VV-ECMO神经系统并发症的预警与处理

作者：李绪言

单位：北京市呼吸疾病研究所 首都医科大学附属北京朝阳医院 呼吸与危重症医学科

脑损伤是VV-ECMO治疗期间最严重的并发症之一，其临床发生率为3%~19%，不仅显著增加患者的住院病死率，还会对其远期神经功能与生存质量造成持续性影响，是ECMO管理中必须重点防控的靶器官损伤。

VV-ECMO神经系统并发症以脑损伤为主要表现，包含以下类型：

(1) 颅内出血: 临床最为凶险, 发生率约为7.5%, 与抗凝、ECMO支持时长、血液状态及PaCO2快速纠正密切相关。

(2) 缺血性卒中：多由动脉粥样硬化或栓子脱落引发，因患者常处于镇静状态，难以明确发病时间窗，溶栓治疗通常属于禁忌。

(3) 癫痫发作：ECMO患者脑电图异常比例较高，但连续脑电监测受医疗资源限制难以全面普及。

(4) 长期神经心理障碍：ECMO存活者可出现记忆受损、精神行为异常、慢性疼痛等，约43%的患者存在神经心理功能受损，52%伴随神经影像学异常，43%存在病理电生理改变。

(5) 重症监护后综合征：无论是否发生显性脑损伤，患者均可出现抑郁、焦虑、创伤后应激症状，且与ECMO支持时长无明显关联。

1. VV-ECMO脑损伤发生机制

（1）人工装置栓子侵入脑循环：ECMO系统中膜肺氧合界面、管路连接处易形成血栓或空气栓子，经静脉回路→右心房→右心室→肺循环（部分未被滤过的微小栓子）→左心房→左心室→颈内动脉，最终进入脑循环，引发脑栓塞。研究数据显示，约12%的VV-ECMO患者会发生脑栓塞。

（2）抗凝治疗相关出血扩散：VV-ECMO常规采用肝素抗凝，目标APTT控制在60~80秒。但过度抗凝会抑制凝血因子（如Ⅷ、Ⅸ因子活性降至30%以下），导致局部脑微出血时无法有效形成血栓止血，血液沿神经纤维间隙扩散，最终发展为广泛性脑实质出血或蛛网膜下腔出血。文献报道抗凝强度过高时出血面积扩大风险增加2.3倍。

VV-ECMO脑损伤的病理生理学机制复杂多样，其中包括：①ECMO启动前低氧、低血压导致的缺血缺氧性脑损伤；②ECMO启动后缺血再灌注损伤；③支持过程中脑血流动力学异常；④全身抗凝引发的凝血功能紊乱。

2. VV-ECMO脑损伤危险因素

VV-ECMO脑损伤的危险因素：①ECMO支持时间延长；②女性患者；③术前接受抗血栓治疗；④血小板减少症；⑤ACT异常、肝素使用剂量不当；⑥肾功能不全；⑦ECMO启动后PaCO₂急剧降低、PaO₂急剧升高。

3. 循证研究

2025年Crit Care Med 杂志发表的一项研究系统回顾了VV-ECMO期间与颅内出血和缺血性卒中相关的预后因素。研究于MEDLINE和Embase数据库文献检索333篇文章，最终纳入17篇分析，16项观察性队列研究和1项非随机实验研究，均在2015年之后，15项在2021年之后。预后因素分析显示：6项研究表明ECMO前较低的pH与颅内出血风险增加可能存在关联（中等确定性）；9项研究表明ECMO前较高的PaCO₂可能与颅内出血发展相关（低确定性），ECMO后PaCO₂的迅速降低与颅内出血风险增加可能存在关联（中等确定性）。

2020年Am J Respir Crit Care Med杂志发表的一项基于ELSO数据库多中心国际回顾性队列研究（2012—2017）观察了ECMO前24小时内PaCO₂的相对变化。研究纳入11972例患者，其中88%为VV-ECMO，PaCO₂相对变化的中位数为-31%。神经系统并发症发生率为6.9%，其中包括癫痫发作（1.1%）、缺血性卒中（1.9%）、颅内出血（3.5%）和脑死亡（1.6%）。PaCO₂相对降低＞50%的患者的神经功能并发症发生率要高于PaCO₂相对降低较小患者（9.8% vs. 6.4%；P＜0.001），与神经系统并发症独立相关（OR 1.7；95%CI 1.3～2.3；P＜0.001）。

