床旁超聲評估左心功能在靜脈-動脈體外膜肺氧合撤機前的應用價值

彭偉 陳琨 王生超

體外膜肺氧合（extracorporeal membrane oxygenation,ECMO）在過去20年間得到了廣泛應用，現已成為成人及兒童難治性心力衰竭及呼吸衰竭的重要治療手段，并作為心肺復蘇的有效措施在急救中逐步開展。靜脈-動脈體外膜肺氧合（veno-arterial ECMO,VA-ECMO）是近年來最為先進且使用較多的機械輔助裝置。在過去的幾年中，VA-ECMO在成人心力衰竭救治中的使用量大幅增加，僅在德國就增加了約30倍[1]。然而，VA-ECMO上機與撤機都會對左心功能產生極大的影響，能早期識別和監測患者的左心功能及左心室的擴張，做到及時減壓，成功撤機是改善患者預后的關鍵。目前對于VAECMO能否成功撤機并沒有最佳的評估標準，因此本研究探討床旁超聲評估左心功能在VA-ECMO撤機前的應用價值，現報道如下。

1 對象和方法

1.1 對象 選取2019年4月至2020年6月在金華市中心醫院接受VA-ECMO治療的患者30例，其中男21例，女9例。接受VA-ECMO治療標準：（1）根據體外生命支持組織（Extracorporeal Life Support Organization,ELSO）指南，重癥急性心力衰竭的患者在最優常規治療前提下預估死亡風險仍高達50%，考慮使用；（2）預估死亡風險達到80%，有體外循環輔助指征。最優常規治療包括：充分的容量復蘇后仍出現低心輸出量和低血壓為特征的灌注不足的表現；（3）充分的升壓、強心藥物應用以及主動脈內球囊反搏術（intra-aortic balloon pump,IABP）支持下仍有休克表現。適量的正性肌力藥物及IABP支持輔助下，心臟指數（cardiac index,CI）仍持續低于2 L/（min·m2）考慮使用VA-ECMO。（4）根據成人ECMO循環輔助專家共識，患者處于難以糾正的重癥急性心力衰竭狀態，且無VA-ECMO輔助禁忌證時建議盡早行 VA-ECMO 輔助。排除標準：（1）年齡＞75 歲；（2）行體外心肺復蘇術（external cardiopulmonary resuscitation,ECPR）；（3）患有未矯治的先天性心臟缺陷；（4）有中樞神經系統損害；（5）患有惡性腫瘤；（6）有不可逆的末期器官損害（肺臟、腎臟、肝臟等）；（7）患者術后出現難以控制的出血等。患者根據VA-ECMO撤機試驗是否成功，分為撤機試驗成功組（A組，22例）、撤機試驗失敗組（B組，8例），并在撤機試驗前，用床旁超聲儀（深圳邁瑞生物醫療電子股份有限公司，型號M9）檢測患者左心功能的相關參數。本研究經本院醫學倫理委員會批準[批件號：（研）2020-倫理審查-291]，患者家屬知情同意并簽署知情同意書。

1.2 方法

1.2.1 置管 患者由具有豐富經驗的重癥監護VAECMO團隊使用改良的Seldinger技術在床旁、急診室或介入室進行經皮插管。股動脈插管口徑為15～19 F，股靜脈插管口徑為19～28 F，下肢灌注導管的口徑為8 F。套管的選擇基于超聲檢查結果以及患者的身體尺寸和所需的流速。置管成功后將套管連接到VA-ECMO回路，即惠林SCP/SCPC或德國MAQUET Rotaflow。在其他情況下可以考慮入手術室行外科切開置管。在插管期間，按照5～10 U/（kg·h）的劑量持續泵入肝素，監測活化凝血時間，并根據活化凝血時間調整實際肝素劑量，按照臨床實際情況，維持活化凝血時間在140～180 s，如有出血，適當縮短活化凝血時間。

