ECMO輔助在肺移植圍手術(shù)期的效果:單中心回顧性研究

王家武 李傳耀 章健萍 周婉君 胡成云 徐美青 柯立 唐朝亮

肺移植是治療終末期肺疾病的唯一有效方法,圍手術(shù)期管理及維持患者生命體征的穩(wěn)定是改善遠(yuǎn)期預(yù)后的關(guān)鍵。27%～40%的肺移植患者需要在手術(shù)期接受體外生命支持[1,2]。長(zhǎng)期以來(lái),體外循環(huán)(cardiopulmonary bypass, CPB)用于肺移植術(shù)中的心肺支持,但近年來(lái)體外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenation, ECMO)逐漸取代CPB,成為首選方案[3]。ECMO能有效維持體循環(huán),改善組織灌注和氧合,減少手術(shù)期并發(fā)癥,并縮短重癥監(jiān)護(hù)時(shí)間。然而,ECMO也可能增加出血、血栓栓塞及感染等風(fēng)險(xiǎn)。ECMO在肺移植圍手術(shù)期的應(yīng)用效果仍存在爭(zhēng)議。為此,筆者對(duì)2017年6月至2023年3月在本中心行單肺移植或雙肺移植的70例患者進(jìn)行回顧性研究。根據(jù)是否應(yīng)用ECMO,將患者分為ECMO組(48例)和非ECMO組(22例)。比較兩組患者的人口學(xué)資料、病因?qū)W特征、手術(shù)方式、ECMO應(yīng)用情況、術(shù)中血流動(dòng)力學(xué)變化、術(shù)中出血量、住院時(shí)間、并發(fā)癥及預(yù)后等,探討ECMO在肺移植患者圍手術(shù)期的安全性和有效性,為指導(dǎo)ECMO在肺移植術(shù)中的應(yīng)用提供臨床依據(jù)。

資料與方法

一、患者一般資料

選取2017年6月至2023年3月在本中心接受肺移植手術(shù)的受者作為研究對(duì)象。排除標(biāo)準(zhǔn): (1) 術(shù)前使用ECMO支持。 (2) ECMO應(yīng)用過(guò)程中更換ECMO模式。最終納入70例肺移植受者,其中,男性59(84.3%)例,女性11(15.7%)例,年齡范圍20～70歲。根據(jù)麻醉記錄和術(shù)中ECMO使用情況,將患者分為ECMO組(48例) 和非ECMO組(22例)。ECMO組根據(jù)ECMO使用方式進(jìn)一步分為靜脈-靜脈組(veno-venous,V-V組,34例)和靜脈-動(dòng)脈組(veno-arterial,V-A組,14例)。所有患者手術(shù)前均行心臟超聲、胸部CT等檢查確定病變范圍和手術(shù)方式(單肺或雙肺移植)。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)附屬第一醫(yī)院(安徽省立醫(yī)院)醫(yī)學(xué)研究倫理委員會(huì)審批了本研究(2023-RE-098) ,并豁免知情同意。

二、麻醉方法

患者術(shù)前常規(guī)禁食禁飲,入室后開(kāi)放上肢外周靜脈,監(jiān)測(cè)血壓(blood pressure,BP)、心電圖和血氧飽和度(pulse oxygen saturation,SpO2)。局麻下行右側(cè)橈動(dòng)脈穿刺置管監(jiān)測(cè)有創(chuàng)血壓。麻醉誘導(dǎo)方案為:舒芬太尼 0.4～0.8 μg/kg、依托咪酯 0.2～0.3 mg/kg 和羅庫(kù)溴銨0.8～1.0 mg/kg,待下頜松弛后行插管,所有患者均選擇左側(cè)雙腔氣管導(dǎo)管,纖維支氣管鏡協(xié)作定位,調(diào)節(jié)呼吸參數(shù),選擇壓力控制模式,吸氣壓力設(shè)為18～35 cmH2O,呼吸頻率為 12～18次/min。麻醉維持采用丙泊酚、順阿曲庫(kù)銨、舒芬太尼及七氟烷靜吸復(fù)合麻醉。支氣管麻醉后經(jīng)左側(cè)股動(dòng)脈穿刺置入脈搏指示連續(xù)心排量(pulse indicates continuous cardiac output,PICCO)專用帶溫度探頭壓力監(jiān)測(cè)管并接監(jiān)護(hù)儀(GE,Healthcare Finland Ov,型號(hào):B650),右側(cè)頸內(nèi)靜脈放置連續(xù)溫度稀釋Swan-Ganz導(dǎo)管,動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)平均肺動(dòng)脈壓(mean pulmonary artery pressure,mPAP)。右側(cè)頸內(nèi)靜脈或左側(cè)頸內(nèi)靜脈穿刺置放中心靜脈導(dǎo)管并監(jiān)測(cè)中心靜脈壓(central venous pressure,CVP)。采用肺熱稀釋法對(duì)PICCO進(jìn)行3次校準(zhǔn)后連續(xù)監(jiān)測(cè)。所有患者在完成麻醉誘導(dǎo)后,由術(shù)者和麻醉醫(yī)生根據(jù)單肺試通氣 15 min 后脈搏SpO2是否>90%、肺動(dòng)脈壓增高及血流動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定程度,選擇移植肺側(cè)。若為雙肺移植,則優(yōu)先移植氧合較差的一側(cè)。

