ECMO在急性心肌梗死合并心源性休克中的应用

体外膜肺氧合（extracorporeal membrane oxygenation, ECMO）是在体外循环（cardiopulmonary bypass, CPB）基础上发展起来的一种以膜氧合器和血泵为核心的机械性心肺支持技术，可以实现体外长时间替代心肺功能，因此也称为体外生命支持（extracorporeal life support, ECLS）。自上世纪70年代在临床应用以来，ECMO治疗新生儿及儿童呼吸衰竭取得了显著疗效。在成人心血管疾病领域尤其是急性心肌梗死治疗方面也显示出了一定的效果，但总体上仍处于探索阶段。

一、概述

1.发展历史

1953年5月，Gibbon等利用滚轴血泵和鼓泡式氧合器组装出第一台CPB机，成功地为一名18岁的年轻女性实施了房间隔修补术，这是人类医学史上首次利用CPB成功进行开胸心脏手术的记录。1956年，Clowes等首先将膜氧合器应用于临床，通过膜材料实现了氧气与血液非接触式氧合。1972年，Hill等首次将ECMO应用于临床，成功治愈了一例24岁合并呼吸衰竭的复合伤患者。1989年成立了“体外生命支持组织” （extracorporeal life support organization, ELSO），对世界范围内使用ECMO的病例进行注册登记。早期的研究表明，ECMO对儿童特别是新生儿的疗效优于成年人，对呼吸功能衰竭的疗效优于心功能衰竭。随着技术的进一步完善，ECMO支持时间不断延长，由最初的几个小时发展到几天甚至几个星期，在成年人和心血管疾病的疗效也不断提高。ELSO 2005年报告指出：至2004年7月，全世界共有29 000例患者使用了ECMO治疗，新生儿、儿童和成人呼吸衰竭的存活率分别为77％、56％和53％，在心力衰竭患者中则依次为38％、43％和33％。

2.基本结构与基本原理

ECMO的基本结构包括管路系统、血泵、膜氧合器及监测系统，最核心的部分是血泵与膜氧合器，分别起人工心和人工肺的作用。ECMO的基本原理是通过静脉置管将体内的静脉血引至体外，血液与氧气不直接接触，而是通过膜氧合器吸收氧并排除二氧化碳，然后经血泵重新注入患者体内。

3.病理生理学效应

应用ECMO治疗后，心、肺得到充分休息，而全身氧供和血流动力学处在相对稳定的状态。（1）低氧血症和/或CO2潴留得到充分改善：ECMO在给空气时就可达到正常肺氧合效果，避免了长时间高浓度吸氧所致的氧中毒和机械通气所致的气道损伤。（2）心功能得到有效支持：ECMO可以进行右心辅助、左心辅助或全心辅助，心脏射血可由血泵代替。

二、适应证与禁忌证

经过充分的药物及常规器械治疗后，仍不能维持有效的循环和/或呼吸功能的心血管疾病，简而言之，任何需要暂时性心肺支持的病人，皆为ECMO可能的使用对象。

其心脏适应症为：急性心力衰竭无法以药物或主动脉内球囊反搏（Intra-aortic balloon pump ，IABP）维持足够的循环时，可考虑使用ECMO。

①心脏手术后心源性休克：多由再灌注损伤引起的心肌顿抑所致。若无其它心脏结构异常或心肌梗死，单纯的心肌顿抑尽管暂时功能很差，都能在4-6天内恢复。

②急性心肌炎：多为暂时性，是应用ECMO的良好指征。

③急性心肌梗死后心源性休克：可在ECMO辅助下行内科介入（PCI）或外科搭桥（CABG）。

④心肌病：可在ECMO辅助下过渡到安装心室辅助装置或心脏移植。

⑤急性肺栓塞引起的右心衰：可先用ECMO稳定病人，再给予溶栓药，或手术去除肺动脉内的血栓。

禁忌证：①禁忌抗凝者；②外科手术或外伤后24小时内；③头部外伤并颅内出血72小时内；④缺氧致脑部受损；⑤恶性肿瘤病人；⑥成人呼吸窘迫综合征并慢性阻塞性肺疾病者；⑦在应用ECMO前已有明显不可逆转之病况；⑧持续进展之退化性全身性疾病。

