ECMO技術(shù)臨床應(yīng)用

ECMO技術(shù)臨床應(yīng)用

2021/3/29星期一1ECMO

(ExtracorporealMembraneOxygenator)

體外膜肺氧合(ExtracorporealMembraneOxygenation)簡稱ECMO，就是將靜脈血引流至體外，經(jīng)過滾輪泵或離心泵（人工心臟）推動和氧合器（人工肺臟）的氧合，再回到病人血管，取代病人心臟及肺臟之功能的裝置。2021/3/29星期一2ECMO與CPB1.CPB需在全麻下開胸完成，ECMO插管可在局麻下完成；2.CPB只能應(yīng)用幾小時不等，ECMO可行3－57天心肺功能支持；3.CPB替代心、肺功能而保證手術(shù)進(jìn)行，ECMO為心肺功能恢復(fù)爭取時間。ECMO使心臟和肺得到充分休息，全身氧供、CO2排出和血流動力學(xué)均處穩(wěn)定狀態(tài)。MOPump2021/3/29星期一3CPBvsECMOCPBECMOsiteORICUVenousreservoirYesNoHaparin(ACT)>600120~180AutotransfusionYesNoHypothermiaYesNoHemolysisYesNoHemodilutionYesNo2021/3/29星期一4體外心肺支持技術(shù)常用名詞ECLSExtraCorporealLifeSupportECMOExtraCorporealMenbraneOxygenationECCORorECCO2RExtraCorporealCO2removalPECCO2RPortableextraCorporealCO2removalECLAExtracorporeallungassistECLHAExtracorporeallungandheartassist CPSCardiopulmonarysupportPCPSPortablecardiopulmonarysystemPCPSPercutaneouscardiopulmonarysupportCPBCardiopulmonaryBypassEPBGE ExtrapulmonarybloodgasexchangeAREC AssistancrespiratoryextracorporealIVOXIntravascularoxygenation

2021/3/29星期一5ECMO體外氣體交換。ECMO按使用目的不同分為兩類。通常稱ECMO是以氧合為主要目的，CO2排出為其繼發(fā)作用；若以CO2排出為首要目的，則稱為體外膜肺CO2

排出(ECCO2R)；若伴以低頻正壓通氣則稱為LFPPV-ECCO2R。支持肺臟功能和/或心臟功能,與心臟手術(shù)中的體外循環(huán)技術(shù)相似，但使用時間較長（57天），能以較為恒定流速將血液泵出。隨著病人情況的改善，逐漸降低流速，使心肺承擔(dān)更多工作。2021/3/29星期一62021/3/29星期一72021/3/29星期一82021/3/29星期一92021/3/29星期一102021/3/29星期一11歷史和背景1953年Gibbon用氧合灌注技術(shù)首次成功支持開心手術(shù)。1969年開始使用膜式氧合器。1976年Gilleh等發(fā)現(xiàn)ECMO治療重癥急性呼吸衰竭的病死率高達(dá)85％，歐美各國也發(fā)現(xiàn)ECMO治療重癥呼衰病死率在90％，其原因有三點：①患者肺大多為不可逆器質(zhì)性改變；②ECMO治療期間仍進(jìn)行呼吸機(jī)支持，F(xiàn)iO2為60%致肺纖維化；③ARDS為病毒和細(xì)菌感染所致，而ECMO對損傷、栓塞所致ARDS療效較好。1979年Gattinoni等把體外清除CO2和低頻正壓通氣結(jié)合起來，使ARDS療效從10％提高到50％。重新燃起了用ECMO治療ARDS的希望。以后這項技術(shù)逐步完善并應(yīng)用至今2021/3/29星期一122021/3/29星期一13ECMO的發(fā)展經(jīng)皮插管方法可在短時間內(nèi)建立ECMO，避免開胸和損傷大血管。治療新生兒呼吸衰竭采用經(jīng)臍血管建立ECMO，增加靜脈回流。1988年Bindslev等用肝素涂抹型膜肺，減少肝素全身用量和出血。Cottrell等應(yīng)用抑肽酶在ECMO治療中保護(hù)血小板。1993年Zwushenberrger等調(diào)查5000例ECMO治療呼衰患兒，生存率為82%，而常規(guī)治療死亡率為80%。1994年ECMO國際會議認(rèn)為ECMO對兒童特別是新生兒有很好療效，對成人效果不理想，對呼吸衰竭效果較佳，對感染和心衰效果較差。1996年全世界有100個醫(yī)療中心對新生兒呼衰用ECMO常規(guī)治療。27個用ECMO常規(guī)治療成人ARDS，約有10萬患者用ECMO，生存率為80％。有的存活率可達(dá)為90％，而成人的生存率穩(wěn)定在50％，2021/3/29星期一14ECMO的原理

