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ECMO到底是何方神聖?又該如何應用呢?

ECMO(體外膜肺氧合):呼吸與危重症醫生必需關注的重要學科發展機遇

報導專家|國家呼吸疾病臨床研究中心、中日醫院呼吸中心

詹慶元教授

前言:

目前臨床上常用的已經十分熟悉呼吸支持技術,主要包括:鼻導管,到面罩類,到經鼻高流量吸氧(HFNC),無創正壓通氣技術(NPPV),和有創正壓通氣(IPPV)。呼吸支持技術的發展已經超過60年的歷程,自1950年代使用負壓通氣技術,到1952年哥本哈根脊髓灰質炎暴發流行期間廣泛使用正壓通氣進行危重病人的集中管理,通氣技術的進步使患者病死率大大下降。正是說明了呼吸支持技術在推動呼吸病學和危重病學的發展。

今天我們要講的是「ECMO(體外膜肺氧合)技術」這個大明星。

蘇州召開的2018年中華醫學會呼吸病學年會暨十九次全國呼吸病學學術會議上,來自國家呼吸疾病臨床研究中心、中日醫院呼吸中心的詹慶元教授為我們介紹了ECMO技術,並指出:ECMO是呼吸與危重症醫生必需關注的重要學科發展機遇

破而後立——傳統體外支持技術的問題與突破

在臨床的應用和治療中,我們可以發現傳統的正壓通氣仍然存在一些問題,包括呼吸機相關的肺損傷(VALI),以及損傷合併肺纖維化等。同時,正壓通氣壓力高、潮氣量大,會對循環系統產生抑製作用。在臨床使用中更痛苦的是,一方面我們要增加壓力,改善氧合,一方面患者又可能存在循環抑製問題,這樣的兩難處境使通氣/氧合與VALI/循環難以維持平衡,這就導致急危重症患者的生命難以通過傳統正壓通氣維持。而且,人工氣道帶來氣道感染等併發症很難避免,尤其是那些插管時間較長的呼吸衰竭病人。

我們在ICU的呼吸支持技術實際上還涉及到相關的常規循環支持,常規的循環支持事實上同樣存在問題,藥物支持的能力有限,並且存在副作用,而IABP(主動脈內氣球幫浦)隻佔心臟輸出量的20%左右,當遇到重症患者時便束手無策。尤其是現在的常規循環支持技術缺少對右心的有效支持技術。

現在一些國外醫院應用的IMPELLA技術有自己的優勢之處,它能夠將左心的血液直接泵出,根據設備不同可以提供2.5~4L/min的血流量,但其問題在於價格昂貴,以及同樣,目前它隻支持左心。

因此,ECMO應運而生,作為真正適合目前國內的所需的強有力的呼吸支持技術粉墨登場。

天生我材——ECMO及其適應症

ECMO通過一個高負壓的泵,將血引出,經過氧合機,也就是所謂的「人工肺」,通過氧合回到血管中,根據回到靜脈和動脈系統中的不同。我們可以將ECMO分為VV-ECMO和VA-ECMO。

VV-ECMO相當於體外注入氧氣,經過肺、心後再次灌注至全身,相對來說,VV-ECMO更適合於呼吸衰竭的患者使用。而VA-ECMO則完全或者部分繞過肺和心,故而既可以用於呼吸衰竭患者,同時也可以應用心臟疾病的患者使用,在部分心臟專科醫院中應用較多。

ECMO技術進步極快,包括其設備、膜肺、穿刺技術都有突飛猛進的發展,現在甚至可以在床旁,在10~30分鐘內快速建立體外的循環。這些技術進步使得支持的周期也有大幅提高,曾經呼吸支持可能按天來算,現在使用ECMO後,呼吸支持的周期可以通過周、月計數。在全世界範圍內,ECMO的使用最長可達200多天,詹慶元教授表示他們的ECMO支持周期達120餘天,甚至170多天。從歷年全國上報CSECLS的ECMO總例數的增長可以看出,ECMO在我國的應用越發廣泛。

