體外膜肺氧合在急性心肌梗死合并心源性休克患者中的應用研究進展

艾婷婷 劉思捷 蔡珍

(四川大學華西醫院心臟內科,四川 成都 610041)

心源性休克(cardiogenic shock,CS)是急性心肌梗死(acute myocardial infarction,AMI)三大并發癥之一,發病率為3%～13%,盡管隨著急診介入治療、新型血管活性藥物應用等進展,AMI合并CS整體預后仍較差,病死率為40%～50%[1]。對于難治性CS(即已足量應用兩種血管活性藥物且處理了潛在病因,但仍存在組織灌注持續不足),目前臨床主要采用機械循環支持(mechanical circulatory support,MCS)以替代或輔助心臟功能,從而維持機體循環穩定,改善組織灌注及缺氧狀態,其中以體外膜肺氧合(extracorporeal membrane oxygenation,ECMO)應用最為廣泛[2]。現綜述ECMO在AMI合并CS患者中的應用研究進展,旨在為臨床AMI合并CS應用ECMO治療提供參考。

1 CS的定義和分期

2016年歐洲心臟病協會心力衰竭指南[3]將CS定義為:收縮壓<90 mm Hg(1 mm Hg=0.133 3 kPa),可伴四肢冰冷、頭暈、精神紊亂、少尿[尿量<0.5 mL/(kg·h)]、脈壓差小等灌注不足表現,經容量治療無效,實驗室檢查提示血乳酸升高(>2 mmol/L)、代謝性酸中毒(pH<7.35)等。國內學者給出的診斷標準[4]如下,(1)持續性低血壓:即收縮壓<90 mm Hg,或平均動脈壓低于基線值30 mm Hg及以上,或需應用升壓藥;(2)血流動力學參數:心排血指數明顯下降,無循環支持和有循環支持情況下分別小于1.8 L/(min·m2)和2.2 L/(min·m2),伴左室充盈壓升高或肺淤血;(3)器官低灌注:存在精神狀態改變、少尿、呼吸窘迫、皮膚濕冷、血乳酸升高其中至少1項改變。為實現CS的早期識別和干預,指導不同階段患者預后評估及管理,美國心血管造影和介入學會于2019年發布了CS標準分類系統[5]將CS分為A～E共5期:(1)風險期(A期),患者尚無CS癥狀及體征,但存在進展為CS的風險;(2)開始期(B期),患者處于心動過速或血壓相對偏低狀態,尚未出現低灌注,可理解為休克代償期;(3)典型期(C期),患者處于低灌注狀態,除液體復蘇外,還需要血管活性藥物、正性肌力藥物、MCS、ECMO等其他干預措施以促進灌注恢復,(4)惡化期(D期),患者經一系列治療干預后,病情仍不穩定,治療需升級;(5)終末期(E期),患者循環衰竭,經常行心肺復蘇以及多種急性干預措施。

2 AMI合并CS治療要點及ECMO的應用

2.1 血運重建

早期血運重建、恢復心肌血供是AMI合并CS的首要治療目標,這對改善患者存活率十分重要[6]。Scholz等[7]一項有關ST段抬高型心肌梗死患者的研究指出,對于無院外心搏驟停的CS患者,每10 min的治療延遲可導致100例接受經皮冠狀動脈介入治療(percutaneous coronary intervention,PCI)的患者中增加3.31例死亡,該研究認為越早接受血運重建對患者預后越有利。當前PCI因創傷小、可操作性強、能快速恢復心肌再灌注等優勢,已成為急癥冠狀動脈血運重建的首選方式[8]。2022年美國心臟病學會/美國心臟協會臨床實踐指南聯合委員會發布的指南推薦,對于AMI合并CS患者,無論時機如何,在冠狀動脈解剖結構允許下,均推薦行急診PCI,冠狀動脈結構不合適者可考慮行冠狀動脈搭橋術,但不建議AMI合并CS患者在急診PCI期間行非罪犯血管的血運重建[9]。溶栓治療也是疏通狹窄血管、促進心肌血供恢復的措施,不過考慮到其并發癥風險以及在休克患者中的應用局限,一般僅推薦用于無法及時進行PCI的患者。

