ECMO患者的血流动力学监测

冯莹莹国家呼吸医学中心中日友好医院呼吸与危重症医学科MICU 发布于2023-03-22 浏览 5427 收藏

作者：冯莹莹

单位：国家呼吸医学中心中日友好医院呼吸与危重症医学科MICU

【摘要】体外膜肺氧合（ECMO）作为一种重要的体外生命支持技术，临床上主要用于心脏功能不全和/或呼吸功能不全的支持，用于治疗内科效果欠佳但仍具可逆性的严重心力衰竭和呼吸衰竭。在ECMO支持期间出现循环波动非常常见，而多种血流动力学监测手段在机械辅助时无法准确反映相应的生理改变或意义有限。充分理解各种血流动力学监测方式的原理以及在ECMO辅助时的异同，有助于临床医师进行血流动力学相关决策。

随着技术的进步，体外膜肺氧合（ECMO）在临床应用日益增多，临床也常常遇到血压低、休克等血流动力学紊乱问题。在机械辅助时的血流动力学改变与无机械辅助患者的病生理改变有所不同，不同的辅助方式对血流动力学的影响也有所不同，因而，多种临床常用的血流动力学监测方式的价值也有所改变。一项跨国流调显示各个ECMO中心对血流动力学监测方式的使用和解读都存在极大的差异[1]。本文主要介绍静脉-静脉体外膜肺氧合（VV-ECMO）和静脉-动脉体外膜肺氧合（VA-ECMO）辅助下不同血流动力学监测方式的临床意义和局限性。

常见的血流动力学监测方式在ECMO中的价值

充分的氧供取决于动脉血氧含量和全身灌注情况（心排量）。在ECMO支持期间，影响灌注的因素会一直存在，包括右室功能不全、出血、低血容量、血管张力降低引起的休克等。VV-ECMO对循环没有直接改善作用，但可以通过纠正低氧、二氧化碳潴留相关的酸中毒，改善血管张力；也可以通过改变胸腔内压力，间接减少对循环的影响，尤其是存在右室功能不全时。

动脉血氧含量的计算相对简单，基于下述公式即可获得。

CaO₂=(1.38×Hb×SaO₂)+(0.0031×PaO₂)

评价全身灌注是管理危重症患者时的基本技能。血压、心率、尿量等传统指标都有潜在的局限性，医生需要通过一系列的监测手段来评估灌注是否充分，但这些指标很多在ECMO时并不可靠或可靠性有所下降，见表1[2]。恰当地使用各种监测手段有助于提供关于补液和血管活性药物的使用依据，甚至是协助决定是否需要改为VA-ECMO。

表1 体外膜肺氧合时各监测方式的可靠性

注：LVOT VTI：左室流出道速度时间积分；PPV：脉压变异度；SVV：每搏量变异度

1. 静脉血氧饱和度与指尖血氧饱和度

ECMO管路本身可以通过引流端管路串联血氧饱和度来进行床旁检测。与中心静脉血氧饱和度类似，VV-ECMO时其数值受管路位置、再循环、患者容量状态等多因素影响，数值的变化趋势意义也非常有限。VA-ECMO期间静脉血液直接经体外氧合回流至动脉系统，故混合静脉血氧饱和度或中心静脉血氧饱和度不受影响，仍有其临床价值。

指尖血氧饱和度意义类似，是在肢端末梢测量对不同波长红光的吸收情况，从而计算得出指尖血氧饱和度。ECMO情况下可能存在肢端末梢灌注差、差异性低氧等情况，均会影响数值的准确性。

2. 经外周脉搏轮廓波形监测

利用外周动脉进行心排量的测定，计算公式是建立在主动脉脉压与每搏量成比例且与主动脉顺应性呈负相关的原理之上。因此，此监测方法要求动脉波形良好，仅适用于非房颤人群，再根据每搏量和心率的乘积计算心排量。VV-ECMO患者外周动脉不受影响的情况下可以使用这一监测方法，而VA-ECMO时往往外周动脉示波差，无法基于此法计算每搏量。

3. 稀释法测心排量

目前临床常用方法多为热稀释法测心排，以PiCCO为主。由于稀释剂（冰盐水等）进入体外循环，热量有所丢失。因此一般情况下结果并不准确，容易高估心排量[3]。若ECMO流量极低，热稀释法可以保证一定准确性[4]。

VA-ECMO时，全身的灌注血流量来自于自身心排和体外流量两部分组成，PiCCO无法计算出准确数值。

4. 床旁即时超声

ECMO时应该在固定流量的前提下评估心脏超声，尤其是VA-ECMO，因为不同的流量下左室负荷的降低程度有所不同。在固定流量的前提下，除测量左房左室大小外，反映容量过负荷的指标包括：①左室增大后继发的主动脉瓣、二尖瓣反流；②主动脉增宽；③左室舒张功能进一步恶化；④左室收缩功能下降（超过最适初长度）等。心脏超声不仅有助于判断容量状态，还可以直观地展示心脏收缩/舒张功能，以及主动脉瓣是否开瓣、左室前向血流、心腔内血栓形成等。床旁超声需观察的指标见表2。

