先天性心臟病手術后殘余解剖畸形患者體外膜肺氧合支持的效果分析

劉明璐 楊寅愉 張 蔚 姜 磊 沈 佳 郭 錚 于新迪 黃堅鵠 王 偉

體外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenation,ECMO)是一種有創的高級生命支持技術，用于支持傳統治療無效的嚴重心肺功能衰竭患者。其適應證包括低心輸出量(心排指數<2.0 L·min-1·m-2)、心臟手術后不能脫離心肺轉流(cardiopulmonary bypass,CPB)、心臟驟停后心肺復蘇效果不佳以及呼吸衰竭、肺動脈高壓、難治性心源性休克、難治性心律不齊、體外心肺復蘇和等待心臟移植等[1,2]。自二十世紀七十年代ECMO首次應用于小兒先天性心臟病(簡稱先心病)術后以來，隨著高難度系數、復雜心臟畸形手術的開展不斷增加，ECMO在小兒心臟手術圍術期的應用也隨之增加，及時有效的ECMO支持對降低先心病病死率和改善預后具有十分重要的意義。據體外生命支持組織(Extracorporeal Life Support Organization，ELSO)統計顯示，心臟手術后新生兒和兒童ECMO支持的存活率分別為52.6%和51.6%，這說明ECMO支持的小兒心臟外科手術患者病死率仍然較高。據文獻報道這部分患者的死亡原因可能與術后依然存在解剖畸形有關[3]。殘余解剖畸形是指明顯影響血液動力學的嚴重心臟解剖畸形[4]。本研究回顧性分析了2017年1月1日至 2020年6月30日上海兒童醫學中心收治的經ECMO支持的先心病術后患者臨床資料，總結殘余解剖畸形和非殘余解剖畸形患者的臨床結局，進一步探討殘余解剖畸形的后續處理方式對患者轉歸的影響。

材料與方法

一、研究對象及分組

選擇2017年1月1日至2020年6月30日在上海兒童醫學中心行心臟手術后使用ECMO的患者作為研究對象。納入標準：先心病進行體外開胸手術矯治的患者；排除標準：住院期間進行心臟移植的患者、先心病手術后先接受心室輔助再改為ECMO的患者、手術前接受ECMO的患者。最終本研究共納入132例心臟手術后需要ECMO支持的患者，根據是否存在殘余解剖畸形分為殘余組(n=26)和非殘余組(n=106)；根據殘余解剖畸形患者的病種情況分為簡單先心病(n=2)和復雜先心病(n=24)；根據殘余解剖畸形的種類分為瓣膜問題、殘余梗阻和殘余分流。殘余組26例根據是否進行手術干預分為干預組(n=6)和非干預組(n=20)。同一次住院期間進行多次ECMO的患者記為1例。

二、相關定義

殘余解剖畸形是指明顯影響血液動力學的嚴重心臟解剖畸形。對殘余解剖畸形采用的干預方式：手術再次干預(中央分流術、瓣膜整形術、動脈環縮術、心室流出道重建術等)、心導管干預(支架置入術、球囊擴張術)。本研究將動脈導管未閉、室間隔缺損(ventricular septal defect,VSD)、房間隔缺損(atrial septal defect,ASD)、肺動脈狹窄(pulmonary stenosis,PS; 重度除外) 歸為簡單先心病，其余病種歸為復雜先心病。根據殘余解剖畸形所在位置及其導致的問題，分為瓣膜問題、殘余梗阻和殘余分流。

三、 ECMO應用

1. 適應證：不能脫離CPB、心輸出量低、心臟驟停需要心肺復蘇、肺動脈高壓、難治性心源性休克、呼吸衰竭、難治性心律不齊、體外心肺復蘇和等待心臟移植[5,6]。對于ECMO支持的患者，通過超聲心動圖檢查心臟解剖矯治結果，必要時采用心導管手術診斷是否存在解剖問題。

2. ECMO管理：ECMO安裝和管理[1]簡述如下：采用Rotaflow或Sorin離心泵、中空纖維膜式氧合器(Medos HILITE 800LT、2400LT、Sorin Lilliput 2或Maquet 5050膜式氧合器)。所有患者采用經胸插管、靜脈-動脈模式建立循環支持。動脈灌注管置于升主動脈，靜脈引流管置于右心房，部分患者增加左心房插管以減輕左心負荷。