2.2 穩定血流動力學

在糾正病因之后,穩定血流動力學、減輕臟器功能損傷是CS患者的治療重點。常規正性肌力藥物聯合血管活性藥雖能一定程度上增加心輸出量、改善臟器灌注,但同時可誘發血管收縮、增強心肌耗氧,可能增加心臟后負荷、加重微循環損害、誘發心律失常,因此這類藥物一般以最低劑量維持,同時應縮短用藥時間,而應用MCS能避免正性肌力藥物和血管活性藥的局限性[10]。

2.3 ECMO的應用

ECMO作為一種有效的MCS裝置,其主要由驅動泵、膜式氧合器和管路等其他輔助器械組成,患者血液經驅動泵引流到體外,輸送至膜式氧合器,在氣體分壓差驅動下進行氣體交換,以發揮氧合及排出二氧化碳的功效,然后再重新經靜脈或動脈灌注到體內,從而維持各器官氧合及灌注,長時間替代心肺功能,為患者爭取救治時間[11]。據醫院質量監測系統數據[12]顯示,中國2020年開展ECMO支持患者5 318例,其中以循環相關疾病(2 915例,占比54.8%)為主,所有診斷中包括猝死或休克患者2 391例(占比45.0%),ECMO支持技術已納入中國心血管質量監測范圍。ECMO常見治療模式包括靜脈-動脈ECMO(VA-ECMO)、靜脈-靜脈ECMO(VV-ECMO)、動脈-靜脈ECMO(AV-ECMO),其中VA-ECMO模式是將靜脈血自中心靜脈引出,然后經膜式氧合器泵入主動脈,對于血流動力學不穩定、需接受循環支持的CS患者,其為最理想的ECMO模式[13]。國內外有報道[14-15]指出,VA-ECMO輔助下的PCI可作為AMI合并CS患者的有效治療方案,對改善患者生存率具有重要價值。

3 ECMO治療CS的適應證和禁忌證

ECMO治療CS的適應證:(1)心臟病急性加重;(2)可逆性CS,或因CS導致多器官功能障礙,但功能障礙尚可能恢復者;(3)經規范液體管理,休克癥狀無明顯改善,在大劑量血管活性藥物支持下,血流動力學仍無法維持正常或進行性惡化;(4)存在組織器官持續低灌注的癥狀及指標。

ECMO治療CS的禁忌證:(1)不可逆心、肺病變,且無安裝心室輔助裝置或心臟移植的可能;(2)終末期多器官功能衰竭者;(3)伴多種嚴重并發癥或合并癥,如嚴重腦損傷、顱腦出血、主動脈破裂等;(4)長時間的心肺復蘇;(5)以維持終末期生命為目的的治療;(6)家屬配合度較差。

4 ECMO治療的管理策略

4.1 插管

股靜脈-股動脈插管是VA-ECMO最常用血管路徑,其定位簡單,無毗鄰的重要神經、血管、臟器,可在超聲引導下經皮穿刺或外科切開,具有快速及微創的優勢[16]。對于不適合股動脈插管或股動脈插管失敗時,可采取股靜脈-腋動脈插管,該插管模式也可作為股靜脈-股動脈插管后發生“南北綜合征”的補救措施,有利于糾正上半身缺氧狀態,避免肢體遠段缺血;不過股靜脈-腋動脈插管外科操作相對復雜,可能造成上肢神經損傷或出血,對操作要求更高[17]。引流管大小是決定VA-ECMO血流量的關鍵,通常導管直徑不宜超出血管直徑的2/3,以避免損害肢體靜脈回流,目前VA-ECMO插管中采用的靜脈引流管直徑一般在21～25 F,動脈回流管直徑在15～21 F[18]。

4.2 血流動力學管理

4.2.1 灌注流量

流量是ECMO血流動力學的基礎,其值取決于前負荷、離心泵轉速、回流阻力等可調變量以及套管直徑、長度等靜態變量,目前尚缺乏最佳推薦流量值,一般維持在50～70 mL/(kg·min)(即4～6 L/min)。流量不穩定可能與靜脈插管位置不佳或扭曲、有效循環量不足以及機械性阻塞(如張力性氣胸和心臟壓塞等)有關。