1.2.2 呼吸機設置及常規監測 為防止呼吸機相關性肺損傷，需合理設置呼吸機參數。由于VA-ECMO可以提供患者足夠的氣體交換和氧供，清醒的心源性休克患者可不使用呼吸機。但是對于心臟停搏等需要鎮靜的患者，仍需要呼吸機進行氣道保護。保護性通氣策略包括：潮氣量為6～8 ml/kg，呼吸頻率＜8次/min，呼氣末正壓通氣（positive end expiratory pressure,PEEP）10 mmHg以內，吸入氧濃度＜40%，平臺壓20～25 cmH2O。常規監測患者的心率、肱動脈收縮壓、肱動脈舒張壓、平均血壓、中心靜脈壓（central venous pressure,CVP）。

1.2.3 撤機試驗 漸降低ECMO輔助流量至1 L/min，氧合器吹入氣流量1 L/min，吸入氧濃度21%，維持15 min。如果在此期間平均動脈壓降至60 mmHg以下，應恢復全流量，中止試停機，試驗失敗。

1.2.4 心臟超聲評估 包括以下指標：（1）左心室心肌做功指數（Tei指數），于心尖四腔切面上把取樣容積放于二尖瓣口以及左心室流出道，測定一個心動周期中二尖瓣口血流A峰終止處至下一個心動周期二尖瓣口血流E峰開始處的時間間隔為a，主動脈瓣口血流開始到終止處的時間間隔為b，左心室Tei指數=（a-b）/b（圖1）；（2）主動脈速度-時間積分（velocity time integral,VTI），于心尖五腔切面，將脈沖多普勒取樣容積置于左心室流出道，測量血流速度頻譜并描記速度曲線下面積，以獲得VTI（圖2），于吸氣末和呼氣末分別進行測量，獲得最大 VTI（VTImax）、最小 VTI（VTImin），并計算主動脈速度-時間積分呼吸變異率（ΔVTI）=（VTImax-VTImin）/VTImax×100%。（3）于左右心室長軸的切面，測量左心室射血分數（left ventricular ejection fraction,LVEF）及左心室舒張末期內徑（left ventricular end diastolic dimension,LVEDD）。

圖1 左心室心肌做功指數（Tei指數）測量

圖2 主動脈速度-時間積分（VTI）測量

1.3 統計學處理 采用SPSS 22.0統計軟件。計量資料以表示，組間比較采用兩獨立樣本t檢驗。計數資料組間比較采用χ2檢驗。采用ROC曲線分析超聲參數對VA-ECMO撤機試驗成功與否的診斷價值，AUC比較采用Z檢驗。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組患者一般資料比較 兩組患者性別、年齡、BMI、急性生理和慢性健康（acute physiology and chronic health evaluationⅡ,APACHEⅡ）評分等一般資料比較差異均無統計學意義（均P＞0.05），見表1。

表1 兩組患者一般資料比較

2.2 兩組患者撤機試驗前左心功能超聲參數比較 A組患者撤機試驗前LVEF、ΔVTI大于B組，Tei指數小于B組，差異均有統計學意義（均P＜0.05）。兩組患者撤機試驗前LVEDD比較差異無統計學意義（P＞0.05），見表2。

表2 兩組患者撤機試驗前左心功能超聲參數比較

2.3 左心功能超聲參數預測患者撤機成功與否的ROC曲線分析 將 Tei指數、ΔVTI、LVEF納入判斷 VAECMO撤機試驗成功與否的ROC曲線分析中，Tei指數、ΔVTI、LVEF 的 AUC 分別為 0.813、0.943、0.724，其中 Tei指數、ΔVTI均有統計學意義（均 P＜0.05），最佳臨界值分別為0.485、18.975%。見圖1-3、表3。

表3 左心功能超聲參數預測患者撤機成功與否的ROC曲線分析結果

圖1 心肌做功指數（Tei指數）判斷撤機成功的ROC曲線

圖2 主動脈速度-時間積分呼吸變異率（ΔVTI）判斷撤機成功的ROC曲線

圖3 左心室射血分數（LVEF）判斷撤機成功的ROC曲線

3 討論

VA-ECMO在我國的開展呈現出數量逐年增加的趨勢，但總體成功率不高，缺乏規范。其失敗的概率約為70%，整個過程中出現較多的并發癥。VA-ECMO本身潛在心源性休克的風險，盡管VA-ECMO可以提供大量的組織灌注和氧合，并降低左心室前負荷，但它也通過主動脈逆行血流導致左心室后負荷的直接增加。據推測，后負荷的增加會損害心肌恢復，從而對VA-ECMO的撤離和患者存活率產生負面影響[1]，因此對于VAECMO患者撤機前左心功能的評估很有必要。

