新生儿体外膜肺技术的应用进展

新生儿体外膜肺技术的应用进展 新生儿体外膜肺技术的应用进展 国外医学儿科学分册2005年I1月第32卷第6期_鲫M甜icalscIenoessectiD玎0fPedia?,Nernh2005.Vo1.32.?.6?337? 新生儿体外膜肺技术的应用进展 Progr~ofNeonatalExtraeorporealMembraneOxygenation 李玖军(综述)薛辛东(审校) (中国医科大学第二临床学院儿科,沈阳110004) 【摘要】体外膜肺(EcM0)又称体外生命支持或膜肺,作为一项新的生命支持技术,运用生物医学工 程,使机体在脱离或部分脱离自身肺的情况下,通过气体交换以暂时替代肺的部分功能或减轻肺的 负荷,完成功能上的改善和病理上的修复.ECMO在治疗新生儿呼吸衰竭方面积累了丰富的,成为 目前治疗新生儿难治性呼吸衰竭的一种有效方法.当常规治疗如机械通气,NO吸入,高频通气,肺表面 活性物质替代等治疗无效时,应用ECMO已成为治疗严重呼吸,循环衰竭的最终手段. 【关键词】体外膜氧合作用;呼吸功能不全;心力衰竭,充血性;婴儿,新生,疾病 【中图分类号】R654.1【文献标识码】A【文章编号】1001.3512(2005)06-0337.03 呼吸衰竭是新生JL@床最常见的危重急症,常导 近年来临床上对新生儿呼 致死亡或留有永久后遗症. 吸衰竭的治疗出现了许多新的有效方法,如高频机械 通气,肺表面活性物质替代及NO吸入疗法等,但这些 疗法必须依赖患者自身肺组织的有效气体交换才能发 挥作用,若肺功能严重受损则治疗效果不佳.而体外 膜肺(extraeorporealmembra/leoxygenation,ECMO),~~I能使 机体在脱离或部分脱离自身肺的情况下,通过气体交 换以暂时替代肺的部分功能或减轻肺的负荷,从而完 成功能上的改善和病理上的修复.本文复习了国外 lO余年来心肺衰竭患者应用ECMO的有关资料,以促 进临床在这方面的研究与应用. 1EI的发展及现状 1944年K0?从血液透析可提高氧浓度中得到启 发,提出ECMO的概念及设想,1972年用硅胶膜制成 的Kolobow肺应用于临床;1972年Hill报道了首例用 ECMO治疗外伤后休克肺取得成功;1975年Bartlett和 Harken率先在新生儿科临床应用ECMO,建立了 的ECMO环路系统,成功地救治了新生儿胎粪吸人综 合征(MAS)患儿,至1982年Bartlett等共报告了45例 应用ECMO治疗新生儿呼吸衰竭的病例,成活率达 55%;1996年英国ECMO协作组采用随机对照临床研 究,报告了124例应用ECMO治疗儿童呼吸衰竭,结果 93例应用ECMO的婴儿中死亡3O例,而对照组92例 应用常规治疗死亡54例,两者相比差异显着.. 自1989年美国成立膜肺国际组织至2003年已有 22500例患者接受了ECMO治疗.Swaniker等b在 作者简介:李玖军(1968.),男,辽宁阜新人,在读博士研究生,主要 从事新生儿疾病的研究. 19851998年对128名2周l7岁的儿科急性呼吸衰 竭患者进行了ECMO治疗,治疗的平均时间288h(4— 1148h);肺疾患完全康复者77%,医院内存活率为 7l%.19901996年K0lLa等-4J对100名成年人进行 了ECMO治疗,治疗的平均时间为271.9h,院内存活 率54%. 在新生儿临床,ECMO已成功用于抢救各种原因 引起的新生儿严重呼吸衰竭总计7600余例,总有效率 已由20%提高到82%,且可改善预后【5J.应用ECMO 治疗MAS伴或不伴持续肺动脉高压(PP删)的成活率 已达到95%,治疗先天性膈疝(CDH)的成活率在60% 左右,治疗呼吸窘迫综合征(RDs),肺透明膜病及特发 性PPHN的成活率在80%左右. 近年来ECMO在治疗烟雾吸人性肺损伤,烟雾吸 人性肺损伤伴烧伤,恶性疾病伴卡氏肺囊虫病,肺泡蛋 白沉积症及经皮冠脉再通治疗心室颤动等方面均取得 了良好的效果.同时又出现了ECMO联合治疗的新技 术:ECMO联合液体通气(TLv)和ECMO联合肺表面活 性物质的治疗方法.Greenspan等-6J对4名RDS及2 名CDH的新生儿接受ECMO治疗效果不佳时予部分 ,I'L496h,结果肺的顺应性均得以改善,肺部病变恢 复,4例3d后成功撤离ECMO,2例部分TLv治疗后长 期存活.Gauger等[7]对6名8周一5.5岁接受ECMO 治疗29d后的患儿予部分,I'L3—7d,96h后P02从 平均5.2kPa上升至l2.2Ida,P(A—a)O2从平均 84.7kPa降到66.5kPa,肺顺应性从平均0.12ml/(H20? kg)上升至O.28ml/(H20?kg),6例均存活,联合应 用ECMO和TLv可改善换气功能及肺的顺应性. 