静脉-动脉体外膜肺氧合（VA ECMO）管理中左心室减压策略的现状和未来发展趋势

【摘要】静脉-动脉体外膜肺氧合（Veno-arterial extracorporeal membrane oxygenation VA-ECMO）是挽救急性心功能衰竭的一大利器，但是，目前VA-ECMO绝大多数情况下都是经股动脉插管进行灌注，体外血流与心脏射血方向相反，这样会增加左心室后负荷，导致左心室扩大胀满，不利于心功能恢复。本文回顾国内外左心减压的发展历程，总结目前国内外的左心减压技术现状，分析各种左心减压技术的优势和存在的问题，提出自己的见解，分析静脉-动脉膜肺氧合管理中左心膨胀的预防和解决办法，探索可能的更好的方法，提高心衰患者的救治成功率。

【关键词】静脉-动脉体外膜肺氧合;左心减压;左心膨胀

Current status and future trends of left ventricular decompression strategies in veno-arterial extracorporeal membrane oxygenation ZHAO Hui. In Vitro Life Support Center, The First Affiliated Hospital of Zhengzhou University，Zhengzhou 450003， China

【Abstract】Veno-arterial extracorporeal membrane oxygenation is a great weapon to save acute heart failure. At present, in most cases, VA-ECMO is perfused through femoral artery intubation, and the external blood flow is opposite to the direction of cardiac ejection, which will increase the left ventricular afterload and lead to left ventricular expansion, which is not conducive to the recovery of cardiac function.This paper reviews the development course of Left ventriculardecompression at home and abroad, summarizes the present situation of left ventricular decompression technology at home and abroad, analysis of left ventricular decompression technology advantages and existing problems, and put forward their own opinions, To analyze the prevention and solution of left ventricular distension in venoarterial extracorporeal membrane oxygenation, may explore better method, improve the success rate of treatment in patients with heart failure.

【Key words】 Venoarterial extracorporeal membrane oxygenation( VA-ECMO) ; Left ventricular decompression; Left ventricular expansion

前言

各种原因引起的急性心功能衰竭已经成为严重危害人们生命健康安全的急危重症之一，静脉-动脉体外膜肺氧合（Veno-arterial extracorporeal membrane oxygenation VA-ECMO）是挽救急性心功能衰竭的一大利器，它能够把血从右心房引出，通过体外膜肺氧合系统把血泵入身体的动脉系统，从而减轻心脏的前负荷，让心脏得到休息的同时保证全身的血液循环。但是，目前VA-ECMO绝大多数情况下都是经股动脉插管进行灌注，体外血流与心脏射血方向相反，这样会增加左心室后负荷，导致左心扩大胀满，不利于心功能恢复。当患者左心功能严重衰竭时，还会导致主动脉瓣打开受限，增加左心室内血栓形成风险。此外，虽然VA-ECMO可显著降低右心室前负荷，但由于左心室负荷过重，导致右心室后负荷增加，从而出现肺血管损伤、急性呼吸窘迫综合征，严重的甚至肺水肿。且左心室舒张末期压和肺静脉压升高可增加心肌壁应力和心肌耗氧，损害心肌细胞，甚至发生心肌缺血和心律失常。因而，使得VA-ECMO辅助让左心室休息的目的难以达到，心功能难以恢复，并且左心室扩张的严重程度与心肌恢复的可能性呈负相关^[1]。研究证实^[2.3]经VA-ECMO治疗的心源性休克患者的左心室减压与较低的死亡率相关。所以左心减压是VA-ECMO管理中的重点，联合应用减少左心室前后负荷的措施，做好左心减压可避免相关并发症的发生。然而，VA-ECMO期间左心室减压的时机、效果和最佳方式仍无定论，左心减压问题依然是个没能得到完美解决的问题，未来会不会有更好的解决办法，又会有那些可能的方向呢？

发展历史

20世纪70年代体外膜肺氧合开始应用于心肺功能衰竭患者，随着体外膜肺氧合技术的发展和广泛应用，VA-ECMO管理中左心室压力负荷的变化被大家所认识，到20世纪90年代左心减压得到重视和研究，球囊房间隔造口被广泛应用于临床，并取得了比较满意的效果^[4,5,6]。

