ECMO技術(shù)臨床應(yīng)用【充實精制】

1、ECMO技術(shù)臨床應(yīng)用,徐州醫(yī)學院附屬醫(yī)院麻醉科 劉功儉,1,一類特制,ECMO(Extracorporeal Membrane Oxygenator,體外膜肺氧合(Extracorporeal Membrane Oxygenation)簡稱ECMO，就是將靜脈血引流至體外，經(jīng)過滾輪泵或離心泵（人工心臟）推動和氧合器（人工肺臟）的氧合，再回到病人血管，取代病人心臟及肺臟之功能的裝置,2,一類特制,ECMO與CPB,1. CPB需在全麻下開胸完成，ECMO插管可在局麻下完成； 2. CPB只能應(yīng)用幾小時不等，ECMO可行357天心肺功能支持； 3. CPB替代心、肺功能而保證手術(shù)進行，ECMO為心

2、肺功能恢復(fù)爭取時間。ECMO使心臟和肺得到充分休息，全身氧供、CO2排出和血流動力學均處穩(wěn)定狀態(tài),MO,Pump,3,一類特制,CPB vs ECMO,4,一類特制,體外心肺支持技術(shù)常用名詞,ECLS ExtraCorporeal Life Support ECMO ExtraCorporeal Menbrane Oxygenation ECCOR or ECCO2R ExtraCorporeal CO2 removal PECCO2R Portable extraCorporeal CO2 removal ECLA Extracorporeal lung assist ECLHA Extra

3、corporeal lung and heart assist CPS Cardiopulmonary support PCPS Portable cardiopulmonary system PCPS Percutaneous cardiopulmonary support CPB Cardiopulmonary Bypass EPBGEExtrapulmonary blood gas exchange AREC Assistanc respiratory extracorporeal IVOX Intravascular oxygenation,5,一類特制,ECMO,體外氣體交換。ECM

4、O按使用目的不同分為兩類。通常稱ECMO是以氧合為主要目的，CO2排出為其繼發(fā)作用；若以CO2排出為首要目的，則稱為體外膜肺CO2 排出(ECCO2R)；若伴以低頻正壓通氣則稱為LFPPV-ECCO2R。 支持肺臟功能和/或心臟功能,與心臟手術(shù)中的體外循環(huán)技術(shù)相似，但使用時間較長（57天），能以較為恒定流速將血液泵出。隨著病人情況的改善，逐漸降低流速，使心肺承擔更多工作,6,一類特制,7,一類特制,8,一類特制,9,一類特制,10,一類特制,11,一類特制,歷史和背景,1953年Gibbon用氧合灌注技術(shù)首次成功支持開心手術(shù)。 1969年開始使用膜式氧合器。 1976年Gilleh等發(fā)現(xiàn)ECM

5、O治療重癥急性呼吸衰竭的病死率高達85，歐美各國也發(fā)現(xiàn)ECMO治療重癥呼衰病死率在90，其原因有三點：患者肺大多為不可逆器質(zhì)性改變；ECMO治療期間仍進行呼吸機支持，F(xiàn)iO2為60%致肺纖維化；ARDS為病毒和細菌感染所致，而ECMO對損傷、栓塞所致ARDS療效較好。 1979年Gattinoni等把體外清除CO2和低頻正壓通氣結(jié)合起來，使ARDS療效從10提高到50。重新燃起了用ECMO 治療ARDS的希望。以后這項技術(shù)逐步完善并應(yīng)用至今,12,一類特制,13,一類特制,ECMO的發(fā)展,經(jīng)皮插管方法可在短時間內(nèi)建立ECMO，避免開胸和損傷大血管。 治療新生兒呼吸衰竭采用經(jīng)臍血管建立ECMO，

6、增加靜脈回流。 1988年Bindslev等用肝素涂抹型膜肺，減少肝素全身用量和出血。 Cottrell等應(yīng)用抑肽酶在ECMO治療中保護血小板。 1993年Zwushenberrger等調(diào)查5000例ECMO治療呼衰患兒，生存率為82%，而常規(guī)治療死亡率為80%。 1994年ECMO國際會議認為ECMO對兒童特別是新生兒有很好療效，對成人效果不理想，對呼吸衰竭效果較佳，對感染和心衰效果較差。 1996年全世界有100個醫(yī)療中心對新生兒呼衰用ECMO常規(guī)治療。27個用ECMO常規(guī)治療成人ARDS，約有10萬患者用ECMO，生存率為80。有的存活率可達為90，而成人的生存率穩(wěn)定在50,14,一類特

