ECMO的转流方式

作者：姚孟英，宋晓东

单位：郑州大学第一附属医院

EMCO的转流方式

V-A ECMO

我国较多应用股静脉插管至下腔静脉近右心房处作为引流端，氧合后血经过股动脉插管至髂动脉进行回流灌注。优点：引流部分回心血量，降低右心前负荷，进而降低左心前负荷，具有呼吸循环联合辅助支持的作用。缺点：氧合血回流端，虽然支撑了血压，但回流方向逆行于生理状态，造成左室后负荷增加；如果患者自身肺功能较差，近心端的血管，包括头臂干动脉、颈总动脉、左颈总动脉、左锁骨下动脉，会出现氧合血灌注不足现象，血PaO₂相对较低即南北综合征或Harlequin综合征；并且在股动脉插管区域相对应的肢体远端可能会有缺血风险，解决方法可以由下图分流灌注解决。

图源：Napp L C, et al. Clin Res Cardiol, 2016, 105(4):283-296.

为了解决南北综合征的问题，可通过周围动脉进行置管回输氧合血。通过股静脉置管至右心房引出血液，颈总动脉置管至主动脉灌注血液。这种方法多用于新生儿及体重＜15 kg的儿童。由于发育特点，儿童头颈部在全身占比较大，血管管径相对较粗，甚至可能大于股动脉直径。但对于成人患者，颈动脉管径比股动脉细，无法应用这种转流方法。这种转流方式的缺点是易损伤迷走神经，在＞3岁患者中，易出现缺血性卒中。

图源：George Makdisi, et al. J Thorac Dis, 2015, 7(7):E166-E176.

有学者也在积极探索其他方式解决V-A ECMO南北综合征的问题。例如通过股静脉置管至右心房引出血液，在腋动脉置管或端侧吻合人工血管回流氧合血液。优点是患者可适度活动、解决南北综合征、适合双股动脉严重钙化患者。缺点是操作复杂，需要外科手术，有发生置管肢体水肿、筋膜室综合征的风险。

图源：George Makdisi, et al. J Thorac Dis, 2015, 7(7):E166-E176.

通过外科技术将引流端位于右心房，回流端置管位于升主动脉，氧合血经主动脉顺行灌注全身。优点是血流灌注及降低左室负荷的效果好，不造成左室后负荷过大或南北综合征，缺点是需开胸，不能用于急诊；此种类型ECMO一般需要维持几十个小时，纵隔和胸腔成为非密闭环境，因此感染和出血风险较大。

下图所示为开胸手术后桥接的复合模式ECMO转流，这种回抽引流端是双腔，在下腔静脉右心房开口处有一根引流管，另一根引流管在左室，可以将右房和左室的血液充分引流，以保证心脏复跳后，在心肌顿抑情况下，使心脏能得到充分的休息。氧合血通过两条管路分别进入肺动脉和主动脉，再进入小循环和大循环。

V-V EMCO

在呼吸系统疾病中，多采用V-V ECMO支撑氧合。

V-V ECMO不可逾越的一个障碍就是再循环。上述转流方式的再循环比较明显，在氧合血还没有进入三尖瓣之前，就被部分吸入引流管内，导致出现氧合血再循环。再循环降低了V-V ECMO氧合效能。在这种转流方式中，流量与再循环呈一定的线性关系，当转速、流量上升就会出现再循环量的增加，但当流量达到5～6 L后，即使增加转速也并不一定能够增加有效流量，是由于再循环比率增加，反而进一步降低ECMO运转效能。

影响再循环的因素包括：插管配置和定位、泵速、插管尺寸和体外血流量、胸内压、心内和腹内压、体外血流方向。

在ECMO应用早期，美洲也有部分V-V ECMO采用颈内静脉-股静脉转流方式。通过颈内静脉置管至上腔静脉引出血液，股静脉置管至下腔静脉右心房入口灌注氧合血，这与我国常用的V-V ECMO方式相反，称为“美国方式”。曾有文献显示，此种方法与股静脉-颈内静脉法相比，引流充分，但再循环高，氧供效率低。后期也有专家研究这种插管方式下如何才能降低再循环率并达到较好的氧合状态，例如使用镇静、肌松药物以及控制胸、腹压等，所以现在这种转流方式在较少使用。

图源：Lindholm J A. J Thorac Dis, 2018, 10(Suppl 5):S606-S612.