三、ECMO運(yùn)行與管理

根據(jù)術(shù)前評(píng)估結(jié)果,結(jié)合全身麻醉后各項(xiàng)生命體征指標(biāo),綜合判斷患者對(duì)長(zhǎng)時(shí)間麻醉及巨大手術(shù)創(chuàng)傷的適應(yīng)能力,來(lái)決定是否需要術(shù)中ECMO 支持以及ECMO模式,常用為V-A或 V-V兩種模式,一般 V-A 模式選取右股動(dòng)脈-股靜脈,V-V 模式則選擇頸內(nèi)靜脈-股靜脈。根據(jù)動(dòng)、靜脈血管口徑選擇管道,動(dòng)脈選擇 15F～17F管道,靜脈選擇 19F～21F管道。管道置入完成后即開(kāi)始轉(zhuǎn)流,激活全血凝固時(shí)間(activated clotting time,ACT)160～200 s,血流量控制在1.8～2.5 L·m-2·min-1,術(shù)后帶ECMO送重癥監(jiān)護(hù)室。

四、觀察指標(biāo)

收集受者性別、年齡、體質(zhì)指數(shù)(body mass index,BMI)、原發(fā)病、手術(shù)方式(雙肺或單肺)、術(shù)中出血量、患者術(shù)后ECMO支持時(shí)間、ICU停留時(shí)間、住院時(shí)長(zhǎng)等指標(biāo)。記錄麻醉后雙肺通氣時(shí)(T0)、手術(shù)開(kāi)始后單肺通氣時(shí)(T1)、肺動(dòng)脈阻斷20 min時(shí)(T2)、肺動(dòng)脈開(kāi)放后20 min(T3)及手術(shù)結(jié)束時(shí)(T4)共5個(gè)時(shí)間點(diǎn)的血流動(dòng)力學(xué)參數(shù),包括mPAP、CVP、平均動(dòng)脈壓 (mean arterial pressure,MAP) 以及心率 (heart rate,HR) ,雙肺移植患者的T2、T3值取2次的平均值。同時(shí)記錄各時(shí)間點(diǎn)的血?dú)夥治鼋Y(jié)果,包括動(dòng)脈血氧分壓 (oxygen partial pressure,PaO2) 和二氧化碳分壓 (partial pressure of carbon dioxide,PaCO2) 。

五、統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

結(jié) 果

一、肺移植受者圍術(shù)期的臨床資料

70例患者的基本情況(見(jiàn)表1)。三組患者的性別、年齡和BMI比較無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。非ECMO組單肺移植16例、雙肺移植6例。V-V組單肺移植22例、雙肺移植12例。V-A組單肺移植9例、雙肺移植5例。三組手術(shù)方式比較無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。三組疾病種類比較,V-A組和V-V組肺間質(zhì)性疾病的發(fā)生率高于非ECMO組。V-A組塵肺和支氣管擴(kuò)張的發(fā)生率高于V-V組和非ECMO組,但三組間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。2例患者術(shù)中緊急使用了ECMO。1例因術(shù)中單肺通氣時(shí)氧合無(wú)法維持,采用V-V ECMO支持,術(shù)后檢查發(fā)現(xiàn)股總靜脈附著血栓形成,經(jīng)治療后恢復(fù);1例因術(shù)中多次室顫,實(shí)施緊急電擊除顫和心肺復(fù)蘇后,采用V-A ECMO以維持循環(huán)。術(shù)后因急性腎損傷、肺動(dòng)脈高壓、心功能不全及循環(huán)不穩(wěn)定,血乳酸持續(xù)升高,于術(shù)后第3天自動(dòng)離院。