7、制,ECMO的原理,ECMO總體設(shè)想是利用體外循環(huán)代替自然循環(huán)，由離心泵提供血流動力，通過氧合器對靜脈血進行氧合，成為含氧高的動脈血，注回人體完成輸氧功能。長時間進行體外氧合與CO2移除，支持心肺功能，減少心、肺負荷，為心臟和肺臟疾病的恢復(fù)提供時間,15,一類特制,ECMO心肺功能支持的優(yōu)越性,有效地改善低氧血癥。能將靜脈血氧合為動脈血，每分鐘流量可達1-7L。 較長時間支持性灌注為心肺功能恢復(fù)贏得時間。治療過程血液損傷輕。 避免長時間高濃度氧吸入所致氧中毒。 避免機械通氣所致肺損傷。治療期間進行機械通氣只為避免肺泡萎縮，不需很高的壓力； 有效循環(huán)支持。治療期間機器可代替心臟射血而輔助心臟功能

8、。在沒有或較少正性肌力藥作用條件下，降低心臟前、后負荷，心肌可獲得充分休息，能量儲備增加。 ECMO治療中可用人工腎對機體內(nèi)環(huán)境進行可控性調(diào)節(jié),16,一類特制,Are there different types of ECMO,veno-arterial or VA ECMO. veno-venous or VV ECMO,17,一類特制,靜脈動脈轉(zhuǎn)流,最常用方法是通過頸內(nèi)靜脈插管，經(jīng)右房將血液引流至氧合器，氧合血通過頸動脈插管至主動脈弓輸入體內(nèi)。此法可將80%回心血量引至氧合器，降低肺動脈壓和心臟前負荷?？商娲ソ叩男姆喂δ?。當流量達到120ml/kgmin時，心臟可處于休息狀態(tài)。此法可降低

9、肺動脈壓力，人工呼吸依賴性成分少，適用于嚴重呼吸衰竭。 缺點 經(jīng)股動脈低部位灌注，可使上半身的冠狀動脈和腦組織得不到充分灌注。 肺血流驟然減少致肺淤血，增加肺部炎癥和血栓形成危險性。 此法非搏動成分多，對維持穩(wěn)定血流動力學有一定困難。 插管拔管操作復(fù)雜，結(jié)扎一側(cè)頸部血管，對腦發(fā)育有潛在危險,18,一類特制,19,一類特制,V-A mode,20,一類特制,靜脈靜脈(V-V mode)轉(zhuǎn)流,常用方法是從股靜脈插管，將插管延伸至下腔靜脈近心端，引出的血液經(jīng)氧合后經(jīng)頸內(nèi)靜脈插管輸送氧合血至右房，再經(jīng)三尖瓣口送至右室。三尖瓣能有效分隔右室內(nèi)氧合血和右房內(nèi)非氧合血，80%血液可氧合，由右室收縮注入肺動脈

10、。 優(yōu)點是保證肺血液灌注，同時心臟搏動射血亦存在，適用于無心功能不全呼衰患者，不需動脈結(jié)扎，操作簡單。 缺點是不降低右心臟前負荷，無心功能輔助作用，新生兒重癥呼吸衰竭時不宜使用，對PPHN無明顯治療作用，易發(fā)生心律失常,21,一類特制,22,一類特制,V-V mode,23,一類特制,ECMO使用目的,保證機體有足夠氧供. ECMO不能治愈心臟或肺臟疾病，但可使心肺休息和恢復(fù)。 ECMO治療期間降低呼吸機參數(shù)設(shè)置，使肺臟休息以維護殘余肺功能，減少呼吸機相關(guān)肺損傷。 ECMO治療期間減少或停止使用支持心臟藥物，暫時性輔助心臟功能。 臨床用來爭取時間而非治愈疾病,24,一類特制,Why ECMO,

11、Severe pulmonary hypertension Pneumonia Respiration failure from trauma or severe infections Heart failure,25,一類特制,ECMO臨床效果主要取決于病人心臟和肺功能能否恢復(fù),ECMO的臨床應(yīng)用,26,一類特制,ECMO應(yīng)用范圍,一、 心源性循環(huán)衰竭 （一） 心臟手術(shù)重建后，造成右心室衰竭合并可逆性肺高壓危像。（二） Bridge：為準備心臟手術(shù)或心室輔助裝置或心臟移植，而暫時替代心臟功能。（三） 心臟手術(shù)后暫時左心室功能喪失（stunned heart），常見于prolong bypas

12、s。 （四） 可逆性的心肌病變，如心肌炎、冠狀動脈暫時性痙攣。（五） 先天性心臟病手術(shù)重建後，心輸出量不足造成單側(cè)或雙側(cè)心衰竭。（六） 肺栓塞或肺梗塞（pulmonary embolism or infarction,27,一類特制,各種心功能輔助方法的特點,28,一類特制,二、 呼吸衰竭,一） ARDS（急性呼吸窘迫綜合征）1. Qs/Qt （intrapulmonary R to L shunt) 30 2. Peak airway pressure45cmH2O3. TSLCs 5cmH2O 6. lung lavage in pulmonary alveolar proteinosis

