第3章　ECMO呼吸支持

一、ECMO的呼吸支持概况

截止到2017年1月，全球已有近300所医院成立了ECMO中心，ECMO治疗呼吸衰竭的疗效得到普遍肯定。ECMO在新生儿呼吸衰竭的急救中发展迅速，目前已成为对机械通气和药物治疗无效的新生儿呼吸衰竭的标准治疗方法，平均存活率由早期的20%提高到目前的84%。ECMO治疗成人及儿童呼吸衰竭的效果也显著提高，2009年发表的常规通气支持与ECMO治疗成人重型呼吸衰竭（conventional ventilation or ECMO for severe adult respiratory failure，CESAR）研究报告，通过对180例ARDS患者的随机对照研究发现，ECMO结合传统治疗方法治疗组生存率为63%，而单纯传统治疗组为47%。尽管对该研究的设计方法存在争议，但其研究价值仍得到承认。截止到2017年1月，ELSO统计的ECMO呼吸支持疗效见表3-1～表3-4。

二、呼吸衰竭的治疗

（一）呼吸衰竭传统治疗及缺点

1.呼吸衰竭（respiratory failure）

呼吸衰竭是各种原因引起的肺通气和（或）换气功能严重障碍，以致不能进行有效的气体交换，导致缺氧伴（或不伴）二氧化碳潴留，从而引起一系列生理功能和代谢紊乱的临床综合征。

2.呼吸支持疗法

有效的呼吸支持是各种病因所致呼吸衰竭最重要的救治措施，就气体交换而言，呼吸功能可分为通气功能和换气功能。呼吸支持疗法也相应分为两大类：一类为模拟通气功能的机械通气支持疗法，如间歇正压通气，负压通气和高频通气等。另一类为模拟换气功能的肺外气体交换疗法，如ECMO，体外CO₂清除技术（extracorporeal CO₂ removal，ECCO₂R）和静脉内氧合技术（intravenacaval oxygenation，IVOX）等，所有方法的最终目的都是为了维持有效的气体交换。

3.机械通气的缺点

机械通气是目前最为重要的呼吸支持手段，但患者肺部病变的不均一以及通气功能正常的肺泡明显减少，使其在应用机械通气时易发生呼吸机所致肺损伤（ventilator-induced lung injury，VILI）。在呼吸衰竭患者进行机械通气治疗时，原本存在的肺损伤和炎症进一步加重。这类患者一般都同时存在多种可致肺损伤的危险因素，这些因素的存在不仅使患者对机械通气所致肺损伤的易感性增加，而且降低机体对肺损伤的修复能力。呼吸衰竭治疗的研究显示，肺进行性损伤的原因部分在于高压通气，或由于肺泡过度膨胀，导致肺泡损害，肺纤维化。为减少VILI的发生，目前采用的“肺保护策略”主要包括：①小潮气量通气，严格限制跨肺压，容许性高碳酸血症；②加用适当的PEEP，让萎陷的肺泡复原。由于“肺保护策略”严格限制了通气水平，常常会造成CO₂潴留和氧供不满意。

（二）ECMO治疗极重症呼吸衰竭

1.鉴于呼吸衰竭传统治疗方法存在的缺点，肺外气体交换技术逐渐得到重视。肺外气体交换的目的是用肺外气体交换装置为患者提供必要的氧合和排出CO₂，让患者的肺充分休息，减轻或消除VILI，为受损肺组织提供修复愈合的时机。ECMO是体外循环技术的简化和延伸，为患者提供全部或部分的呼吸支持，可提供较长时间的心肺支持，目前已成为抢救严重呼吸衰竭的“终极手段”。

2.ECMO治疗可逆性肺损伤所致的呼吸衰竭的优越性

（1）迅速改善难以纠正的低氧及二氧化碳潴留：对于严重呼吸衰竭患者，如重症急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）、大面积肺栓塞、支气管哮喘以及部分需要接受肺移植的终末期肺病患者，有创正压通气难以纠正低氧血症及二氧化碳潴留。ECMO作为一项体外生命支持技术，通过离心泵提供动力，将静脉血引出体外，经过体外氧合器进行氧合及清除二氧化碳，再重新通过静脉或动脉输回体内，迅速达到改善氧合及通气的治疗效果。