4.2.2 血壓

一般以平均動脈壓≥60 mm Hg為初始血壓目標,其目的在于保障充足組織灌注,但不造成后負荷過度增加;ECMO期間可能因低血容量(如出血)、血管擴張(如鎮靜劑使用)以及血管麻痹(如膿毒癥)等因素出現低血壓,可根據患者情況對血壓采取滴定式調整[19]。術中推薦監測右上肢動態血氣和氧飽和度,能更好地反映腦氧含量;同時監測動脈搏動能輔助判斷心肌恢復狀態。

4.3 呼吸管理

ECMO期間呼吸管理的目的在于維持適當氧合,使肺得到充分休息,一般采取肺保護性通氣策略,可設置初始呼吸頻率10～12次/min,潮氣量6 mL/kg,呼氣末正壓5～10 cm H2O。將吸入氧濃度控制在30%以下有利于避免高氧損傷,氣道平臺壓控制在25 cm H2O以下可避免氣壓傷[20]。ECMO期間因肺血流量下降,肺對CO2的清除功能也下降,應常規監測血氣,避免發生呼吸性酸中毒。當患者自主呼吸開始逐步恢復,可減少鎮靜劑使用,調整為輔助呼吸模式,并維持CO2在較高水平,以促進呼吸功能恢復;患者清醒以及肺功能良好時,可考慮拔管[21]。

4.4 抗凝治療管理

ECMO期間血液和非內皮表面的接觸可激活血小板,促進血栓形成,故需抗凝治療以避免血液破壞和血栓形成,但過度抗凝治療又會增加出血風險,抗凝治療管理在ECMO期間極為重要。普通肝素是應用最為廣泛的抗凝劑,一般首劑量在50～100 U/kg,維持劑量在10～60 U/(kg·h),使活化部分凝血酶原時間在50～80 s(高出血風險在45～60 s),激活全血凝固時間在180～220 s(高出血風險為160 s),監測抗Xa因子活性,一般在0.3～0.7 U/mL。若出現明顯肝素抵抗或血小板下降(5～14 d內血小板計數下降至基礎值50%以內),可用凝血酶抑制劑(如阿加曲班或比伐盧定)替代肝素[22]。

4.5 輸血支持

ECMO治療對患者血液成分影響極大,加之疾病消耗、血液生成不足、頻繁抽血等情況,導致ECMO患者輸血需求較高,但目前關于ECMO輸血策略仍缺乏統一標準。相關文獻[23]指出,ECMO治療中如血紅蛋白<8 g/dL,應輸注紅細胞治療;輸注新鮮冰凍血漿維持國際標準化比值<2.0有助于降低出血風險。血小板輸注與ECMO治療患者90 d死亡率(OR=1.05,P=0.037)和1年死亡率(OR=1.05,P=0.046)相關[24],但當前關于ECMO中血小板輸注閾值并無定論,一般建議,出血時應維持血小板計數在(75～100)×109/L。有文獻[25]指出,行ECMO治療患者存在低纖維蛋白原時,應輸注冷沉淀凝血因子或纖維蛋白原以維持纖維蛋白原水平>150 mg/dL,若發生出血,纖維蛋白原水平需在200 mg/dL或250 mg/dL以上。考慮到輸血并發癥問題,如輸血相關急性肺損傷、免疫風險、微循環障礙等,在臨床上也并非輸血越多越好,目前一般推薦結合患者實際情況制定限制性輸血策略。

4.6 鎮痛鎮靜管理

4.7 撤機

AMI合并CS患者ECMO撤機關鍵在于患者心肌功能是否充分恢復,能滿足組織灌注及代謝需求,一般有以下基本要求:基線平均動脈壓≥60 mm Hg,在低劑量或無兒茶酚胺類藥物使用時動脈壓波形維持>24 h;患者組織灌注及呼吸功能良好,血流動力學及內環境穩定[29]。決定撤離ECMO時,每6 h下調ECMO流量0.5 L/min,降至1.5 L/min后,開始夾閉動靜脈管理,停止ECMO支持,必要時使用正性肌力藥物減少血流動力學波動;先將靜脈插管拔除,然后將動脈插管、下肢灌注插管拔除,止血;皮膚切口縫合、包扎。

