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ECMO在重症患者中的应用

叶贤伟,余红,邓旎 贵州省人民医院呼吸与危重症医学科 发布于2022-08-31 浏览 3400 收藏

作者:叶贤伟,余红,邓旎

单位:贵州省人民医院呼吸与危重症医学科


体外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenationECMO)是一种体外生命支持系统,其使用胸腔外插管进行持续的呼吸和心脏支持。


一、ECMO的历史


1965年,Rashkind等第1次用股动静脉通路和鼓泡式氧合器CPB技术为1例新生儿进行治疗;1969年,Dorson等报道第1次应用膜式氧合器为患儿治疗;1972年,Hill首先报道第1例成年患者用ECMO的成功经验;1973年,Bartlett等开始用ECMO技术为新生儿治疗;1976年,Bartlett报道第1例新生儿应用ECMO抢救成功;1988年,Bindslev等将肝素涂层技术用于ECMO;1990年前后,ECMO成为治疗成人呼吸衰竭的一种选择;1990年后,ECMO成为治疗心脏术后低心排的一种选择。
ECMO技术缘于体外循环,但又高于体外循环。

二、ECMO的临床应用情况


2021年10月相应数据显示,因肺部疾病而行ECMO治疗患者的存活率为59%,因心脏疾病行ECMO治疗患者的存活率为44%,患者总体存活率为54%;同时发现,年龄越小患者的存活率似乎更高。此外,随着时间的推移,ECMO救治患者的数量及能够开展ECMO的中心也逐渐增多。ECMO在重症患者救治中的应用也愈加重要。

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2018年以前,不同国家的ECMO数据存在一定的差异。


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ECMO在新生儿呼吸系统疾病方面的应用逐渐减少,而在成人呼吸问题中的应用逐渐增多,尤其是在病毒性肺炎(包括新冠肺炎)和细菌性肺炎患中,ECMO救治的成功出院率分别为65%和61%。


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此外,ECMO在成人心脏疾病中的应用也逐渐增加。心肌炎患者使用ECMO后成功出院率达到62%,其他如心肌病、心源性休克、先天性心脏病、心脏骤停等患者使用ECMO后的成功出院率均低于50%。因此,对于爆发性心肌炎及病毒性心肌炎患者,ECMO能够明显降低死亡率,改善患者预后。


成人患者因呼吸系统疾病或心脏疾病使用ECMO后可能会出现相关并发症,如机械性问题(氧合器血栓)、出血问题(手术部位)、感染问题(细菌培养)、中枢神经问题(抽搐/卒中)、代谢问题(高血糖),以及循环和肾功能问题等,血栓、出血和感染是ECMO较为严重的并发症,需要临床医生予以更多关注。随着并发症发生率的增加,患者出院成功率会相应下降。


三、ECMO的发展阶段


1. 第一阶段

1990-2008年,在这一阶段临床使用ECMO,通常采取深度镇静,插管和呼吸机设定,并需要24小时专职医疗人员的监护,使用肝素滴定抗凝,定期努力进行肺复张(常导致气压伤和气胸)。ECMO常于第14、21、30天终止,主要由于肺功能出现永久和不可逆的衰竭。这一时期的主要并发症为出血。如果此时肺部病变严重,移植并非是一种好的选择。


2. 第二阶段

2009-2017年,这一阶段强调最低限度的镇静,主张气管切开,根据患者临床情况及时撤离呼吸机,恢复其自主呼吸。同时进行积极的物理治疗以及ICU护理团队和ECMO团队的照护。出血仍然是这一阶段最常见的并发症,但是相对可控,患者肺功能有规律地改善,最多1或2个月可恢复,如果肺功能没有恢复,可以观察等待。如果患者肺功能不可恢复,肺移植则成为下床活动ECMO的常规做法。


3. 第三阶段
2018年之后,逐渐转为清醒ECMO,积极进行康复治疗,在条件允许的情况下鼓励患者力所能及地进行适当的锻炼,如下床行走等。在ECMO支持下,能够拔除气管插管,患者能够进行交流,保持自主呼吸,且不须抗凝。


四、ECMO的原理、适用情况及并发症


1. ECMO的原理
(1)V-V ECMO:适用于肺功能衰竭患者,主要目的是功能替代(肺氧合)和使肺得到休息,减少损伤,等待恢复。
(2)V-A ECMO:适用于心、肺功能衰竭患者,主要目的是功能替代(肺氧合、心灌注),使心、肺均得到休息,等待恢复。