急性心肌梗死（acute myocardial infarction，AMI ）是全球范围内致死和致残的主要疾病之一，发病率呈现上升趋势。尽管随着临床再灌注治疗的进展，AMI患者预后已有明显改善，但AMI所致心源性休克的发生率仍高达5％～8％，心源性休克病死率仍高达50％，是AMI死亡的最主要原因。部分患者经过充分的药物及再灌住治疗后，仍不能维持有效的循环功能。而经过及时有效的机械性心脏支持治疗，绝大多数患者预后良好。

在AMI患者的救治中应用ECMO通常采用经皮静脉-动脉模式，一般选用股动静脉插管，成人动脉插管可选用16～20 F导管，静脉插管选用18～28F导管。ECMO静脉插管尖端直接伸入右心房，动脉插管置于腹主动脉，来自右心房的静脉血在体外经膜氧合器和热交换器氧合后，再泵回动脉系统。其机制是，左心室前负荷明显降低，膜氧合器代替肺的作用，离心泵代替左心室的收缩功能，对心肺功能衰竭患者迅速提供辅助支持。ECMO不依赖心脏节律和功能，即使在心脏停跳时也能提供完全循环支持，流量可达4～6 L/min。ECMO操作相对简单，可在床旁完成，能对心肺功能衰竭患者迅速提供支持。

多项小样本研究证实ECMO改善AMI并发心源性休克患者短期预后，其确切疗效尚有待更大规模的临床研究验证。

de Lezo[6] 等观察ECMO在92例PCI患者中的应用效果，其中预防性用于68例高危PCI患者（包括射血分数＜0.30、受累心肌面积＞70％、左主干合并右冠脉病变等）和紧急用于24 例AMI伴CS患者急诊PCI。结果发现，预防性应用ECMO的高危患者PCI成功率97％，28±19个月生存率68％，MACE 发生率30％；而紧急应用ECMO的AMI伴CS患者PCI成功率100％，住院死亡率58％，47±20个月MACE发生率21％，38％患者维持心功能Ⅰ～Ⅱ级。研究者认为，ECMO用于高危PCI患者以及AMI伴CS患者急诊PCI是安全可行的，ECMO能提供稳定的循环支持，有利于支架的顺利置入，患者远期预后较好。Guarneri[7] 等证实，ECMO也可作为非高危择期PCI患者的备用循环支持。在2850例非高危择期PCI患者中，11例患者出现血流动力学不稳定需要紧急应用ECMO。结果显示，其中8 例患者在ECMO 支持下完成PCI，3 例患者平稳过渡到外科手术。Schreiber[8]等将149例高危PCI患者分为预防性应用IABP组（n=91）和预防性应用ECMO组（n = 58）。结果发现，尽管ECMO 组多支病变患者比例较高（40％ 比 20％, P=0.01），但PCI成功率却更高（99％ 比 87％, P=0.005）；两组MACE发生率无显著差别，ECMO与IABP在高危PCI患者中循环支持的疗效相似，但ECMO周围血管并发症（如血肿、血管修补及输血等）更多见。

Sheu JJ[9]等对1993年到2009年行急诊PCI治疗的2570例急性ST段抬高患者进行回顾性分析，334例患者合并存在心源性休克，其中115例给予IABP辅助治疗，219例患者给予ECMO联合IABP治疗，后者30天死亡率和住院期间死亡率明显低于前者（P＜ 0.04），院内存活时间明显长于前者（(p = 0.0005）。NW Tsao [10]等对2004年至2009年58例急性心肌梗死合并心源性休克行急诊PCI及IABP联合治疗患者进行回顾性分析，其中33例患者在上述治疗基础上给予ECMO支持，其即刻存活率分别为44 ％ VS 81.82 ％(P =0 .005),1年存活率分别为24 ％ VS 63.64 ％（P = 0.004），ECMO支持能明显减低心肌梗死合并心源性休克患者死亡率；对急性ST段抬高心肌梗死和急性非ST段抬高合并心源性休克患者，ECMO支持治疗均能起到明显作用。Chen JS等对36例急性心肌梗死合并心源性休克患者进行了回顾性分析，在ECMO支持下7例患者接受了经皮冠状动脉血管成形术，28例接受了冠状动脉旁路移植术，另外1例接受了心脏移植，总体存活率为33.3％，显著高于同期同等危险水平未采用ECMO治疗患者的存活率（16.6％±3.0％）。

TH Chou[11]等对2006年到2010年66例因急性心肌梗死发生心脏骤停患者行心肺复苏治疗，其中23例行传统心肺复苏术，43例在ECMO支持下行复苏治疗，后者存活率明显高于前者（34.9％ VS 21.8％）。