根據患者體重和病種維持流量在60～150 mL·kg-1·min-1，根據患者病情變化、血流動力學監測情況、乳酸水平、血氣分析結果等適時調整流量，維持平均動脈血壓(mean arterial pressure,MAP)在40～70 mmHg，持續監測MAP、中心靜脈壓、經皮血氧飽和度、血氣及尿量等。ECMO支持期間使用肝素抗凝維持激活凝血時間(activated clotting time,ACT)在160～180 s，活化部分凝血活酶時間(activated partial thromboplastin time,APTT)在50～70 s。維持血小板水平>50×109～80×109/L，紅細胞比容0.32～0.40，纖維蛋白原>1.5 g/L。

定期檢測肝腎等重要臟器的功能，待心功能有明顯恢復后考慮撤離ECMO，撤機前逐漸降低流量，當患者對輔助流量的要求低于20～50 mL·kg-1·min-1時嘗試停機，如血壓下降≥30%，則暫緩撤機，反之，則撤離ECMO。

四、 殘余解剖畸形的處理

發現殘余解剖畸形后即由外科醫師、監護醫師和體外循環醫師協商討論，決定下一步治療方案。在進行心導管檢查時發現的殘余解剖畸形，必要時可直接進行心導管干預；如果殘余解剖畸形需要進行手術干預，應結合患者情況盡早進行。

五、數據采集

收集患者的性別、年齡、體重等一般情況；收集體外循環時間、主動脈阻斷時間、機械通氣時間、 ECMO輔助時間、重癥監護室(intensive care unit,ICU)住院時間、總住院時間、ECMO脫機率、院內存活率、殘余解剖畸形的種類、所采取的手術干預方式、干預結果等臨床資料。

六、統計學分析

結 果

一、先心病手術后總體情況

本中心進行10 946臺CPB手術，術后需要ECMO支持的132例，占所有手術的1.21%，ECMO支持患者的存活率為47%，其中新生兒和兒童存活率分別為52.17%和46.78%。殘余解剖畸形26例，占ECMO治療例數的19.69%。接受ECMO支持的患者中，有50例(38%)因體外循環不能撤機進行ECMO支持，存活22例(44%)；51例(39%)因低心輸出量而接受ECMO，存活29例(56%)； 31例(23%)因心臟驟停需要心肺復蘇進行ECMO支持，存活12例(38%)。因不同適應證接受ECMO支持的患者存活率差異沒有統計學意義(χ2=1.980，P=0.372)。

26例殘余解剖畸形和106例非殘余解剖畸形患者的臨床資料見表1。殘余組中的ECMO輔助時間為(5.26±2.17)d，非殘余組為(3.96±2.77)d，差異有統計學意義(t=2.241，P=0.027)。殘余組存活5例，存活率19%;非殘余組存活58例，存活率54%，兩組存活率差異有統計學意義(χ2=10.539，P=0.001)。殘余組體外循環時間為(253.3±157.34)min，非殘余組為(193.9±152.06)min，差異無統計學意義(t=1.772，P=0.079)。殘余組總住院時間(24.42±17.58)d，非殘余組為(28.60±18.95)d，差異無統計學意義(t=-1.021，P=0.309)。

表1 ECMO支持先心病術后有無殘余解剖畸形患者臨床資料的比較Table 1 Comparison of clinical data of children with or without residual anatomic malformation after ECMO support for congenital heart disease分組例數手術年齡[歲,(x±s)]體重[kg,(x±s)]體外循環時間[min,(x±s)]主動脈阻斷時間[min,(x±s)]機械通氣時間[h,(x±s)]ICU住院時間[d,(x±s)]總住院時間[d,(x±s)]ECMO輔助時間[d,(x±s)]殘余組261.60±2.428.23±7.01253.3±157.34110.27±68.37266.73±165.913.88±9.1224.42±17.585.26±2.17非殘余組1061.98±3.549.1±10.60193.9±152.0684.18±68.25298.0±211.4717.40±12.6628.60±18.953.96±2.77t值 --0.629 -0.407 1.772 1.748 -0.703-1.331-1.0212.241P值- 0.530 0.6840.0790.083 0.483 0.185 0.3090.027分組例數性別[n(%)]男女腎衰竭人數[n(%)]ECMO輔助時間[n(%)]<3天人數≥3天人數脫機人數[n(%)]存活人數[n(%)]殘余組2615(57.7)11(42.3)12(46.0)4(15.0)22(85.0)14(54.0)5(19.0)非殘余組10662(58.5)44(41.5)46(43.0)42(39.0)64(61.0)70(66.0)58(54.0)t/χ2值 -0.023 0.204 5.4021.34110.539P值-0.9410.8390.0200.2470.001