V-A ECMO和V-V ECMO区别如下图所示。


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2. ECMO适应证

(1)肺/气道/呼吸:ARDS,肺水肿/渗出性病变,肺移植前后,急性肺栓塞,哮喘,气道肿瘤或手术,邻近组织器官病变。

(2)心脏:心肌炎,急性心肌梗死,低心排,术后心肌顿抑,心脏移植前后。

(3)急救及其他:创伤,中毒,呼吸道烧伤,器官供体,安慰,其他。


对于可逆性心、肺病变或创伤,往往出现呼吸循环衰竭,如果常规治疗无效,则可考虑ECMO治疗。使用ECMO时,一定要注意其适应证、辅助的时机以及支持的有效性,同时要密切关注其并发症,一些严重并发症如果不及时处理,往往导致患者死亡。


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3. ECMO禁忌证

病变不能逆转或无相应治疗措施,显著出血倾向,中枢神经系统损害,晚期恶性肿瘤,感染性休克(相对禁忌),呼吸机高压/高氧浓度>7天(相对禁忌)。


4. ECMO并发症

ECMO并发症多难以避免,只有轻重程度的差异。对于并发症,重在预防和早期处理,避免由次要矛盾变为主要矛盾。


并发症主要分为,①机械性:设备、耗材(泵、氧合器)相关并发症;②患者相关并发症:血栓、出血、凝血障碍、肾功能不全、溶血、感染等。


对于ECMO并发症,临床工作中应注意:

(1)患者生命本处于垂危,ECMO支持下监护仪上的数据是“人造”的,可能并非患者本身的真实数据。
(2)患者生命本处于垂危状态,不要“雪上加霜”。
(3)患者凝血功能障碍、严重缺血缺氧/再灌注过程是导致大多数并发症发生的根本原因。
(4)缩短ECMO时间是防治ECMO并发症的最好方法。
(5)并发症难以避免,但我们的工作是预防和控制,应权衡利弊。


五、ECMO在呼吸系统疾病中的应用


Vanzetto等[1]报道了6例药物中毒后休克患者成功应用了ECMO治疗,Gilbert等[2]报道2例大麻吸入后ARDS患者应用ECMO治疗成功。Harshdeep Mangat等[3]报道1例氯漂白剂灼伤及吸入的31个月儿童成功应用ECMO。此外,对于百草枯中毒和铜锡锑气雾中毒患者,ECMO也发挥积极作用,治疗效果较好。数据显示,目前登记的已经完成ECMO治疗的COVID-19患者约为1.2万例,院内死亡率约为47%。


一项研究回顾性研究分析了ELSO登记的资料,纳入年龄≥16岁进行ECMO支持的COVID-19患者,将其分为三组,A组为有使用ECMO支持经验中心纳入的COVID-19患者,再将A组分为A1组(2020年5月1日前入选)和A2组(2020年5月2日至2020年12月31日入选)。B组为2020年5月1日后在刚开始使用ECMO治疗中心的COVID-19患者。主要观察终点为ECMO开始90天后的住院死亡率。研究结果显示,共登记4812例COVID-19患者,来自41个国家的349个中心。A1组在ECMO开始后90天内的累计住院死亡率为36.9%,A2组为51.9%。B组患者ECMO开始后90天内的累计住院死亡率为58.9%[4]


伊朗的一项多中心研究将ECMO治疗使用中等剂量[依诺肝素1 mg/(kg·d)](n=276)与标准预防性抗凝(依诺肝素40 mg/d)(n=286),并根据体重和肌酐清除率进行修改,完成30天随访。结果显示,在600例随机患者中,562例(93.7%)被纳入初步分析,年龄62(50~71)岁;女性占42.2%。中剂量组有7例患者(2.5%)发生大出血,标准剂量预防组有4例患者(1.4%)发生大出血;严重血小板减少症仅发生于中剂量组患者中(6 vs 0,P=0.01)。ECMO治疗的COVID-19患者,不支持常规使用中剂量抗凝治疗[5]