（2） “肺休息”策略：ECMO正常运行后，可部分甚至全部替代肺脏功能，在维持氧合和通气的同时，可让肺脏充分休息（低通气压力、低呼吸频率、低吸氧浓度），避免传统高水平支持条件的正压通气对肺脏的损伤，有利于减少呼吸机相关肺损伤的发生。随着ECMO设备材料的不断改进，其安全支持时间不断延长，可为肺脏的自我修复及原发病的治疗赢得充足的时间。

（3）避免人工气道相关并发症：长时间的气管插管机械通气，不可避免地会带来人工气道相关并发症。ECMO可维持患者的氧合及通气，降低机械通气的支持条件，甚至辅助拔除气管插管，部分情况下可达到“清醒ECMO”的治疗目的，从而有效避免人工气道相关并发症及呼吸机相关性肺炎（VAP）的发生。

三、ECMO呼吸支持的临床应用

（一）小儿ECMO呼吸支持的临床应用

新生儿呼吸衰竭应用ECMO支持最常见的诊断是胎粪吸入综合征（meconium aspiration syndrome，MAS）、先天性膈疝（congenital diaphragmatic hernia，CDH）、新生儿持续性肺动脉高压（persistent pulmonary hypertension of the newborn，PPHN）、呼吸窘迫综合征（respiratory distress syndrome，RDS）、脓毒血症、肺炎和空气渗漏综合征。年龄较大的患儿，需要ECMO呼吸支持最常见的诊断是病毒性肺炎、细菌性肺炎、ARDS和吸入性肺炎。肺出血或卡氏肺囊虫感染也有抢救成功的报告。目前应用于儿童的ECMO尚没有统一的标准，比较公认的入选标准为：机械通气时间，﹤2岁时应﹤10天；2～8岁时﹤8天；﹥8岁时应﹤6天；呼吸衰竭，无大出血或免疫抑制，无心脏停搏伴神经损害，近期无颅脑-血管意外，生命质量评价较高。实施标准：①PEEP﹥8cmH₂O，FiO₂﹥0.8持续12小时，PaO₂/FiO₂﹤150或A-aDO₂﹥450mmHg；②PIP﹥40cmH₂O时pH﹤7.28或发生空气渗漏综合征。

（二）成人ECMO呼吸支持的临床应用

应用ECMO之前应对病情进行充分的评估和筛选，评判其疾病潜在的可逆程度，这是决定是否实施ECMO治疗的重要先决条件。具体病种所致呼吸衰竭的ECMO临床应用分述如下：

1.ARDS

挽救治疗参考标准：采用肺保护性通气（Vt 6ml/kg，PEEP≥10cmH₂O）并且联合肺复张、俯卧位通气和高频振荡通气等处理，在吸纯氧条件下，PaO₂/FiO₂﹤100，或A-aDO₂﹥600mmHg；或通气频率﹥35次/分时pH﹤7.2且平台压﹥30cmH₂O；年龄﹤65岁；机械通气时间﹤7天；无抗凝禁忌。对于具有气压伤高风险或有明显CO₂潴留的患者，可采用AVECMO有效降低平台压和潮气量或CO₂水平。重症肺炎所致严重呼吸衰竭可参考上述标准。

2.肺移植

①肺移植前，ECMO可以维持通气与氧合，还可以避免气管插管所带来的肺部感染等并发症，保证术前康复锻炼，使患者有足够长的时间等待供肺；②移植术中，在阻断一侧肺动脉或行单肺通气时不易维持通气和氧合，或肺动脉压力急剧升高致严重血流动力学障碍，此时可采用ECMO可保证手术顺利进行；③移植术后，因严重再灌注肺水肿、急性排斥、感染或手术并发症致严重呼吸衰竭，也可采用ECMO进行呼吸支持。

