2. 浙江大学医学院附属儿童医院PICU 310052;
3. 浙江大学医学院附属儿童医院心脏外科, 杭州 310052
外周静脉-动脉体外膜氧合(venous-arterial extracorporeal membrane oxygenation,VA-ECMO)是新生儿和儿童难治性心力衰竭最常用的机械辅助循环技术[1-2]。外周VA-ECMO的不足之处是逆向血流增加了左心室后负荷,当自体心功能严重受损时,后负荷增加将导致左心室胀满、排血困难,其发生率10%~60%不等[3]。心室壁应力增加将破坏心肌细胞t-tubule结构,影响钙离子释放,降低心肌收缩力[4],左心室胀满扩张将进一步导致心肌缺血、心功能不可逆、心室内血栓形成、肺水肿,增加病死率和致残率[5]。
如何在保证组织器官灌注的前提下保护左心功能、及时识别处理左心过负荷,是ECMO治疗心功能极差的心源性休克时的难点问题。
13%~46%的儿童VA-ECMO需要左心减压[6],但目前儿童VA-ECMO左心减压的介入时机和方法尚未达成共识,本文旨在总结本院临床经验,回顾分析经侧胸置管方法的临床结果,探讨左心减压的临床策略(介入时机和方法选择)。
1 资料与方法 1.1 研究对象回顾分析浙江大学医学院附属儿童医院2007年7月至2022年8月53例接受VA-ECMO治疗的急性暴发性心肌炎病例,其中6例ECMO治疗期间应用经胸小切口左心房置管技术进行左心减压的病例被纳入研究,收集6例患儿一般资料,ECMO指征、ECMO建立时和经侧胸置管左心减压建立时的心功能评价指标以及临床结果,探讨儿童VA-ECMO期间左心减压的时机和方法。
本研究经浙江大学医学院附属儿童医院医学伦理委员会审查同意,伦理批件编号:2023-IRB-0210-P-01。
1.2 颈部VA-ECMO建立后左心功能保护策略左心功能保护意识贯穿VA-ECMO管理过程始终。主要包括以下策略:确定颈动脉插管头端位置正确,避免ECMO血流射向升主动脉;ECMO流量由低到高滴定到满足灌注的最低流量,流量滴定可借助于超声评估,心脏活动度和主动脉打开较好、混合静脉血氧饱和度 > 65%、血乳酸值能持续下降可判定为满足灌注的最低流量;呼吸机PEEP设置8~10 cmH2O(1 cmH2O=0.098 kPa);酌情使用一定剂量的正性肌力药[肾上腺素 < 0.4 μg/(kg·min)]和扩血管药;限液:液体量控制在正常生理需要量的60%~70%;利尿剂或必要时连接持续肾替代治疗(CRRT)保持液体零或负平衡。经处理仍有左心排血困难表现,考虑有创方法(经侧胸左心房置管)进行左心减压。
1.3 经侧胸置管左心减压的介入时机按以上无创左心功能保护策略管理,仍有左心排血困难表现,包括:脉压差减小至5~10 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)以下;心动超声图提示左心室射血分数(LVEF)低、主动脉瓣开放困难甚至关闭或返流、左心室舒张末期直径(LVDD)扩大、左心血液自显影(烟雾征)、二尖瓣返流;甚至胸片提示肺水肿,考虑经侧胸置管左心减压。手术由ECMO团队中2名有经验的心脏外科医生执行。采用经侧胸第四肋间小切口暴露左心房,直接在左心耳置入直头体外循环静脉插管,插管尺寸与ECMO颈内静脉插管相同或小一号,用“Y”型接头将左心房插管连接到ECMO管路静脉端,胸片确定插管位置,逐层缝合切口,止血并固定插管。
LVDD缩小、二尖瓣返流减少、肺水肿减轻提示左心减压有效。LVEF增加、脉压差增大、提示心功能改善,观察到左心功能改善后尝试短暂夹闭左心减压管,夹闭期间无左心排血困难表现考虑拔除左心减压管。
2 结果6例患儿年龄中位值5.5岁,体重中位值20.05 kg,均经颈内静脉-颈总动脉建立VA-ECMO。病例1和6例因心搏骤停实施ECMO心肺复苏(ECMO-cardiopulmonary resuscitation,ECPR),病例2因心源性休克常规治疗无效建立ECMO,病例3、4、5因室性心律失常合并心源性休克常规治疗无效建立ECMO。6例患儿建立ECMO时的心功能状态见表 1。
编号 | 年龄(y) | 体重(kg) | ECMO原因 | LVEF | LVDD(cm) | 心电图 | MAP (mmHg) | 脉压差(mmHg) |