一项研究纳入30例接受V-V ECMO治疗的COVID-19患者,转入ICU前均进行了CT扫描,其中13例患者发生血栓事件,这13例患者中有2例随后出现了更严重的血栓。在这13例患者中,有5例随后出现了临床大出血。2例患者出现孤立性颅内出血。在基线血栓事件的11例患者中,有1例发生口咽部出血。ROC分析发现,ECMO预期抗凝时间内曲线下面积不能预测血栓形成或出血可能。需要V-V ECMO治疗的COVID-19患者,有较高的VTE患病率,出血机会明显增加[6]


六、我们的工作


1. 救治急性中毒

患者,男性,48岁。因工作时间吸入高浓度化学性气体(主要成分为二氧化氮、亚硝酸盐)中毒,接触时间为30 min。既往体健。24 h后病情进展,呼吸困难加重。查体:R 34次/min,SpO2 85%,神清,可闻及湿啰音,余均阴性。WBC 30.4×109/L,NEU% 89.7%,BNP 348 pg/ml。血气分析(吸氧下):pH 7.41,PaCO2 32.4 mmHg,PaO58 mmHg。肺部CT提示两肺广泛渗出性病变。


根据职业性急性氮氧化物诊断标准,该患者属于急性重度中毒。给予大剂量激素治疗,病情持续进展,行气管插管机械通气,氧合指数<100 mmHg,SpO2 80%左右。遂行V-V ECMO支持(右颈-右股)。辅助治疗:①大剂量激素(甲强龙500 mg)冲击治疗3天后逐渐减量;②CRRT治疗。


3天后肺部X线片可见两肺弥漫渗出性改变,较前明显好转。调低ECMO参数,6天后撤离ECMO。


复查肺部CT提示两肺渗出性改变较前明显好转(下图),观察1天后,拔出气管插管。1周后,患者病情稳定出院。


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2. 甲型H1N1流感危重症合并呼吸衰竭
实施ECMO治疗4例,其中男性1例,女性3例(均为孕产妇)。年龄22~34岁。有创呼吸机支持仍不能维持氧合而紧急行V-V ECMO,转流途径为:股静脉-离心泵-膜肺-颈内静脉。

4例患者自入院至接受ECMO的平均时间为(34.3±41.2)h,ECMO治疗平均时间为(323.3±169.5)h;3例患者顺利撤离ECMO,平均膜肺使用时间为(114.2±110.5)h;治疗前后氧合指数分别为(59.8±12.4)mmHg和(191.8±85.1)mmHg。ECMO治疗过程中,机械通气采取小潮气量、低压和低呼吸频率策略。并发症为出血和渗血3例,导管感染2例,膜肺血栓2例,氧合器置换2例。


3. 气道狭窄并呼吸衰竭
对于大气道梗阻患者,呼吸困难(三凹征),增加了救治难度,对麻醉也是一大挑战,ECMO不失为一种好的选择。手术由体外循环团队先期行股动脉、静脉常规插管建立体外循环备用,如出现气管阻塞可提供氧供;随后,麻醉科为患者进行严密监护下全麻;呼吸介入团队经口置入硬质气管镜。

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4. 肺移植围术期
(1)在肺移植术前的过渡支持作用:在等待移植过程中,患者出现呼吸衰竭、血压下降危及生命,ECMO可作为等待肺移植的供体、受体过渡治疗措施。有文献报道了1例行ECMO转流52天后行肺移植,术后患者顺利康复出院。
(2)在肺移植术中的应用:提供术中呼吸循环支持。用于肺移植术中效果确切,可有效控制肺动脉高压,减轻受者心肺负担,提高肺移植术成功率及受者存活率。
(3)在肺移植术后的应用:肺移植是治疗终末期肺病的有效手段,原发性移植物功能不全(PGD)是一种急性肺缺血/再灌注损伤,通常在肺移植术后72 h内发生,是术后早期死亡的主要原因。积极合理的ECMO辅助可促进移植物功能逐渐恢复,避免出现缺氧、水肿、心功能不全等并发症,此时V-V ECMO通路是常规治疗方法,在病情进展时尽早应用。


ECMO联合CRRT治疗能够提供有效的呼吸循环支持,减轻心脏压力及容量负荷,促进心、肺、肾功能的恢复,有望成为治疗肺移植术后严重PGD的重要手段,为今后救治此类患者提供了新的思路。


肺移植病例:

患者,男性,43岁。主因“反复咳嗽、咳痰、气促6年余,再发加重10余天”,于2018年3月30日急诊入院。既往有20余年煤矿工作史。既往高血压病史3年余,口服“硝苯地平缓释片”控制血压。血气分析:pH 7.48,PaCO2 29 mmHg,PaO2 40 mmHg,HCO3- 21.6 mmol/L,SaO2 79%。