3.支气管哮喘

哮喘患者的ECMO成功率高达79.3%。对于平台压﹥35cmH₂O同时伴有严重呼吸性酸中毒（pH﹤7.1），或血流动力学难以维持者，若无ECMO禁忌，可积极行VV ECMO或AV-ECMO。

4.肺栓塞

对于伴有严重血流动力学障碍而又不宜常规溶栓者，或者需要手术迅速解除梗阻者，行VA ECMO以迅速降低右心负荷，稳定血流动力学，并改善氧合。

5.大气道阻塞

由于新生物或异物所致大气道阻塞往往需要气管切开或气管镜介入治疗，以ECMO支持可以保证上述操作安全进行，大部分报道均取得较好的疗效。

6.慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）

病例对照研究表明，AV-ECMO可使大部分需要有创通气的重症COPD避免插管，并维持较好的通气与氧合。

四、ECMO呼吸支持的管理特点

（一）ECMO呼吸支持方式

1.VV ECMO

它是目前用于成人呼吸衰竭支持治疗的主要途径，心功能良好是其应用的前提条件，V-V ECMO对血流动力学无明显影响。

2.VA ECMO

同时存在呼吸、循环衰竭时，可选择VA ECMO进行生命支持。

3.AV-ECMO

主要适用于心功能较好（CO﹥6L/min，MAP﹥70mmHg）而由于各种原因所致血氧合功能差（FiO₂=1.0，PaO₂≤50mmHg）或CO₂排除功能障的成人呼吸衰竭患者。

（二）ECMO能提供充足的氧供

VV ECMO，SaO₂维持在85%以上即可。当呼吸机参数下调后，体外血流逐渐降低，根据SvO₂和SaO₂调整，直至SaO₂在90%左右，FiO₂低于0.5，利用呋塞米或输血使血细胞比容（hematocrit，HCT）达到45%。如果患者肺功能严重受损，本身代谢率高，提高VV ECMO流量并不能保证充足氧供，可通过镇静或适当降温降低氧耗。通过调整流量和气体浓度将PaCO₂维持在40mmHg。

（三）“再循环”问题

VV ECMO过程中再循环问题始终存在，特别在当前使用的双插管技术下尤为明显。通常颈内静脉回血端置入深度为14～15cm，而股静脉引血端置入深度为40～45cm，插管结束可以通过X线了解插管位置，股静脉引血端应在下腔静脉（inferior vena cave，IVC）接近右心房开口处，大约在横膈水平、T₁₀椎体左右，颈内静脉开口端应在上腔静脉接近右心房开口处，大约以T₄椎体下缘作为标记。任何一种VV入路都会产生再循环现象，并且随着流量增加，再循环量也增加。

（四）ECMO中机械通气管理

通过ECMO呼吸支持可使肺脏得到休息，避免机械通气损伤/气压伤；减少氧中毒的危险，但围ECMO期仍需机械通气辅助。在ECMO不同阶段，患者机械通气的程度不同。ECMO建立前为高机械通气状态，机械通气最初可设FiO₂为1.0，气道峰压30，PEEP 10，呼吸频率20～30bpm。一旦ECMO开始，机械通气设置应降低。VV ECMO和VA ECMO中，小气道和肺泡趋于闭合气道压力降低，患者几乎完全依赖ECMO进行氧合和CO₂排除，机械通气可降低为FiO₂﹤0.5，气道峰压20～30cmH₂O，PEEP 10～15，呼吸频率5～10bpm，通气量3～6ml/kg。

（五）ECMO呼吸支持使肺脏功能恢复

①避免高机械通气损伤肺脏；②恢复肺泡功能；③维持气道平均压为10～20cmH₂O，FiO₂﹤0.5。目的为避免肺膨胀不全和肺部严重感染，如果出现肺膨胀不全可将PEEP升至12～15，若高于15应考虑采用高频率的振荡通气。通常在24小时后肺膨胀改善可降低PEEP，而PIP则不需调整，当升高PEEP不能改善肺膨胀时，可采取肺复张措施或俯卧位通气，避免肺泡闭陷。