在研究ECMO治疗的同时,国外一些学者还进行 ? 338?国外医学儿科学分册2005年11月第32卷第6期 FbicalScIce8secdonofB.diac8,N0verrIber2005,Vo1.32.No.6 了ECMO运转前后机体炎症介质改变的研究. Fortenberry等观察了15例呼吸衰竭新生儿接受 ECMO治疗前后炎症介质的变化,结果发现,在ECMO 运转过程中中性粒细胞CD1lb,中性粒细胞弹性蛋白 酶,白细胞介素(IL).8水平明显增高,而肿瘤坏死因子 咀,?,1口水平变化不大,认为呼吸衰竭新生儿接受 ECMO治疗可以激发额外的中性粒细胞和细胞因子活 性,引发炎症反应并与肺部疾病恶化有关,建议在 ECMO环路中清除活化的白细胞以减少炎症反应. Golej等观察了15例缺氧小猪应用静.动脉(VA)和 静.静脉(w)两种ECMO环路方法炎症介质的不同变 化,发现在支气管肺泡灌洗液中促炎因子IL-l~,IL-8 水平在VA.ECMO治疗后5h比W.ECMO治疗组和常 规机械通气治疗对照组明显升高,而抗炎因子IL.1O 水平在w.ECMO治疗组支气管肺泡灌洗液中明显升 高,认为VA.ECMO治疗方式比W.ECMO治疗方式更 能激发炎症反应.Adrian等-1.'观察了9例应用ECMO 治疗的患者,在ECMO治疗前,治疗24h时分别采血测 定炎症因子水平的变化,结果血中IL-1t3,IL-8和IL广1 受体抑制因子均比对照组和基础值有明显的升高,而 肿瘤坏死因子.a和IL-6在治疗24h后亦见升高,但统 计学意义并不显着,提示ECMO诱导了白细胞活化和 细胞因子的释放,这种炎症反应可能导致机体的额外 损伤,使病情进一步恶化.上述研究均提示应用 ECMO治疗能激发机体炎症反应,并有可能导致呼吸 衰竭等病情的恶化,在临床应用中应给予高度重视. 2ECMO的基本原理及技术优缺点 ECMO是参照肺的呼吸模式而的,血液在 ECMO内不与气体直接接触,气体和血液被人工膜分 离,气体交换根据氧和二氧化碳分压差进行弥散交换. 刚进入ECMO的血液P02<5.334kPa(1kPa=7.5mm Hg),PC02>6.7kPa,而气相的P02为13.33kPa,PC02 为4.67kPa,如给予纯氧,PO2>93.33kPa,由于这种分 压差,气相的氧向血液弥散,血液的c02向气相弥散, 当血液注入患者体内时,其P02>12.66kPa,PC02在 6.67kPa左右,由此,在体外完成了气体交换. ECMO有VA环路和w环路两种.在VA.ECMO 中,连接导管插入颈内静脉和颈总动脉,血液经静脉导 管和泵的作用到达ECMO循环,血液的氧合和c0,的 排出均在这种装置中进行.氧合的血液经动脉导管返 回患儿体内,而患儿自身肺组织则不进行气体交换,处 于休息状态,因而有利于疾病的恢复.随着患JL~I*功 能的改善,通过ECMO循环的血量逐渐减少,而流经自 身肺组织进行气体交换的血量相应增加,至患儿自身 肺功能恢复到能够独立支持生理需要时,这种导管和 装置即可撤除. VA.ECMO环路选择支持心肺联合衰竭患者,儿童 静脉插管由颈静脉插入至右心房,成年人静脉插管由 股静脉插至下腔静脉,动脉插管由颈总动脉插至主动 脉弓-1,vA.ECMO通路流速大,已证实可提供良好 的心肺支持.但VA环路需颈部两条大血管插管,并 结扎颈总动脉,造成右侧脑血流减少,且易发生冠状动 脉供血不良,刺激炎症反应及急慢性神经系统后遗症, 如引起惊厥,颅内出血,脑梗死及脑性瘫痪等. 在w.ECMO中两处静脉插管由颈静脉插入至右 心房及股静脉插至下腔静脉,血通过ECMO进行气体 交换后流人股静脉;也可以从一侧股静脉引流后回输 入对侧股静脉,它对循环系统的维持功能较差.静脉 双腔导管问世后简化了w.ECMO环路.当颈内静脉 不能容纳双腔管时,有人选择脐静脉插管作为双腔管 w环路取得成功.双腔管w环路插管技术简化了 血管插管的复杂性,最近发展的经皮穿刺双腔管w 环路技术在新生儿中运用,大大减轻了ECMO治疗对 机体的创伤,使ECMO实施更趋方便,快捷.静脉 插管流速较小,血液动力学相对稳定的w.ECMO环 路不仅可减少颅内出血的发生,而且能保持心功能的 稳定,目前在无心脏病变而需接受ECMO治疗时广 泛采用. VV.ECMO的优点是:(1)颈总动脉不需要插管或 结扎;(2)理论上心脏的前后负荷未受影响,左心室负 荷没有增加;(3)肺动脉血氧含量增加,扩张了肺动脉 并减轻了右心室的后负荷;(4)左心室混合静脉血血氧 的增加改善了冠状动脉血的氧合,进一步改善了心肌 功能. Knight等l1报道54例w.ECMO患儿和3O例VA. ECMO患儿,两组在出生体重,孕周,原发病和ECMO 治疗前状况没有不同,治疗后的存活率,并发症,神经 系统发育和慢性肺部疾病的发生情况是相似的.w. ECMO操作更简单,血管内栓塞的发生率更低.