患者外院影像学可见尘肺样改变,且存在较多肺气肿。左肺疑为曲霉感染。初步诊断:尘肺并肺部感染,Ⅰ型呼吸衰竭;原发性高血压(高危组)。


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床旁胸部X线片可见肺部病变进展。经高流量吸氧-无创通气-有创机械通气、镇静、肌松治疗,FiO2 100%,血氧饱和度波动在81%左右,于2018年4月2日启动V-V ECMO治疗。患者氧合及pH均明显改善。


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考虑患者肺功能不可逆,予行肺移植手术。患者最终痊愈出院。此为本院第一台肺移植手术。


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综上,无论对于肺部疾病患者还是心脏疾病患者,ECMO在危重患者救治方面都发挥了重要作用。ECMO的成功实施需要专业团队的精诚合作,才能创造生命的奇迹。


参考文献


[1] Vanzetto G, Akret C, Bach V, et al. [Percutaneous extracorporeal life support in acute severe hemodynamic collapses: single centre experience in 100 consecutive patients][J]. Can J Cardiol, 2009, 25(6):e179-186.

[2] Gilbert C R, Baram M, Cavarocchi N C. "Smoking wet": respiratory failure related to smoking tainted marijuana cigarettes[J]. Tex Heart Inst J, 2013, 40(1):64-67.

[3] Mangat H S, Stewart T L, Dibden L, et al. Complications of chlorine inhalation in a pediatric chemical burn patient: a case report[J]. J Burn Care Res, 2012, 33(4):e216-221.

[4] Barbaro R P, MacLaren G, Boonstra P S, et al. Extracorporeal membrane oxygenation for COVID-19: evolving outcomes from the international Extracorporeal Life Support Organization Registry[J]. Lancet, 2021, 398(10307):1230-1238.

[5] INSPIRATION Investigators, Sadeghipour P, Talasaz A H, et al. Effect of Intermediate-Dose vs Standard-Dose Prophylactic Anticoagulation on Thrombotic Events, Extracorporeal Membrane Oxygenation Treatment, or Mortality Among Patients With COVID-19 Admitted to the Intensive Care Unit: The INSPIRATION Randomized Clinical Trial[J]. JAMA, 2021, 325(16):1620-1630.

[6] Ripoll B, Rubino A, Besser M, et al. Observational study of thrombosis and bleeding in COVID-19 VV ECMO patients[J]. Int J Artif Organs, 2022, 45(2):239-242.

作者简介



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叶贤伟教授


  • 医学博士,博导,美国普渡大学访问学者

  • 贵州省人民医院呼吸与危重症医学科、内科教研室及内科规培基地主任

  • 中华医学会呼吸病学分会委员

  • 中国医师协会内镜医师分会呼吸内镜专业委员会常委
  • 中国控烟协会呼吸分会常委
  • 贵州省医学会变态反应学分会主任委员、结核病学分会副主任委员及呼吸病学分会副主任委员
  • 贵州省生物医学工程学会高级生命支持分会主任委员
  • 贵州省呼吸疾病医疗质量控制中心执行主任
  • 贵州省呼吸内镜培训基地主任
  • 贵州省基层呼吸疾病防治联盟执行主席


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余红教授


  • 贵州省人民医院呼吸与危重症医学科主任医师
  • 贵州省呼吸疾病研究所临床研究室主任
  • 美国密西根大学访问学者
  • 中国医师协会呼吸医师分会危重症工作组委员
  • 中国老年医学学会呼吸病学分会呼吸与危重症学术工作委员会委员
  • 贵州省医学会临床流行病学分会副主任委员
  • 贵州省生物医学工程学会高级生命支持分会副主任委员
  • 贵州省医学会呼吸病学分会委员
  • 贵州省职业病鉴定专家
  • 贵州省结核病防治专家组专家
  • 获省级科技技术奖1项,厅级科技技术奖4项
  • 主编、参编专著5部,参与翻译英文专著1部


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邓旎医师


  • 主治医师,2012年毕业于遵义医学院,从事呼吸与危重症专业6年
  • 贵州省生物医学工程学会高级生命支持分会第一届委员会秘书
  • 熟练掌握呼吸系统常见病及多病诊治,擅长呼吸危重症、呼吸康复等

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