神经系统并发症早期识别难度较大，主要受镇痛、镇静及肌松药物干扰，需通过体格检查、生物标志物、影像学、多模态脑监测实现早期预警。

1. 神经系统体格检查

镇痛、镇静及肌松药物的应用干扰神经系统体格检查结果，使患者在ECMO治疗期间出现的脑损伤不容易被及时发现。

神经系统体格检查主要涉及以下：

（1）意识水平：采用格拉斯哥昏迷评分（GCS）、全面无反应性量表（FOUR量表）评估。

（2）脑干反射：瞳孔对光反射、头眼反射、角膜反射等；瞳孔不等大、对光反射迟钝或消失可能提示脑损伤。

（3）运动功能：肌力、肌张力不对称，病理反射阳性提示锥体束受累。

（4）呼吸节律：浅镇静保留自主呼吸患者出现呼吸节律异常，提示脑干损伤。

临床研究显示, 135例VV-ECMO患者经每日镇静中断后神经查体, 25例检出阳性体征, 最终证实存在神经系统并发症。

镇痛、镇静及肌松药物对于神经系统体格检查结果会有影响，结合患者临床表现可选择暂停相关药物后再次评估，或选择其他不受镇痛、镇静及肌松药物影响的评估方式。研究发现，123例接受ECMO的患者中，78例治疗期间进行了颅脑CT检查，大部分在ECMO后前两天诊断。45例患者（占总人数的37%）检测到颅内病变，11例在CT检查前没有神经系统阳性体征；18例患者（15%）有CT证据显示颅内出血，11例（9%）出现局灶性梗死，16例（13%）表现为广泛性脑水肿。

2. 脑损伤生物标志物

通过外周血检测可早期反映脑损伤，分为三大类：

（1）神经元损伤标志物：神经元特异性烯醇化酶（NSE）、细胞间黏附分子‑5（ICAM-5）、脑源性神经营养因子（BNDF）、泛素羧基末端水解酶L1（UCH-L1）、神经纤维丝蛋白轻链（NfL）。

（2）星形胶质细胞损伤标志物：星形胶质蛋白（S100β）、胶质纤维酸性蛋白（GFAP）。

（3）神经炎症标志物：ICAM‑5、趋化因子配体2（CCL-2）。

有研究对6种标志物（NSE、ICAM-5、BNDF、S100β、GFAP和CCL-2）进行综合分析：ECMO期间血浆脑损伤生物标志物水平升高与不良结局（NSE、S100β、GFAP和CCL-2）和/或神经影像学异常（ICAM-5和GFAP）有关，且血浆脑损伤生物标志物的组合增加了结果预测的敏感性和特异性。

3. 影像学评估

ECMO患者颅脑影像学检查首选CT平扫。当临床出现癫痫发作、神经系统阳性定位体征、瞳孔改变、镇静后苏醒延迟以及脑监测（包括视神经鞘直径、脑血流、量化脑电、诱发电位）提示危急值时，立即启动颅脑CT检查。

ECMO启动早期或治疗过程中需外出行其他部位CT检查时，建议常规行颅脑CT平扫检查以明确患者颅脑基线状态和发现“沉默型”脑损伤。

ECMO患者的脑损伤大多出现在早期，47%发生在ECMO启动2天内，67%发生在ECMO启动4天内。

4. 颅内压监测

存在脑损伤风险或已存在脑损伤的ECMO患者建议行无创颅内压监测，可选择视神经鞘直径（ONSD）与脑血流频谱评估；不推荐有创颅内压监测。

ONSD增宽提示颅内压升高，测量的金标准是通过MRI测量ONSD，但超声测量ONSD简便易行，可在床旁重复操作，与MRI测量有良好的相关性；推荐ONSD阈值为5.0 mm。

5. 脑血流监测

脑血流监测方法包括：经颅多普勒（TCD）、经颅彩色多普勒（TCCD/TCCS）、激光多普勒血流测定（LDF）、热弥散血流测定（TDF）、Xenon计算机断层扫描（Xe-CT）、正电子发射扫描（PET）、单电子发射CT（SPECT）、CTP、MRI灌注成像等。