ECMO總體設(shè)想是利用體外循環(huán)代替自然循環(huán)，由離心泵提供血流動力，通過氧合器對靜脈血進(jìn)行氧合，成為含氧高的動脈血，注回人體完成輸氧功能。長時間進(jìn)行體外氧合與CO2移除，支持心肺功能，減少心、肺負(fù)荷，為心臟和肺臟疾病的恢復(fù)提供時間。2021/3/29星期一15ECMO心肺功能支持的優(yōu)越性①有效地改善低氧血癥。能將靜脈血氧合為動脈血，每分鐘流量可達(dá)1-7L。②較長時間支持性灌注為心肺功能恢復(fù)贏得時間。治療過程血液損傷輕。③避免長時間高濃度氧吸入所致氧中毒。④避免機(jī)械通氣所致肺損傷。治療期間進(jìn)行機(jī)械通氣只為避免肺泡萎縮，不需很高的壓力；⑤有效循環(huán)支持。治療期間機(jī)器可代替心臟射血而輔助心臟功能。在沒有或較少正性肌力藥作用條件下，降低心臟前、后負(fù)荷，心肌可獲得充分休息，能量儲備增加。⑥ECMO治療中可用人工腎對機(jī)體內(nèi)環(huán)境進(jìn)行可控性調(diào)節(jié)。2021/3/29星期一16AretheredifferenttypesofECMO?veno-arterialorVAECMO.veno-venousorVVECMO2021/3/29星期一17靜脈－動脈轉(zhuǎn)流最常用方法是通過頸內(nèi)靜脈插管，經(jīng)右房將血液引流至氧合器，氧合血通過頸動脈插管至主動脈弓輸入體內(nèi)。此法可將80%回心血量引至氧合器，降低肺動脈壓和心臟前負(fù)荷?？商娲ソ叩男姆喂δ?。當(dāng)流量達(dá)到120ml/kg·min時，心臟可處于休息狀態(tài)。此法可降低肺動脈壓力，人工呼吸依賴性成分少，適用于嚴(yán)重呼吸衰竭。缺點經(jīng)股動脈低部位灌注，可使上半身的冠狀動脈和腦組織得不到充分灌注。肺血流驟然減少致肺淤血，增加肺部炎癥和血栓形成危險性。此法非搏動成分多，對維持穩(wěn)定血流動力學(xué)有一定困難。插管拔管操作復(fù)雜，結(jié)扎一側(cè)頸部血管，對腦發(fā)育有潛在危險。2021/3/29星期一182021/3/29星期一19V-Amode2021/3/29星期一20靜脈－靜脈(V-Vmode)轉(zhuǎn)流

常用方法是從股靜脈插管，將插管延伸至下腔靜脈近心端，引出的血液經(jīng)氧合后經(jīng)頸內(nèi)靜脈插管輸送氧合血至右房，再經(jīng)三尖瓣口送至右室。三尖瓣能有效分隔右室內(nèi)氧合血和右房內(nèi)非氧合血，80%血液可氧合，由右室收縮注入肺動脈。優(yōu)點是保證肺血液灌注，同時心臟搏動射血亦存在，適用于無心功能不全呼衰患者，不需動脈結(jié)扎，操作簡單。缺點是不降低右心臟前負(fù)荷，無心功能輔助作用，新生兒重癥呼吸衰竭時不宜使用，對PPHN無明顯治療作用，易發(fā)生心律失常。2021/3/29星期一21

2021/3/29星期一22V-Vmode2021/3/29星期一23ECMO使用目的保證機(jī)體有足夠氧供.ECMO不能治愈心臟或肺臟疾病，但可使心肺休息和恢復(fù)。ECMO治療期間降低呼吸機(jī)參數(shù)設(shè)置，使肺臟休息以維護(hù)殘余肺功能，減少呼吸機(jī)相關(guān)肺損傷。ECMO治療期間減少或停止使用支持心臟藥物，暫時性輔助心臟功能。臨床用來爭取時間而非治愈疾病。2021/3/29星期一24WhyECMO?SeverepulmonaryhypertensionPneumoniaRespirationfailurefromtraumaorsevereinfectionsHeartfailure2021/3/29星期一25