1 | 9 | 32 | ECPR | 0.3 | 3.6 | VT | 66 | 19 |
2 | 2 | 10.2 | PCS | 0.29 | 3.6 | VT | 72 | 23 |
3 | 5 | 20 | PCS, LA | 0.29 | 3.8 | VT | 67 | 21 |
4 | 6 | 20.1 | PCS, LA | 0.38 | 3.9 | VT | 69 | 23 |
5 | 2.8 | 12.5 | PCS | 0.55 | 2.7 | VT | 44 | 20 |
6 | 7.5 | 21.4 | ECPR | 无数据 | 3.7 | 无心搏 | 无数据 | 无 |
注:LVEF为左心室射血分数,LVDD为左心室舒张末期直径,ECPR为体外心肺复苏,PCS为进行性心源性休克,LA为致死性心律失常,VT为室性心动过速,MAP为平均动脉压 |
病例6在ECPR建立同时心超提示主动脉瓣打开困难,经侧胸置管左心减压。病例1、2、3、4、5在ECMO运行期间出现脉压差 < 5 mmHg、LVDD增大、LVEF减小、主动脉打开困难等左心室排血困难表现后经侧胸置管建立左心减压,从ECMO建立到左心减压建立历时12~248 h。左心减压建立后左心胀满均能缓解,但临床结局有所差异:病例2、5、6成功撤除左心减压管,左心减压时长40~144 h,之后成功撤离ECMO出院回家,但病例2并发左上肢肌力下降,临床怀疑并发脑梗塞但缺乏影像学证据,出院后转入康复医院高压氧治疗,一个月后随访肌力恢复到3级;病例1、3、4未能撤除左心减压管,其中病例1自主心搏不能恢复被迫撤离ECMO;病例3心功能有所恢复但因并发颅内出血放弃治疗;病例4并发心室内血栓行体外循环下取栓术后并发大出血被迫撤离ECMO后死亡。见表 2。
编号 | ECMO至左心减压间隔(h) | LVEF | LVDD (cm) | 心电图 | MAP (mmHg) | 脉压差(mmHg) | 左心减压时长(h) | 并发症 | 转归 |
1 | 48 | 0.1 | 3.5 | VT | 86 | < 5 | 未撤离 | 无 | 心搏不恢复,ECMO被迫终止,死亡 |
2 | 22 | 0.1 | 3.8 | 窦速 | 80 | < 5 | 40 | 脑梗,伤口出血 | 出院回家 |
3 | 12 | 0.3 | 4.4 | PMVT | 52 | < 5 | 未撤离 | 颅内出血 | 放弃治疗 |
4 | 248 | 0.26 | 4.4 | PMVT | 80 | < 5 | 未撤离 | 心室内血栓形成, 伤口出血 | 放弃治疗 |
5 | 12 | 0.25 | 3.2 | VT | 46 | < 5 | 144 | 无 | 出院回家 |
6 | ECMO同时 | 无数据 | 3.7 | PMVT | - | - | 72 | 无 | 出院回家 |
注:LVEF为左心室射血分数,LVDD为左心室舒张末期直径,MAP为平均动脉压,PMVT为多形性室性心动过速 |
VA-ECMO过程中左心胀满的弊端和及时左心减压的重要性已经得到广泛认可。但由于ECMO病人的基础诊断、疾病进展、ECMO中心治疗理念等不一致等原因,儿童左心减压的时机和方法仍然未达成共识。
当胸片肺水肿表现,脉压差 < 5~10 mmHg,心超提示左心室“烟雾征”、左心胀、主动脉瓣打开困难等都提示应立即采取左心减压措施。无创措施包括利尿,降低ECMO流量至满足灌注需求的最低水平,扩血管药降低外周血管阻力,中等剂量正性肌力药维持自体心脏射血,增加PEEP以减少肺血使右心血液更多引向ECMO系统,以上无创措施仍不能改善,应立即启动有创左心减压[7]。以上征象中,最早期的表现是脉压差小和LVDD增大。心电图表现为室性心动过速(ventricular tachycardia,VT)、室颤、无脉电活动、无心搏是左心减压的重要信号[6]。本组病例1、2、3、4、5心电图表现为VT,病例6入PICU时VT,气管插管时心搏停止实施ECPR。对于颈总动脉置管的儿童,还应确定动脉插管头端位置在主动脉弓头臂干开口处,避免插管过深致ECMO血流流向升主动脉导致医源性左心胀满。ECMO流量滴定等左心功能保护的理念应贯穿VA-ECMO始终,本组除1例ECPR外,其余5例ECMO建立后的左心功能都比建立前差,ECMO的后负荷可能造成了一定的负面影响。