一開始,ECMO主要適用於成人心臟疾病,但我們可以看到成人呼吸疾病同樣佔有了一席之地。現在成人呼吸疾病使用ECMO的比例已達31%,而成人心臟疾病的比例則佔46%。從國外的圖表中可以看出ECMO在成人呼吸的應用趨勢可謂勢頭大好。若說未來ECMO的發展方向,那無非兩個方面,一是成人呼吸支持,二是急診CPR應用。

以此,我們可以描繪出一張完整的呼吸支持技術體系圖譜,即傳統呼吸支持技術+ECMO支持技術。

那麼ECMO到底可以做什麼,這是臨床醫生需要特別注意的地方。

當然,ECMO的應用主要是在於危重病人的挽救性治療,改善氧合與通氣。但除此之外,ECMO仍有其他的用武之地。首先,ECMO能夠為器官提供休息的時間,包括肺臟、心臟的休息,休息的意義在於為患者的器官提供自我修復的時間。其次,清醒ECMO能夠減少人工氣道的應用。

疾風知勁草,烈火見真金——危重病人的挽救性治療中的ECMO應用

陸遊曾說:「紙上得來終覺淺,絕知此事要躬行」,可見光有理論知識,而沒有實踐是萬萬不行。通過臨床ECMO的應用,詹慶元教授的團隊已經成功地救治了許多危重病例。

2017年,詹慶元教授團隊曾接診一位近致死性哮喘,情況危急,患者初至時候氣道阻力、PEEPi,pH,PaCO2等一系列指標都在進行性地惡化。

當機立斷,詹教授團隊為患者行VV-ECMO後患者指標便逐漸好轉,表格中可以看到患者pH自行ECMO前6.89升至ECMO後4小時的7.38,PaCO2自142mmHg降至46.6mmHg,患者情況有了明顯好轉並保持相對平穩。

行ECMO後醫生便爭取到更多時間進行病因治療,針對該病例,詹慶元教授團隊通過灌洗、吸痰改善患者病情,使得激素、抗生素能夠進一步起效。

(點擊看大圖)

另外一例H7N9-ARDS患者,常規呼吸支持技術能力有限,最終,詹慶元教授團隊同樣應用ECMO將其成功救治

修生養息——ECMO的肺休息作用

談到ECMO的肺休息作用,往往呼吸衰竭的患者潮氣量、二氧化碳排出量、呼吸頻率、氣道壓都非常高,對於這些患者,使用ECMO後一方面能夠改善指標,另一方面還能使肺休息。可不要小瞧了休息,休息是對於患者來說非常重要的過程。疾病中,往往抗生素等藥物治療只能起到輔助作用,最重要還是患者的自身修復功能。故而,ECMO除了肺保護的功能,還可以通過降低通氣頻率、降低潮氣量、降低跨肺壓,甚至降低體溫,使肺休息。

曾有一位患者,維持了ECMO172天后成功撤離,這聽起來仿若天方夜譚,但確確實實地發生在現實中。患者生完孩子不幸患得流感,整整在醫院裡住了兩年,她的病情非常危重,詹慶元教授甚至考慮過肺移植,但最終,患者通過ECMO維持172天,給肺提供了充足的休息時間,最終好轉,成功撤機

另一個病例也使詹慶元教授深有體會,那是一位31歲的女性,紅斑狼瘡,嚴重感染(PCP/CMV),當時整個X光上都是瀰漫的白影,絕望之中ECMO成為一絲希望。可誰曾想,上ECMO後患者出現了休克癥狀,當晚甚至經歷兩次CPR,團隊一度曾以為該患者已希望渺茫,然而天無絕人之路,患者憑藉外界的支持和自身意志,從鬼門關凱旋