表2 体外膜肺氧合时床旁超声的关注指标

注：LVOT VTI：左室流出道速度时间积分

5. 每搏输出量变异度（SVV）和脉压变异度（PPV）

由于正压通气/自主呼吸引起胸腔内压改变，从而通过心肺交互作用进一步影响回心血量，使得动脉脉压/每搏量在吸气相和呼气相有所变化，基于此原理计算出SVV和PPV，并预测患者的容量反应性。前负荷依赖型患者可见每搏量及动脉脉压随呼吸出现周期性改变，且变化程度与补液治疗反应性成正比。此方法多用于潮气量不少于8 ml/kg（以保证胸腔压的变化）、无自主呼吸、窦性心律的患者，尤其是外科术后患者。对于多数VV-ECMO患者，呼吸系统顺应性极差或实施保护性通气策略下，机械通气患者的潮气量不超过6 ml/kg时，机械通气诱发的周期性变化不明显，每搏量或动脉脉压难以随呼吸出现明显的波动，因此无法通过此方法判断患者的容量反应性。一项荟萃分析显示，对于潮气量在6～8 ml/kg的患者SVV和PPV可能也能预测容量反应性，但受多种因素的影响[5]。

对于VA-ECMO患者也是类似，由于回流的静脉血已经被部分引出体外，回心血量较少，心功能差、可能存在的心律失常都可能引起每搏量和动脉脉压的改变，其影响因素远不止胸腔压，因此，SVV和PPV在VA-ECMO时无法预测患者的容量反应性。

ECMO时如何评价容量与容量反应性

1. 补液试验

补液试验是判断危重症患者容量反应性的最常用的方法，也是确定容量反应性的“金标准”，同样适用于ECMO患者。快速补液后患者心排量或者每搏量增加＞10%以上，则可以判定患者具有容量反应性。需要注意的是，在VA-ECMO患者中补液前后必须固定流速。被动抬腿试验与补液试验原理一致。

2. 对呼气末正压（PEEP）的反应

机械通气引起的前负荷变化会导致心排量和每搏量的改变，变化程度与患者个体的Frank-Starling曲线有关。对容量不足的患者，其Frank-Starling曲线处于快速上升支，正压通气对心排量影响较大。因此，可以通过人为引起胸腔压的改变来判定患者潜在的容量状态。VV-ECMO时，因肺顺应性差、肺保护性通气策略等方式难以模拟随呼吸周期的胸腔压波动，则可以考虑利用PEEP间接判断患者的容量状态。PEEP通过影响胸腔压影响左室前负荷[6]，可以利用肺复张、滴定PEEP时的动脉脉压改变来判断患者的心功能在曲线上可能的位置。

3. 中心静脉压（CVP）与肺动脉楔压（PAWP）

与其他患者一样，这类压力指标在病理状态下不能直接反映容量状态。瓣膜关闭不全、右心室功能不全、肺高压和呼吸时胸内压的变化等均可影响其准确性。右心室充盈不依赖于右房压，因此CVP不能用于评价右室前负荷。在ECMO患者中，这类压力指标受到VA-ECMO影响更为显著。ECMO血流量变化导致左、右心回血量减少，压力负荷更加不能代表容量负荷的情况。例如在VA-ECMO时，CVP和PAWP与ECMO流量有直接关系，ECMO流量越高、CVP与PAWP数值应随之降低，若ECMO流量较高时仍存在明显的CVP和PAWP升高，则仍然意味着严重的液体过负荷或右心梗阻等情况。因此，CVP和PAWP虽然不能用于判断容量状态，但可以作为调整ECMO流量、优化心脏做功的指标。临床应结合心脏超声结果予以优化治疗。

4. 基于热稀释法的血管外肺水

在ARDS时使用PiCCO评估肺水指标，对容量评估无指导作用[7]。在VV-ECMO期间，因为肺部病变往往较严重、肺血管通透性改变，通过肺水这一指标间接评价容量负荷的做法可能更不可靠。

5. 下腔静脉超声

ECMO期间，下腔静脉内置管并引流可以直接影响下腔静脉直径和随呼吸的变化程度，因此下腔静脉的各种参数均无法准确预测容量状态或容量反应性。联合有创机械通气时，高PEEP影响右心舒张和下腔血液回流，下腔静脉的各种指标意义更为有限[8]。