由于 它没有提供直接的循环支持,所以不适用于低血压或 需压力支持的患者.当氧供不足及血液动力学不稳定 时,尚需将w.ECMO转向VA.ECMO.无论VA.ECMO 还是VV-ECMO初始流速均为80,100ml/min,心肺功 能有好转征象可逐渐减低流速直至停止,当心肺功能 可以维持生命时撤除体外环路. 3EI的适应证 3.1新生儿呼吸衰竭不同医疗中心所采用的指标 不尽相同,但在一般隋况下预计新生儿病死率达80% 以上时可考虑使用ECMO治疗.判定标准:(1)P(A.a) 国外医学儿科学分册2005年11月第32卷第6期ica1sciencessec60Il0fBed.岫?,Ne ?2005.Vo1.32.No.6?339? 02>79.99kPa持续8—12h;(2)病情急性恶化;(3)对 最强的常规治疗无反应;(4)气压伤;(5)氧合指数(0I =Map×FIO2/PaO:)>40持续4h.目前最常用的是 OI,Oil>25的死亡机率为50%,?40为80%.在大多 数中心机械通气<7d的新生儿尽管给予最强的常规 治疗仍不能保持PaO:?>79.99kPa持续12—24h,也是 ECMO的适应证.Kossel等?纠认为,由于NO吸人和高 频震荡通气等新生儿呼吸衰竭治疗方法的出现,OI? 40作为ECMO治疗的指证还不够充分,主张经过NO 吸人和/或高频震荡通治疗72h,OI仍>25是ECMO治 疗的指标,可避免气压伤. 3.2应用对象在新生儿临床治疗中,ECMO主要用 于MAS,CDH,RDS,PPHN和气胸等;其次还应用于新 生儿先天性心脏病的术后管理,心跳骤停,气压伤及各 种原因的急性衰竭等.对于患有致命性非可逆性先天 性异常疾病的新生儿则不适于ECMO治疗. 4Ea?o的禁忌证 ECMO的禁忌证主要包括:(1)胎龄<34周;(2)出 生体重<2kg;(3)有出血倾向;(4)颅内出血II级以 上;(5)机械通气>1014d;(6)严重的先天畸形.胎 龄<34周者使用ECMO治疗会引起颅内出血,仍然是 目前ECMO治疗的主要障碍-】. 5Ea?o治疗的并发症 ECMO的常见并发症包括机械因素及患者自身因 素两个方面.Zwischenberger总结19851993年7667 例患者应用ECMO时发生机械并发症4333例,其中最 常见的是环路中凝血占19%,插管意外占9%,环路中 气体栓塞占5%,包括小的气泡和静脉气体栓塞.氧 合器故障占4%,其他9%.而患者并发症是普遍存在 的,有13827例,包括心肺疾病占43%,神经系统疾病 占35%,出血占35%,代谢疾病占32%,肾脏疾病占 25%,感染占9%.患者并发症与总的存活率高度相 关,没有并发症的存活率占94%,有并发症的降到 75%(P<0.01).神经系统并发症是最普遍和最主要 的,其中惊厥和脑梗死最常见. 6结语 ECMO在成功地抢救新生儿低氧血症及显着降低 病死率方面显示出了极大的优越性,对防治肺部及神 经系统的永久性后遗症亦具有重要作用.虽然极少数 患儿在ECMO治疗期间可能发生一些并发症,但这些 并发症是可以识别的,有些是可以预防的,并且究竟它 们系由ECMO所致,还是与低氧血症/局部缺血有关, 或是与原发病有关,或二者兼而有之尚难定论,但多数 学者认为与ECMO之前业已存在的损害关系更为密 切.尽管ECMO为创伤性治疗,而且费用昂贵,但其作 为其他呼吸治疗无法替代的治疗手段有其独特的应用 价值.总之,随着临床研究的深入发展,ECMO的应用 必将更加推广,患儿的病死率及肺部和神经系统永久 性损伤的发生率必将降低. 参考文献 1Bartlettfu{.R0l0DW.CusterJR,eta1.Extmcorporeallire~apport:the UniversityofMichiganexperience[J].JAMA,2OOO,283(7)..904-908. 2HansellDR.Extracorporealmembraneoxygenationforperinatalandpediatric pafients[J].RespirCare,2003,48(4):352—362. 3SwanikerF,KollaS,MolerF,eta1.l砒mc0rp钾eaIlifesupp0noutcomefor 128pediatricpadentswithrespiratoryfailure[J].JPediatrSurg,2O0O,35 (2):197.202. 