二、先心病術后殘余解剖畸形類型

所有ECMO支持患者都進行超聲心動圖評估，行心導管檢查。共26例先心病術后存在殘余解剖畸形，其中瓣膜問題13例，殘余梗阻12例，殘余分流5例，部分患者存在多種殘余解剖畸形，包括二尖瓣反流合并主動脈瓣關閉不全，室間隔缺損合并主動脈狹窄，室間隔缺損合并右室流出道殘余梗阻，肺動脈狹窄合并下腔靜脈狹窄，見表2。

三、殘余解剖畸形患者的病種情況

26例先心病手術后殘余解剖畸形患者包括簡單先心病2例，VSD 1例，PS 1例；復雜先心病24例， VSD 合并ASD 1例，法洛四聯征(tetralogy of Fallot，TOF)1例,右室雙出口(double outlet right ventricle,DORV)5例，完全性心內膜墊缺損(complete endocardial cushion defect,CAVC)2例，主動脈縮窄(coarctation of aorta，CoA)3例，動脈閉鎖(pul-monary atresia，PA)2例，完全性肺靜脈異位引流(total anomalous pulmonary venous connection，TAPVC)1例，大動脈轉位(transposition of great arteries，TGA)5例，永存動脈干(persistent truncus arteriosus，PTA)1例，主動脈弓中斷(interrupted aortic arch，IAA)3例。簡單先心病存活1例，存活率50%；復雜先心病存活4例，存活率17%，簡單先心病和復雜先心病的存活率差異無統計學意義(χ2=1.057，P=0.354)，見表3。

表2 先天性心臟病術后殘余解剖畸形種類Table 2 Types of residual anatomic deformities with congenital heart disease殘余解剖畸形種類殘余解剖畸形細節例數(n=26)瓣膜問題(n=13)主動脈瓣關閉不全房室瓣反流二尖瓣反流肺動脈反流5242殘余梗阻(n=12)主動脈狹窄肺動脈狹窄/血栓冠狀動脈開口狹窄/畸形肺靜脈狹窄右室流出道殘余梗阻下腔靜脈狹窄422211殘余分流(n=5)室間隔缺損B-T(體肺分流)術后,肺循環過度41 注 部分患者存在多種殘余解剖畸形

表3 殘余解剖畸形患者的病種情況Table 3 Disease types in children with residual anatomical malformations 病種類型病種例數手術類型殘余解剖畸形細節復雜先心病(n=24)PTA1PTA姑息手術B-T術后肺循環過度DORV5DORV糾治術室間隔缺損合并主動脈狹窄、主動脈關閉不全、肺動脈反流、房室瓣反流、室間隔缺損、右室流出道殘余梗阻CoA3CoA糾治術主動脈狹窄TAPVC1TAPVC糾治術肺靜脈狹窄IAA2IAA糾治術主動脈狹窄TGA4TGA根治術主動脈瓣關閉不全(n=2)、冠脈畸形、肺動脈反流PA/VSD2PA/VSD根治術主動脈瓣關閉不全、肺動脈狹窄CAVC2AVSD修補術房室瓣反流、二尖瓣反流VSD/ASD1VSD根治術, ASD修補術二尖瓣反流IAA1IAA糾治術室間隔缺損TOF1TOF根治術下腔靜脈梗阻、肺動脈狹窄TGA1TGA分期手術肺動脈反流簡單先心病(n=2)PS1右室流出道疏通術肺動脈狹窄VSD1VSD根治術二尖瓣反流

四、先心病手術后殘余解剖畸形患者手術干預方式

26例先心病手術后殘余解剖畸形患者中有5例行外科手術干預，1例行心導管介入治療(表4)，干預后均攜帶ECMO回監護室。

五、 先心病手術后殘余解剖畸形患者干預組與非干預組臨床資料比較

表5顯示了手術干預組和非干預組手術后殘余解剖畸形患者的ECMO數據和預后信息。在6例手術干預患者中，4例成功脫機(67%)，3例存活，存活率50%，而20例非干預患者中有10例脫機(50%)，2例存活，存活率10%，干預組的存活率高于非干預組，差異有統計學意義(χ2=4.754，P=0.029)。干預組體外循環時間為(172.83±125.22)min，非干預組為(277.45±160.58)min，差異無統計學意義(t=-1.460，P=0.157)。干預組的ECMO時間為(4.97±1.33)d，非干預組為(5.35±2.38)d，差異無統計學意義(t=-0.375，P=0.711)。非干預組的死亡原因較多，主要是低心排出量綜合征(low cardiac output syndrome,LCOS)和呼吸系統并發癥，多器官功能衰竭(multiple organ dysfunction syndrome,MODS)和心律失常。干預組死亡原因均為LCOS。