左心功能監測主要涉及左心室收縮/舒張功能和大小/結構的評估。VA-ECMO時，隨著血液從腔靜脈或右心房流出，用熱稀釋法測量心排出量（cardiac output,CO）的結果是不準確的，而脈搏輪廓分析法可能受血流無脈動性的限制，此時能全面、準確反映心臟結構形態、心腔內容積和壓力、心臟自身CO的手段首選超聲心動圖。超聲心動圖是臨床最常用的心臟監測手段，能提供多個心臟形態學參數及血流動力學參數，其對身體無害，可以在床邊多次復查，動態觀察心臟功能變化。重癥超聲能較為全面、客觀、有效地評估撤機時機和撤機過程的心肺功能耐受性[2-3]。本研究選取 Tei指數、ΔVTI、LVEF、LVEDD來進行左心室功能評價。

Tei指數是時間間期的比值，用于評價心臟病患者的左心室功能，不受心臟大小、形態、方位、前后負荷、瓣膜反流等因素的影響，測量方法簡單，可重復性強，具有很重要的臨床應用價值[4]。本研究發現，在應用VA-ECMO治療后，22例撤機試驗成功的A組患者其Tei指數明顯低于失敗的B組患者，ROC曲線分析結果也支持，Tei指數在判斷VA-ECMO撤機成功與否中具有明確的應用價值。以上均提示Tei指數可作為評估VA-ECMO撤機時機的一個可靠指標，與余正春等[5]的研究結果一致。

VA-ECMO時，隨著血液從腔靜脈或右心房流出，用熱稀釋法測量CO對VA-ECMO患者的價值有限[6]，而脈搏輪廓分析法可能受血流無脈動性的限制[7-9]。超聲監測ΔVTI能夠動態反映左心室自身CO的變化[10]。在本研究中A組患者ΔVTI明顯高于B組患者，提示左心室能夠適應增加的循環容量對于成功撤機有重要的影響，這與劉少中等[11]的研究結果一致。ROC曲線分析結果也支持，ΔVTI在判斷VA-ECMO撤機成功與否中具有明確的應用價值，說明應用超聲監測ΔVTI對于保證VA-ECMO撤機成功率有一定價值。

LVEF是評價心臟左心室功能的常用參數，在評估ECMO治療效果時是一個重要的參考指標。有學者將LVEF＞40%作為ECMO停機拔管的其中一個指征[12-15]。在本研究中，A組患者撤機試驗前LVEF均達到40%水平（40% ～52%），明顯高于 B組患者（39%～47%），其中B組有2例患者由于VA-ECMO期間出現末端肢體缺血并發癥，在LVEF未達到40%（39%）時進行試撤機，最終撤機失敗。而B組仍有6例患者的LVEF達到了40%（42%～47%）的水平最終也撤機失敗，由此可見，不能將LVEF＞40%作為ECMO撤機拔管的唯一標準，而通過本研究證實較高水平LVEF對于VA-ECMO撤機成功有重要的影響。超聲直視下動態測量LVEDD可預防和早期發現左心室擴張[11]。但本研究中，兩組患者撤機前LVEDD差異不明顯，由于VA-ECMO運行時，血液大部分處于輔助系統中，左心室前后徑必然減小，且輔助流量不同時，左心室前后徑也必然不同，故該參數指導意義有限。

綜上所述，超聲能夠在患者建立ECMO循環后，滴定式管理循環容量、ECMO血流量、心功能和肺部病變，實現了VA-ECMO可視化的精準管理，尤其是在撤機前對左心功能的評估對VA-ECMO成功撤機具有重要的指導意義。