存在脑损伤风险或已存在脑损伤的ECMO患者推荐常规监测脑血流，首选TCD/TCCD。

6. 脑氧监测

ECMO患者中大多采用区域脑氧饱和度（rSO₂）反映整体脑氧状况，近红外光谱法（near-infrared spectroscopy，NIRS）监测应用最为广泛；rSO₂较基线水平下降15%~25%或绝对值低于50%提示脑灌注不足。

存在脑损伤风险或已存在脑损伤的ECMO患者推荐常规监测脑氧，建议首选NIRS监测rSO₂。

7. 脑电图（EEG）与诱发电位监测

EEG监测是评估ECMO患者痫性发作、脑功能状态和预后的重要工具。有脑损伤或有脑损伤高危因素的ECMO患者建议常规连续监测EEG(≥24小时), 首选量化EEG(qEEG)。qEEG具有直观、多指标、可定性定量的优势，便于非神经电生理专业背景的医师对脑电进行解读。ECMO患者合并脑损伤时推荐定期监测短潜伏期体感诱发电位(SSEPN20), 双侧N20消失是神经功能预后不良的特异性指标。

8. 多模态脑监测整合

多模态脑监测是指集合神经系统体格检查、血浆脑损伤生物标志物、颅脑影像、颅内压监测、脑血流、脑氧、脑电图、体感诱发电位等技术手段对患者脑损伤进行监测和评估，可全面评估脑功能状态，及时发现隐匿损伤，为治疗调整与预后评估提供客观依据，并对神经功能预后进行精准评估。

1. 多学科团队协作机制

（1）多学科团队职责明确：ECMO整体运行管理及生命体征监测；神经科主导神经系统并发症的评估与干预；影像科保障30分钟内完成床旁头颅CT/MRI检查；镇静镇痛方案调整，各科室分工覆盖全流程管理。

（2）并发症快速会诊机制：制定"30分钟神经评估"硬性标准，当出现意识改变、瞳孔异常等神经症状时，神经科医师需30分钟内到达床旁；建立多学科即时沟通平台（如微信群+电话），确保信息同步无延迟。

（3）团队培训与模拟演练：定期开展ECMO并发症模拟演练（包括脑出血、脑缺血等），重点训练快速识别、多学科协作及流程衔接；缩短团队反应时间，快速处理危机病情。

2. 并发症针对性处理

不建议在ECMO期间使用tPA治疗急性缺血性卒中，全身抗凝和血小板功能障碍期间tPA出血风险高。

对于VV-ECMO期间的急性颅内出血, 建议长时间(>2天)停止全身抗凝治疗。

建议在ECMO相关缺血性卒中和颅内出血时，早期停止抗凝治疗，并谨慎恢复抗凝治疗，同时复查神经影像学。

3. ECMO患者脑保护策略

 (1) 精细调控PaCO₂：避免组织缺氧、高碳酸血症与酸中毒，平稳纠正PaCO₂，防止快速下降导致脑血流紊乱。

 (2) 个体化抗凝: 密切监测APTT、ACT, 调整肝素剂量, 平衡血栓与出血风险。

(3) 优化血流动力学: 维持循环稳定, 避免血压剧烈波动, 减少脑灌注异常。

(4) 镇静与康复: 采用浅镇静策略, 每日中断镇静评估意识, 早期开展神经康复。

(5) 全程监测：以多模态脑监测为基础，实时评估、早期预警、及时干预，降低神经系统并发症发生率与致残率。

VV-ECMO神经系统并发症以脑损伤为主要表现，发生率高、危害显著，其发生与栓子栓塞、抗凝异常、血气快速波动、血流动力学不稳等因素密切相关。临床需通过神经系统体格检查、生物标志物、影像学及多模态脑监测实现早期预警，依托多学科团队协作完成快速评估与针对性处理，同时通过精细调控血气、个体化抗凝、优化循环、浅镇静与早期康复实施全程脑保护，最终改善患者预后。

作者介绍

李绪言

首都医科大学附属北京朝阳医院 北京呼吸疾病研究所 呼吸与危重症医学科，主任医师，北京呼吸疾病研究所办公室副主任；中华医学会内科学分会青年委员，中国医师协会呼吸医师分会危重症工作委员会青年委员，中国老年医学学会呼吸病学分会常务委员，中国心胸血管麻醉学会体外生命支持分会委员，中国医师协会体外生命支持专业委员会青年委员会委员，北京医学会呼吸病学分会呼吸治疗学组副组长、内科学分会委员；主要研究方向：呼吸危重症、呼吸支持技术。