ECMO臨床效果主要取決于病人心臟和肺功能能否恢復(fù)。ECMO的臨床應(yīng)用2021/3/29星期一26ECMO應(yīng)用范圍一、心源性循環(huán)衰竭

（一）心臟手術(shù)重建后，造成右心室衰竭合并可逆性肺高壓危像。

（二）Bridge：為準(zhǔn)備心臟手術(shù)或心室輔助裝置或心臟移植，而暫時替代心臟功能。

（三）心臟手術(shù)后暫時左心室功能喪失（stunnedheart），常見于prolongbypass。（四）可逆性的心肌病變，如心肌炎、冠狀動脈暫時性痙攣。

（五）先天性心臟病手術(shù)重建後，心輸出量不足造成單側(cè)或雙側(cè)心衰竭。

（六）肺栓塞或肺梗塞（pulmonaryembolismorinfarction）。2021/3/29星期一27各種心功能輔助方法的特點IABPVASECMO時間較長長較長用途左心輔助左右心輔助心肺輔助管理簡單復(fù)雜復(fù)雜花費少多較多并發(fā)癥少較多多2021/3/29星期一28二、呼吸衰竭（一）ARDS（急性呼吸窘迫綜合征）

1.Qs/Qt﹪（intrapulmonaryRtoLshunt)>302.Peakairwaypressure>45cmH2O

3.TSLCs<30ml/cmH2O（TotalStaticLungCompliance）

4.ARDSTypicalX-rayand/orCTscan

5.FiO2：1.0,PaO2<50mmHg,PEEP>5cmH2O6.lunglavageinpulmonaryalveolarproteinosis7.ARDSpatientswhodonotrespondtoconventionalmechanicalventilatorstrategies.8.afterlungtransplantation2021/3/29星期一29成人ECMO實施標(biāo)準(zhǔn)