表1 三組患者一般資料比較

二、不同年份ECMO使用情況

(圖1)顯示2017年6月至2023年3月我院肺移植手術(shù)中ECMO使用情況。截止今年3月份,2023年已經(jīng)完成的肺移植手術(shù)均采用V-V模式支持。我院從2017年開(kāi)展肺移植手術(shù)到2023年間手術(shù)例數(shù)總體呈增長(zhǎng)趨勢(shì),術(shù)中使用ECMO的比例有增加趨勢(shì)。

圖1 不同年份肺移植術(shù)使用ECMO情況

三、各時(shí)間點(diǎn)血流動(dòng)力學(xué)及血?dú)夥治?/h3>

1. 三組不同時(shí)間點(diǎn)的mPAP比較

(圖2)顯示三組患者不同時(shí)間點(diǎn)的平均肺動(dòng)脈壓(mPAP)變化。非ECMO組T2時(shí)mPAP顯著高于其他時(shí)點(diǎn)(F=32.52,P<0.001)。V-V組ECMO建立后mPAP降低。肺動(dòng)脈阻斷期間,mPAP較T1時(shí)點(diǎn)微升,但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=0.67,P=0.52)。V-A組T0時(shí)mPAP高于其他兩組,ECMO建立后通過(guò)調(diào)控ECMO流量維持mPAP在較低水平。非ECMO組T2時(shí)mPAP升高可能與肺動(dòng)脈阻斷導(dǎo)致的右心后負(fù)荷增加有關(guān)。V-V組及V-A組患者在ECMO支持下,右心后負(fù)荷有所減輕,血流動(dòng)力學(xué)較穩(wěn)定。

圖2 三組不同時(shí)間點(diǎn)mPAP的比較

2. 三組不同時(shí)間點(diǎn)血流動(dòng)力學(xué)及動(dòng)脈血?dú)獾谋容^

三組間HR和MAP各時(shí)間點(diǎn)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05) 。與非ECMO組相比,V-V組和V-A組T1、T2、T3、T4時(shí)間點(diǎn)PaCO2明顯降低(P<0.05);V-V組和V-A組T1、T3時(shí)間點(diǎn)PaO2優(yōu)于ECMO組(P<0.001) 。V-V組與V-A組之間各時(shí)間點(diǎn)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。結(jié)果顯示,ECMO組PaCO2較低,與使用機(jī)械通氣及相對(duì)血流稀釋有關(guān)。三組MAP和HR無(wú)明顯差異可能與術(shù)中采取積極補(bǔ)液及使用血管活性藥物等措施維持循環(huán)穩(wěn)定相關(guān)。ECMO應(yīng)用使術(shù)中血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)較穩(wěn)定,有助于改善心肺功能,提高手術(shù)成功率。詳(見(jiàn)表2)。

表2 三組患者不同時(shí)間點(diǎn)血流動(dòng)力學(xué)及動(dòng)脈血?dú)獗容^

四、三組患者術(shù)后臨床轉(zhuǎn)歸情況比較

(表3)顯示三組手術(shù)時(shí)長(zhǎng)無(wú)明顯差異。V-V組和V-A組術(shù)中出血量高于非ECMO組(P<0.05)。V-A組氣管拔管時(shí)間長(zhǎng)于非ECMO組和V-V組(P<0.05),非ECMO組和V-V組之間無(wú)明顯差異。非ECMO組再插管率(18.2%)高于V-V組(2.9%)和V-A組(P<0.05)。V-V組和V-A組各2例因術(shù)后出血再次手術(shù)探查止血,三組間無(wú)明顯差異。三組ICU停留時(shí)間無(wú)顯著差異。非ECMO組住院時(shí)間長(zhǎng)于V-V組和V-A組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。術(shù)后結(jié)局:非ECMO組19例(86.4%),V-V組29例(85.3%),V-A組11例(78.6%)好轉(zhuǎn)出院,三組間無(wú)明顯差異。結(jié)果表明,ECMO應(yīng)用于肺移植患者可明顯減少再插管的發(fā)生率,縮短住院時(shí)間,這可能與ECMO減輕術(shù)中心肺功能損害,改善患者術(shù)后恢復(fù)有關(guān)。尤其是對(duì)心功能不全或合并其他器官功能不全的患者,圍術(shù)期ECMO的應(yīng)用可以減輕心肺系統(tǒng)的損傷,為肺移植創(chuàng)造有利條件。但ECMO也增加一定的出血風(fēng)險(xiǎn)。在肺移植術(shù)后,應(yīng)加強(qiáng)出血監(jiān)測(cè),必要時(shí)行再手術(shù)探查止血,減少失血相關(guān)并發(fā)癥。動(dòng)脈壓低是ECMO引起的常見(jiàn)并發(fā)癥,應(yīng)予以積極處理。