6. 心脏超声评估容量

虽然下腔静脉超声在ECMO中应用受限，但心脏超声仍是评估心脏状态和容量状态的利器。根据Frank-Starling曲线，代偿范围内右室可以通过增加舒张末容积来增加射血，但由于心包和左室的限制，右室代偿能力有限。因此，当输注液体导致右房压升高而不增加心输出量时，应避免继续补液。通过心脏超声观察右心大小和左右心相对情况有助于判断急性肺心病[6, 9]。在VV-ECMO出现循环波动时，通过心脏超声判定右心情况和左室舒张末容积等指标可能是判断容量状态的良好方法，流程图见图1。

图1 VV ECMO下出现血流动力学改变时处理流程图[10]

优化容量状态对于改善心功能也有一定帮助，在VA-ECMO时出现循环波动时更需要及时而仔细地进行心脏超声检查，根据超声调整液体策略或予以其他强心、调整ECMO流量等治疗。观察指标见前述表2。

总结

在ECMO支持时，很多ICU常规的血流动力学监测方法失去了准确性。因此，在出现血流动力学波动时，对指标错误的解读可能导致治疗失败。应在充分了解其原理和病生理基础上结合临床进行分析解读，很多指标可以协助临床决策。

参考文献

[1] Siriwardena M, Dozois M, Fan E, et al. Hemodynamic Aspects of Veno-Arterial Extracorporeal Membrane Oxygenation for Cardiac Support: A Worldwide Survey[J]. ASAIO J, 2020, 66(5):489-496. doi:10.1097/MAT.0000000000001024

[2] Krishnan S, Schmidt G A. Hemodynamic Monitoring in the Extracorporeal Membrane Oxygenation Patient[j]. Curr Opin Crit Care, 2019, 25(3):285-291. doi:10.1097/MCC.0000000000000602

[3] Russ M, Steiner E, Boemke W, et al. Extracorporeal Membrane Oxygenation Blood Flow and Blood Recirculation Compromise Thermodilution-Based Measurements of Cardiac Output[J]. ASAIO J, 2022, 68(5):721-729. doi:10.1097/MAT.0000000000001592

[4] Lahmer T, Mayr U, Rasch S, et al. In-Parallel Connected Intermittent Hemodialysis through Ecmo Does Not Affect Hemodynamic Parameters Derived from Transpulmonary Thermodilution[J]. Perfusion, 2017, 32(8):702-705. doi:10.1177/0267659117707816

[5] Alvarado Sánchez J I, Caicedo Ruiz J D, Diaztagle Fernández J J, et al. Predictors of Fluid Responsiveness in Critically Ill Patients Mechanically Ventilated at Low Tidal Volumes: Systematic Review and Meta-Analysis[J]. Ann Intensive Care, 2021, 11(1):28. doi:10.1186/s13613-021-00817-5

[6] Pinsky M R. My Paper 20 Years Later: Effect of Positive End-Expiratory Pressure on Right Ventricular Function in Humans[J]. Intensive Care Med, 2014, 40(7):935-941. doi:10.1007/s00134-014-3294-8

[7] Zhang Z, Ni H, Qian Z. Effectiveness of Treatment Based on Picco Parameters in Critically Ill Patients with Septic Shock and/or Acute Respiratory Distress Syndrome: A Randomized Controlled Trial[J]. Intensive Care Med, 2015, 41(3):444-451. doi:10.1007/s00134-014-3638-4

[8] Via G, Tavazzi G, Price S. Ten Situations Where Inferior Vena Cava Ultrasound May Fail to Accurately Predict Fluid Responsiveness: A Physiologically Based Point of View[J]. Intensive Care Med, 2016, 42(7):1164-1167. doi:10.1007/s00134-016-4357-9

[9] Peris A, Lazzeri C, Cianchi G, et al. Clinical Significance of Echocardiography in Patients Supported by Venous-Venous Extracorporeal Membrane Oxygenation[J]. J Artif Organs, 2015, 18(2):99-105. doi:10.1007/s10047-015-0824-2

[10] Bunge J J H,Caliskan K, Gommers D, et al. Right Ventricular Dysfunction During Acute Respiratory Distress Syndrome and Veno-Venous Extracorporeal Membrane Oxygenation[J]. J Thorac Dis, 2018, 10(Suppl 5):S674-S682. doi:10.21037/jtd.2017.10.75

作者简介

冯莹莹

国家呼吸医学中心中日友好医院呼吸与危重症医学科
中华医学会呼吸病学分会与美国胸科医师学会认证PCCM专科医师
THORAX杂志青年编委
主要研究领域为ARDS、肺康复、重症营养
参与国家级科研项目1项及省部级课题3项
以第一/通讯作者发表SCI多篇
参编或编译书籍5部

【注：本文仅用于学术内容的传播和交流，不用于任何商业和推广】

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