4KollaS,AwadSS,chPB,eta1.oalliresupportfor1o0adult patientswithseverrespiratoryfailure[J].AnnSurg,1997,226(4):544.566. 5GreenTP,TimmonsOD,FacklerJC,eta1.Theimpactof anEacalmembraneoxygenationol71survivalinpediatricpofientswith acuterespiratoryfailure[J].CritCareMed,1996,24(2):323—329. 6GreenspanJS,FoxWW,RubensteinSD,eta1.Partialliquidventilationin criticallyillinfantsreceivingextracorporeallifesupport.PhiladelphiaLiquid VentilationConsortiumlJ].Pediatrlcs,1997,99(1):E2. 7GaugerPG,PranikoffT,SchreinerRJ,eta1.Initialexperiencewithpal li,a~dventilafi0flinpediatric~fientst}ltheacuteresplmtor]distress syndrome[J].CritCarMed,1996,24(1):16.22. 8FortenberryJD,Sh~w.jV,NiemerP,eta1.Neulaxghilandeytokine activationwithneonatalextracorporealmembraneoxygenation[JJ.JPediatr, 1996,128(5Pt1):67o-678. 9C0lJ,WinterP,Schd~'mannG,吐a1.Impactofextracorporealmembrane oxygenationmodalityol71eytokinereleaseduringrescuefrominfanthypoxia lJ].Shock,2o08,20(2):l1O—l15. 10AdrianK,SkogbyM,FribergLG,eta1.1heeffoctofs-nit.oeo-gtuutthioneon olateletandleukocytefunctionduringexperimentnlextracorporealcirculation [J].ArtifOYgfllls,2003,27(6):570-575. 11BartlettRH,R010ffDW,CusterJR,eta1.Extracorporeallifesupport:the UniversityofMichiganexperience[J].JAMA,2OOO,283(7):904-908. 12IchihS.BartlettRH.Currentstatusofextracorporealt~mbra/leoxygenation forsevererespiratoryfailure[J].AnifOrgaB8,1996,20(2):120-123. 13ReiekertCA.SchreinerRJ,BartlettRH,eta1.Percutanenusaccessfor VenOVenlXlSextracorporeallifesupportinneonates[J].JPediatrSurg,1998, 33(2):365—369. 14KnightGR,DudellGG,Evans~口L,eta1.Acomparisonofvenm'en~sand venoarterialextracorporealmembraneoxygenationinthetreatmentofneonatal respiratoryfailure[J].Ca'itCareMed,1996,24(10):1678?1683. 15KcsselH,BauerK,KewitG,eta1.DoweneednewindicationsforECMOin neortatespmtreatedwithhighfrequencyventilationand]orinhalednitric oxide?[J].IntensiveCareMed,2000,26(10):1489.1495. 16Ha/dartGE,FaclderJC.Predictorsofintracmnialhennorrhageduringneonatal extracorporealmembraneoxygenation[J].JPediatr,1999,134(2):156—159. (收稿日期:2005-O6-03) (本文编辑:赵英卓)