13、 7. ARDS patients who do not respond to conventional mechanical ventilator strategies. 8. after lung transplantation,29,一類特制,成人ECMO實施標準,低氧性呼衰： 傳統(tǒng)的機械通氣或PCIRV（壓力控制反比通氣）已不能糾正缺氧及提高肺順應(yīng)性； FiO20.6時，肺內(nèi)分流30； 肺靜態(tài)順應(yīng)性45cmH2O； Ve200ml/kg/min時仍然PaCO2 45mmHg,30,一類特制,1.吸入性胎糞肺炎癥候群（MAS:Meconium aspiration syndrome） 2

14、.呼吸窘迫癥候群（Hyaline membrane disease） 3.先天性膈疝（CDH；Congenital diaphragm hernia） 4.新生兒頑固性肺高壓（PPHN；persistent pulmonary hypertension of neonate）并符合下列呼吸衰竭指標,二） 小兒及新生兒,31,一類特制,新生兒入選標準,無嚴重的凝血或出血性疾病，無顱內(nèi)出血，機械通氣80-83.2kPa持續(xù)4-12h； 氧合指數(shù)25-40，持續(xù)0.5-6h； PaO24.6-6.6kPa持續(xù)2-12h； 急性惡化狀態(tài)：PaO24-5.3kPa，pH7.25持續(xù)2h，難治性低血壓。任

15、有上述一項均可行ECMO,32,一類特制,兒童入選標準,機械通氣時間，8歲時應(yīng)8cmH2O，F(xiàn)iO20.8持續(xù)12h時，PaO2/FiO260kPa； PIP40cmH2O時pH7.28或發(fā)生空氣滲漏綜合征,33,一類特制,ECMO在心肺腦復(fù)蘇中的應(yīng)用,1983年P(guān)hillips等用經(jīng)皮穿刺法建立動、靜脈插管與人工心肺機聯(lián)接，對五例急性心臟聚停且用傳統(tǒng)方法不能復(fù)蘇的病人進行搶救，所有病人心肺功能都恢復(fù)較好。經(jīng)皮穿刺可在5分鐘內(nèi)完成，可經(jīng)股動、靜脈迅速建立心肺旁路，不需專門外科醫(yī)師，為人體重要器官提供暫時血液供應(yīng)。 ECMO使病人恢復(fù)有效供氧供血，調(diào)節(jié)機體血流量、溫度和血液成分，改善微循環(huán)灌注，

16、增加淋巴回流，減輕組織水腫，促進組織間液和血液液體交換，有利于細胞代謝，減輕組織代謝性酸中毒,34,一類特制,ECMO成人禁忌癥,絕對禁忌癥： 禁忌抗凝者， 沒有救治希望的終末期疾病， 潛在重度慢性肺部疾病， 高齡多器官功能衰竭綜合征， 對治療無反應(yīng)膿毒性休克， 無法控制代謝性酸中毒， 中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷， 重度免疫抑制。 相對禁忌： 靜脈-靜脈:機械通氣7d，變性肌力藥物治療后心肌功能仍差(CI45或75%體循環(huán)壓），心臟停搏，年齡60歲； 靜脈-動脈:機械通氣7d，不可逆或慢性心功能不全，年齡60歲,35,一類特制,兒童禁忌癥,Lethal chromosomal anomaly 14 da

17、ys Severe neurologic insult or asphyxia,36,一類特制,ECMO并發(fā)癥,1、出血 ECMO采用全身肝素化，出血不可避免，嚴重出血將危及病人生命。 2、腦損傷 新生兒ECMO大多經(jīng)頸部插管建立體外循環(huán)，結(jié)束時需結(jié)扎頸部血管。一般認為嬰幼兒對右側(cè)頸部血管結(jié)扎有很強的耐受，通過左側(cè)頸部血管進行代償。 3、血栓 ECMO中凝血功能發(fā)生很大變化，表現(xiàn)在肝素應(yīng)用、血液和異物表面接觸血小板活性物質(zhì)釋放、凝血因子消耗。 4、其它 ECMO除對呼吸支持外還可改善循環(huán)功能。ECMO治療過程中常有高血壓、心臟頓抑、心律失常等并發(fā)癥,37,一類特制,ECMO的使用,開機 V-V

18、 mode： FiO2：1.0 gas flow：10L/min V-A mode： FiO2：1.0 gas flow：blood flow = 1：1 血流量 新生兒：150ml/min 嬰兒：100ml/min 兒童：75-10ml/min 成人：50-75ml/min 氧耗量 嬰兒：5-8ml/min 兒童：4-6ml/min 成人：3-5ml/min DO2 ：VO2 = 5：1 O2 delivery：O2 consumption,38,一類特制,開始階段,開始階段應(yīng)盡量提高灌注流量以償還氧債，糾正酸堿失衡和電解質(zhì)紊亂。根據(jù)神志、末梢循環(huán)和內(nèi)臟灌注情況判斷ECMO有效性。病情穩(wěn)定后