进入21世纪，左心减压的相关研究取得了一定的成就，也有许多新的方法得到应用。外科手术放置左房或左室引流管效果确切，在一段时间内得到大家认可，但创伤大，感染风险增加，在一定程度上又限制了它的应用。经皮左心引流管的放置、经皮房间隔支架和经皮微型轴流泵的放置，因其微创性和效果可靠被广泛研究和应用于临床，也取得了比较好的效果^[7,8]。

最近的10年，左心减压得到广泛的研究和发展成熟。VA-ECMO管理中左室减压的必要性、时机、各种左心减压方式都得到广泛的研究和临床应用^[9,10]，各种方式的优缺点和适用情况也日益明朗。外科手术放置左心引流管对于心脏术后在手术室运行VA-ECMO的患者是方便和合适的，而房间隔造口、房间隔支架、经皮左心引流管放置、经皮微型轴流泵放置、主动脉球囊反搏等微创方式对非心脏手术患者则更为合适。

现状分析

目前左心减压的方式和途径多样化，其实也说明一个问题，还没有一种方式是被证实是完美和适用于所有情况的，每一种方式和途径都有其特点和适用的情况。左心减压方式的方便性和可行性仍是应用广泛性的主要影响因素，另外效果和价格也是重要影响因素。欧美发达国家起步较早，物资也相对丰富，可选择的方式更多。而国内大多数中心情况都不相同，每个中心都只能选择相对比较容易实现的方式。

一．容量管理和合理地强心药物的应用，可以避免一部分VA-ECMO患者有创左心减压装置的植入。

VAECMO辅助心脏向来都不是以全流量辅助为最佳，而是让心脏和ECMO共同工作，保持心脏一定的功能，让心脏在比较合理或者说是比较轻松的前后负荷下跳动射血，这对于心脏来说是一种最好的休息，而不是静止不动。心脏静止不动一方面心脏容易膨胀，损伤心肌纤维，另一方面容易形成血栓。长时间的静止，心功能可能会永久性的丧失。因而当各种原因造成心脏停止或者颤动而完全丧失射血功能时，仅仅VA-ECMO辅助是不能解决问题的，这时可以通过合理地容量管理和强心药应用尽快让心脏恢复部分射血功能。在合理地容量管理、合适的强心药物和合适的VA-ECMO流量之间找到一个能够满足机体灌注的平衡点，维持能够接受的左心前后负荷，是理想的目标^[11]。但心功能极低的患者可能无法建立这种平衡，就会出现左心膨胀，主动脉瓣无法打开的情况，这时左心减压则是必须的选择。

二．放置左房或左心室引流管进行左心减压

左房或左心室引流管，可以放置足够大管径的引流管，与VA-ECMO的静脉引流管通过一个Y型接头相连接，左心引流比较充分，效果确切。外科手术入路可以是正中开胸、胸骨旁小切口、剑突下小切口、经膈肌等，左心管可以通过右上肺静脉或左心耳放置到左心房，也可以经左心室尖放置到左心室。但外科手术方式创伤大、出血风险大、感染风险大，并发症多限制了其临床应用。有临床研究提出经皮途径也可通过经主动脉导管（transaortic catheter venting，TACV）进入左心室^[12]。TACV引流可在超声引导下经皮穿刺，无需手术操作，避免了出血风险和手术并发症。此外，这项技术可以在重症监护病房的床边使用，不需要移动危重患者。由于左心室扩张可以在几分钟内进展为左心室停搏，故如果在手术室或导管室操作，一旦发生左心室停搏则可能无法及时干预。TACV放置微创、安全、快速，及时应用TACV有助于提高危重患者的临床疗效，也较外科手术和经房间隔入路花费少，是一种有前景的左心减压方法。