圖片來源於網路

長程ECMO使用多達122天,少則也要70多天,ECMO拯救了許多人的生命。儘管過程磨人而痛苦,但天下無難事,隻怕有心人,只要保持希望,相信一切都會轉好。

杜絕隱患——ECMO改善人工氣道管理

ECMO同樣能夠改善人工氣道管理。相比人工氣道,清醒ECMO避免了VAP風險——長程ECMO的使用長達70天,而這樣的時間使用有創氣道管理,有極大的風險出現VAP——這對於患者是第二次打擊,會極大地影響患者的預後。

清醒ECMO避免了使用正壓通氣,也等於避免了相關肺損傷的風險。患者在使用ECMO的時候神志清楚,故而減少鎮靜、鎮痛和肌松劑的應用,同時,患者可以能夠應用清醒ECMO的情況進行簡單活動,防止過度休息,利於康復鍛煉。清醒ECMO保留自主呼吸的優勢,能夠有效地提高生存品質與生活幸福感。在國外的醫院中,經常可以看到ECMO病人在護理人員的保護下在病房走廊中行走。

談到改善人工氣道管理的應用,那首當其衝便是肺移植。清醒ECMO應用於等待肺移植的患者身上,使患者在等待肺移植的過程中,能夠使用清醒ECMO在病房中進行鍛煉。根據國外文獻的報導,相比有創通氣,使用清醒ECMO等待肺移植的存活率有顯著的提高。

ECMO還可以應用於嚴重免疫力低下的患者。

例如曾有一位63歲的女性,因「呼吸困難伴發熱3月,加重1周」入院,既往慢性腎炎20年,甲亢10餘年,2型糖尿病6年,入院前3個月因「呼吸困難伴發熱」就診,與中日醫院風濕科確診「乾燥綜合征,間質性肺炎」,並長期服用激素、抗生素治療,當時患者入院時動脈血氣(FiO2 0.21):pH 7.52, pCO2 31mmHg, pO2 52mmHg,HCO3- 25.3mmol/L,Lac -3.0mmol/L,是十分嚴重的呼吸衰竭,同時患者各項淋巴細胞指標均偏低,L 800/ul ↓,T cell 641/uL ↓,CD4 218/uL ↓。同時,病原學示:PC核酸(+),CMV核酸(+)。在使用HFNC、NPPV吸氧後,患者第4天體溫、呼吸、pH等指標仍不好轉,這時,若是使用常規有創、正壓通氣技術,必須要考慮患者免疫抑製狀態下,VAP風險比常人更大,另外PCP及肺纖維化、氣壓傷風險也不容小覷。

權衡之下,詹慶元教授團隊選擇使用清醒插管並維持VV-ECMO。

在經過3天NPPV與HFNV交替使用+ECMO支持後,激素衝擊治療開始起效,患者病灶有所吸收。但一波未平,一波又起,患者在第13天仍是沒法避免併發症氣腫,無法,只能繼續使用ECMO進行支持,最終通過全體醫療人員和患者自身的努力,在第20天,患者成功撤機。事後我們可以想見,患者使用了20天呼吸支持技術,若是使用有創支持,以患者免疫抑製狀態看來,必定出現相關肺感染癥狀。可以說,在這個病例中,ECMO是必不可少的

體外 CO2 清除(ECCO2R)是VV-ECMO的一種形式,在此其肺膜的主要作用為清除多餘的CO2。同樣地,ECCO2R也能夠改善氣道管理。

有一位咳嗽、咳痰、喘息20餘年,加重10年,確診慢阻肺、肺心病,家庭氧療及舒利迭治療的69歲男性病人,因肺功能的嚴重受損,幾乎無法離開無創呼吸機,後來反覆插管、拔管,病情都無法好轉。