尽管目前关于ECMO与IABP孰优孰劣尚存争议，但ESC 2010年心肌血运重建指南推荐ECMO用于PCI术后出现急性左心衰且IABP无效的患者[12]。

ECMO是心肺复苏最有效的抢救措施，可提供有效的心肺功能支持，并为肺部水肿、心功能的恢复和临床进一步处理创造机会。但由于侵入性操作、体内血液与异物表面长时间接触、非生理性循环等因素，决定了ECMO并发症和局限性。

其并发症包括机体并发症和机械并发症。机体并发症有：出血和渗血、肾功能不全、溶血、感染、神经系统并发症、肢体远端缺血、多器官功能衰竭；机械并发症有：氧合器渗漏、氧合器置换、管路血栓。

ECMO的灌注血流为非搏动性灌注，非搏动血流灌注时，全身外周血管广泛收缩，使微循环短路和毛细血管处于关闭状态，组织灌注不足，组织处于缺氧缺血状态，表现为组织耗氧量的明显下降和酸中毒，此外，非搏动性血流灌注减少淋巴流动，从而增加间质水肿，对脑功能有抑制作用，产生较严重的脑组织学损伤、增加脑中红细胞的淤积、增加脑水肿、损害垂体前叶激素的反映，抑制心脏功能，抑制肾脏功能，应用肾皮质血流，降低肾的肌酐清除率。

搏动性血流能较好的维持微循环，有利于组织的代谢和抑制水肿形成，在长时间的灌注过程中搏动性灌注可以改善局部和整个大脑的血流，且能更有效的保护肾血流量 IABP与ECMO的联合应用可以将ECMO的非搏动性灌注由IABP转换成搏动性灌注，改善脏器的灌注效果，促进患者加快康复。

我曾在2013年利用ECMO联合IABP及急诊PCI救治了一例AMI合并心源性休克患者，该患者初诊临床表现为心源性休克，行急诊冠脉造影提示左主干末端急性血栓形成、前降支近段重度狭窄，在IABP支持下行完全血运重建治疗，术后患者血流动力学仍不稳定，并呈进行性恶化，反复出现室颤，继而无心肌电活动，紧急行ECMO植入，设定输出为4.5 L/min，患者即刻恢复自主窦性心律，生命体征逐步平稳。但在后续治疗和管理中出现了消化道出血、管路植入部位严重渗血、血小板减少、肾功能不全、肺部感染、下肢肢体远端缺血及多器官功能衰竭等机体并发症，未发生机械并发症。

出血是最常见的并发症，尤以脑出血后果最严重，全身肝素化及血小板机械破坏是导致出血的主要原因，期间需进行严格抗凝管理，维持ACT在160-200 s之间，使Hb＞10g/dl、PLT＞5109/L，必要时给予成分输血；出血严重时，如果能在呼吸支持下维持生命体征，可考虑终止ECMO，改为呼吸机辅助通气。ECMO感染主要与手术创伤大及插管时间长有关，为预防感染，建立ECMO循环路径和支持治疗期间应严格无菌观念，合理使用抗生素，尽量缩短支持治疗时间（可根据常见菌群及院感情况选择合适抗菌素，较长时间应用广谱抗菌素需注意预防菌群紊乱发生，重在预防）。ECMO支持期间，肾功能不全的发生率也较高，其原因尚不明确，可能与溶血、非生理性循环、儿茶酚胺分泌增加、血栓栓塞、全身炎性反应等有关，其主要病理改变是急性肾小管坏死，有报道肾替代治疗具有较好的效果。

我的经验：由于ECMO是最后的介入性生命支持手段，面对的患者已经处于呼吸和/或循环衰竭状态，ECMO本身是整个抢救过程中的中心生命支持环节。所以，一旦决定进行ECMO，必须抱着对生命价值的无比尊重，努力去做可以做的所有事情。ECMO是一个新兴专业，同时也牵涉到多学科协作，它涉及到心血管内科、心外科、血管外科、体外循环科、麻醉科、呼吸科、消化内科、营养科及护理学等，因此需要一个有效的ECMO团队来保证ECMO完成治疗。在临床工作中首先需明确ECMO工作目标：高度强调医生的职业道德和职业荣誉感；对ECMO适应证和禁忌症的宣教和严格掌握；对ECMO的目的和本质的充分认识，曾有人形象形容为“ECMO不是魔鬼，也不是天使”。ECMO的难度需要团队和个人的高度敬业精神，“生命是最宝贵的”也是我们这个团队工作动力所在。