表3 三組患者術(shù)后臨床轉(zhuǎn)歸情況比較

討 論

ECMO起源于體外循環(huán)技術(shù),能夠有效改善機(jī)體的氧合狀態(tài),為心和(或)肺功能恢復(fù)創(chuàng)造條件,使圍術(shù)期更安全,改善患者預(yù)后[4,5]。近年來(lái)在肺移植中廣泛應(yīng)用,用于術(shù)前橋接、術(shù)中支持、術(shù)后并發(fā)癥治療[6,7]。本研究結(jié)果顯示,三組患者短期生存率無(wú)差異,但ECMO組患者住院時(shí)間較短,表明ECMO可為危重患者提供有效支持,幫助平穩(wěn)過(guò)渡圍術(shù)期,改善預(yù)后。

從我院不同年份的ECMO使用情況中能看到同樣的趨勢(shì),從2017年到2022年越來(lái)越多的患者采用ECMO作為術(shù)中循環(huán)支持。有學(xué)者提出在肺移植術(shù)中應(yīng)常規(guī)使用術(shù)中ECMO,用以在移植過(guò)程中對(duì)移植物進(jìn)行控制再灌注和保護(hù)性通氣,減少缺血再灌注損傷并減少術(shù)后PGD發(fā)生率[8,9]。Salman 等[10]報(bào)道對(duì)于原發(fā)性肺動(dòng)脈高壓患者,肺移植術(shù)中常規(guī)預(yù)防性使用 ECMO支持可降低圍術(shù)期病死率,并有利于術(shù)后 1 年的心功能恢復(fù)。但術(shù)中常規(guī)使用ECMO支持爭(zhēng)議性比較大,更多研究認(rèn)為應(yīng)提前評(píng)估患者的情況,對(duì)于術(shù)中或術(shù)后可能出現(xiàn)血流動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定、氣體交換受損、右心衰竭或移植物失功等情況,須給予預(yù)防性ECMO支持[2,11,12]。一項(xiàng)單中心回顧性研究發(fā)現(xiàn),高齡、術(shù)前長(zhǎng)時(shí)間機(jī)械通氣、肺動(dòng)脈高壓和術(shù)前急性生理和慢性健康狀況評(píng)分Ⅱ得分高可能是術(shù)中需要ECMO支持的危險(xiǎn)因素[13]。本研究中三組受者的性別、年齡、BMI、手術(shù)方式、原發(fā)疾病情況均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,是否使用ECMO以及使用ECMO的種類主要取決于受者情況的綜合評(píng)估。此外,若肺動(dòng)脈夾閉試驗(yàn)出現(xiàn)心肺功能持續(xù)惡化,并伴有肺動(dòng)脈壓急劇升高、血流動(dòng)力學(xué)急劇不穩(wěn)定或者氧合無(wú)法維持等情況,可能需緊急使用ECMO支持,但有研究發(fā)現(xiàn)術(shù)中緊急情況下使用 ECMO支持的患者可能與術(shù)后特異性并發(fā)癥相關(guān)[2,7]。本研究有2例術(shù)中緊急行ECMO,其中1例因單肺通氣后脈搏氧飽和度無(wú)法維持,采用V-V ECMO支持,術(shù)后第二天下肢B超提示股靜脈附壁血栓,積極治療后術(shù)后第四天復(fù)查好轉(zhuǎn),;另一例肺動(dòng)脈阻斷時(shí)肺動(dòng)脈壓急劇升高,心跳驟停,緊急心肺復(fù)蘇后采用V-A ECMO支持,術(shù)后出現(xiàn)代酸、血乳酸進(jìn)行性升高,生命體征難以維持,后放棄治療自動(dòng)出院。