低氧性呼衰：

①傳統(tǒng)的機(jī)械通氣或PC－IRV（壓力控制反比通氣）已不能糾正缺氧及提高肺順應(yīng)性；②FiO2>0.6時，肺內(nèi)分流>30％；③肺靜態(tài)順應(yīng)性<0.5ml?cmH2O-1(或在Vd=10ml/kg時<30ml/cmH2O)；④胸片提示肺彌散障礙；⑤對PEEP沒有回應(yīng)（PEEP5-15cmH2O）。高碳酸血癥型呼衰：①無法糾正的高碳酸血癥，pH<7.0,PIP>45cmH2O；②Ve>200ml/kg/min時仍然PaCO2>45mmHg2021/3/29星期一301.吸入性胎糞肺炎癥候群（MAS:Meconiumaspirationsyndrome）2.呼吸窘迫癥候群（Hyalinemembranedisease）3.先天性膈疝（CDH；Congenitaldiaphragmhernia）4.新生兒頑固性肺高壓（PPHN；persistentpulmonaryhypertensionofneonate）并符合下列呼吸衰竭指標(biāo)（二）小兒及新生兒2021/3/29星期一31新生兒入選標(biāo)準(zhǔn)無嚴(yán)重的凝血或出血性疾病，無顱內(nèi)出血，機(jī)械通氣<10-14天，可逆性肺損傷，無危及生命之畸形。實施標(biāo)準(zhǔn)：①A-aDO2>80-83.2kPa持續(xù)4-12h；②氧合指數(shù)>25-40，持續(xù)0.5-6h；③PaO24.6-6.6kPa持續(xù)2-12h；④急性惡化狀態(tài)：PaO2<4-5.3kPa，pH<7.25持續(xù)2h，難治性低血壓。任有上述一項均可行ECMO。2021/3/29星期一32兒童入選標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械通氣時間，<2歲時應(yīng)<10d；2-8歲時<8d；>8歲時應(yīng)<6d；呼吸衰竭，無大出血或免疫抑制，及心臟停搏伴神經(jīng)損害，近期無顱腦血管意外，生命質(zhì)量評價較高。實施標(biāo)準(zhǔn)：①PEEP>8cmH2O，F(xiàn)iO2>0.8持續(xù)12h時，PaO2/FiO2<150或A-aDO2>60kPa；②PIP>40cmH2O時pH<7.28或發(fā)生空氣滲漏綜合征。2021/3/29星期一33ECMO在心肺腦復(fù)蘇中的應(yīng)用1983年P(guān)hillips等用經(jīng)皮穿刺法建立動、靜脈插管與人工心肺機(jī)聯(lián)接，對五例急性心臟聚停且用傳統(tǒng)方法不能復(fù)蘇的病人進(jìn)行搶救，所有病人心肺功能都恢復(fù)較好。經(jīng)皮穿刺可在5分鐘內(nèi)完成，可經(jīng)股動、靜脈迅速建立心肺旁路，不需專門外科醫(yī)師，為人體重要器官提供暫時血液供應(yīng)。ECMO使病人恢復(fù)有效供氧供血，調(diào)節(jié)機(jī)體血流量、溫度和血液成分，改善微循環(huán)灌注，增加淋巴回流，減輕組織水腫，促進(jìn)組織間液和血液液體交換，有利于細(xì)胞代謝，減輕組織代謝性酸中毒。2021/3/29星期一34ECMO成人禁忌癥絕對禁忌癥：①禁忌抗凝者，②沒有救治希望的終末期疾病，③潛在重度慢性肺部疾病，④高齡多器官功能衰竭綜合征，⑤對治療無反應(yīng)膿毒性休克，⑥無法控制代謝性酸中毒，⑧中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷，⑨重度免疫抑制。相對禁忌：靜脈-靜脈:①機(jī)械通氣>7d，②變性肌力藥物治療后心肌功能仍差(CI<3.5)，③重度肺動脈高壓（MPAP>45或>75%體循環(huán)壓），④心臟停搏，⑤年齡>60歲；靜脈-動脈:①機(jī)械通氣>7d，②不可逆或慢性心功能不全，③年齡>60歲。2021/3/29星期一35兒童禁忌癥Lethalchromosomalanomaly<34weeksgestationalage<2000gmsCoagulopathythatisongoing/uncorrectableMechanicalventilationfor>14daysSevereneurologicinsultorasphyxia2021/3/29星期一36ECMO并發(fā)癥1、出血ECMO采用全身肝素化，出血不可避免，嚴(yán)重出血將危及病人生命。2、腦損傷新生兒ECMO大多經(jīng)頸部插管建立體外循環(huán)，結(jié)束時需結(jié)扎頸部血管。一般認(rèn)為嬰幼兒對右側(cè)頸部血管結(jié)扎有很強(qiáng)的耐受，通過左側(cè)頸部血管進(jìn)行代償。3、血栓ECMO中凝血功能發(fā)生很大變化，表現(xiàn)在肝素應(yīng)用、血液和異物表面接觸血小板活性物質(zhì)釋放、凝血因子消耗。4、其它ECMO除對呼吸支持外還可改善循環(huán)功能。ECMO治療過程中常有高血壓、心臟頓抑、心律失常等并發(fā)癥。2021/3/29星期一37ECMO的使用開機(jī)

V-Vmode：

FiO2：1.0

gasflow：10L/min

V-Amode：

FiO2：1.0

gasflow：bloodflow=1：1血流量新生兒：150ml/㎏/min嬰兒：100ml/㎏/min兒童：75-10ml/㎏/min成人：50-75ml/㎏/min氧耗量嬰兒：5-8ml/㎏/min兒童：4-6ml/㎏/min成人：3-5ml/㎏/minDO2

