时间的中位数为6.84 d，撤机成功28例，撤机失败33例，撤机成功率45.90%；住院期间存活26例，死亡35例，院内存活率42.62%。ECMO上机前，47例（77.05%）患者已经使用血管加压药，10例（16.39%）患者已出现急性肾功能不全（acute kidney injury, AKI）。ECMO治疗期间，联合连续性血液净化共16例（26.23%），联合主动脉内球囊反搏共11例（18.03%）。

图 1 筛选入组ECMO患者的流程图 Fig 1 Flowchart for ECMO patient enrollment

图选项

61例患者中，ECMO期间发生出血事件的患者共20例（32.79%），其中消化道出血9例，伤口渗血3例，脑出血2例，弥散性血管内凝血（disseminated intravascular coagulation, DIC）1例，腹膜后血肿1例，心包积血1例，两处及以上器官或部位出血3例（消化道出血合并脑出血1例，腹壁血肿合并鼻出血1例，血尿合并皮肤出血1例）。ECMO期间出血组与未出血组患者的人口学特征、临床资料和实验室结果具体见表 1。

61例患者中，ECMO期间发生血栓事件的患者共14例（22.95%），其中，下肢静脉血栓10例，上肢静脉血栓1例，下腔静脉血栓1例，脑动脉梗塞1例，DIC 1例。ECMO期间前血栓组与无血栓组患者的人口学特征、临床资料和实验室结果具体见表 2。

以ECMO期间患者出血事件为因变量，将P < 0.05的4个指标选作自变量：APTT、TT、冰冻血浆和浓缩RBC输注量，进行多因素Logistic回归分析。Omnibus检验该模型系数为18.145，P < 0.001，表示模型总体有意义。Hosmer-Lemeshow检验拟合优度，χ²为4.236（P=0.835），表明模型拟合优度较高。结果显示，TT和冰冻血浆输注量是ECMO期间患者发生出血的危险因素，见表 3。

以ECMO期间患者血栓事件为因变量，由于血栓事件数量较少，故将P < 0.05的4个指标作为自变量：体重、FDP、DD和ΔPO₂，进行单因素Logistic回归。除了体重之外，其他参数的单因素Logistic回归模型均由Omnibus检验示模型有差异，Hosmer-Lemeshow检验示拟合优度高。结果显示，FDP、DD和ΔPO₂均为ECMO期间患者发生血栓事件的危险因素，见表 4。

ROC曲线分析所得的TT、冰冻血浆输注量及联合两项指标预测出血发生的曲线下面积（AUC）见图 2A。结果表明，联合TT和血浆输注量的AUC最高（AUC=0.816，95%CI: 0.705~0.927，P < 0.001），其截断值为0.273，敏感度75.61%，特异度80.00%。

图 2 预测ECMO期间出血（A）和血栓（B）的ROC曲线 Fig 2 ROC curves for predicting bleeding and thrombus during ECMO

图选项

ROC曲线预测血栓发生所得的DD、FDP、ΔPO₂以及联合FDP和ΔPO₂指标的AUC见图 2B。其中，FDP和ΔPO₂联合指标最优（AUC=0.868，95%CI: 0.775~0.960，P < 0.001），其截断值为0.157，敏感度68.09%，特异度92.86%。

本研究单中心回顾性分析了ECMO治疗患者61例，ECMO期间出血的发生率为32.79%，出血组的APTT、TT、冰冻血浆和红细胞输注量明显增高，TT和血浆输注量的联合指标对出血的预测能力优于单一指标；ECMO期间血栓的发生率为22.95%，血栓组的体重、DD、FDP和ΔPO₂较无血栓组显著增高，FDP联合ΔPO₂对血栓发生的预测最优。

ECMO引起出血的原因较复杂，主要与上机期间抗凝药物的使用、促凝和抗凝因子的改变、血小板的机械性消耗、血小板功能的破坏、纤溶亢进、获得性血管性血友病综合征以及不可避免的有创操作和手术等有关^[12]。临床研究报道了ECMO患者发生出血的危险因素有：较小的体重指数、上机前低pH值、低氧合指数、ECMO前应用血管加压药、ECMO前AKI、中度贫血、低FIB、饮酒史、服药史、肝肾功能异常以及ECMO转机时间长等^{[7, 13-14]}。ACT和APTT是两个最常用的抗凝监测指标。ELSO调查显示，已注册的ECMO中心约97%使用ACT作为凝血监测的手段，94%的中心除ACT外同时监测APTT^[15]。除了肝素之外，血液稀释、PLT数量和功能异常、低温、FIB降低和凝血因子缺乏等因素也可能导致ACT延长，即使肝素在正常使用剂量范围，ACT也与肝素浓度的相关较差^[16]，因此，全依赖ACT来滴定ECMO期间肝素的剂量是不可靠的。由于本单位不具有ACT检测机器，故本研究未纳入ACT。APTT是基于血浆的凝块形成而测定，评估内源性和共同凝血途径，其结果不受PLT或RBC的影响，故相对于ACT，其与肝素浓度相关性较好^[17]。值得注意的是，这种良好的相关性仅局限于肝素剂量在一定范围之内。当血浆肝素浓度为0.1~1 U/mL时，APTT与肝素水平呈线性关系；当血浆肝素浓度 > 1 U/mL时，超出二者线性关系，APTT指导肝素调整的价值有限^{[6, 17-20]}。本研究结果显示，出血组与非出血组的APTT差异有统计学意义，但APTT却不是出血的危险因素，故ECMO运行期间单一使用APTT指导抗凝、预测出血是不够的。与APTT不同，本研究结果提示TT是ECMO患者治疗期间出血的危险因素。TT是常用的凝血指标之一，其原理是在待测血浆中加入外源冻干牛凝血酶，将血浆纤维蛋白原转化为纤维蛋白，形成凝块，其数值为此过程所需要的时间，主要受到纤维蛋白原和抗凝血酶的影响，其他因素影响较小^[21]。在纤维蛋白原和抗凝血酶正常的情况下，TT与肝素用量的相关性更密切^[21]。本单位综合管理ECMO运行时会维持患者的FIB > 1.5 g/L、AT Ⅲ含量正常，故TT预测ECMO期间的出血的能力优于APTT。