表4 先天性心臟病手術后殘余解剖畸形患者的手術干預方法Table 4 Surgical interventions of residual anatomic malfor-mation in children with congenital heart disease 干預措施例數(n=6)B-T分流術(中央分流)1二尖瓣整形術1左肺動脈支架置入術+下腔靜脈狹窄球囊擴張術1肺動脈環縮術2右室流出道重建術(管道)1

表5 先天性心臟病手術后殘余解剖畸形患者中干預組與非干預組臨床資料比較(x±s)Table 5 Comparison of surgical intervention group and non-surgical intervention group in children with residual anatomical deformities(x±s)分組例數手術年齡(歲)體重(kg)體外循環時間(min)主動脈阻斷時間(min)機械通氣時間(h)ECMO時間(d)ICU住院時間(d)總住院時間(d)干預組60.94±0.586.30±1.36172.83±125.2270.50±31.22270.17±130.554.97±1.3315.66±7.0631.00±12.74非干預組201.80±2.738.82±7.91277.45±160.58122.20±72.43265.70±178.125.35±2.3813.35±9.7522.45±18.61t值 -1.317 1.355 1.460 1.683 -0.057 -0.3750.5371.047P值-0.2010.1890.1570.105 0.955 0.7110.5960.306分組例數存活患者ECMO時間(d)死亡患者ECMO時間(d)存活患者ICU住院時間(d)死亡患者ICU住院時間(d)存活患者總住院時間(d)死亡患者總住院時間(d)干預組65.14±1.864.81±0.9520.33±1.5211±7.5441.66±5.6820.33±5.68非干預組202.71±0.115.63±2.4025.00±2.8212.05±9.3937.00±7.0720.83±18.88t值 -1.750 -0.606-2.488-0.1840.827-0.045P值-0.178 0.551 0.089 0.8560.469 0.965

討 論

ECMO是支持嚴重心肺功能衰竭患者的最終手段，在小兒先心病手術后， 0.6%～2%的患者無法維持自身循環，需要ECMO支持[7,8]。據ELSO統計顯示，心臟手術后新生兒和兒童ECMO支持的存活率分別為52.6%和51.6%，與本組病例新生兒和兒童ECMO支持的存活率分別為52.17%和46.78%類似[8,9]。

本組132例患者中，26例有殘余解剖畸形，發生率為19.69%，這些患者的生存率僅19%，明顯低于無殘余解剖畸形的ECMO患者。同解剖矯治完全的病例相比，殘余解剖畸形會導致血流動力學異常，心臟負荷增加或心肌供血減少，從而引起低心輸出量和不能脫離CPB以及使用ECMO預后不佳的情況[4,10]。Agarwal等[4]研究表明心臟手術后接受ECMO的患者中有28%發生殘余解剖畸形，殘余解剖畸形患者的生存率為46%，且殘余解剖畸形較非殘余解剖畸形患者的ECMO支持時間明顯延長。Howard等[10]研究顯示心臟手術后接受ECMO的新生兒中有60%發現殘余解剖畸形，殘余解剖畸形新生兒的生存率為49%，進行手術干預的殘余解剖畸形新生兒生存率為53%。由此可見，即使在先心病矯治手術中采用了經食道超聲檢查手術矯治，但仍然有部分患者存在殘余解剖畸形，其原因可能包括： ①經食道超聲檢測的局限，使得部分畸形特別是心外畸形漏診； ②手術結束時，心臟本身的運動尚未完全恢復，可掩蓋部分畸形的表現； ③術后意外情況行心肺復蘇按壓時影響原先糾治的解剖結構； ④有些解剖畸形無法用手術方法糾正等。因此，對于先心病手術后使用ECMO的病例，即使在術中采用經食道超聲進行了解剖學檢查，依然要考慮存在殘余解剖畸形的可能性[11,12]。