19、根據(jù)其心肺功能調(diào)節(jié)ECMO流量；心衰患者停用正性肌力藥物，流量需達正常心排量80%，同時進行血流動力學監(jiān)測。PaO2應(yīng)達到70-90mmHg，SvO2應(yīng)達到75%左右。 ECMO支持期間適當抗凝。肝素初始劑量為100U/kg，然后以30U/(kgh) 速度持續(xù)輸入。用普通膜式氧合器和管路者，ACT應(yīng)保持在220260秒；用肝素涂層者，ACT應(yīng)保持在180200秒。血小板計數(shù)應(yīng)保持100109/L左右。長時間轉(zhuǎn)流者均有血小板減少，應(yīng)及時補充,39,一類特制,What happens on ECMO,Turn the ventilator settings down to rest setting

20、s. Turn down many of the heart medicines. Daily routine; chest x-ray each morning, weight and bath, blood samples (labs) and constant monitoring of vital signs. Let the patients rest as much as possible,40,一類特制,Ventilator settings,Neonates and Infants: Reduce gradually to FiO2 0.3 (0.2-0.4) over 1-2

21、 hours if possible. Airway pressures 20/5 cm H2O. Rate: 10/min. PEEP: 4cm H2O Pediatrics and adults: FiO2 0.4.-0.5. Peak airway pressure 20-30cmH2O, Rate: 10-15 /min. PEEP 10cm H2O,41,一類特制,Immediately after start-up,Chest X-ray Labs: Complete Blood Count (CBC), ABGs, Na, K, Ca and ionized-Ca, total

22、protein, albumin, glucose, ACT. 1.q 4hrs:Hgb, Hct, platlets, Na, K, glucose. 2.q 1hr and prn, q 2hrs when stable:ACT, ABGs,42,一類特制,Daily,CBC, CRP, free Hgb in plasma, Na, K, Cl, Ca and ion. Ca, P, Mg, BUN, creatinine, total protein, albumen, glucose, bilirubin, SGOT, SGPT, LDH, amylase, coagulation

23、status including ATIII. Urine lytes and chem.strip CXR Ultrasound of head (neonates) Microbiology: urine, sputum. Blood cultures,43,一類特制,Medications,Pain medication Heparin Antibiotics prophylaxis Dopamine, Dobutamine. TPN or enteral nutrition when possible,44,一類特制,Heparin,Initial dose 100 IU hepari

24、n/kg iv, maintain with 15-60 IU/kg/hr using infusion pump. We recommend ACT between 150 and 180 seconds . If ACT 150 seconds give immediately 50IU heparin/kg bolus IV ( 15-25 IU for neonates and children). Then adjust infusion rate,45,一類特制,呼吸功能不全,對呼吸功能不全的患者，在進行ECMO同時實施“肺保護通氣策略”，避免肺損傷加重，促進肺功能恢復(fù)。肺保護措施

25、包括： 1.保持肺循環(huán)有適當血流； 2.機械通氣峰值壓24cmH2O； 3.FiO2不高(0.21)，避免高濃度氧對肺的損害; 4.加用適當PEEP(12-15cmH2O)。 在ECMO支持過程中盡量避免患者水負荷過重,可用利尿劑，也可在ECMO回路中加用超濾裝置以控制水分排出,46,一類特制,ECMO撤離,患者心肺功能逐漸恢復(fù)后可逐漸降低ECMO流量，增加心肺負荷。當ECMO流量降至心排量20%以下，即可準備ECMO撤離。心衰患者撤離前應(yīng)予正性肌力藥物支持；呼衰患者撤離后需維持一段時間通氣支持。 只要心肺功能損害可逆，絕大多數(shù)患者應(yīng)用ECMO 2-3周即可順利撤離。ECMO對新生兒呼吸衰竭支

26、持效果最為滿意。與呼衰相比，ECMO對心衰支持效果略差，心臟手術(shù)后ECMO支持效果很大程度上取決于手術(shù)對畸形和病變矯正是否完善及手術(shù)過程心肌缺血性損傷的嚴重程度,47,一類特制,WEANING FROM ECMO,It is recommended to change the tube and rinse the airways before weaning from ECMO. The ECMO flow is then reduced by 60 - 70% during 12 - 24 hours. Reduce the sweep gas to the oxygenator. Redu

27、ce FiO2 till 0.21. Increase the ventilator support to satisfactory PaO2,48,一類特制,Trial off ECMO,The ECMO support is stopped for a limited period of time to asess the patients ability to oxygenate and remove CO2. Arterial and venous tubing is then clamped, the ECMO-system is kept ready and recirculated to avoid coagulation of t