通过股静脉置管至下腔静脉中段引出血液，对侧股静脉置管至右心房灌注血液。这种方式的引流端和回输端都是股静脉，分别从两侧的股静脉进行置管，患者的上半身可以活动，舒适度较好，可以实施清醒ECMO及一些康复措施。如果是气管切开患者，污染的风险较低。其缺点是再循环率较高，氧合效能很低。

为了解决再循环问题，早年有人设计了X型插管，在股静脉-颈内静脉转流时，氧合血回输端尽量靠近三尖瓣，甚至有外科医生将回输的导管用外科缝线打结之后形成一定的牵张力产生角度，这一角度的终端正对三尖瓣入口位置。静脉血引流管末端向上进入上腔静脉，对上腔静脉静脉血进行回抽，远心端下腔静脉区域由多排连续侧孔充分引流。与普通V-V ECMO相比，X型插管的再循环分数明显降低。

图源：Bonacchi M, et al. J Thorac Cardiovasc Surg, 2011, 142(5):1197-1204.

基于上述设计，就出现了较受欢迎的双腔导管，此种导管目前尚未进入国内。双腔导管引流端在上腔静脉和下腔静脉均有侧孔，侧孔和导管终端分别在上、下腔静脉两个区域进行回吸收。双腔导管氧合血回输端以侧孔形式平右心房对准三尖瓣开口，氧合血可以直接进入三尖瓣。理论上，双腔导管可以将再循环分数降至2%左右，但其存在一个问题，一旦氧合血回输端灌注口位置和方向发生偏移，再循环分数将会激增；并且双腔导管也使每个腔室直径、容积受到限制，进而使最大流量受到限制；此外，在插管过程中可能导致心房、三尖瓣或心室的损伤。

图源：Lindstrom S J, et al. Perfusion, 2012, 27(6):464-469.

有学者对双腔导管进行了优化，即肺动脉插管VPa-ECMO，将双腔管指向肺动脉，引流右心房血液，氧合后再灌注至肺动脉。这种方式下，氧合血的回输端是双腔导管的中心端（末端），经过漂浮导管可以到达肺动动脉，本身该模式为右心衰竭患者设计，但在此基础上连接氧合器后，以肺动脉瓣口作为屏障，减少再循环，这种转流方式更贴近生理循环状态，但操作难度偏大。

图源：Sorokin V, et al. Eur J Heart Fail, 2017, 19 Suppl 2:75-83.

混合插管 ECMO

混合插管部分解决引流量不足、南北综合征或存在低血压等问题时，其缺点也比较明显，较多管路造成感染风险增大。转流方式包括：A. 右颈内静脉+右股静脉引流管，右股动脉回流管；B. 左股静脉+右股静脉引流管，右股动脉回流管；C. 2根右颈内静脉引流管，右股动脉回流管；D. 右股静脉引流管，右颈内静脉+右股动脉回流管；E. 右颈内静脉引流管，右颈内静脉+右股动脉回流管；F. 左股静脉+右股静脉引流管，右颈内静脉+右股动脉回流管；G. 左股静脉+右颈内静脉引流管，右股静脉+右股动脉回流管；H. 左股静脉+右股静脉+右颈内静脉引流管，右股动脉回流管。

图源：Sorokin V, et al. Eur J Heart Fail, 2017, 19 Suppl 2:75-83.

应用双泵方式可进行平行ECMO，即同时运行V-V ECMO和V-A ECMO。常规的V-V ECMO左股静脉引流，右颈内静脉回流，同时又运行了V-A ECMO，右股静脉引流和右股动脉回流，平行双泵ECMO同时支持心肺功能，需要在血流量非常稳定的情况下进行。

图源：Navas-Blanco J R, et al. BMC Anesthesiol, 2021, 21(1):77.

对于ECMO转流方式的选择，V-V ECMO支持呼吸氧合功能，V-A ECMO同时支持呼吸和循环功能。对于V-A ECMO，主要需要克服南北综合征的问题，对于V-V ECMO，需要优化转流方式解决再循环的问题。所以，我们仍然在不断探索新的转流方式。