一般来说,ECMO建立早期自体心功能较差,Zampi等[8]的多中心研究发现ECMO建立后18 h以内实施左心减压缩短了ECMO运行时间和呼吸机使用时间,提示临床医生在ECMO早期应特别关注是否存在左心排血困难。本组3例减压有效并成功撤除出院回家的均在22 h以内放置左心减压管,延迟建立的左心功能不能恢复(病例1)或心室内血栓形成(病例4),增加处理难度,预后较差。
因外周VA-ECMO不可避免地增加了左心后负荷,在ECMO建立同时联合有创减压措施能否改善临床结局?近年来关于预防性左心减压的研究有所增多,但结果仍存在争议。Na等[9]研究发现与治疗性左心减压相比,预防性经皮左房减压没有改善成人心源性休克患者的心功能恢复,但提高了桥接心脏移植和LVAD的成功率而最终提高了存活率。Radakovic等[10]则发现与治疗性相比,预防性impella左心减压降低了30 d病死率和卒中风险。Patel等[11]发现VA-ECMO同时联合Impella左心减压能改善难治性心源性休克的存活率,降低正性肌力药需求,并不增加并发症发生率。Cheng等[12]对1 517例患者的研究结果表明ECMO联合IABP并不能提高存活率。以上结果的差异可能跟引起患者心源性休克的基础疾病相关。在儿童群体,目前的研究未发现预防性左心减压能提高心脏术后、心肌炎、心肌病及脓毒性休克患儿的存活出院率[13-15]。有创左心减压措施都存在技术相关的并发症,且适用于低体重儿童的技术少,评估获益和风险本中心管理策略不实施预防性左心减压,在ECMO早期严密监测脉压差和超声、胸片评估及时左心减压,ECPR后的患儿尤其需要关注。本组ECPR病例1和6的基础疾病都是暴发性心肌炎,例6为ECMO同时建立左心减压,心功能恢复,例1为延迟建立,心功能未能恢复。
儿童VA-ECMO有创左心减压可采用的技术包括经皮球囊房间隔切开、外科房间隔切开、外科左心房或肺静脉置管、外科左心室置管[16]。大体重儿童血管条件允许可选择IABP[17]和经皮植入临时心室辅助装置(Impella)[18]。Choudhury等[16]分析2000—2016年ELSO登记的1 438例因心肌炎和心肌病接受ECMO治疗的儿童,19%的患儿接受有创左心减压,其中70%采用房间隔切开技术,其余30%采用左心房置管技术。
目前尚缺乏证明何种左心减压技术更优的研究报道,技术方法选择主要取决于患儿体重和ECMO中心的优势技术。本中心采用经侧胸小切口左心房置管方法,本组行左心减压的患儿50%成功撤除ECMO并存活出院回家,左心减压持续40~144 h。Yamamoto等[19]采用的方法和本研究方法一致,他们的临床经验也证明了该方法的有效性。
外科方法的主要并发症是出血,本组早期病例2并发胸腔内出血,经暂停肝素抗凝和开胸清创止血后控制,后期没有类似并发症发生,提示该技术出血并发症可控。
从血流动力学角度分析,左心房水平的减压不能完全阻断血液从左心房流入左心室,在心肌收缩力极差、主动脉瓣打开困难时,左心室还是会逐渐胀满,左心尖置管直接卸载左心室压力值得尝试探索。
综上所述,经侧胸置管方法左心减压有助于左心排血困难的VA-ECMO患儿的心功能恢复。心源性休克ECMO建立早期需严密关注左心排血情况,液体限制、适当高PEEP、正性肌力药和扩血管药物调整和ECMO流量滴定后仍存在脉压差低,超声提示LVDD增加、心内血流自显影、主动脉瓣打开困难、主动脉瓣反流,胸片提示肺水肿等应尽早建立左心减压。VT、室颤、无脉电活动是左心减压的重要信号,ECPR患儿可同时建立左心减压。ECMO抗凝运行下,外科方法的主要并发症是出血,手术期间做到抗凝和止血平衡非常重要。
利益冲突 所有作者声明无利益冲突
作者贡献声明 叶莉芬负责研究题目选择、科研设计和论文修改;范勇负责临床资料收集和论文撰写;林茹、张晨美负责论文指导;应力阳是ECMO置管和左心减压置管的外科医生,为论文提供指导意见
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