本研究發(fā)現(xiàn)V-V組和V-A組的住院時(shí)間短于非ECMO組,但三組院內(nèi)存活率并無(wú)顯著性差異,與之前研究結(jié)果相似[14]。肺移植圍術(shù)期綜合管理復(fù)雜,圍術(shù)期病死率高,術(shù)后并發(fā)癥多。如原發(fā)性移植物失功、感染、急性腎損傷、心血管損傷、出血等,都影響患者的預(yù)后。本研究發(fā)現(xiàn)V-A組和V-V組術(shù)中出血量高于非ECMO組,V-A組出血量最多。這可能是因?yàn)镋CMO 轉(zhuǎn)流后管路、泵體加劇了血液中紅細(xì)胞、血小板、纖維蛋白原等的損失,抗凝劑的應(yīng)用、凝血系統(tǒng)的激活、血小板和凝血因子的消耗,也會(huì)導(dǎo)致患者的出血風(fēng)險(xiǎn)增加,增加術(shù)中和術(shù)后輸血治療風(fēng)險(xiǎn)[15,16]。V-V 模式對(duì)抗凝要求較低,依據(jù)術(shù)中具體情況,可不用肝素鈉維持,但應(yīng)維持足夠的ECMO流量,V-A模式對(duì)抗凝需求更高,這可能是V-A組出血量更多的原因之一。回顧性研究同樣發(fā)現(xiàn)應(yīng)用V-A組較V-V組更易發(fā)生出血或血栓性并發(fā)癥,并且因此需更多地輸血,而大量輸血與死亡風(fēng)險(xiǎn)升高呈正相關(guān)[17],因而術(shù)中凝血指標(biāo)的監(jiān)測(cè)尤為重要。

肺移植患者多合并低氧血癥、高碳酸血癥、肺動(dòng)脈高壓等。麻醉管理需在長(zhǎng)時(shí)間單肺通氣的同時(shí)保證心肌氧供、氧耗的平衡。因此,術(shù)中維持呼吸、循環(huán)功能、預(yù)防和處理低氧血癥、避免心肌氧供需失衡,對(duì)肺移植患者的預(yù)后有重要意義。本研究發(fā)現(xiàn)非ECMO組T1、T3時(shí)點(diǎn)PaO2明顯下降,而V-V組和V-A組雖也有下降,但不明顯。V-V組和V-A組T1、T3時(shí)點(diǎn)的PaO2優(yōu)于非ECMO組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,這可能是因?yàn)閱畏瓮狻⒁浦卜畏蝿?dòng)脈開(kāi)放后引起肺內(nèi)分流,通氣/血流比值嚴(yán)重失調(diào)所致。ECMO 能夠改善術(shù)中單肺通氣時(shí)、移植肺肺動(dòng)脈開(kāi)放后的全身性低氧血癥和高碳酸血癥。這和既往研究一致[18]。另外,該研究還指出ECMO能夠減少單肺通氣時(shí)夾閉肺動(dòng)脈后的肺動(dòng)脈壓急劇升高和相關(guān)的右心衰的發(fā)生率[18]。本研究發(fā)現(xiàn)在ECMO組mPAP相對(duì)比較平穩(wěn),在肺動(dòng)脈阻斷后并未明顯升高;而非ECMO組在肺動(dòng)脈阻斷后顯著升高,總體波動(dòng)較大。肺動(dòng)脈壓的急劇升高可能會(huì)導(dǎo)致右心室功能障礙,尤其對(duì)于術(shù)前已出現(xiàn)肺動(dòng)脈升高的患者,如何降低肺動(dòng)脈壓,減少右心后負(fù)荷是重要的治療目標(biāo)[19]。可能與高碳酸血癥會(huì)誘發(fā)肺動(dòng)脈血管收縮,降低CO2可降低肺動(dòng)脈阻斷期間的肺動(dòng)脈壓有關(guān)。另外,缺氧性肺血管收縮與肺動(dòng)脈壓升高有關(guān),當(dāng)混合靜脈血氧飽和度(SvO2)升高時(shí),缺氧性肺血管收縮會(huì)降低。V-V ECMO期間SvO2的顯著升高可能緩解缺氧性肺血管收縮狀況,降低肺動(dòng)脈壓。V-V ECMO時(shí),氧合血直接進(jìn)入肺動(dòng)脈,可以降低肺血管阻力和右室后負(fù)荷,還可以通過(guò)改善冠狀動(dòng)脈氧運(yùn)輸來(lái)改善心功能,同時(shí)還可以維持生理性搏動(dòng)灌注,從而降低血管張力,改善器官灌注[20]。

本研究存在樣本量和研究設(shè)計(jì)等局限性,需要高質(zhì)量的前瞻性隨機(jī)對(duì)照研究進(jìn)一步證實(shí)結(jié)果。

綜上,ECMO可優(yōu)化肺移植手術(shù)管理,改善危重患者生存率,但需密切監(jiān)測(cè)血流動(dòng)力學(xué)和凝血功能指標(biāo)。ECMO是值得在肺移植圍術(shù)期推廣應(yīng)用的生命支持手段,應(yīng)根據(jù)患者具體情況選擇適宜的ECMO模式和參數(shù)。ECMO能夠?yàn)榉我浦矂?chuàng)造有利條件,使難治疾癥的患者也能達(dá)到移植的局面,具有重要的臨床意義。