後來,詹慶元教授實施ECCO2R技術,使用雙腔靜脈導管,將血液引流至體外,並有效地清除血液中CO2後回輸,做完以後,患者可以立即拔管,不必再受有創治療的痛苦和不便,患者配合無創正壓通氣,能夠早期下床活動,並進行四肢、呼吸鍛煉和氣道廓清治療。
另有一例ECCO2R治療COPD的病例,患者男,81歲,主因「反覆咳嗽、咳痰、喘憋20年,再發15天加重5天」入院,患者入院後喘憋明顯,需間斷輔助患者經右側胸壁切口排出皮下氣體可稍緩解。一開始,患者血氣分析提示:pH : 7.31, pCO2:51mmHg, pO2:132mmHg。3天后喘憋加重 pH:7.269,pCO2:65.9mmHg, pO2:140mmHg。後來患者局麻下行ECCO2R:pH:7.43,pCO2:37.6mmHg, pO2:170mmHg。建立體外肺心循環後,患者肺部充氣、氣腫的癥狀有了明顯好轉

圖片來源於網路

因此,可以說ECCO2R技術主要用於COPD治療,而其中最重要的方向之一便是,通過使用ECCO2R,為那些需要NIV但可能插管失敗的患者避免使用氣管插管,從而避免氣管插管失敗的可能性。

強強聯手——ECMO輔助下完成手術治療

ECMO對心臟疾病病人也有極大幫助。曾有一例PCI風險極大的心梗患者,既往高血壓、抽煙的高危病人,在置入臨時起搏器、置入IABP、並且常規呼吸支持情況均無法改善血壓,在持續胸外按壓1小時後保持血壓90/60mmHg後在急診置入ECMO後方可成功行PCI手術。可以說,若是沒有ECMO的支持,該患者PCI的手術是絕對不可能做成的。

現在,中日醫院已經完成了數例ECMO輔助下心臟介入治療,可以說,這項技術正逐漸趨向成熟與完善。

ECMO對PCCM(呼吸與危重症科)醫生要求更高、更全面

在《ECMO Extracorporeal Cardiopulmonary Support in Critical Care》一書中,Robert Bartlett曾寫道:「ECMO是應用生理學治療危重症患者的終極生命支持手段。ECMO團隊必須精於危重症醫學的所有領域。對呼吸、血流動力學、腎臟及凝血病理-生理的深刻而全面的理解是管理ECMO患者的先決條件。」

的確如此,ECMO不僅要求醫師掌握原發病的診治,還有併發症(包括出血與血栓、院內感染)的防治,VV-ECMO病人通氣支持策略(肺休息,俯臥位),急性腎損傷(AKI)與連續腎臟替代療法(CRRT)的相關知識,血流動力學與液體管理,鎮痛、鎮靜與肌松,營養支持,早期康復等等一系列方面都提出了極高的要求。

同時,ECMO對PCCM醫生提出了許多新的問題與挑戰。

從前的時候,人只有1心1肺,而使用ECMO後則變為2心3肺。如何妥善管理這2心3肺對醫生髮起了挑戰。另外,ECMO相關的併發症,出血、院感等,也值得我們注意,在以前使用導管的時候,出現院感的處理方法是拔管即可,可是ECMO導管需要放置一百多天,貿然拔管不可行,故而妥善維護ECMO也成為關鍵之處。此外,我們仍有許多問題需要探索與討論,例如ECMO病人的早期活動和理療問題。

說了這麼多,我們可以看出,ECMO是PCCM的重要學科發展機遇。通過床旁可及的長程、終極心肺支持技術;讓肺/心損傷之後的肺/心修復成為可能;避免或減少人工氣道的應用;高難度心胸外科手術支持平台,ECMO便成為面對全院/地區生命支持技術平台。

此外,憑藉於使用患者病情之重,使用ECMO技術難度高,使用後成就感滿滿,同時對團隊協作和領頭羊的水準也提出了要求,ECMO是培養PCCM人才與團隊的好項目。

在未來的時間裡,ECMO正是PCCM重要的學科增長點,也是每個PCCM醫生需要密切關注和學習的方向。


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