三．经皮房间隔造口

经皮房间隔造口进行左心减压是应用较早，效果也比较确切的方法。VA-ECMO管理中出现左心膨胀时，通过超声检查可以发现房间隔向右偏移，左心室压力高于右心室压力，因此通过制造房间隔缺损给左心室减压的方案是可行的^[13,14]。然而，想要制造一个适当大小的缺损有一定的技术难度，过量的左心引流可能导致左心室不射血、左心室腔和主动脉根部血栓形成。为解决左向右分流量不受控制的问题，最近有研究通过植入心房流量调节器(atrial flow regulator，AFR)装置来控制左心室减压程度。AFR是一种可自我扩展的双盘钢丝网装置，它可以很好的控制长期的从左到右分流，手术并发症发生率很低。它可以作为充血性左心衰竭的治疗策略之一^[15]，也可以应用于VA- ECMO下的左心减压^[16]。但心房流量调节装置是否比房间隔造口取得更优越的结果，目前还没有大样本的研究报告。这样不但可以经导管更换装置而且可以在不再需要造口的时候使用一个闭锁装置将缺口复位。心房流量调节装置安全可靠，可回收可更换可以调节左向右分流量，更有利于心功能的锻炼和恢复。VA-ECMO辅助的不同阶段，随着心脏功能的变化需要不同的分流量，左心减压的精细调节应该是未来左心减压发展的方向和重点。另外最近有一种介入植入的跨房间隔的双房插管进行左心减压也取得了很好地效果^[17,18]，它能同时引流左房和右房的血液，也有类似房间隔造口的作用，平衡左右房的压力负荷。

四．主动脉内球囊反搏(IABP)

主动脉内球囊反搏于1968年首次应用于临床，是最早的心脏辅助装置，它是经皮通过在降主动脉放置一个可以充放气的球囊，在心脏舒张期充气，在心脏收缩期放气，从而降低心脏收缩期的后负荷，并且提高舒张期主动脉根部的压力，增加冠脉的灌注血流量。特别适用于冠心病急性心肌梗死或者冠心病搭桥术后心功能衰竭的患者。在过去的50年里，IABP一直是改善心源性休克血液动力学应用最广泛的设备。尽管它很受欢迎，而且具有有益的影响，但支持其使用的证据仅限于注册数据和回顾性研究。IABP- SHOCK II 是首次随机多中心试验，以检查IABP 是否降低了 AMI-CS 的死亡率。600名患者随机接受IABP或医疗救治，30天、1年和6年没有发现死亡率差异^[19,20,21]。自这一具有里程碑意义的试验以来，IABP 的使用量一直在减少。最新的欧洲心脏病学会指南不再建议将 IABP 常规放置在 AMI-CS（III 类）（3类）的管理中。然而，它在CS和高风险PCI中的作用仍然不清楚，这一研究并不能否定IABP在各种措施救治中的作用^[22,23]。那么在VA-ECMO患者中联合应用IABP能否满意的解决左心室膨胀、肺水肿等问题呢？大家并没有得出一致的结论^[24,25]。从机制上讲，ECMO与主动脉内球囊反搏联合使用可以增强患者自身冠状动脉的血流量，降低左室收缩期的后负荷，进而使左心室搏动性和每搏输出量增加5%～10%，降低中心静脉压、肺毛细血管楔压、左心室内径、以及肺水肿的发生。但IABP对于VA-ECMO辅助下左心室减压仍是间接的，对于左心室完全无收缩的情况，并不能有效的实现很好地减压作用。对于急性心肌梗死心源性休克心脏还有部分功能的患者可能是好的适应症，与VA-ECMO联合应用能取得良好的效果^[26]。另外由于VA-ECMO联合IABP可以维持更好的波动性的周围血压，对患者神经系统的保护和恢复具有更大的益处^[27]。