：VO2=5：1O2delivery：O2consumption2021/3/29星期一38開始階段

開始階段應(yīng)盡量提高灌注流量以償還氧債，糾正酸堿失衡和電解質(zhì)紊亂。根據(jù)神志、末梢循環(huán)和內(nèi)臟灌注情況判斷ECMO有效性。病情穩(wěn)定后根據(jù)其心肺功能調(diào)節(jié)ECMO流量；心衰患者停用正性肌力藥物，流量需達(dá)正常心排量80%，同時進(jìn)行血流動力學(xué)監(jiān)測。PaO2應(yīng)達(dá)到70-90mmHg，SvO2應(yīng)達(dá)到75%左右。ECMO支持期間適當(dāng)抗凝。肝素初始劑量為100U/kg，然后以30U/(kg·h)速度持續(xù)輸入。用普通膜式氧合器和管路者，ACT應(yīng)保持在220～260秒；用肝素涂層者，ACT應(yīng)保持在180～200秒。血小板計數(shù)應(yīng)保持100×109/L左右。長時間轉(zhuǎn)流者均有血小板減少，應(yīng)及時補(bǔ)充。2021/3/29星期一39WhathappensonECMO?Turntheventilatorsettingsdownto"rest"settings.Turndownmanyoftheheartmedicines.Dailyroutine;chestx-rayeachmorning,weightandbath,bloodsamples(labs)andconstantmonitoringofvitalsigns.Letthepatientsrestasmuchaspossible2021/3/29星期一40VentilatorsettingsNeonatesandInfants:ReducegraduallytoFiO20.3(0.2-0.4)over1-2hoursifpossible.Airwaypressures20/5cmH2O.Rate:10/min.PEEP:4cmH2OPediatricsandadults:FiO20.4.-0.5.Peakairwaypressure20-30cmH2O,Rate:10-15/min.PEEP10cmH2O.2021/3/29星期一41Immediatelyafterstart-upChestX-rayLabs:CompleteBloodCount(CBC),ABGs,Na,K,Caandionized-Ca,totalprotein,albumin,glucose,ACT.1.

q4hrs: Hgb,Hct,platlets,Na,K,glucose.

2.q1hrandprn,q2hrswhenstable:ACT,ABGs.2021/3/29星期一42Daily

CBC,CRP,freeHgbinplasma, Na,K,Cl,Caandion.Ca,P,Mg,BUN,creatinine,totalprotein,albumen,glucose, bilirubin,SGOT,SGPT,LDH,amylase, coagulationstatusincludingATIII.

Urinelytesandchem.strip CXR Ultrasoundofhead(neonates) Microbiology:urine,sputum.Bloodcultures.2021/3/29星期一43MedicationsPainmedicationHeparinAntibioticsprophylaxis

Dopamine,Dobutamine….TPNorenteralnutritionwhenpossible

2021/3/29星期一44HeparinInitialdose100IUheparin/kgiv,maintainwith15-60IU/kg/hrusinginfusionpump.WerecommendACTbetween150and180seconds.If

ACT<150secondsgiveimmediately50IUheparin/kgbolusIV(15-25IUforneonatesandchildren).Thenadjustinfusionrate.2021/3/29星期一45呼吸功能不全

對呼吸功能不全的患者，在進(jìn)行ECMO同時實施“肺保護(hù)通氣策略”，避免肺損傷加重，促進(jìn)肺功能恢復(fù)。肺保護(hù)措施包括：

1.保持肺循環(huán)有適當(dāng)血流；2.機(jī)械通氣峰值壓≤24cmH2O；3.FiO2不高(0.21)，避免高濃度氧對肺的損害;4.加用適當(dāng)PEEP(12-15cmH2O)。在ECMO支持過程中盡量避免患者水負(fù)荷過重,可用利尿劑，也可在ECMO回路中加用超濾裝置以控制水分排出。2021/3/29星期一46ECMO撤離

患者心肺功能逐漸恢復(fù)后可逐漸降低ECMO流量，增加心肺負(fù)荷。當(dāng)ECMO流量降至心排量20%以下，即可準(zhǔn)備ECMO撤離。心衰患者撤離前應(yīng)予正性肌力藥物支持；呼衰患者撤離后需維持一段時間通氣支持。只要心肺功能損害可逆，絕大多數(shù)患者應(yīng)用ECMO2-3周即可順利撤離。ECMO對新生兒呼吸衰竭支持效果最為滿意。與呼衰相比，ECMO對心衰支持效果略差，心臟手術(shù)后ECMO支持效果很大程度上取決于手術(shù)對畸形和病變矯正是否完善及手術(shù)過程心肌缺血性損傷的嚴(yán)重程度。2021/3/29星期一47WEANINGFROMECMO

ItisrecommendedtochangethetubeandrinsetheairwaysbeforeweaningfromECMO.

TheECMOflowisthenreducedby60-70%during12-24hours.Reducethesweepgastotheoxygenator.ReduceFiO2till0.21.IncreasetheventilatorsupporttosatisfactoryPaO2.

2021/3/29星期一48TrialoffECMO

TheECMOsupportisstoppedforalimitedperiodoftimetoasessthepatientsabilitytooxygenateandremoveCO2.Arterialandvenoustubingisthenclamped,theECMO-systemiskeptreadyandrecirculatedtoavoidcoagulation