5 ECMO在AMI合并CS患者中的應用收益及與其他MCS裝置的比較

5.1 ECMO在AMI合并CS患者中的應用收益

Wagner等[30]對476例AMI合并CS進行回顧性分析,其中127例患者接受VA-ECMO治療,其治療后1年、3年和5年的生存率分別為45.6%、43.5%和41.3%;其中349例患者未接受ECMO支持,在完全未匹配下,其1年、3年和5年的生存率分別為17.4%、15.8%和14.9%(P<0.001),經傾向評分匹配后,匹配對照組的1年、3年和5年生存率分別為14.4%、13.5%和11.2%(P<0.001);行Cox回歸分析確定,ECMO支持是AMI合并CS長期生存的獨立預測因子(HR=2.57,95%CI1.89～3.50,P<0.001)。芮子傲等[31]對鄭州某醫院冠心病監護病房收治的91例AMI合并CS患者進行回顧性分析,其中65例單純接受主動脈內球囊反搏(intra-aortic balloon pump,IABP)治療,26例接受IABP+ECMO,結果顯示,IABP+ECMO組治療后72 h收縮壓高于IABP組(P<0.05);IABP+ECMO組治療后24 h的乳酸水平低于IABP組,pH值高于IABP組(P<0.05);IABP+ECMO組出院12個月生存率(50.0%)高于IABP組(26.2%),認為聯合ECMO治療能更好地改善AMI合并CS患者的血流動力學,提高1年生存率。

5.2 ECMO與其他MCS裝置的應用對比

許智晶等[32]報道指出,相比行IABP治療,采用VA-ECMO治療難治性CS能更好地改善患者循環及血氣,提升心功能,并減少血管活性藥物使用,促進臨床轉歸。經皮左心室輔助裝置如TandemHeart和Impella系統可通過主動抽吸左心室或左心房血液,然后泵入主動脈,能輔助心臟功能,提供高水平血流動力學支持,有利于心臟休息及恢復,目前在CS以及終末期心力衰竭患者治療中均有應用。國外一項納入4項研究共235例AMI合并CS的傾向性匹配分析[33]指出,應用VA-ECMO較IABP能將患者30 d生存率提高33%,但其與TandemHeart和Impella系統比較無明顯差異。也有文獻[34]顯示,在CS患者中,Impella組和ECMO組之間6～12個月死亡率、MCS持續時間、需要MCS升級、橋接經皮左心室輔助裝置或心臟移植以及腎臟替代治療的使用方面無顯著差異,但與ECMO相比,使用Impella器械與較低的住院死亡率、卒中和器械相關并發癥有關。

6 ECMO的應用局限

ECMO主要不足之處在于,在心臟基本無泵血功能時,ECMO泵入的血可能到達主動脈瓣,增加左心室后負荷和心肌耗氧,臨床上可聯合IABP以降低左心室負荷及心肌耗氧。有研究[35-36]指出,相比單純ECMO或IABP應用,采用ECMO聯合IABP可提高AMI合并CS患者撤機成功率,改善近期生存率。而且,ECMO的并發癥較多,如大出血、感染、急性腎功能不全以及下肢缺血等,且與患者住院死亡率關系密切,因此各種并發癥的發生可能抵消ECMO帶來的獲益。Murakami等[37]報道顯示,101例AMI接受VA-ECMO治療患者,根據預后可分為住院死亡組58例和幸存者組43例,對比發現,住院死亡組大出血發生率為34.5%(包括VA-ECMO部位出血和顱內出血),高于幸存者組的7%(P=0.001)。多因素邏輯回歸分析顯示,大出血與住院死亡(OR=4.986,95%CI1.277～19.466,P=0.021)、院外心搏驟停(OR=3.881,95%CI1.358～11.089,P=0.011)顯著相關。另外,VA-ECMO學習曲線較長。廉波等[38]研究指出,當術者累積手術例數達到16例時,能較好地掌握VA-ECMO技術,降低手術并發癥風險,因此,ECMO的使用對團隊技術及管理要求較高。此外,ECMO機器價格高昂、數量有限,這也一定程度上限制了其應用范圍。

7 小結

近年來MCS在AMI合并CS患者治療中應用越來越多,其中ECMO作為一種能同時提供心肺功能支持的MCS,在AMI合并CS患者中的應用備受矚目,對提高患者救治成功率具有重要意義。相信隨著ECMO技術的進展以及臨床經驗的增加,其適應證將不斷擴大,禁忌證會逐步減少,ECMO管理方案也會逐步完善,從而更好地服務患者。