五．IMPELLA

Impella 提供血液动力学支持，类似于心室辅助设备（VAD），但具有微创和小型化的优点。目前有四个版本的 Impella： Impella 2.5 （12 Fr 泵电机，最大流量 2.5 L/min）、Impella CP（14 Fr 泵电机、最大流量 4.3 L/min）、Impella 5.0（21 Fr 泵电机、最大流量 5.0 L/min）和Impella 5.5（19 Fr 泵电机，最大流量 6.2 L/min）。电机泵大小决定最大可实现的流量,但它也受心脏前后负荷的影响。外部控制台连接到导管上，允许调整泵速以实现所需的血流量。随着泵速的提高，更多的血液被积极抽入主动脉，以提供血液动力学支持。因此，它是直接的左室减压装置，可降低左室舒张末压、左心室壁应力和心肌缺氧。Impella 提供的血液流动可改善心指数、平均动脉压力、冠状动脉血流和器官灌注。目前，它是唯一提供前向血流卸载左心室前后负荷的心室辅助设备。Impella 2.5 CP和Impella 5.0 CP已与V-A ECMO联合使用，并显示可明显降低成人的左心室容量、左心室压力、肺毛细血管楔压、和肺水肿,提高VA-ECMO辅助效果，降低死亡率^[28.29]。因此，Impella装置应被视为VA-ECMO期间强大的左心室减压装置，这也得到了模拟实验的支持。研究^[30,31]表明Impella可最大限度地降低10 mmHg的PCWP和20%的左心室容积，全因死亡率明显降低。但目前并没有研究证实impella左心减压比其它方式左心减压取得更好的临床结果^[32.33]。又由于Impella装置引入我国时间短，临床经验较少，且价格昂贵，这些因素都限制了Impella作为VA-ECMO左心减压的临床应用。

六．介入式植入的心室辅助装置还有TandemHeart，是左心室完全减负荷装置，是真正意义上的心室辅助装置，可提供非搏动性血流3.5～5.0L/min。TandemHeart装置安装操作相对复杂，耗时较长，对医生要求较高，需有一定临床经验；目前主要在欧美国家部分心脏中心使用，国内尚未引进；价格昂贵，使得受众范围较小。

七．植入性的心室辅助装置如HeartMate系列心室辅助装置，由于需要手术植入，创伤大、出血、感染等相关并发症多，一般不作为VA-ECMO左心减压的常规方法。

预测方向

左心减压的精细化管理应该是未来左心减压的研究方向。要做好VA-ECMO管理中左心压力的管理，首要的任务是左心过负荷的诊断以及压力负荷程度的评估，这样才能做到左心减压介入时机的精确把握和左心减压程度的精确调控。发现和总结能够准确反映左室负荷状态的临床和实验室指标，如：临床病史、影像学发现、血流动力学监测和实验室标记物等等，对指导左心减压治疗具有重要价值。ECPR患者运行VA-ECMO后心脏不能恢复跳动，应该第一时间进行左心减压？影像学发现明显的肺水肿、超声显示左心室明显变大、左室内云雾状血流、主动脉瓣未开放等等，能够对这些指标进行量化评分，给出可行性的指南，来指导临床左心减压介入时机和左心减压程度的精细管理，或者哪些病人应该预防性应用左心减压。有研究证实VA-ECMO启动时预防性经皮经间隔左房引流似乎与较低的早期死亡率和心脏替代治疗成功架桥的可能性有关^[34]，这应该成为下一步重点研究的方向。

左心减压方式的选择，经皮微创方式简单易行，效果可靠，应该是以后发展的主要方向。能够随时调节左心减压程度，做到左心减压精确把控的方式，如心房流量调节装置、IMPELLA是否能成为左心减压的主流方式。

那么换一种思路，能否通过对VA-ECMO的改进，而避免左心膨胀，从而从根本上解决问题呢？比如：能否通过改变插管方式、位置，把VA-ECMO灌注血流的方向改变成顺向灌注，或者设计生产一种特殊的插管，通过腋动脉插入主动脉弓部，使血流方向与心脏射血方向一致。从而避免VA-ECMO的血流与心脏射出的血流的对冲。腋动脉插管与股动脉插管对左心后负荷的影响有区别吗？如果通过这些研究能从根本上解决VA-ECMO对心脏后负荷的影响，将会明显改善VA-ECMO的辅助效果和成功率。

结束语

随着ECMO技术和左心减压技术的进步，VA-ECMO的辅助效果和成功率已经大幅度提高，期待通过不断地研究和改进，能使VA-ECMO在心脏重症患者的救治中发挥更大的作用，取得更好的效果。

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