此外，冰冻血浆和同型红细胞的输注量在出血组明显高于未出血组。这一差异通常被认为是出血后继发的低血红蛋白和低凝血状态的一种补偿行为。值得注意的是，近年有研究发现血液制品的输注是ECMO预后不良的标志^{[20, 22-24]}。Pinto等^[23]单中心回顾性研究201例ECMO患者，发现红细胞输注与病死率、严重并发症的发生均有关。Aubron等^[20]和Yeo等^[24]的研究结果也有类似发现。因此，ECMO运行期间血液制品的输注量对患者预后和并发症的影响，还有待更多临床研究来明确。

血栓是ECMO另一类常见的并发症，包括环路上血栓形成和患者血栓性疾病两类。环路血栓形成事件，包括ECMO管路、泵头和氧合器的血栓形成，患者血栓则包括新出现的肺栓塞、下肢深静脉血栓、急性脑梗塞等动脉或静脉的血栓形成^[25]。目前，关于血栓的发生率报告不一^{[12, 26-27]}。Rajsic等^[26]等报道，ECMO引起血栓发生的比例为22%。Pratt等^[12]等研究了620例COVID-19接受ECMO治疗的患者，发现血栓的发生率为36%。Nunez等^[7]等报道V-V ECMO患者中血栓的发生率高达54.9%。而本研究纳入的ECMO患者，在ECMO运行期间发生血栓的比例为22.95%，较其他报道的发病率低。造成各项研究差异的原因有三：第一，目前ECMO研究缺乏针对血栓事件的统一定义，使得各研究之间的比较具有异质性，比如本研究的观察终点范围并不包括肉眼不可见的微小血栓形成、无需更换回路或氧合器的环路血栓。第二，特定的病毒或细菌感染状态下，机体可能出现高凝状态，比如COVID-19感染患者更容易继发血栓形成^[28-29]。第三，大多数回顾性研究缺乏放射学研究或尸检结果，使得血栓性疾病的发病率被低估。

本研究还发现与非血栓组相比，血栓组的体重偏高，DD和FDP更高，上机后24 h动脉中氧分压的升高程度较大。体重越高，血栓形成发生率越高^[30-31]，可能是由慢性炎症和纤维蛋白溶解受损所致^[32-33]。ECMO上机后短时间内氧分压的急剧升高是血栓发生的危险因素，可能与氧自由基的损伤、钙离子超载、血管痉挛或收缩等有关^{[7, 34]}。本研究发现DD和FDP在两组间之间均差异有统计学意义，但是FDP对ECMO患者血栓的预测优于DD。DD和FDP是纤溶系统的两个重要指标，两者在血栓形成、纤溶发生时具有较好的相关性，临床医生倾向于使用DD作为判断和预警高凝状态和血栓发生。但是，在ECMO治疗的急危重症患者中，DD的预警和判断功能受到了质疑。一项ECMO辅助治疗COVID-19患者的横断面研究报道DD在血栓组和无血栓组差异无统计学意义，无法对血栓的发生做出准确的预测和判断^[35]。本研究结果也证实DD预测血栓的准确度和特异度不如FDP，其原因可能是ECMO运行期间额外使用的抗凝药物改变了原有的凝血和抗凝平衡，外源性管路物理性破坏了循环中的血小板、纤维蛋白原、纤维蛋白和凝血因子等。但是FDP对ECMO血栓事件的预警优越性，还需要临床数据和临床模型来证实。

但本研究存在一些局限性：(1)本研究为单中心研究，样本量较小，结论存在一定局限性。(2)与ACT或APTT相比，抗Xa与肝素浓度具有更高的相关性^[19]。遗憾的是，本中心尚未开展抗Ⅹa的常规检测。(3)本研究纳入了较多ECPR病例，这些病例与非ECPR患者的病理生理有较大差异。

综上所述，本研究发现急危重患者在接受ECMO治疗期间，TT和冰冻血浆的输注是出血的危险因素，TT联合血浆输注量预测出血发生最优。而FDP、DD和上机后低氧状态的快速纠正则是血栓发生的危险因素，FDP联合上机后24 h氧分压的升高幅度预测血栓发生更优。故关注TT和氧分压的早期变化有利于对出凝血并发症做出更准确的判断，可作为经典预测指标的补充。

利益冲突  所有作者均声明无利益冲突

作者贡献声明  周利平：实验设计、数据整理和修改文章；黄国庆：数据采集和整理；李湘民：指导实验设计、对文章的知识性内容作批评性审阅；杨宁、伍平：患者管理、协助分析和解释数据；佘长寿、胡珊珊、徐吉：协助患者管理和数据采集；李小刚：修改论文、对文章的知识性内容作批评性审阅；莫晓叶：实验设计、统计学分析和撰写文章