本研究26例殘余解剖畸形中大部分病例可通過超聲心動圖發現，經胸超聲心動圖檢查是一項針對ECMO患者的易于執行的床旁影像學檢查[13]，但是超聲心動圖對評估ECMO殘余解剖畸形存在一定局限性，比如ECMO的使用會影響超聲檢查的清晰度，對心室流出道和心外血管的殘余解剖畸形探查不準確[13]。心導管檢查一直是先心病患者解剖和生理評估的金標準。然而心導管屬于有創操作，且對設備要求較高，患者必須在ECMO支持下實施轉運，這使得臨床上更傾向于采用非侵入性的替代方案。根據美國心臟協會的建議，對嚴重懷疑有殘余解剖畸形而非侵入性檢查無法診斷時應該使用心導管檢查[14]。本組有2例在ECMO支持下行心導管檢查以明確診斷，1例殘余梗阻病例直接進行了介入治療。

本組26例存在解剖畸形的患者中，共有30處解剖畸形，以各類瓣膜問題發生最多，達13例；其次是殘余梗阻，為12例；另有5例存在殘余分流。有6例進行了再次手術矯治，其中有3例存活出院，手術干預組存活率達50%，與術后無解剖畸形患者存活率54%基本相同。這說明在ECMO支持過程中及時發現殘余畸形，并積極進行干預，可以達到較理想的治療效果。而未進行再次矯治的患者雖然撤離ECMO的比例并不低，也達到50%，但整體出院率僅10%。這說明即使在ECMO支持下，這部分患者心功能有一定恢復，且能耐受脫離ECMO支持的狀態，但是由于解剖畸形的存在，撤離ECMO后心功能會逐漸惡化。 故ECMO支持不能改變先心病手術后存在殘余解剖畸形患者的長期預后。

本組26例存在解剖畸形的患者中，死亡原因主要包括LCOS、呼吸系統并發癥、心律失常和 MODS，以 LCOS 比例最高。LCOS是先心病手術后的主要并發癥，也是主要死亡原因。術后發生 LCOS 的原因主要包括復雜先心病比例高，術前心功能不全，手術影響心功能狀態，術中心肌缺血時間長或心肌保護不當，以及瓣膜問題、殘余梗阻、殘余分流等殘余解剖畸形。殘余解剖畸形患者中，呼吸系統并發癥、心律失常和 MODS在死亡原因中占比較高，主要原因包括術前肺動脈高壓，術后心功能受損和術后的全身炎癥反應。除此之外還有手術年齡，CPB時間長[15]，復雜先心病比例高等原因。根據患者不同的死亡原因，提前采取對應的措施可以降低病死率，對于本組死亡原因為LCOS的患者，可以通過積極糾治解剖畸形、加強圍手術期心功能保護，制定個體化手術方案來降低LCOS，提高患者生存率[16,17]。對于死亡原因為呼吸系統并發癥、心律失常和 MODS的患者，可以通過積極糾治解剖畸形、術前糾治肺高壓、加強心功能保護、加強對炎癥指標變化的監控、制定個性化手術方案來提高患者生存率。

本組病例中19.69%的患者發現殘余解剖畸形，殘余組的總病死率高達81%(21/26)，其中殘余解剖未進行干預的患者病死率為90%(18/20)，而殘余解剖進行手術干預的患者病死率為50%(3/6)；相比非殘余組病死率為46%，殘余畸形組總病死率更高。在殘余解剖畸形組中，進行手術干預的患者存活率較非干預組顯著提高，手術干預組的存活率高達50%。因此對于殘余解剖畸形應該積極予以矯治[4,18]。

在本研究手術干預的6例患者中，3例存活患者為雙心室生理，3例死亡患者均為單心室生理。既往研究表明，ECMO支持的單心室患者比雙心室患者存活率更低[19,20]，殘余病變伴或不伴有單心室生理的患者均應該進行積極的早期干預[4,18]。

本研究也存在一定局限性。第一，本研究受到單中心回顧性研究的固有局限。第二，較小的樣本量限制了對于有無殘余解剖畸形患者的結局差異的影響因素分析。第三，存在其他混雜因素影響。

綜上，在先心病手術進行ECMO支持后，應該及早評估是否有殘余解剖畸形，超聲心動圖是最方便的檢查方式，但對于高度懷疑存在殘余解剖畸形而非侵入性檢查無法診斷時應該使用心導管檢查。對于存在殘余解剖畸形者，早期評估和干預可以改善其臨床結局。